APA HUKUM BERAT KIMIA? (CONTOH) - KIMIA - 2025

The hukum Ponderal kimia adalah mereka yang telah menunjukkan bahwa massa zat yang bereaksi tidak melakukannya dengan sewenang-wenang atau secara acak; tetapi dengan mempertahankan proporsi matematis yang konstan dari bilangan bulat atau submultiplenya, di mana atom-atom unsur tidak diciptakan atau dihancurkan.

Di masa lalu, menetapkan hukum ini membutuhkan upaya penalaran yang luar biasa; karena meskipun tampaknya terlalu jelas sekarang, sebelum massa atom dan molekul masing-masing unsur atau senyawanya, bahkan tidak diketahui.

Sumber: Jeff Keyzer dari Austin, TX, AS

Karena tidak diketahui secara pasti berapa banyak satu mol atom dari setiap elemen yang setara, kimiawan pada abad ke-18 dan ke-19 harus bergantung pada massa reaktan. Jadi, timbangan analitik yang belum sempurna (gambar atas) adalah pendamping yang tidak dapat dipisahkan selama ratusan percobaan yang diperlukan untuk menetapkan hukum berat.

Karena alasan inilah ketika Anda mempelajari hukum-hukum kimia ini, Anda menemukan pengukuran massa setiap saat. Berkat ini, ekstrapolasi hasil percobaan, ditemukan bahwa senyawa kimia murni selalu terbentuk dengan proporsi massa yang sama dari unsur penyusunnya.

Hukum kekekalan massa

Hukum ini menyatakan bahwa dalam reaksi kimia, massa total reaktan sama dengan massa total produk; selama sistem yang dipertimbangkan tertutup dan tidak ada pertukaran massa dan energi dengan lingkungannya.

Dalam reaksi kimia, zat tidak menghilang, tetapi diubah menjadi zat lain dengan massa yang sama; oleh karena itu ungkapan terkenal: "tidak ada yang diciptakan, tidak ada yang dihancurkan, semuanya diubah".

Secara historis, hukum kekekalan massa dalam reaksi kimia pertama kali diusulkan pada tahun 1756 oleh Mikhail Lomonsov, yang menunjukkan hasil eksperimennya dalam jurnalnya.

Kemudian pada tahun 1774, Antoine Levoisier, ahli kimia Prancis, mempresentasikan hasil eksperimennya yang memungkinkan untuk membuktikan hal ini; yang oleh beberapa orang juga disebut Hukum Lavoisier.

Eksperimen -Lavoisier

Pada masa Lavoisier (1743-1794), ada Teori Flogiston, yang menyatakan bahwa benda memiliki kemampuan untuk terbakar atau terbakar. Eksperimen Lavoisier memungkinkan untuk membuang teori ini.

Lavoisier melakukan banyak percobaan pembakaran logam. Dia dengan hati-hati menimbang bahan sebelum dan sesudah pembakaran dalam wadah tertutup, menemukan bahwa ada peningkatan berat yang nyata.

Tetapi Lavoiser, berdasarkan pengetahuannya tentang peran oksigen dalam pembakaran, menyimpulkan bahwa pertambahan berat dalam pembakaran disebabkan oleh masuknya oksigen ke dalam bahan yang terbakar. Konsep oksida logam lahir.

Oleh karena itu, jumlah massa logam yang mengalami pembakaran dan oksigen tetap tidak berubah. Kesimpulan ini memungkinkan pembentukan Hukum Konservasi Massa.

-Keseimbangan persamaan

Hukum Kekekalan Massa menetapkan kebutuhan untuk menyeimbangkan persamaan kimia, menjamin bahwa jumlah semua unsur yang terlibat dalam reaksi kimia, baik sebagai reaktan maupun sebagai produk, adalah sama persis.

Ini merupakan persyaratan penting untuk akurasi penghitungan stoikiometri yang akan dilakukan.

-Kalkulasi

Tahi lalat air

Berapa mol air yang dapat dihasilkan selama pembakaran 5 mol metana dalam oksigen berlebih? Juga tunjukkan bahwa hukum kekekalan materi berlaku.

CH ₄ + 2 O ₂ => CO ₂ + 2 H ₂ O

Melihat persamaan reaksi yang seimbang, disimpulkan bahwa 1 mol metana menghasilkan 2 mol air.

