Berapa gram karbon dan oksigen yang harus direaksikan untuk membentuk 22 gram karbon dioksida

KOMPAS.com - Pernahkah kamu melakukan percobaan kimia, di mana kamu mebuat suatu senyawa dengan mencampurkan bahan A, bahan B, dan bahan C ke dalam tabung reaksi?

Bahan-bahan yang dimasukkan dan juga ukuran banyaknya tidak bisa sembarangan, karena salah-salah kamu dapat membuat racun maupun ledakan.

Pengertian Hukum Proust

Pembuatan tiap senyawa kimia memiliki komposisi dengan perbandingan (rasio) bahan-bahan penyusun yang tetap.

Hal ini dikemukakan pada tahun 1806 oleh seorang ahli Kimia asal Perancis bernama Joseph L. Proust dengan hukum yang dikenal sebagai hukum perbandingan tetap atau hukum Proust.

Baca juga: Senyawa Polar: Definisi, Sifat, Ciri, dan Contohnya

Dilansir dari Sussex Tech, Proust mengemukakan bahwa senyawa tembaga karbonat selalu terdiri dari 5,3 bagian tembaga, 1 bagian karbon, dan 4 bagian oksigen.

Pernyataan Proust sangatlah kontroversial pada masa itu, namun dirinya didukung oleh Dalton. Dalton menyatakan dua senyawa karbon berbeda dibentuk dari jumlah oksigen yang berbeda, namun selalu sama komposisinya pada setiap senyawa.

Dilansir dari Chemistry LibreText, senyawa air yang ditemukan dari air hujan, air keran, air minum, air laut, dan air apa pun dengan massa sebanyak apa pun, tiap satuan senyawanya tetap terdiri dari hidrogen dan oksigen dengan perbandingan massa 1:8. Perbandingan tersebut tidak akan pernah berubah.

Sehingga, Hukum Proust adalah hukum yang menyatakan suatu senyawa kimia terdiri dari beberapa unsur dengan perbandingan masa yang sama.

Baca juga: Soal Hukum Mendel: Fenotip Persilangan Dua Bunga dengan Warna Berbeda

Contoh soal Hukum Proust

Soal 1: Perbandingan massa karbon (C) terhadap oksigen (O) dalam senyawa karbon dioksida (CO2) adalah 3:8. Berapakah gram karbonsioksida yang dihasilkan dari 3 gram karbon dan 10 gram oksigen?

Jawaban:

Dalam soal disebutkan perbandingan C dan O dalam senyawa karbon dioksida adalah 3:8, maka perbandingan inilah yang harus dipertahankan dalam reaksi kimia.

Jika yang direaksikan 3 gram karbon, maka oksigen yang akan bereaksi adalah 8 gram. Kelebihan oksigen akan menjadi sisa reaksi sebagai berikut:

Dari tebel stokiometri berdasarkan hukum Proust tersebut didapatkan bahwa 3 gram karbon dan 10 gram oksigen akan menghasilkan 11 gram karbon diosida dan menyisakan 2 gram oksigen.

Baca juga: Hukum Kekekalan Momentum Linear untuk Mencari Kecepatan Benda

Soal 2: Perbandingan massa besi (Fe) dan belerang (S) dalam senyawa besi sulfida (FeS) adalah 7:4. Berapakah massa sulfur (S) yang diperlukan untuk membentuk senyawa FeS dengan 21 gram besi (Fe) tanpa ada sisa reaksi?

Jawaban:

Untuk menyelesaikan soal hukum Proust, selain menggunakan tabel stokiometri seperti pada soal nomor 1 dapat digunakan juga perbandingan massa sebagai berikut:

Massa S

= perbandingan sulfur dan besi x massa Fe= 4/7 x 21 gram= (21:7) x 4

=12 gram

Maka massa sulfur yang dibutuhkan untuk memebuat senyawa besi sulfida tanpa sisa reaktan adalah sebanyak 12 gram.

