Hukum Kekekalan Massa

      Assalamualaikum. wr.wb. Nah.... agan yang suka pelajaran kimia di sekolah pasti tahu tentang hukum kekekalan massa. Pas ane masih mengenyam pendidikan dan masuk jurusan kimia industri pasti selalu berhubungan dengan teori kekekalan massa. Buat agan yang memang membutuhkan artikel tentang hukum kekekalan massa ane akan bagikan.

Hukum kekekalan massa atau prinsip kekekalan massa menyatakan bahwa untuk setiap sistem yang melakukan transfer materi dan energi dalam keadaan tertutup (keduanya memiliki massa), massa sistem akan tetap konstan sepanjang waktu, massa sistem tidak dapat mengubah jumlahnya jika tidak ditambahkan atau dihilangkan. Oleh karena itu, massa kekal dari waktu ke waktu. Hukum kekekalan massa merupakan bagian dari hukum-hukum dasar kimia. Hukum ini menjelaskan bahwa massa tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, meskipun dapat dirangkai atau dirubah bentuknya. Hukum ini juga menjelaskan bahwa selama reaksi kimia apapun, reaksi nuklir, atau peluruhan radioaktif, maka massa total reaktan akan tetap sama dengan massa produk. Hukum kekekalan massa secara luas digunakan di berbagai bidang seperti kimia, mekanik, dan dinamika fluida. Secara historis, hukum kekekalan massa ditemukan oleh Antoine Lavoisier pada akhir abad ke-18. Penemuan beliau adalah penemuan penting dalam mengubah alkemi menjadi ilmu kimia modern.

Dalam teori relativitas khusus, massa bukanlah dikonversi menjadi energi, karena massa dan energi tidak dapat dihancurkan dan energi dalam segala bentuknya selalu mempertahankan jumlahnya yang setara dengan massa. Beberapa jenis materi dapat diciptakan atau dihancurkan, tetapi dalam semua proses ini, energi dan massa tetap tidak berubah, tetapi energi menjadi berubah bentuk.

1. Sejarah Hukum Kekekalan Massa

Terdapat falsafat Yunani kuno yang menyatakan bahwa “tidak ada yang datang dari tidak ada” dan masih berlaku hingga kini. Falsafah ini ditemukan di Empedokles yang dibuat sekitar tahun 490-430 SM. Selain itu, terdapat falsafah “sebab ianya mustahil datang dari tidak ada menjadi ada, dan mustahil juga untuk benar-benar dibinasakan.”

Prinsip kekekalan massa lebih lanjut dinyatakan oleh Epikurus (341-270 SM) yang menggambarkan tentang alam semesta, yang bahwa “keseluruhan hal-hal itu selalu seperti itu sekarang, dan akan selalu seperti itu”.

Filsafat Jain, yang berdasarkan ajaran-ajaran Mahavira (abad ke-6 SM), menyatakan bahwa alam semesta dan isinya tidak dapat menghancurkan atau menciptakan. Teks Jain Tattvarthasutra (abad ke-2) menyatakan bahwa substansi itu permanen, tetapi mode dapat diciptakan dan dihancurkan. Prinsip kekekalan massa ini juga dinyatakan oleh Nasir al Din al Tusi (1201-1274). Dia menyatakan bahwa “tubuh tidak dapat hilang sepenuhnya, itu hanyalah perubahan bentuk, kondisi, komposisi, warna, dan yang lainnya dan berubah menjadi hal yang lebih rumit atau kembali ke dasarnya”.

Hukum kekekalan massa pertama kali dijelaskan oleh Mikhail Lomonosov (1711-1765). Ia membuktikannya dengan eksperimen meskipun terkadang ia ditentang. Antoine Lavoisier (1743-1794) menjelaskan ide-ide ini pada tahun 1774. Dia sering disebut sebagai bapak kimia modern. Ide-ide yang lainnya sebelum karya Lavoisier adalah oleh Joseph Black (1728-1799), Henry Cavendish (1731-1810), dan Jean Rey (1583-1645).

