Pada awalnya para ilmuwan menemukan bahwa gas hidrogen dapat bereaksi dengan gas oksigen membentuk air. Perbandingan volume gas hidrogen dan oksigen dalam reaksi tersebut tetap yaitu 2 : 1. Kemudian ditahun 1808, ilmuwan Prancis, Joseph Louis Gay Lussac berhasil melakukan percobaan tentang volume gas yang terlibat pada berbagai reaksi dengan menggunakan bermacam gas.
Berdasarkan percobaan ini, ia menemukan bahwa perbandingan volume gas-gas dalam reaksi selalu merupakan bilangan bulat sederhan. Gay Lussac kemudian merumuskan hukum perbandingan volume sebagai berikut:
- Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat sederhana.
- Perbandingan volume gas-gas sesuai dengan koefisien masing-masing gas.
Misalkan terdapat 2 buah gas A dan B yang tercantum dalam satu persamaan reaksi, maka berlaku persamaan dibawah ini:
Untuk lebih jelasnya, berikut ini diberikan beberapa contoh hukum perbandingan volume yang disertai pembahasannya.
Contoh soal 1
Lima liter gas asitilena dibakar sempurna sesuai dengan persamaan reaksi berikut:
2 C2H2 (g) + 5 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 2 H2O (g)
Pada suhu dan tekanan sama, tentukan:
- Volume gas oksigen yang diperlukan
- Volume gas karbon dioksida yang dihasilkan
- Volume air yang dihasilkan
Pembahasan
Pada soal ini diketahui:
- Koefisien C2H2 = 2
- Koefisien O2 = 5
- Koefisien CO2 = 4
- Koefisien H2O = 2
- V C2H2 = 5 L
Volume O2 =
Volume O2 =
Jawaban soal 2 sebagai berikut:
Volume CO2 =
Volume CO2 =
Jawaban soal 3 sebagai berikut:
Volume H2O =
Volume H2O =
Contoh soal 2
10 liter gas hidrogen bromida terurai sebagai berikut:
2 HBr (g) → H2 (g) + Br2 (gs)
Pada suhu dan tekanan yang sama tentukan volume gas hidrogen dan volume gas bromin yang dihasilkan.
Pembahasan
Pada soal ini dikethui:
- Koefisien HBr = 2
- Koefisien H2 = 1
- Koefisien Br2 = 1
- Volume HBr = 10 L
Volume H2 =
Volume Br2 =
Volume Br2 =
Jadi volume gas hidrogen dan bromin yang dihasilkan sebanyak 5 L.
Contoh soal 3
Lima liter gas N2O5 terurai sesuai reaksi berikut:
2 N2O5 (g) → 2 N2 (g) + 5 O2 (g)
Pada suhu dan tekanan yang sama, tentukan volume gas nitrogen dan volume gas oksigen yang terbentuk.
Pembahasan
Pada soal ini diketahui:
- Koefisien N2O5 = 2
- Koefisien N2 = 2
- Koefisien O2 = 5
- Volume N2O5 = 5 L
Volume N2 =
Volume O2 =
Volume O2 =
Jadi volume gas nitrogen dan oksigen yang terbentuk sebanyak 5 L dan 12,5 L.
Contoh soal 4
Berapa volume gas hidrogen yang diperlukan untuk bereaksi dengan gas oksigen agar diperoleh 50 L uap air.
Pembahasan
Untuk menjawab soal ini kita buat persamaan reaksi sebagai berikut:
H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (g)
Jadi besaran yang diketahui sebagai berikut:
- Koefisien H2 = 1
- Koefisien O2 = 1/2
- Koefisien H2O = 1
- Volume H2O = 50 L
Volume H2 =
Jadi volume gas hidrogen yang diperlukan sebanyak 50 L.
Contoh soal 5
Pada pembakaran 5 L (T, P) alkohol menurut reaksi:
C2H5OH (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (l)
Tentukan volume oksigen (T, P) dan volume gas karbon dioksida (T, P).
Pembahasan
Reaksi diatas belum setara sehingga perlu disetarakan menjadi:
C2H5OH (g) + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 3 H2O (l).
Jadi diketahui:
- Koefisien C2H5OH = 1
- Koefisien O2 = 3
- Koefisien CO2 = 2
- Koefisien H2O = 3
- Volume C2H5OH = 5 L
Volume O2 =
Volume CO2 =
Jadi volume oksigen dan karbon dioksida yang dihasilkan sebanyak 15 L dan 10 L.
Contoh soal 6
Delapan liter campuran gas metana CH4 dan propana C3H8 yang dibakar memerlukan 25 liter gas oksigen. Berapakah volume masing-masing gas.
Pembahasan
Persamaan reaksi pembakaran 2 gas diatas sebagai berikut:
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l) …(pers reaksi 1)
C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3 CO2 (g) + 4 H2O (l) … (pers reaksi 2)
Misalkan volume gas CH4 = A maka volume C3H8 = 8 – A.
Volume O2 (reaksi 1) =Volume O2 (reaksi 1) =
Volume O2 (reaksi 2) =
Volume O2 (reaksi 2) =
Karena diperlukan 25 gas oksigen maka diperoleh persamaan:
- Volume O2 (reaksi 1) + volume O2 (reaksi 2) = 25
- 2A + (40 – 5A) = 25
- 3A = 40 – 25 = 15
- A = 15/3 = 5
Jadi volume CH4 = A = 5 L dan volume C3H8 = 8 – A = 8 – 5 = 3 L.
Contoh soal 7
Diketahui reaksi:
C2H4 (g) + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 2 H2O (g)
Bila udara mengandung 20 % oksigen, berapa liter udara yang diperlukan untuk membakar 2 liter C2H4.
Pembahasan
Untuk menjawab soal ini kita hitung dahulu volume oksigen untuk membakar 2 liter C2H4 dengan cara dibawah ini:
Volume O2 =Volume O2 =
Jadi volume O2 sebesar 6 L. Artinya 20 % oksigen = 6 L maka volume udara yang dibutuhkan (100 %):
Volume udara =Contoh soal 8
Pada suhu dan tekanan tertentu, gas etanol C2H5OH dibakar sempurna dengan 60 L udara yang mengandung 20 % oksigen, menurut persamaan reaksi:
C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O
Bila diukur pada suhu dan tekanan sama, tentukan:
- Volume etanol yang dibakar
- Volume gas karbon dioksida yang dihasilkan
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu volume oksigen yang diperlukan dengan cara dibawah ini:
Volume O2 =Selanjutnya hitung volume etanol dan karbon dioksida dengan cara dibawah ini:
Volume C2H5OH =
Volume C2H5OH =
Volume CO2 =
Volume CO2 =
Jadi volume etanol yang dibakar dan volume CO2 yang dihasilkan sebanyak 4 liter dan 8 liter.
Dafta pustaka
Utami, Budi. Kimia Untuk SMA / MA Kelas X. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, 2009.
Setyawati, Arifatun. Kimia Mengkaji Fenomena Alam Untuk Kelas X SMA / MA. Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, 2009.