Masalahnya dapat diselesaikan secara langsung dengan pendekatan sederhana, karena kita tidak memiliki 1 mol tetapi 5 mol CH ₄ :

Mol air = 5 mol CH ₄ (2 mol H ₂ O / 1 mol CH ₄ )

= 10

Ini akan setara dengan 180 g H ₂ O. Juga 5 mol atau 220 g CO _{2 terbentuk} , yang sama dengan total massa 400 g produk.

Jadi, agar hukum kekekalan materi terpenuhi, 400 g reagen harus bereaksi; tidak lebih, tidak kurang. Dari 400 g ini, 80 g sama dengan 5 mol CH ₄ (dikalikan dengan massa molekul 16 g / mol), dan 320 g sama dengan 10 mol O ₂ (dengan cara yang sama dengan massa molekul 32 g / mol ).

Pembakaran pita magnesium

Pita magnesium 1,50 g dibakar dalam wadah tertutup berisi 0,80 g oksigen. Setelah pembakaran, 0,25 g oksigen tetap berada di dalam wadah. a) Berapa massa oksigen yang bereaksi? b) Berapa banyak magnesium oksida yang terbentuk?

Massa oksigen yang bereaksi diperoleh dengan perbedaan sederhana.

Massa oksigen yang dikonsumsi = (massa awal - massa sisa) oksigen

= 0,80 g - 0,25 g

= 0,55 g O ₂ (a)

Menurut hukum kekekalan massa,

Massa magnesium oksida = massa magnesium + massa oksigen

= 1,50 g + 0,55 g

= 2,05 g MgO (b)

Hukum proporsi pasti

Joseph Louis Proust (1754-1826), ahli kimia Prancis, menyadari bahwa dalam reaksi kimia, unsur-unsur kimia selalu bereaksi dalam proporsi massa yang tetap untuk membentuk senyawa murni tertentu; oleh karena itu, komposisinya konstan, terlepas dari sumber atau asalnya, atau bagaimana ia disintesis.

Proust pada tahun 1799 mengumumkan hukum proporsi pasti, yang menyatakan bahwa: "Ketika dua atau lebih elemen bergabung membentuk suatu senyawa, mereka melakukannya dalam rasio massa tetap." Jadi, hubungan ini tetap dan tidak bergantung pada strategi yang diikuti untuk persiapan senyawa.

Hukum ini juga dikenal dengan hukum komposisi tetap, yang menyatakan bahwa: "Setiap senyawa kimia yang dalam keadaan murni selalu mengandung unsur yang sama, dalam proporsi massa yang konstan".

-Ilustrasi hukum

Besi (Fe) bereaksi dengan sulfur (S) untuk membentuk besi sulfida (FeS), tiga situasi dapat dicatat (1, 2 dan 3):

Untuk mencari proporsi unsur-unsur yang bergabung, bagi massa yang lebih besar (Fe) dengan massa yang lebih kecil (S). Perhitungan tersebut menghasilkan rasio 1,75: 1. Nilai ini diulangi dalam tiga kondisi yang diberikan (1, 2 dan 3), di mana proporsi yang sama diperoleh meskipun digunakan massa yang berbeda.

Artinya, 1,75 g Fe digabungkan dengan 1,0 g S menghasilkan 2,75 g FeS.

-Aplikasi

Dengan menerapkan hukum ini, seseorang dapat mengetahui dengan tepat massa unsur-unsur yang harus digabungkan untuk mendapatkan massa suatu senyawa yang diinginkan.

Dengan cara ini, informasi dapat diperoleh tentang massa berlebih dari beberapa elemen yang terlibat dalam reaksi kimia, atau apakah ada pereaksi pembatas dalam reaksi.

Selain itu, ini diterapkan untuk mengetahui komposisi sentesimal suatu senyawa, dan berdasarkan yang terakhir, rumus suatu senyawa dapat ditetapkan.

Komposisi sentesimal suatu senyawa

Karbon dioksida (CO ₂ ) terbentuk dari reaksi berikut:

C + O ₂ => CO ₂

12 g karbon menggabungkan 32 g oksigen untuk menghasilkan 44 g karbon dioksida.

Jadi persentase karbonnya sama

Persentase karbon = (12 g / 44 g) 100%

= 27,3%

Persentase oksigen = (32 g / 44 g) 100%

Persentase oksigen = 72,7%

Menggunakan pernyataan Hukum Komposisi Konstan, dapat dicatat bahwa karbon dioksida selalu terdiri dari 27,3% karbon dan 72,7% oksigen.

-Kalkulasi

Sulfur trioksida

Dengan mereaksikan dalam wadah yang berbeda 4 g dan 6 g sulfur (S) dengan oksigen (O), masing-masing diperoleh 10 g dan 15 g sulfur trioksida (SO ₃ ).

