Hukum Perbandingan Volume - Guy Lussac dan Hipotesis Avogadro

Halo adik-adik. Pada tulisan kali ini, 5NChemistry akan membahas tentang hukum Perbadingan Volume dari Guy-Lussac dan Hipotesis Avogadro. Dan juga ada soal-soal latihan yang dapat menambah pemahaman kalian tentang materi ini. Yuk, disimak ya.

Hukum Perbandingan Volume - Guy Lussac dan Hipotesis Avogadro

Joseph Louis Guy-Lussac (1178-1850) adalah seorang ilmuan Perancis yang tertarik pada penemuan dari seorang ahli kimia Inggris yang bernama Henry Cavendish (1731-1810) yang menemukan bahwa perbandingan volume hidrogen : volume oksigen dalam membentuk air adalah 2 : 1 tetapi dengan syarat kedua gas itu diukur pada suhu (T) dan tekanan (P) yang sama. Sangkin tertariknya dengan penemuan itu, Guy-Lussac kemudian melakukan percobaan dengan menggunakan gas-gas yang berbeda dan diperoleh data sebagai berikut.

No.	Percobaan	Perbandingan volume
1.	Gas hidrogen + gas klorin membentuk gas hidrogen klorida	1 : 1 : 2
2.	Gas hidrogen + gas oksigen membentuk uap air	2 : 1 : 2
3.	Gas nitrogen + gas hidrogen membentuk amonia	1 : 3 : 2

Berdasarkan percobaan-percobaan yang dilakukannya, ia menyimpulkan penemuannya dalam suatu hukum yang disebut Hukum Perbandingan Volum yang berbunyi :”bila diukur pada suhu dan tekanan yang sama, volum gas yang bereaksi dan gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana”. Selain data dari hasil percobaannya, ia juga menggunakan data hasil eksperimen reaksi-reaksi gas dari para ilmuan lainnya seperti Sir Humphry Davy dan C.L. Bertholett, dan mendapati hasil yang sama dimana perbandingan volume gas-gas dalam reaksi tersebut juga merupakan bilangan bulat sederhana.

Setelah penemuan Guy-Lussac ini, muncul pertanyaan baru. Mengapa perbandingan volum gas-gas dalam suatu reaksi mrupakan bilangan sederhana? Ternyata pertanyaan itu tidak dapat dijelaskan oleh para ahli saat itu. Hal itu didasarkan bahwa pada saat itu, para ahli menganggap bahwa partikel unsur selalu atom. Lalu pada tahun 1811, seorang ilmuan Italia yang bernama Amadeo Avogadro mengemukakan pendapatnya bahwa partikel unsur bisa saja gabungan dari beberapa atom yang disebut molekul unsur. Ia mengajukan hipotesisnya yang berbunyi :”pada suhu dan tekanan sama, semua gas bervolum sama akan mengandung jumlah molekul yang sama pula”. Jadi, perbandingan volum itu juga merupakan perbandingan jumlah molekul yang terlibat dalam reaksi atau dengan kata lain, perbandingan volum gas-gas yang bereaksi sama dengan koefisien reaksinya.

Untuk lebih memahaminy, perhatikan soal-soal berikut.

1. Satu liter (T,P) nitrogen (N₂) tepat bereaksi dengan 2 liter (T,P) oksigen (O₂) membentuk 1 liter (T,P) pada X. Tentukanlah rumus molekul gas X tersebut.

Pembahasan:

Kita buat reaksinya terlebih dahulu dengan memisalkan gas molekul tersebut adalah Nx Oy

N_{2 (g)} + O_{2 (g)} ® NxOy _(g)

Ingat : perbandingan volume = perbandingan koefisien

Jadi, volum masing-masing gas kita jadikan koefisien reaksi, maka didapat :

N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ® NxOy _(g)

Terakhir, kita samakan jumlah masing-masing atom di kiri dan kanan.

