Halo Sobat Kimia! Pernahkah kalian membakar sebatang kayu hingga menjadi abu? Jika kalian perhatikan, massa abu hasil pembakaran tampak jauh lebih ringan dibandingkan kayu aslinya. Apakah ini berarti ada massa yang hilang? Jawabannya berkaitan erat dengan Hukum Kekekalan Massa atau yang dikenal sebagai Hukum Lavoisier. Dalam artikel ini, kita akan membedah tuntas prinsip dasar kimia yang satu ini.
Sejarah Penemuan Hukum Lavoisier
Sebelum abad ke-18, banyak ilmuwan meyakini teori flogiston, yang menyatakan bahwa zat yang mudah terbakar melepaskan "flogiston" saat dibakar, sehingga massanya berkurang. Namun, seorang ahli kimia asal Prancis bernama Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794) mematahkan teori tersebut.
Lavoisier melakukan percobaan dengan memanaskan merkuri (raksa) cair dalam wadah tertutup. Ia menemukan bahwa meskipun wujud zat berubah dan terjadi reaksi kimia, massa total zat di dalam wadah tersebut tetap sama alias tidak berubah. Kesimpulan inilah yang menjadi pondasi dasar kimia modern.
Bunyi Hukum Kekekalan Massa
Berdasarkan percobaan-percobaan yang dilakukan dengan sistem tertutup, Lavoisier merumuskan hukum dasar kimia yang sangat terkenal. Berikut adalah definisinya:
Hukum Lavoisier (Hukum Kekekalan Massa) menyatakan bahwa: "Dalam sistem tertutup, massa zat sebelum reaksi adalah sama dengan massa zat sesudah reaksi."
Artinya, materi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan dalam reaksi kimia biasa. Atom-atom hanya menata ulang dirinya membentuk zat baru. Secara matematis, hal ini dapat dituliskan sebagai:
Dimana:
- Reaktan: Zat-zat pereaksi (di sebelah kiri panah reaksi).
- Produk: Zat-zat hasil reaksi (di sebelah kanan panah reaksi).
Syarat Berlakunya Hukum Lavoisier
Penting untuk diingat bahwa hukum ini berlaku secara mutlak pada sistem tertutup. Mengapa? Mari kita lihat perbedaannya:
- Sistem Tertutup: Tidak ada perpindahan materi keluar atau masuk wadah. Contoh: Memanaskan zat dalam tabung erlenmeyer yang disumbat rapat. Di sini, \( \text{massa awal} = \text{massa akhir} \).
- Sistem Terbuka: Materi (biasanya gas) bisa keluar atau masuk. Contoh: Membakar kertas di udara terbuka. Massa abu akan lebih ringan karena gas \( CO_2 \) dan uap air hasil pembakaran terbang ke udara. Namun, jika gas tersebut ditangkap, total massanya tetap sama.
Contoh Soal dan Pembahasan
Untuk memahami penerapan hukum ini, mari kita kerjakan beberapa variasi soal berikut.
Soal 1: Reaksi Sederhana
Logam magnesium bermassa 4 gram dibakar dengan oksigen menghasilkan magnesium oksida. Jika massa magnesium oksida yang dihasilkan adalah 7 gram, berapakah massa oksigen yang bereaksi?
Penyelesaian:
Diketahui:
Massa Magnesium (\(Mg\)) = 4 gram
Massa Magnesium Oksida (\(MgO\)) = 7 gram
Ditanya: Massa Oksigen (\(O_2\))?
Jawab:
Berdasarkan Hukum Lavoisier:
Soal 2: Reaksi dengan Sisa Zat
Sebanyak 10 gram belerang direaksikan dengan 10 gram oksigen membentuk gas belerang dioksida (\(SO_2\)). Jika diketahui perbandingan massa belerang dan oksigen dalam \(SO_2\) adalah 1 : 1, tentukan massa zat yang tersisa dan massa \(SO_2\) yang terbentuk!
Penyelesaian:
Diketahui:
Massa S tersedia = 10 gram
Massa O tersedia = 10 gram
Perbandingan S : O = 1 : 1
Jawab:
Karena perbandingannya 1:1, maka:
- Jika 10 gram S bereaksi, dibutuhkan 10 gram O.
- Ketersediaan Oksigen cukup (10 gram).
Maka:
$$ \text{Massa } SO_2 = \text{Massa S bereaksi} + \text{Massa O bereaksi} $$ $$ \text{Massa } SO_2 = 10 \text{ gram} + 10 \text{ gram} = 20 \text{ gram} $$Kesimpulan: Tidak ada zat sisa, dan massa produk adalah 20 gram. Hal ini membuktikan \( 10+10 = 20 \) (Massa kekal).
Pertanyaan Sering Diajukan (FAQ)
Mengapa massa kayu berkurang setelah dibakar di tempat terbuka?
Apakah Hukum Lavoisier berlaku untuk reaksi nuklir?