Mengapa sulfur trioksida dalam jumlah seperti itu diperoleh dan bukan yang lain?

Juga hitung jumlah belerang yang dibutuhkan untuk bergabung dengan 36 g oksigen dan massa belerang trioksida yang diperoleh.

Bagian A)

Dalam wadah pertama 4 belerang dicampur dengan X g oksigen untuk mendapatkan 10 g trioksida. Jika hukum kekekalan massa diterapkan, kita bisa mencari massa oksigen yang digabungkan dengan belerang.

Massa oksigen = 10 g oksigen trioksida - 4 g sulfur.

= 6 g

Dalam bejana 2 6 g belerang dicampur dengan X g oksigen untuk mendapatkan 15 belerang trioksida.

Massa oksigen = 15 g sulfur trioksida - 6 g sulfur

= 9 g

Kami kemudian melanjutkan untuk menghitung rasio O / S untuk setiap wadah:

Rasio O / S pada situasi 1 = 6 g O / 4 g S

= 1,5 / 1

Rasio O / S pada situasi 2 = 9 g O / 6 g S

= 1,5 / 1

Hal ini sesuai dengan yang tertuang dalam hukum proporsi pasti, yang menunjukkan bahwa unsur-unsur selalu bergabung dalam proporsi yang sama membentuk suatu senyawa tertentu.

Dengan demikian, nilai-nilai yang diperoleh adalah benar dan sesuai dengan penerapan hukum.

Bagian b)

Pada bagian sebelumnya, nilai 1,5 / 1 dihitung untuk rasio O / S.

g sulfur = 36 oksigen (1 g sulfur / 1,5 g oksigen)

= 24 g

g sulfur trioksida = 36 g oksigen + 24 g sulfur

= 60 g

Klorin dan magnesium

Klorin dan magnesium digabungkan dalam rasio 2,95 g klor untuk setiap g magnesium. a) Tentukan massa klorin dan magnesium yang diperlukan untuk mendapatkan 25 g magnesium klorida. b) Berapa persentase komposisi magnesium klorida?

Bagian A)

Berdasarkan nilai 2,95 untuk rasio Cl: Mg, dapat dilakukan pendekatan sebagai berikut:

2,95 g Cl + 1 g Mg => 3,95 g MgCl ₂

Kemudian:

g Cl = 25 g MgCl ₂ · (2,95 g Cl / 3,95 g MgCl ₂ )

= 18,67

g Mg = 25 g MgCl ₂ · (1 g Mg / 3,95 g MgCl ₂ )

= 6,33

Kemudian 18,67 g klorin digabungkan dengan 6,33 g magnesium untuk menghasilkan 25 g magnesium klorida.

Bagian b)

Pertama hitung massa molekul magnesium klorida, MgCl ₂ :

Berat molekul MgCl ₂ = 24,3 g / mol + (2 35,5 g / mol)

= 95,3 g / mol

Persentase magnesium = (24,3 g / 95,3 g) x 100%

= 25,5%

Persentase klorin = (71 g / 95,3 g) x 100%

= 74,5%

Hukum proporsi ganda atau hukum Dalton

Hukum tersebut diucapkan pada tahun 1803 oleh ahli kimia dan meteorologi Perancis John Dalton, berdasarkan pengamatannya mengenai reaksi gas atmosfer.

Hukum tersebut dinyatakan sebagai berikut: "Ketika unsur-unsur digabungkan untuk menghasilkan lebih dari satu senyawa, massa variabel salah satunya bergabung dengan massa tetap dari yang lain dan yang pertama memiliki hubungan antara bilangan kanonik dan tidak jelas".

Juga: "Ketika dua unsur digabungkan untuk menghasilkan senyawa yang berbeda, diberi kuantitas tetap salah satunya, jumlah yang berbeda dari unsur lain yang bergabung dengan jumlah tetap tersebut untuk menghasilkan senyawa, berhubungan dengan bilangan bulat sederhana."

John Dalton membuat deskripsi modern pertama tentang atom sebagai komponen unsur kimia, ketika ia menunjukkan bahwa unsur tersebut terdiri dari partikel tak terpisahkan yang disebut atom.

Selain itu, ia mendalilkan bahwa senyawa terbentuk ketika atom dari unsur yang berbeda bergabung satu sama lain dalam rasio bilangan bulat sederhana.

Dalton menyelesaikan pekerjaan investigasi Proust. Ia mencontohkan adanya dua timah oksida dengan persentase masing-masing 88,1% dan 78,7% dengan persentase oksigen masing-masing 11,9% dan 21,3%.