Jika kita perhatikan dalam sebuah molekul H2O terdapat 2 buah atom H (Ar = 1) dan 1 buah atom O (Ar = 16). Jika kita bandingan massa kedua unsur dalam membentuk molekul H2O adalah :

Massa H : Massa O =2. Ar H : 1. Ar O = 2.1 : 16 = 2 : 16 = 1 : 8

Artinya dalam membentuk satu buah molekul H2O maka hidrogen akan bergabung dengan oksigen selalu dengan perbandingan 1 : 8. Jika hidrogen yang direaksikan adalah 1 gram, maka jumlah oksigen yang harus direaksikan adalah 8 gram membentuk 9 gram air sesuai dengan hukum Lavoisier. Perbandingan massa yang tetap ini ternyata juga sama pada pembentukkan senyawa senyawa lain, misalnya dalam molekul CO2, perbandingan C : O selalu 3 : 8, dalam molekul NO2 perbandingan N : O selalu 7 : 16 dan seterusnya.

Berdasarkan fakta inilah pada tahun 1799, Joseph Louis Proust menemukan satu sifat penting dari senyawa, yang disebut hukum perbandingan tetap. Berdasarkan penelitian terhadap berbagai senyawa yang dilakukannya, Proust menyimpulkan bahwa: 

“Perbandingan massa unsur-unsur dalam satu senyawa adalah tertentu dan tetap.“

Sebagai contoh untuk memahami hukum perbandingan tetap yang dikemukakan oleh Proust, marilah kita simak soal dan pembahasannya berikut ini :

Menentukan massa zat yang terbentuk dan unsur yang bersisa jika diketahui perbandingan massa pembentuk suatu senyawa.

Perbandingan massa karbon (C) terhadap oksigen (O) dalam senyawa karbon dioksida(CO2) adalah 3 : 8. Berapa gram massa karbon dioksida yang terbentuk dan sisa pereaksi, jika direaksikan:

A. 6 gram karbon dengan 16 gram oksigen

B. 6 gram karbon dengan 8 gram oksigen

Marilah kita jawab soal yang pertama :

Jika direaksikan 6 gram karbon dengan 16 gram oksigen 

Perbandingan massa C : massa O dalam senyawa CO2 adalah 3 : 8

Langkah pertama adalah tentukan dulu zat mana yang akan habis bereaksi, caranya ya kita harus cek masing masing zat.

Misalkan C yang habis bereaksi = 6 gram C habis bereaksi

Maka massa O yang diperlukan adalah = 8/3 x massa C

Jika karbon yang habis bereaksi, maka dibutuhkan 16 gram oksigen untuk membentuk senyawa CO2 dengan perbandingan massa 3 : 8. Jumlah ini ada dari zat yang disediakan.

Berarti massa CO2 yang terbentuk adalah = 3 + 16 = 19 gram dan kedua zat diatas habis bereaksi.

Nah kalau kalian coba misalkan O yang habis bereaksi = 16 gram O habis bereaksi

Maka massa C yang dibutuhkan adalah = 3/8 x massa oksigen 

Artinya jika 16 gram oksigen ini habis bereaksi maka akan dibutuhkan 6 gram karbon agar terbentuk senyawa CO2 dengan perbandingan 3 : 8. Hasil ini juga sama jika kita misalkan C yang habis bereaksi. Kedua zat habis bereaksi dan massa CO2 yang terbentuk adalah 19 gram.

Lalu apakah pada soal yang kedua kedua zat habis bereaksi?? Untuk itu marilah kita cek . . .

6 gram karbon dengan 8 gram oksigen

Kita misalkan yang pertama habis bereaksi adalah C dengan jumlah 6 gram.

Maka massa oksigen yang dibutuhkan adalah  = 8/3 x massa karbon

Ternyata dibutuhkan 16 gram oksigen yang bereaksi dengan 6 gram karbon agar terbentuk senyawa CO2 dengan perbandingan 3 : 4. Sementara jumlah oksigen yang disediakan hanya 8 gram, jadi keadaan ini tidak memungkinkan untuk C yang habis bereaksi karena jumlah oksigen yang ada tidak mencukupi.