Atom N: di kiri = 2, di kanan = x, maka x = 2

Atom O: di kiri = 4, di kanan = y, maka y = 4

Jadi rumus molekul gas tersebut adalah N₂O₄

2. Pada penguraian sempurna 10 mL (T,P) suatu oksida nitrogen (NxOy) yang berupa gas dihasilkan 20 mL (T,P) nitrogen dioksida dan 5 mL (T,P) oksigen. Tentukanlah rumus molekul oksida nitrogen tersebut.

Pembahasan:

Kita buat reaksinya terlebih dahulu dengan memisalkan gas molekul tersebut adalah Nx Oy

NxOy ® 20 NO₂ + 5 O₂

Ingat : perbandingan volum = perbandingan koefisien

Jadi, volum masing-masing gas kita jadikan koefisien reaksi, maka didapat :

10 NxOy_(g) 20 N_{2 (g)} + 5 O_{2 (g)}

atau jika diperkecil (masing-masing dibagi 5) menjadi :

2 NxOy_(g) 4 N_{2 (g)} + O_{2 (g)}

Terakhir, kita samakan jumlah masing-masing atom di kiri dan kanan.

Atom N: di kiri = 2x, di kanan = 4, maka x = 2

Atom O: di kiri = 2y, di kanan = 8 + 2 = 10, maka y = 5

Jadi rumus molekul gas tersebut adalah N₂O₅

3. Pada pembakaran sempurna 5 liter (T,P) gas CxHy dihabiskan 15 liter (T,P) oksigen dan dihasilkan 10 liter (T,P) karbon dioksida dengan reaksi sebagai berikut :

CxHy _(g) + O_{2 (g)} ® CO_{2 (g)} + H₂O _(g)

Tentukanlah rumus CxHy tersebut.

Pembahasan:

Masukkan volum menjadi koefisien masing-masing zat

5 C₄H_{10 (g)} + 15 O_2
(g) ® 10 CO_{2 (g)} + H₂O _(g)

Jumlah oksigen belum setara, di kiri 15 x 2 = 30, di kanan 20 + 1, agar setara, koefisien H₂O haruslah 10.

5 C₄H_{10 (g)} + 15 O_2
(g) ® 10 CO_{2 (g)} + 10 H₂O _(g)

Terakhir, kita samakan jumlah masing-masing atom di kiri dan kanan.

Atom C: di kiri = 5x, di kanan = 10, maka x = 2

Atom H: di kiri = 5y, di kanan = 20, maka y = 4

Jadi rumus molekul gas tersebut adalah C₂H₄

4. Setiap 2 liter gas nitrogen tepat habis bereaksi dengan 3 liter gas oksigen menghasilkan 1 liter gas oksida nitrogen. Jika volume diukur pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan rumus molekul oksida nitrogen tersebut.

Pembahasan :

Kita buat reaksinya terlebih dahulu dengan memisalkan gas molekul tersebut adalah Nx Oy

N_{2 (g)}+ O_{2 (g)}® NxOy_(g)

Ingat : perbandingan volum = perbandingan koefisien

Jadi, volum masing-masing gas kita jadikan koefisien reaksi, maka didapat :

2 N_{2 (g)}+ 3 O_{2 (g)} ® NxOy _(g)

Terakhir, kita samakan jumlah masing-masing atom di kiri dan kanan.

Atom N: di kiri = 4, di kanan = x, maka x = 4

Atom O: di kiri = 6, di kanan = y, maka y = 6

Jadi rumus molekul gas tersebut adalah N₄O₆

5. Gas hidrogen yang volumenya 10 liter direaksikan dengan gas oksigen yang volumenya 10 liter membentuk uap air dengan persamaan reaksi :

H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ® H₂O (belum setara)

Bila diukur pada suhu dan tekanan yang sama, berapa volume maksimum uap air yang dapat dihasilkan?

Pembahasan:

Setarakan reaksinya terlebih dahulu.