-Kalkulasi

Air dan hidrogen peroksida

Tunjukkan bahwa senyawa air, H ₂ O, dan hidrogen peroksida, H ₂ O ₂ , memenuhi Hukum Proporsi Berganda.

Berat atom unsur: H = 1 g / mol dan oksigen = 16 g / mol.

Berat molekul senyawa: H ₂ O = 18 g / mol dan H ₂ O ₂ = 34 g / mol.

Hidrogen adalah unsur dengan jumlah tetap di H ₂ O dan H ₂ O ₂ , sehingga proporsi antara O dan H di kedua senyawa akan ditentukan.

Rasio O / H dalam H ₂ O = (16 g / mol) / (2 g / mol)

= 8/1

Rasio O / H dalam H ₂ O ₂ = (32 g / mol) / (2 g / mol)

= 16/1

Hubungan antara kedua proporsi = (16/1) / (8/1)

= 2

Jadi rasio O / H hidrogen peroksida dengan air adalah 2, bilangan bulat sederhana. Oleh karena itu, kepatuhan terhadap Hukum Proporsi Berganda ditunjukkan.

Nitrogen oksida

Berapa massa Oksigen yang digabungkan dengan 3,0 g nitrogen dalam a) oksida nitrat, NO dan b) nitrogen dioksida, NO ₂ . Tunjukkan bahwa NO dan NO ₂ sesuai dengan Hukum Proporsi Berganda.

Massa nitrogen = 3 g

Berat atom: nitrogen, 14 g / mol, dan oksigen, 16 g / mol.

Perhitungan

Dalam NO, satu atom N bergabung dengan atom 1 O, sehingga massa oksigen yang bergabung dengan 3 g nitrogen dapat dihitung menggunakan pendekatan berikut:

g dari O = g nitrogen · (PA. O / PA. N)

= 3 g (16 g / mol / 14 g / mol)

= 3,43 g O

Pada NO ₂ , satu atom N bergabung dengan atom 2 O, sehingga massa oksigen yang digabungkan adalah:

g oksigen = 3 g (32 g / mol / 14 g / mol)

= 6,86 g O

Rasio O / N dalam NO = 3,43 g O / 3 g N

= 1.143

Rasio O / N pada NO ₂ = 6,86 g O / 3 g N

= 2.282

Nilai hubungan antar proporsi O / N = 2,282 / 1,143

= 2

Jadi, nilai rasio O / N adalah 2, bilangan bulat sederhana. Oleh karena itu, Hukum Proporsi Berganda terpenuhi.

Hukum proporsi timbal balik

Hukum ini dirumuskan oleh Richter dan Carl F. Wenzel secara terpisah, menetapkan bahwa proporsi massa dua senyawa dengan unsur yang sama, memungkinkan untuk menentukan proporsi senyawa ketiga di antara unsur-unsur lain jika mereka bereaksi.

Misalnya, jika Anda memiliki dua senyawa AB dan CB, Anda dapat melihat bahwa unsur persekutuannya adalah B.

Hukum Richter-Wenzel atau proporsi timbal balik mengatakan bahwa, mengetahui seberapa banyak A bereaksi dengan B menghasilkan AB, dan seberapa banyak C bereaksi dengan B menghasilkan CB, kita dapat menghitung massa A yang dibutuhkan untuk bereaksi dengan a massa C untuk membentuk AC.

Dan hasilnya adalah rasio A: C atau A / C harus kelipatan atau subtipe dari A / B atau C / B. Namun, hukum ini tidak selalu dipenuhi, terutama jika unsur-unsur tersebut memiliki bilangan oksidasi yang bervariasi.

Dari semua hukum ponderal, ini mungkin yang paling "abstrak" atau rumit. Namun jika Anda menganalisanya dari sudut pandang matematika, maka akan terlihat bahwa hanya terdiri dari faktor konversi dan pembatalan.

-Contoh

Metana

Jika 12 g karbon diketahui bereaksi dengan 32 g oksigen untuk membentuk karbon dioksida; dan bahwa, di sisi lain, 2 g hidrogen bereaksi dengan 16 g oksigen untuk membentuk air, kemudian proporsi massa C / O dan H / O untuk CO ₂ dan H ₂ O, masing-masing , dapat diperkirakan .

