Hukum Lavoisier yang merujuk pada prinsip Hukum Kekekalan Massa telah menjadi ilmu landasan penting dalam dunia kimia. Kontribusi Antoine Lavoisier, seorang ilmuwan abad 18, dalam menggagas prinsip ini melalui eksperimen pembakaran logamnya membuka pintu bagi pemahaman dan relevansinya dalam kimia modern.
Dalam artikel ini, kita akan membahas secara mendalam terkait teori-teori Hukum Kekekalan Massa, peran pencetusnya, dan aplikasinya dalam ilmu kimia. Jadi, baca artikel ini sampai selesai, ya!
Daftar ISI
Pengertian Hukum Lavoisier
Hukum Lavoisier (Hukum Kekekalan Massa) adalah prinsip dalam ilmu kimia yang menyatakan bahwa dalam reaksi kimia tertutup, jumlah massa reaktan yang terlibat akan sama dengan jumlah massa produk yang dihasilkan.
Artinya, massa tidak dapat tercipta atau hancur dalam reaksi kimia, melainkan hanya mengalami perubahan bentuk atau komposisi dan tidak terjadi pengurangan massa. Hukum Kekekalan Massa menjadi landasan bagi eksperimen dan analisis kimia yang lebih sistematis dan membantu memahami reaksi kimia.
Sejarah Hukum Lavoisier
Antoine Lavoisier lahir di Paris, Prancis pada 26 Agustus 1743. Lavoisier dibesarkan dalam keluarga aristokrat dan kaya karena ayahnya bekerja sebagai seorang pengacara. Ia menemukan keminatannya pada dunia sains saat berada di bangku kuliah.
Hingga pada akhirnya Lavoisier mengisi berbagai jabatan pemerintahan dan terpilih bergabung dengan Royal Academy of Science pada tahun 1764. Kemudian, pada tahun 1775, Lavoisier mendirikan laboratorium di Paris di mana ia menjalankan berbagai eksperimen, salah satunya adalah tentang kekekalan massa.
Pemikiran briliannya tentang asumsi ilmiah bahwa massa akan tetap konsisten dalam reaksi kimia mengacu pada hasil eksperimen. Lavoisier meyakini bahwa “Massa zat sebelum dan setelah reaksi kimia adalah tetap.”
Oleh sebab itu, Hukum Lavoisier merujuk pada hasil penelitian Lavoisier di mana jumlah massa zat sebelum dan setelah reaksi akan selalu tetap jika dalam sistem yang tertutup. Namun, perubahan materi biasanya terjadi dalam sistem yang terbuka
Sehingga, jika hasil reaksi keluar dari sistem atau jika ada zat yang masuk dari lingkungan yang terikat. Maka massa zat sebelum dan sesudah reaksi akan berbeda. Akan tetapi, Lavoisier mengalami kesulitan dalam membuktikan pandangannya secara valid dan universal.
Sementara ahli kimia lain mencari prinsip-prinsip konservasi yang mampu menjelaskan reaksi kimia. Lavoisier sangat berniat mengumpulkan dan menimbang semua zat yang terlibat dalam reaksi yang ia pelajari.
Keberhasilannya dalam melakukan banyak eksperimen rumit sebagian besar dapat terwujud karena kekayaan independennya. Sehingga, memungkinkannya memiliki peralatan mahal sesuai desainnya dan kemampuannya untuk merekrut dan mengarahkan rekan peneliti berbakat.
Faktanya, hingga kini mahasiswa kimia Perancis masih memahami konservasi massa sebagai Hukum Lavoisier. Hal ini mengindikasikan keberhasilannya dalam mengukuhkan diri sebagai Bapak Kimia Modern.
Percobaan Hukum Lavoisier
Lavoisier mengubah pandangan para peneliti lainnya tentang reaksi kimia dari percobaan yang ia lakukan, khususnya pada eksperimen pembakaran logam dalam ruang tertutup. Eksperimen ini memainkan peran utama dalam menguji prinsip kekekalan massa dalam reaksi kimia.