Siapa penemu Hukum Kekekalan Massa?
Uji Pemahaman: Kuis Hukum Lavoisier
Sudah paham materinya? Mari kita uji kemampuanmu dengan mengerjakan 10 soal latihan di bawah ini. Klik tombol "Lihat Kunci Jawaban" untuk mencocokkan hasil kerjamu.
Soal 1: Siapakah ilmuwan yang pertama kali mencetuskan Hukum Kekekalan Massa dan mematahkan teori flogiston?
Lihat Kunci Jawaban
Ia adalah ilmuwan Prancis yang melakukan percobaan pembakaran merkuri dalam wadah tertutup.
Soal 2: Dalam sistem tertutup, zat A (5 gram) bereaksi sempurna dengan zat B (3 gram) menghasilkan zat C. Berapakah massa zat C?
Lihat Kunci Jawaban
$$ \text{Massa A} + \text{Massa B} = \text{Massa C} $$ $$ 5 + 3 = 8 \text{ gram} $$
Soal 3: Kertas yang dibakar di tempat terbuka akan menghasilkan abu yang massanya lebih ringan dari kertas mula-mula. Apakah kejadian ini menyimpang dari Hukum Lavoisier? Jelaskan!
Lihat Kunci Jawaban
Hukum Lavoisier tetap berlaku. Massa berkurang karena reaksi terjadi di sistem terbuka, sehingga gas asap (CO2 dan uap air) hasil pembakaran terlepas ke udara dan tidak ikut tertimbang.
Soal 4: Sebanyak 10 gram Kalsium (\(Ca\)) bereaksi dengan 4 gram Oksigen (\(O_2\)) membentuk Kalsium Oksida (\(CaO\)). Jika di akhir reaksi tidak ada sisa pereaksi, berapakah massa \(CaO\) yang terbentuk?
Lihat Kunci Jawaban
Massa Reaktan = Massa Produk.
$$ 10 \text{ gram} + 4 \text{ gram} = 14 \text{ gram} $$
Soal 5: Pemanasan kalsium karbonat (\(CaCO_3\)) menghasilkan kalsium oksida (\(CaO\)) dan gas karbon dioksida (\(CO_2\)). Jika 100 gram \(CaCO_3\) dipanaskan dan menghasilkan 56 gram \(CaO\), berapakah massa gas \(CO_2\) yang dihasilkan?
Lihat Kunci Jawaban
$$ \text{Massa } CaCO_3 = \text{Massa } CaO + \text{Massa } CO_2 $$ $$ 100 = 56 + \text{Massa } CO_2 $$ $$ \text{Massa } CO_2 = 100 - 56 = 44 \text{ gram} $$
Soal 6: Paku besi yang berkarat massanya akan bertambah dibandingkan paku besi bersih. Dari manakah asal penambahan massa tersebut?
Lihat Kunci Jawaban
Perkaratan adalah reaksi pengikatan oksigen. Massa karat = Massa Besi + Massa Oksigen yang terikat.
Soal 7: Direaksikan 28 gram Besi dan 20 gram Belerang. Ternyata dihasilkan 44 gram Besi Belerang (\(FeS\)) dan tersisa 4 gram Belerang. Apakah data ini sesuai hukum Lavoisier?
Lihat Kunci Jawaban
Total Massa Awal = \(28 + 20 = 48\) gram.
Total Massa Akhir = \(44 \text{ (produk)} + 4 \text{ (sisa)} = 48\) gram.
Massa awal sama dengan massa akhir.
Soal 8: Sejumlah logam magnesium dibakar dengan 16 gram oksigen menghasilkan 40 gram magnesium oksida. Berapa gram logam magnesium yang dibakar?
Lihat Kunci Jawaban
$$ x + 16 = 40 $$ $$ x = 40 - 16 = 24 \text{ gram} $$
Soal 9: Benar atau Salah: Hukum Lavoisier menyatakan bahwa wujud zat sebelum dan sesudah reaksi harus sama.
Lihat Kunci Jawaban
Hukum Lavoisier berbicara tentang MASSA, bukan wujud. Wujud zat bisa berubah (padat jadi gas, cair jadi padat, dll), tetapi massa totalnya tetap.
Soal 10: Dalam tabung tertutup, pita magnesium ditimbang massanya (X gram). Setelah dibakar dalam tabung hingga menjadi abu putih, tabung ditimbang lagi (Y gram). Bagaimana hubungan X dan Y?
Lihat Kunci Jawaban
Karena dilakukan dalam wadah tertutup, tidak ada massa yang masuk atau keluar, sehingga massa total sebelum dan sesudah reaksi adalah sama.
Demikian pembahasan lengkap mengenai Hukum Lavoisier. Dengan memahami konsep ini, Sobat Kimia akan lebih mudah mempelajari konsep stoikiometri selanjutnya. Selamat belajar!
Tidak ada komentar:
Posting Komentar