Menghitung C / O dan H / O kita punya:

C / O = 12g C / 32g O

= 3/8

H / O = 2g H / 16g O

= 1/8

Oksigen adalah unsur yang umum, dan Anda ingin mengetahui seberapa banyak karbon bereaksi dengan hidrogen untuk menghasilkan metana; artinya, Anda ingin menghitung C / H (atau H / C). Kemudian, perlu dilakukan pembagian proporsi sebelumnya untuk menunjukkan apakah timbal balik terpenuhi atau tidak:

C / H = (C / O) / (H / O)

Perhatikan bahwa dengan cara ini O dibatalkan dan C / H tetap:

C / H = (3/8) / (1/8)

= 3

Dan 3 adalah kelipatan dari 3/8 (3/8 x 8). Ini berarti 3 g C bereaksi dengan 1 g H menghasilkan metana. Tapi, untuk bisa membandingkannya dengan CO ₂ , kalikan C / H dengan 4, yaitu 12; ini menghasilkan 12 g C yang bereaksi dengan 4 g H untuk membentuk metana, yang juga benar.

Magnesium sulfida

Jika 24 g magnesium diketahui bereaksi dengan 2 g hidrogen untuk membentuk magnesium hidrida; Selanjutnya, 32 g belerang bereaksi dengan 2 g hidrogen untuk membentuk hidrogen sulfida, unsur yang sama adalah hidrogen dan kita ingin menghitung Mg / S dari Mg / H dan H / S.

Kemudian menghitung Mg / H dan H / S secara terpisah, kami memiliki:

Mg / H = 24g Mg / 2g H.

= 12

H / S = 2g H / 32g S.

= 1/16

Namun, lebih mudah menggunakan S / H untuk membatalkan H. Oleh karena itu, S / H sama dengan 16. Setelah ini selesai, kami melanjutkan untuk menghitung Mg / S:

Mg / S = (Mg / H) / (S / H)

= (12/16)

= 3/4

Dan 3/4 adalah kelipatan 12 (3/4 x 16). Rasio Mg / S menunjukkan bahwa 3 g Mg bereaksi dengan 4 g sulfur membentuk magnesium sulfida. Namun, Anda harus mengalikan Mg / S dengan 8 untuk dapat membandingkannya dengan Mg / H. Jadi, 24 g Mg bereaksi dengan 32 g sulfur menghasilkan logam sulfida.

Aluminium klorida

Diketahui bahwa 35,5 g Cl bereaksi dengan 1 g H untuk membentuk HCl. Juga, 27 g Al bereaksi dengan 3 g H untuk membentuk AlH ₃ . Tentukan proporsi aluminium klorida dan beri tahu apakah senyawa tersebut mematuhi hukum Richter-Wenzel.

Sekali lagi, kami melanjutkan untuk menghitung Cl / H dan Al / H secara terpisah:

Cl / H = 35,5g Cl / 1g H.

= 35,5

Al / H = 27g Al / 3g H.

= 9

Sekarang, Al / Cl dihitung:

Al / Cl = (Al / H) / (Cl / H)

= 9 / 35,5

≈ 0,250 atau 1/4 (sebenarnya 0,253)

Artinya, 0,250 g Al bereaksi dengan 1 g Cl untuk membentuk garam yang sesuai. Namun, sekali lagi, Al / Cl harus dikalikan dengan angka yang memungkinkannya untuk dibandingkan (demi kemudahan) dengan Al / H.

Ketidakakuratan dalam penghitungan

Al / Cl kemudian dikalikan dengan 108 (27 / 0.250), menghasilkan 27 g Al yang bereaksi dengan 108 g Cl. Ini tidak benar. Jika kita ambil contoh nilai 0,253 kali Al / Cl, dan kita mengalikannya dengan 106,7 (27 / 0,253), kita akan mendapatkan bahwa 27 g Al bereaksi dengan 106,7 g Cl; yang mendekati kenyataan (AlCl ₃ , dengan PA 35,5 g / mol untuk Cl).

Di sini kita melihat bagaimana hukum Richter dapat mulai goyah karena ketepatan dan penyalahgunaan desimal.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Flores, J. Química (2002). Editorial Santillana.
3. Joaquín San Frutos Fernández. (sf). Hukum ponderal dan volumetrik. Diperoleh dari: encina.pntic.mec.es
4. Toppr. (sf). Hukum Kombinasi Kimia. Diperoleh dari: toppr.com
5. Cemerlang. (2019). Hukum Kombinasi Kimia. Diperoleh dari: brillian.org
6. Kimia LibreTexts. (2015, 15 Juli). Hukum Kimia Dasar. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (18 Januari 2019). Hukum Konservasi Massa Diperoleh dari: thinkco.com