Dalam kondisi yang terkendali, Lavoisier membakar logam di lingkungan yang tidak memungkinkan untuk terkadi pertukaran massa dengan lingkungan sekitarnya. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa massa logam yang terbakar sama dengan massa produk hasil pembakaran.
Kondisi ini memberikan bukti awal bahwa materi tidak tercipta atau hancur, melainkan hanya berubah bentuk. Dengan kata lain, partikel-partikel materi tidak hilang dalam reaksi, namun hanya mengalami transformasi.
Interpretasi ini mengokohkan konsep kekekalan massa, menjadi pijakan penting dalam pengembangan ilmu kimia dan dasar bagi prediksi massa produk reaksi kimia di masa mendatang. Benar saja, bagi ahli kimia, implikasi dari Hukum Lavoisier ada banyak sekali.
Pertama, hukum ini memungkinkan reaksi kimia untuk sepenuhnya dipahami dan terukur. Zat kimia yang sebelumnya terabaikan (seperti karbondioksida yang dilepaskan dari api) kini juga ilmuwan pelajari dan ukur.
Hukum Lavoisier juga memungkinkan para ilmuwan untuk memprediksi massa produk dalam reaksi kimia yang sangat penting dalam berbagai situasi. Misalnya, bahan bakar roket diformulasikan secara khusus dengan rasio minyak tanah dan oksigen cair yang tepat.
Mengetahui massa dari dua produk yang terbakar memungkinkan ilmuwan untuk memprediksi dengan tepat bagaimana karbondioksida dan uap air akan diproduksi. Dari sana, para ilmuwan dapat memperkirakan massa dan kecepatan gas buang dan memprediksi jumlah daya dorong dari mesin roket.
Contoh Penerapan Hukum Lavoisier dalam Kehidupan Sehari-hari
Merujuk pada eksperimen di atas, berikut ini contoh penerapan Hukum Lavoisier yang bisa Anda temukan dalam kehidupan sehari-hari:
1. Lilin yang Terbakar
Perhatikan perbedaan lilin yang belum dinyalakan dan lilin yang sedang menyala. Meskipun jumlahnya berkurang, lilin yang terbakar sebenarnya hanya berubah menjadi uap air dan karbondioksida. Meskipun berubah bentuk, massa bahan dan produk akan tetap sama.
2. Pembakaran Kayu
Contoh penerapan Hukum Lavoisier berikutnya adalah pada proses pembakaran kayu. Saat kayu terbakar, akan muncul energi panas, asap, dan abu.
Meskipun berubah bentuk, total massa asap dan abu akan tetap sama dengan massa kayu sebelumnya. Tidak ada massa yang “hilang” atau “bertambah” dalam proses ini.
3. Pengendapan Air Tanah
Contoh terakhir adalah pengendapan air tanah. Ketika Anda membiarkan tanah mengendap di dalam air, berat air dan tanah tetap sama sebelum dan setelah endapan terjadi. Setelah proses pengendapan, akan terbentuk lapisan endapan di bagian bawah wadah.
Endapan ini terdiri dari partikel-partikel kontaminan yang tidak larut dalam air dan telah terpisah dari fase cair. Sedangkan di bagian atas wadah, akan tersisa air yang lebih jernih dan lebih bersih dari kontaminan.
Rumus Hukum Lavoisier
Menurut Hukum Lavoisier, total massa reaktan harus sama dengan total massa produk dalam reaksi kimia. Dengan kata lain, penghitungan kekekalan massa dapat dinyatakan dalam rumus:
Σ massa reaktan = Σ massa produk
Dalam formula tersebut, Σ massa reaktan adalah jumlah keseluruhan massa reaktan yang terlibat. Sedangkan Σ massa produk adalah jumlah keseluruhan massa produk yang terbentuk.