Antoine Lavoisier mendapatkan hukum ini dengan melakukan eksperimen mereaksikan cairan merkuri dengan gas oksigen dalam suatu wadah di ruang tertutup sehingga menghasilkan merkuri oksida yang berwarna merah. Apabila merkuri oksida dipanaskan kembali, senyawa tersebut akan terurai menghasilkan sejumlah cairan merkuri dan gas oksigen dengan jumlah yang sama seperti semula. Dengan bukti dari percobaan ini Lavoisier merumuskan suatu hukum dasar kimia yaitu Hukum Kekekalan Massa yang menyatakan bahwa jumlah massa zat sebelum dan sesudah rekasi adalah sama.

Hukum kekekalan massa tidak terlihat selama ribuan tahun karena pengaruh berat gas pada atmosfer. Contohnya, kayu beratnya berkurang setelah dibakar. Ini yang membuat sebagian orang berpendapat bahwa massanya berkurang, berubah, atau hilang. Namun, jika kita meneliti di tempat yang tertutup kaca, ditemukan bahwa reaksi kimia tidak mengubah berat penutup dan isinya. Pompa vakum juga memungkinkan untuk menimbang berat gas.

Setelah hukum ini dimengerti, hukum kekekalan massa menjadi penemuan yang sangat penting dalam yang mengubah alkemi menjadi ilmu kimia modern. Setelah kimiawan menyadari bahwa bahan kimia tidak bisa hilang tetapi hanya dapat diubah menjadi zat lain dengan berat sama, para ilmuwan pertama kalinya melakukan studi perubahan zat.

2. Hukum Perbandingan Tetap (Hukum Proust)

Pada modul sebelumnya, Anda telah mempelajari rumus kimia senyawa. Dan Anda telah mengenal berbagai senyawa yang dibentuk oleh dua unsur atau lebih sebagai contoh, air (H2O). Air dibentuk oleh dua unsur yaitu unsur Hidrogen dan Oksigen. Seperti Anda ketahui bahwa materi mempunyai massa, termasuk hidrogen dan oksigen. Bagaimana kita mengetahui massa unsur hidrogen dan oksigen yang terda, seorang ahli kimia Perancis, yang bernama Joseph Louis Proust (1754-1826), mencoba menggabungkan hidrogen dan oksigen untuk membentuk air.

Dari setiap 1 gram gas hidrogen bereaksi dengan 8 gram oksigen, menghasilkan 9 gram air. Hal ini membuktikan bahwa massa hidrogen dan massa oksigen yang terkandung dalam air memiliki perbandingan yang tetap yaitu 1 : 8, berapapun banyaknya air yang terbentuk. Dari percobaan yang dilakukannya, Proust mengemukakan teorinya yang terkenal dengan sebutan, Hukum Perbandingan Tetap, yang berbunyi:

"Perbandingan massa unsur-unsur penyusun suatu senyawa selalu tetap"

Pahamkah Anda? Anda perhatikan contoh di bawah ini!

Contoh: 

Jika kita mereaksikan 4 gram hidrogen dengan 40 gram oksigen, berapa gram air yang terbentuk?

Jawab:

Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen = 1 : 8.

Perbandingan massa hidrogen dengan oksigen yang dicampurkan = 4 : 40.

Karena perbandingan hidrogen dan oksigen = 1 : 8, maka 4 gram hidrogen yang diperlukan 4 x 8 gram oksigen yaitu 32 gram.

Untuk kasus ini oksigen yang dicampurkan tidak bereaksi semuanya, oksigen masih bersisa sebanyak ( 40 – 32 ) gram = 8 gram. Nah, sekarang kita akan menghitung berapa gram air yang terbentuk dari 4 gram hidrogen dan 32 gram oksigen? Tentu saja 36 gram.

Ditulis sebagai H2 + O2==> H2O

Perbandingan Massa 1 gram : 8 gram 9 gram

Jika awal reaksi 4 gram 40 gram ….. gram?

Yang bereaksi 4 gram 32 gram 36 gram

Oksigen bersisa = 8 gram.

Bagaimana pahamkah Anda? Agar Anda lebih paham, coba kerjakan latihan berikut!