Tentu kita sudah tau jawabannya, zat yang habis bereaksi adalah O. untuk memastinkannya marilah kita cek terlebih dahulu.

Jika oksigen yang habus bereaksi = 8 gram oksigen habis bereaksi

Maka massa karbon yang dibutuhkan adalah  = 3/8 x massa oksigen

Terlihat untuk membentuk senyawa CO2 dengan perbandingan 3 : 8 jika direkasikan 8 gram oksigen dibutuhkan 3 gram karbon dan jumlah karbon ini juga tersedia (jumlah karbon awal adalah 6 gram) maka keadaan kedua ini yang kita pakai. Zat yang habis bereaksi adalah oksigen dan zat yang bersisa adalah C sebanyak 2 gram.

Massa CO2 yang terbentuk adalah = 2 + 8 = 10 gram

Jika kalian perhatikan dengan seksama tentu kalian sudah bisa menentukan mana zat yang habis bereaksi, mana zat bersisa dan massa zat yang dihasilakan dari suatu senyawa yang sudah diketahui perbandingan massanya.

Nah bagaimana kalau kita disuruh menentukan perbandingan unsur pembentuk suatu senyawa??

Perhatikanlah soal berikut ini!

Direaksikan 17,5 gram kalisum dengan 7 gram gas oksigen. Jika senyawa kalsium oksida yang dihasilkan adalah 24,5 gram, perbandingan unsur kalsium dan oksigen dalam senyawa tersebut adalah?

Untuk mengetahui perbandingannya, cara termudah adalah dengan melihat Ar unsur unsur yang bereaksi pada tabel periodic kemudian membandingakannnya. Senyawa yang dibentuk adalah kalsium oksida dengan rumus molekul CaO, Ar Ca = 40 dan O = 16, maka perbandingan massa Ca : O dalam CaO adalah :

= 1. Ar Ca + 1.Ar O = 40 : 16 = 5 : 2

Untuk menguji apakah perbadingan tersebut benar marilah kita cek berapa jumlah kalisum dan oksigen yang harus direaksikan untuk membentuk 24,5 gram kalisum oksida dengan perbandingan 5 : 2

Massa kalsium = 5/7 x massa CaO = 5/7 x 24,5 = 17,5 gram

Massa oksigen = 2/7 x massa CaO = 2/7 x 24,5 = 7 gram

Ternyata data tersebut sesuai dengan yang ada pada soal, sehingga perbandingan tersebut adalah benar dengan kedua zat habis bereaksi.

Lalu bagaimanakah caranya jika kita disuruh menentukan massa unsur yang bereaksi membentuk suatu senyawa jika diketahui perbandingan massa unsur pembentuknya dan jumlah zat yang dibentuk??? Marilah perhatikan sola berikut ini:

Magnesium oksida merupakan senyawa hasil reaksi magnesium dengan oksigen denga n perbandingan massa 3 : 2. Jika magnesium oksida yang dihasilkan adalah 30 gram, massa magnesium dan oskigen berturut turut adalah ?

Soal ini sangat mudah dipahami jika kalian masih ingat cara menyelesaikan soal sola perbandingan waktu di SMP dulu.

Massa Magnesium oksida yang dihasilkan = 30 gram

Perbandingan Mg : O = 3 : 2

Jumlah perbandingan = 3 + 2 = 5

Massa Mg yang dibutuhkan = 3/5 x massa MgO yang dihasilkan

Massa O yang dibutuhkan = 2/5 x massa MgO yang dihasilkan

Jadi massa Mg dan  yang dibutuhkan untuk membentuk senyawa 30 gram MgO dengan perbandingan 3 : 2 adalah 18 dan 12 gram.

Oke sampai disini saya harap kalian sudah paham ya mengenai hukum perbandingan tetap yang dikemukakan oleh Proust. Jika masih memiliki pertanyaan silahkan berkomentar di kolom komentar dibawah postingan berikut. . . terimakasih telah berkunjung.