H_{2 (g)}+ ½ O_{2 (g)} ® H₂O _(g)

10 liter 10 liter ?

Untuk H₂: koefisien 1 memiliki volume 10 liter atau 1 sebanding 10

Untuk O₂, koefisien ½ memiliki volume 10 liter, atau ½ sebanding 10 atau 1 sebanding 20

Nah, jadi karena H₂ memiliki volume yang lebih kecil (10) untuk koefisien 1, maka H₂ menjadi pereaksi pembatas atau pereaksi yang habis.

Pereaksi pembatas ini akan menjadi acuan atau patokan untuk menentukan volume zat lain.

Jadi, volume H₂O yang terbentuk

= 1/1 x volume H₂

= 10 L

6. Berapa liter gas oksigen yang diperlukan untuk membakar 5 liter gas butana (C₄H₁₀) agar semua butana tersebut habis bereaksi? Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

C₄H_{10 (g)} + O_{2 (g)} ® CO_{2 (g)} + H₂O _(g) (belum setara)

Pembahasan:

Setarakan reaksinya.

C₄H_{10 (g)} + 6,5 O_{2 (g)} ® 4 CO_{2 (g)} + 5 H₂O_(g)

5 L ?

Jika salah satu volume gas diberitahu, maka volume gas lainnya hanya tinggal ditentukan berdasarkan perbandingan koefisien.

Volume oksigen = 6,5 x volume C₄H₁₀

= 6,5 x 5 L

= 32,5 L

7. Amonia (NH₃) dapat dibuat dengan mereaksikan gas nitrogen (N₂) dan gas hidrogen (H₂), dengan reaksi berikut:

N_{2 (g)} + H_{2 (g)} ® NH_{3 (g)}(belum setara)

Berapa liter gas nitrogen dan gas oksigen yang telah bereaksi bila amonia yang dihasilkan sebanyak 30 liter (volume diukur pada suhu dan tekanan yang sama)?

Pembahasan :

Setarakan reaksinya

N_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)} ® 2 NH₃ _(g)

Jika salah satu volume gas diberitahu, maka volum gas lainnya hanya tinggal ditentukan berdasarkan perbandingan koefisien.

Volum N₂ = ½ x volume NH₃

= ½ x 30 L

= 15 L

Volum O₂ = ³/₂ x volume NH₃

= ³/₂ x 30 L

= 45 L

8. Gas belerang dioksida sebanyak 100 mL direaksikan dengan 150 mL gas oksigen. Ternyata, dihasilkan gas belerang trioksida sebanyak 80 mL. Reaksi yang terjadi adalah :

SO₂ + O₂ ® SO₃ (belum setara)

Hitunglah volume gas SO₂ dan O₂ yang sudah bereaksi dan gas SO₂ dan O₂ yang tersisa.

Pembahasan:

Setarakan reaksinya terlebih dahulu.

2 SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} ® 2 SO_{3 (g)}

Karena diberitahu bahwa gas belerang yang dihasilkan adalah 80 mL maka perbandingan volum zat lainnya menggunakan volume SO₃ sebagai patokannya.

SO₂ yang bereaksi untuk membentuk 80 mL SO₃

= 2/2 x volume SO₃

= 2/3 x 80 mL

= 80 mL

O₂ yang bereaksi untuk membentuk 80 mL SO₃

= ½ x volum SO₃

= ½ x 80 mL

= 40 mL

Kita masukkan hasilnya ke dalam tabel seperti berikut.

2 SO_2
(g) + O_{2 (g)} ® 2 SO_{3 (g)}Mula-mula 100 150 -

Bereaksi 80 40 80

Sisa 20 110 80

Tonton juga : Video Pembahasan Menghitung Volume Campuran Gas

Demikian pembahasan tentang soal Hukum perbandingan volume Guy-Lussac dan hipotesis Avogadro. Semoga bermanfaat terutama buat kalian yang sedang mempelajari materi ini.

Terima kasih.

5NChemistry