Hukum perbandingan volume adalah hukum yang membahas tentang reaksi zat – zat yang berupa gas. Kita tahu bahwa gas itu selain memiliki massa (buktinya dapat kalian lihat saat kita membeli gas untuk memasak yang dibeli dalam satuan kg/massa), gas juga memilki volume, suhu dan tekanan tertentu yang dapat diukur besarnya.
Pada tahun 1808, Joseph Louis Gay Lussac melakukan percobaan dengan mereaksikan gas hidrogen dan gas nitrogen sehingga terbentuk ammonia. Pada suhu dan tekanan yang sama, ternyata untuk membentuk 2 volume gas ammonia, volume hidrogen yang dibutuhkan adalah tiga kali volume gas nitrogen.
Hidrogen + Nitrogen → Amonia
1 vol 3 vol 2 vol
Dalam percobaan lain gay lussac juga mendpakatkan hasil sebagai berikut :
Nitrogen + Oksigen → Nitrogen monoksida
1 vol 1 vol 2 vol
Nitrogen + Oksigen → Nitrogen dioksida
1 vol 2 vol 2 vol
Nitrogen + Oksigen → Nitrogen trioksida
2 vol 3 vol 2 vol
Yang diperhatikan gay lussac dari percobaannya tersebut adalah perbandingan volume perekasi nya yang merupakan bilangan bulat dan sederhana dan keadaan ini terjadi pada suhu dan tekanan yang sama (P,T sama). Berdasarkan fakta ini kemudian gay lussac membuat pernyataan yang kemudian dikenal dengan hukum perbandingan volume.
“Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat sederhana.“
Hukum perbandingan volume dari Gay Lussac dapat kita nyatakan sebagai berikut.
“Perbandingan volume gas-gas sesuai dengan koefisien masing-masing gas.”
Untuk dua buah gas (misalnya gas A dan gas B) yang tercantum dalam satu persamaan reaksi, berlaku hubungan:
Untuk memahami lebih jelas tentang aplikasi dari hukum perbandingan volume yang dikemukakan oleh Gay Lussac marilah kita perhatikan beberapa contoh soal dan pembahasan berikut:
Soal 1
Pada P dan T yang sama perbandingan volume pereaksi dan hasil reaksi dari :
C3H7(g) + O2(g) → CO2(g) +H2O(g)
Adalah ?
Pembahasan :
Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa perbandingan volume gas gas yang bereaksi dalam suatu persamaan reaksi yang setara pada suhu dan tekanan yang sama akan sama dengan perbandingan koefisen reaksinya.
Kita lihat reaksi diatas ternyata belum setara, maka langkah pertama yang harus kita lakukan adalah menyetarakan reaksi. Pokoknya kalian harus ingat bahwa ketika bertemu dengan soal yang ada reaksinya, lihat dulu apakah sudah setara atau belum. Jika belum maka setarakanlah terlebih dahulu ya . . . .
Dari reaksi :
C3H7OH(g) + O2(g) → CO2(g) +H2O(g)
Langkah 1 : setarakan jumlah C nya terlebih dahulu. Di kiri ada 3 buah C sedangkan dikanan hanya ada 1, maka koefisien CO2 kita ganti dengan 3.
C3H7OH(g) + O2(g) → 3CO2(g) +H2O(g)
Langkah 2 : setarakan jumlah H. Dikiri reaksi ada 8 H sedangkan dikanan hanya ada 2, maka koefisien H2O kita ganti dengan 4.
C3H7OH(g) + O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g)
Langkah 3 : setarakan jumlah O nya. Kenapa O yang terakhir? Ini suapya proses penyetaraan jadi lebih mudah karena atom O itu ada pada semua molekul sehingga jika kita setarakan akan menyulitkan penyetaraan atom yang lain. Pokoknya ingat saja kalau reaksinya adalah pembakaran senyawa organic (yang ada C,O dan H nya) setarakanlah sesuai dengan langkah ini ya . . . . . oke kembali ke reaksi. Dipersamaan reaksi diatas, jumlah O dikiri ada 3 sedangkan dikaan ada 10, untuk menyetarakannya maka kita ubah koefisien O2 menjadi 9/2.
C3H7OH(g) + 9/2O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g)
Reaksi diatas sebenarnya sudah setara, tapi koefisien pecahan biasanya akan menyulitkan dalam perhitungan sehingga perlu kita hilanhkan dengan mengali semua koefisen zat dengan 2. Hasilnya :
2C3H7OH(g) + 9O2(g) → 6CO2(g) + 8H2O(g)
Maka perbandingan volume zat dalam reaksi tersebut adalah :
VC2H7OH : VO2 : VCO2 : VH2O = 2 : 9 : 6 : 8
Oke bisa ya, next soal selanjutnya . . . .
Soal 2
Lima liter gas asetilena dibakar sempurna sesuai persamaan reaksi berikut.
2C2H2(g) + 5 O2(g) 4 → CO2(g) + 2 H2O(g)
Pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan:
A. volume gas oksigen yang diperlukan
B. volume gas karbon dioksida yang dihasilkan
C. volume air yang dihasilkan
Pembahasan:
Seperti yang dijelaskan sebelumnya bahwa perbandingan volume gas gas yang bereaksi dalam suatu persamaan reaksi pada suhu dan tekanan yang sama akan sama dengan perbandingan koefisen reaksinya.
Dari reaksi :
2C2H2(g) + 5 O2(g) 4 → CO2(g) + 2 H2O(g)
V C2H2 : V O2 : V CO2 : V H2O = 2 : 5 : 1 : 1
Jika 5 L gas asetilena (C2H2) dibakar sempurna, maka :
Volume gas oksigen yang diperlukan :
V C2H2 : V O2 = 2 : 5
V O2 = 5/2 x V C2H2
V O2 = 5/2 x 5 L
V O2 = 12,5 L
Dengan cara yang sama tentu kalian sudah bisa menjawab soal option B dan C kan.
Untuk lebih mudahnya biar kita gak usah buat perbandingan seperti rums yang diberikan diatas, maka untuk mencari volume gas yang ditanya dapat digunakan rumus :
Volume gas karbon dioksida yang dihasilkan
= ½ x volume gas C2H2
= ½ x 5 L
= 2,5 L
Volume air yang dihasilkan
= 2/2 x volume C2H2
= 2/2 x 5 L
= 5 L
Nah cukup mudah kan pengaplikasian hukum perbandingan volume ini.
Soal 3
Sepuluh mL gas nitrogen (N2) dan 15 mL gas oksigen (O2) tepat habis bereaksi menjadi 10 mL gas NaOb. Tentukan rumus kimia gas NaOb tersebut!
Pemabahasan :
Perbandingan koefisien = perbandingan volume
Koefisien N2 : O2 : NaOb = 10 : 15 : 10 = 2 : 3 : 2
2 N2 + 3 O2 → 2 NaOb
Karena jumlah atom di ruas kiri dan di ruas kanan sama, maka harga a dan b dapat dicari sebagai berikut.
Jumlah atom N kiri= Jumlah atom N kanan
2 × 2 = 2a
4 = 2a
a = 2
Jumlah atom O kiri= Jumlah atom O kanan
3 × 2 = 2b
6 = 2b
b = 3
Jadi, rumus kimia senyawa tersebut adalah N2O3.