3. Hukum Perbandingan Berganda (Hukum Dalton)

Komposisi kimia ditunjukkan oleh rumus kimianya. Dalam senyawa, seperti air, dua unsur bergabung masing-masing menyumbangkan sejumlah atom tertentu untuk membentuk suatu senyawa. Dari dua unsur dapat dibentuk beberapa senyawa dengan perbandingan berbeda-beda. MIsalnya, belerang dengan oksigen dapat membentuk senyawa SO2 dan SO3. Dari unsur hidrogen dan oksigen dapat dibentuk senyawa H2O dan H2O2.

Dalton menyelidiki perbandingan unsur-unsur tersebut pada setiap senyawa dan didapatkan suatu pola keteraturan. Pola tersebut dinyatakan sebagai hukum Perbandingan Berganda yang bunyinya: 

“Bila dua unsur dapat membentuk lebih dari satu senyawa, dimana massa salah satu unsur tersebut tetap (sama), maka perbandingan massa unsur yang lain dalam senyawa-senyawa tersebut merupakan bilangan bulat dan sederhana”

Contoh:

Nitrogen dan oksigen dapat membentuk senyawa-senyawa N2O, NO,

N2O3, dan N2O4 dengan komposisi massa 

N2O : NO : N2O3 : N2O4 = 4 : 8 : 12 : 16 atau

1 : 2 : 3 ..: 4

a. Apakah kedua sampel merupakan senyawa yang sama? Atau keduanya ....berbeda?

b. Apakah data tersebut mendukung hukum perbandingan tetap atau hukum ....perbandingan berganda?

KUNCI LATIHAN 

a. Tidak sama

b. Ya, mendukung hukum perbandingan berganda karena perbandingan massa :

Karbon : Oksigen , pada senyawa I = 4 : 11

Karbon : Oksigen , pada senyawa II = 4 : 6

4. Hukum Perbandingan Volume (Gay Lusssac)

Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa, gas Hidrogen dapat bereaksi dengan gas Oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas Hidrogen dan Oksigen dalam reaksi tersebut adalah tetap, yakni 2 : 1.

Kemudian di tahun 1808, ilmuwan Perancis, Joseph Louis Gay Lussac, berhasil melakukan percobaan tentang volume gas yang terlibat pada berbagai reaksi dengan menggunakan berbagai macam gas.

Berikut adalah contoh dari percobaan yang dilakukan

Menurut Gay Lussac 2 volume gas Hidrogen bereaksi dengan 1 volume gas Oksigen membentuk 2 volume uap air. Pada reaksi pembentukan uap air, agar reaksi sempurna, untuk setiap 2 volume gas Hidrogen diperlukan 1 volume gas Oksigen, menghasilkan 2 volume uap air. 

“ Semua gas yang direaksikan dengan hasil reaksi, diukur pada suhu dan rekanan yang sama atau (T.P) sama.” 

Untuk lebih memahami Hukum perbandingan volume, Anda perhatikan, data hasil percobaan berkenaan dengan volume gas yang bereaksi pada suhu dan tekanan yang sama.

Data hasil percobaan adalah sebagai berikut :

Tabel 06.5 Data Percobaan reaksi gas

Berdasarkan data percobaan pada tabel di atas, perbandingan volume gas yang bereaksi dan hasil reaksi, ternyata berbanding sebagai bilangan bulat. Data percobaan tersebut sesuai dengan Hukum perbandingan volume atau dikenal dengan Hukum Gay Lussac bahwa : 

“ Pada suhu dan tekanan yang sama perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat “

Nah… sekarang Anda telah selesai membahas Hukum-hukum Dasar Kimia yang meliputi Hukum kekalan massa, Hukum perbandingan tetap, Hukum kelipatan perbandingan dan Hukum perbandingan volume. Hukum Dasar Kimia ini akan diterapkan pada perhitungan kimia, oleh karena itu pahamilah dengan baik, materi ini untuk memudahkan Anda dalam mempelajari topik berikutnya.

Sumber

http://chemiaetschoola.blogspot.com/2009/12/hukum-dasar-kimia-edisi-lengkap.html