Hukum Perbandingan Volume atau Hukum Gay Lussac

Materi: hukum dasar kimia
Hukum Perbandingan Volume atau Hukum Gay Lussac. Di awal tahun 1781 Joseph Priestley (1733-1804) menemukan hidrogen dapat bereaksi dengan oksigen membentuk air, kemudian Henry Cavendish (1731-1810) menemukan volume hidrogen dan oksigen yang bereaksi membentuk uap air mempunyai perbandingan 2 : 1. Dilanjutkan William Nicholson dan Anthony Carlise berhasil menguraikan air menjadi gas hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis. Ternyata perbandingan volume hidrogen dan oksigen yang terbentuk 2 : 1. Pada tahun 1808 Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850) berhasil melakukan percobaan yang dilakukan oleh Henry Cavendish dengan data percobaan sebagai berikut:

Perbandingan tersebut berupa bilangan bulat sederhana. Berdasarkan hasil percobaan ini, Gay-Lussac menyimpulkan bahwa:
"Pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana."

         Hukum ini hanya berlaku untuk reaksi-reaksi gas yang susunan molekulnya sederhana. Hukum perbandingan volum ini diperoleh semata-mata dari hasil percobaan. Berdasarkan hukum ini, kita dapat menghitung volum gas pada suatu reaksi, jika volum salah satu gas diketahui. Coba kita perhatikan data hasil percobaan volume gas yang bereaksi pada suhu dan tekanan yang sama. (untuk lebih memahami hukum perbandingan volume) Data hasil percobaan sebagai berikut:

Berdasarkan data percobaan dalam tabel di atas, perbandingan volume gas yang bereaksi dan hasil reaksi, ternyata berbanding sebagai bilangan bulat.

Contoh soal :
1). Reaksi $N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g) \,$. Jika volume nitrogen yang bereaksi 2 liter, berapakah volume hidrogen yang dibutuhkan dan volume amonia yang terbentuk pada kondisi suhu dan tekanan yang sama?

Penyelesaian :
*). Perbandingan volume $N_2 : H_2 : NH_3 = 1 : 3 : 2$ . Jika volume $N_2 = 2 \,$ liter, maka :
$\begin{align} \text{Volume } H_2 & = \frac{\text{koefisien } H_2}{\text{koefisien } N_2} \times \text{Volume } N_2 \\ & = \frac{3}{1} \times 2 = 6 \text{ liter} \\ \text{Volume } NH_3 & = \frac{\text{koefisien } NH_3}{\text{koefisien } N_2} \times \text{Volume } N_2 \\ & = \frac{2}{1} \times 2 = 4 \text{ liter} \\ \end{align}$
Jadi, volume hidrogen yang dibutuhkan adalah 6 L dan volume amonia yang terbentuk adalah 4 L.

2). Perhatikan persamaan reaksi berikut:
$H_2(g) + O_2(g) \rightarrow H_2O(g)$
12 liter gas hidrogen direaksikan dengan gas oksigen menghasilkan uap air. Berapa volume gas oksigen yang diperlukan dalam reaksi, bila diukur pada suhu dan tekanan yang sama?

Penyelesaian :
*). Untuk mencari volume gas oksigen, kita harus menyamakan koefisien reaksi tiap-tiap gas yang terlibat dalam reaksi tersebut.
$2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g)$
*). Kemudian, koefisien reaksi tersebut digunakan untuk mencari perbandingan volume gas iksigen.
Perbandingan volume $H_2 : O_2:H_2O = 2 : 1 : 2$ .
Volume oksigen $= \frac{1}{2} \times 12 \text{ liter } = 6 \,$ liter.
Jadi, volume oksigen adalah 6 liter.

3). Sebanyak 2,3 liter gas A bereaksi dengan 1,15 liter gas B menghasilkan 3,45 liter gas C. jika diukur pada suhu dan tekanan yang sama, apakah reaksi ini sesuai dengan Hukum Perbandingan Volume?

Penyelesaian :
Perbandingan volume gas :
$A : B : C = 2,3 : 1,15 : 3,45 = 2 : 1 : 3$
Hasil perbandingan volume gas A : B : C merupakan bilangan sederhana, sehingga reaksi di atas sesuai hukum perbandingan volume.

4). Pada suhu tertentu 6 liter gas nitrogen direaksikan dengan gas hidrogen menghasilkan gas ammonia. Jika pengukuran dilakukan pada suhu dan tekanan yang sama, maka tentukan:
a. Pesamaan reaksi setaranya
b. Volume gas hidrogen yang bereaksi
c. Volume gas ammonia yang terbentuk.

Penyelesaian :
a). Persamaan reaksinya :
$N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)$.
b). volume $H_2$ :
$\begin{align} \text{Volume } H_2 & = \frac{\text{koefisien } H_2}{\text{koefisien } N_2} \times \text{Volume } N_2 \\ & = \frac{3}{1} \times 6 = 18 \text{ liter} \end{align}$
c). volume $NH_3$ :
$\begin{align} \text{Volume } NH_3 & = \frac{\text{koefisien } NH_3}{\text{koefisien } N_2} \times \text{Volume } N_2 \\ & = \frac{2}{1} \times 6 = 12 \text{ liter} \end{align}$
Perbandingan gas $N_2 : H_2 : NH_3 = 6 : 18 : 12 = 1:3:2$.
Hasil perbandingan volume gas $N_2 : H_2 : NH_3 \,$ merupakan bilangan bulat dan sederhana, sehingga sesuai hukum perbandingan volume.

Demikian pembahasan materi Hukum Perbandingan Volume atau Hukum Gay Lussac dan contoh-contohnya.