Hukum Perbandingan Tetap: Hukum Dasar Kimia - Kimia (Kelas 10)

Senyawa Punya Perbandingan Massa

Hukum perbandingan tetap menyatakan bahwa setiap senyawa murni selalu mengandung unsur-unsur penyusunnya dalam perbandingan massa yang tetap. Hukum ini juga dikenal sebagai hukum Proust atau hukum komposisi tetap.

OpenStax Chemistry: Atoms First 2e menjelaskan bahwa Joseph-Louis Proust menunjukkan sampel senyawa murni mengandung unsur yang sama dalam perbandingan massa yang sama di openstax.org. Britannica juga merangkum hukum ini sebagai pernyataan bahwa senyawa kimia memiliki proporsi massa unsur yang tetap di britannica.com.

Kata senyawa murni penting. Campuran air gula bisa dibuat lebih manis atau lebih encer, tetapi senyawa air murni tetap tersusun dari hidrogen dan oksigen dengan pola yang sama. IUPAC Gold Book memakai gagasan komposisi tetap saat mendefinisikan zat kimia di goldbook.iupac.org.

Rasio Air Tidak Ikut Berubah

Rumus air adalah $\mathrm{H_2O}$ . Artinya, setiap satuan air tersusun dari $2$ atom hidrogen dan $1$ atom oksigen. Dengan massa atom relatif sederhana $A_r\mathrm{(H)} = 1$ dan $A_r\mathrm{(O)} = 16$ , perbandingan massa hidrogen dan oksigen dalam air adalah:

\begin{aligned} m_{\mathrm{H}} : m_{\mathrm{O}} &= (2 \times 1) : (1 \times 16) \\ &= 2 : 16 \\ &= 1 : 8 \end{aligned}

Jadi, kalau air yang terbentuk massanya berbeda, perbandingan massa hidrogen terhadap oksigen yang benar-benar bereaksi tetap $1:8$ . PubChem mencatat rumus air sebagai $\mathrm{H_2O}$ dan massa molekulnya sekitar $18{,}015\ \mathrm{g/mol}$ di pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.

Reaktan Berlebih Tetap Tersisa

Ubah massa awal pada model berikut. Yang berubah adalah ada atau tidaknya zat sisa. Yang tidak berubah adalah rasio hidrogen dan oksigen yang masuk ke senyawa air.

Gerbang Rasio Air

Lihat bagaimana air hanya terbentuk dari bagian reaktan yang memenuhi perbandingan massa

1:8

Semua reaktan membentuk air karena massa hidrogen dan oksigen sudah mengikuti rasio $1:8$ .

Rasio yang bereaksi: $2:16 = 1:8$ , sama dengan rasio massa air.
Sisa setelah reaksi: Tidak ada zat berlebih yang tersisa.

Hukum ini sering keliru dibaca sebagai "semua zat awal pasti habis". Bukan begitu. Jika massa awal tidak cocok dengan perbandingan senyawa, hanya bagian yang cocok yang bereaksi, sedangkan sisanya tetap ada sebagai reaktan berlebih.

Menguji Data Kalsium Oksida

Sekarang baca data seperti peneliti. Kalsium oksida memiliki rumus $\mathrm{CaO}$ . PubChem mencatat rumus itu dan massa molekul $56{,}08\ \mathrm{g/mol}$ di pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.

Misalkan dua percobaan memberi data berikut.

Percobaan	Massa $\mathrm{CaO}$	Massa $\mathrm{O}$	Massa $\mathrm{Ca}$	Rasio $\mathrm{Ca:O}$
$1$	$2{,}8\ \mathrm{g}$	$0{,}8\ \mathrm{g}$	$2{,}0\ \mathrm{g}$	$2{,}0:0{,}8 = 2{,}5:1$
$2$	$3{,}5\ \mathrm{g}$	$1{,}0\ \mathrm{g}$	$2{,}5\ \mathrm{g}$	$2{,}5:1{,}0 = 2{,}5:1$

Massa kalsium dihitung dari massa senyawa dikurangi massa oksigen.

\begin{aligned} m_{\mathrm{Ca,1}} &= 2{,}8 - 0{,}8 = 2{,}0\ \mathrm{g} \\ m_{\mathrm{Ca,2}} &= 3{,}5 - 1{,}0 = 2{,}5\ \mathrm{g} \end{aligned}

Kedua percobaan menghasilkan massa senyawa yang berbeda, tetapi rasio massa kalsium terhadap oksigen sama, yaitu $2{,}5:1$ . Itulah bukti bahwa sampel tersebut konsisten dengan hukum perbandingan tetap.

Menghitung Massa dari Rumus

Untuk senyawa besi(III) oksida, rumusnya $\mathrm{Fe_2O_3}$ . Data PubChem untuk ferric oxide juga mencatat rumus $\mathrm{Fe_2O_3}$ di pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.

Dengan $A_r\mathrm{(Fe)} = 56$ dan $A_r\mathrm{(O)} = 16$ , rasio massa besi terhadap oksigen adalah:

\begin{aligned} m_{\mathrm{Fe}} : m_{\mathrm{O}} &= (2 \times 56) : (3 \times 16) \\ &= 112 : 48 \\ &= 7 : 3 \end{aligned}

Jika massa $\mathrm{Fe_2O_3}$ adalah $64\ \mathrm{g}$ , maka total bagian rasionya $7 + 3 = 10$ .

\begin{aligned} m_{\mathrm{Fe}} &= \frac{7}{10} \times 64 = 44{,}8\ \mathrm{g} \\ m_{\mathrm{O}} &= \frac{3}{10} \times 64 = 19{,}2\ \mathrm{g} \end{aligned}

Jadi, dalam $64\ \mathrm{g}$ besi(III) oksida terdapat $44{,}8\ \mathrm{g}$ besi dan $19{,}2\ \mathrm{g}$ oksigen yang saling berikatan.

Setelah satu senyawa punya rasio tetap, pertanyaan berikutnya adalah apa yang terjadi jika dua unsur yang sama dapat membentuk lebih dari satu senyawa. Itulah wilayah hukum perbandingan berganda.