Lalu, dalam ranah mekanika fluida dan mekanika kontinum, prinsip kekekalan massa juga diungkapkan melalui persamaan kontinuitas diferensial sebagai berikut:
∂ρ/∂t + ∇ . (ρv) = 0
Keterangan:
- ρ = massa jenis atau rho
- t = waktu
- ∇ = operator divergensi
- v = kecepatan atau medan kecepatan aliran
Ciri Khas Hukum Lavoisier
Berdasarkan penjelasan di atas, adapun ciri-ciri dari Hukum Lavoisier yang harus Anda ketahui adalah sebagai berikut:
- Memiliki nama lain sebagai Hukum Kekekalan Massa.
- Prinsip teori yang dicetuskan oleh Antoine Lavoisier.
- Teori yang diterapkan secara luas dalam ilmu kimia murni, teknik kimia, mekanika, dan dinamika fluida.
- Teori fundamental yang memainkan peran penting dalam transformasi kimia modern dari alkemi.
- Pandangan utama yang menjelaskan bahwa massa bahan tetap konsisten dalam suatu sistem tertutup sebelum dan sesudah terjadi reaksi.
- Teori yang dapat terjabarkan dalam rumus Σ massa reaktan = Σ massa produk.
Contoh Soal Terkait Hukum Lavoisier
Berikut adalah beberapa contoh soal terkait Hukum Lavoisier yang dapat Anda pelajarri:
1. Contoh 1: Reaksi Kalium dan HCl
Diketahui terdapat 39 gram kalium (K) dan 36,5 gram HCl. Dengan menggunakan nomor massa (Mr) K = 39, Cl = 35,5, dan H = 1, berapa zat hasil reaksinya?
Penyelesaian:
Reaksi: 2 K + 2 HCl → 2 KCl + H2
Mol Kalium = massa Kalium / Mr Kalium = 39 / 39 = 1 mol
Jadi, zat hasil reaksinya adalah 1 mol.
2. Contoh 2: Pupuk Kalium Nitrat
Jika campuran senyawa Kalium Klorida dan Natrium Nitrat berjumlah 620 kg, dan Natrium Klorida yang terbentuk sebanyak 300 kg, berapa pupuk Kalium Nitrat yang terbentuk?
Penyelesaian:
Reaksi: NaNO3 + KCl → NaCl + KNO3
Hukum Lavoisier: massa awal = massa akhir
Massa NaNO3 + Massa KCl = Massa NaCl + Massa KNO3
m1 + m2 = m3 + m4
m4 = (m1 + m2) – m3
m4 = (620 kg) – (300 kg) = 320 kg
Jumlah pupuk Kalium Nitrat yang dihasilkan mencapai 320 kilogram.
3. Contoh 3: Pemanasan Kalsium Karbonat
Jika 10 gram kalsium karbonat (CaCO3) dipanaskan menghasilkan 4,4 gram karbondioksida (CO2) dan 5,6 gram kalsium oksida (CaO), tunjukkan bahwa percobaan ini sesuai dengan hukum kekekalan massa!
Penyelesaian:
Reaksi: CaCO₃ → CaO + CO₂
Hukum Lavoisier: massa awal = massa akhir produk
10 gram CaCO3 = 4,4 gram CO2 + 5,6 gram CaO
10 gram massa reaktan = 10 gram massa produk
Sehingga, massa reaktan sama dengan massa produk, dan percobaan ini sesuai dengan hukum kekekalan massa.
Sudah Paham dengan Hukum Lavoisier?
Dalam kesimpulannya, Hukum Lavoisier memiliki peran fundamental dalam perkembangan ilmu kimia. Prinsip kekekalan massa yang dipopulerkan oleh Lavoisier telah mengubah pandangan kita terhadap reaksi kimia dan membuka jalan bagi kemajuan ilmu kimia modern.
Pengaruhnya juga terlihat dalam konsep-konsep mutakhir, memberikan dasar yang kokoh untuk studi tentang transformasi materi. Dengan demikian, warisan Hukum Kekekalan Massa terus mengilhami ilmuwan dalam menjelajahi dunia kimia secara lebih mendalam.
