Hukum Dasar Kimia Gay Lussac: Pengertian, Bunyi, dan Ciri-cirinya

Ilustrasi Hukum Dasar Kimia Gay Lussac, Unsplash/ Alex Kondratiev

Hukum dasar Kimia Gay Lussac merupakan salah satu materi dalam pelajaran Kimia yang berkaitan erat dengan aktivitas sehari-hari. Hanya saja, penggunaan hukum dasar ini masih jarang diketahui sebagian besar orang.

Teori ini ditemukan oleh Joseph Louis-Gay Lussac, seorang ahli kimia Prancis pada tahun 1808. Gay Lussac mengamati volume gas-gas yang terlibat dalam suatu reaksi, sebagaimana mengutip dalam buku Praktis Belajar Kimia, Iman Rahayu (2009:79).

Sejarah Hukum Dasar Kimia Gay Lussac

Ilustrasi Hukum Dasar Kimia Gay Lussac, Unsplash/ Hans Reniers

Sebelum Gay Lussac, ada Henry Cavendish, William Nicholson, dan Anthony Carlise yang menemukan hukum perbandingan volume dan hidrogen. Akan tetapi, belum ada ilmuwan yang bisa menemukan perbandingan volume air yang dihasilkan dari reaksi antara gas hidrogen dan oksigen.

Secara umum, gas-gas yang bercampur tidak menunjukkan adanya gejala reaksi, kecuali jika diberikan perlakuan dan kondisi dimungkinkan terjadi reaksi.

Berdasarkan buku Fisikawan dan Ilmu Fisika, (2020:76-77), pada tahun 1802, Gay Lussac, melakukan percobaan pada gas oksigen (O2) yang dicampur dengan hidrogen (H2). Kemudian, dalam pencampuran kedua gas tersebut dilewatkan bunga api listrik yang menghasilkan reaksi berupa letupan dan uap air.

Ini terjadi karena ketika suhu sampel gas dalam meningkat, tekanan gas juga akan meningkat. Oleh karena itu, Gay Lussac menemukan suatu teori bahwa saat volume gas dijaga secara konstan (seperti dalam wadah tertutup), lalu memberikan energi panas, tekanan gas akan meningkat.

Hal ini disebabkan, karena gas memiliki lebih banyak energi kinetik, yang kemudian mengenai dinding wadah dengan kekuatan yang lebih besar (sehingga menghasilkan tekanan yang lebih besar pula).

Pengertian Hukum Gay Lussac

Hukum dasar kimia Gay Lussac membahas tentang perbandingan volume. Hukum ini membahas tentang hubungan antara tekanan dan suhu dari gas ideal pada keadaan volume yang konstan, yang hanya berlaku pada reaksi yang melibatkan zat dalam bentuk gas.

Hukum perbandingan volume ini juga mengemukakan bahwa volume gas-gas yang bereaksi dan volume gas-gas hasil reaksi bila diukur pada suhu dan tekanan yang sama akan berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana.

Bunyi Hukum Gay Lussac

Selain ahli kimia, Gay Lussac juga merupakan ahli fisika. Berdasarkan buku Supertuntas Bahas dan Kupas Fisika SMA, Muhammad Akrom (2014:195), mengatakan bahwa “hubungan antara tekanan dan suhu pada volume tetap dan hubungan antara volume dan suhu pada tekanan tetap”.

Jadi, pada kondisi suhu atau temperatur dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas sama dengan perbandingan koefisien dalam reaksi yang sama.

Ciri-Ciri Hukum Gay Lussac

Ilustrasi Hukum Dasar Kimia Gay Lussac, Unsplash/ Louis Reed

Ada berbagai hukum dasar kimia selain hukum Gay Lussac, agar dapat memahami hukum ini lebih mudah, berikut ciri-ciri yang dimiliki hukum ini:

Rumus Hukum Gay Lussac

Rumus hukum Gay Lussac sering kali disebut sebagai rumus persamaan gas ideal. Menurut Gay Lussac, rasio tekanan dan suhu awal sama dengan tekanan dan suhu akhir gas pada massa dan volume konstan. Berikut rumusnya:

P1/T1 = P2T2 P1T2 = P2T1

Keterangan:

P1 = Tekanan mula-mula (Pa, atm atau N/m^2) P2 = Tekanan akhir (Pa, atm atau N/m^2) T1 = Suhu mutlak mula-mula (Kelvin) T2 = Suhu mutlak akhir (Kelvin)

Contoh Soal Hukum Gay Lussac dan Pembahasannya

Untuk dapat memahami hukum kimia ini, berikut contoh soal tentang hukum Gay Lussac beserta pembahasannya.

Contoh 1

Tekanan awal gas di dalam tangki adalah 2 Pa pada suhu 100 K. Tentukan tekanan akhir jika gas dipanaskan hingga suhu 200 K!

Pembahasan

Diketahui: P1 = 2 Pa T1 = 100 K T2 = 200 K

Ditanya: P2? Berdasarkan rumus hukum Gay Lussac, maka:

P1T2 = P2T1 2.200 = P2.100 (dikali silang) 2.200 = 100.P2 400 = 100P2 P2 = 400/100 P2 = 4 Pa

Jadi, tekanan gas setelah dipanaskan hingga suhu 200K adalah 4Pa.

Contoh 2

Tentukan banyaknya volume gas hidrogen yang bereaksi dengan 24 liter gas oksigen untuk menghasilkan air!

Pembahasan

Untuk menjawab soal ini, langkah pertama yang harus dilakukan adalah menuliskan persamaan reaksinya, lalu menyetarakan antara ruas kanan dan kiri. Jika sudah, maka akan didapat persamaan reaksi seperti ini:

2 H2(g) + O2(g) → 2H2O(g)

Langkah selanjutnya adalah menghitung volume gas hidrogen dengan melihat koefisien reaksinya.

Volume gas hidrogen = koefisien H2koefisien O2 x volume O2 =21 x 24 liter = 48 liter

Jadi, volume gas hidrogen yang bereaksi dengan 24 liter gas oksigen untuk menghasilkan air adalah 48 liter.

Contoh 3

Sebuah gas memiliki tekanan awal sejumlah P, sementara suhunya adalah T. Lalu, gas tersebut mengalami perubahan menjadi 6P. Berapakah suhu gas tersebut sekarang?

Pembahasan

Diketahui: P1 = P T1 = T P2 = 6P

Ditanya: T2?

Berdasarkan rumus Gay Lussac, maka: P1T2 = P2T1 P.T2 = 6.T T2 = 6P.T/P T2 = 6T

Jadi, suhu gas sekarang berubah menjadi 6T.

Contoh 4

Diketahui suatu gas dengan volume konstan memiliki tekanan awal sebesar 2 pa dan tekanan akhirnya adalah 4 pa. Sementara itu, suhu akhir dari gas tersebut adalah 30 derajat Celcius. Berapakah suhu awal gas tersebut?

Pembahasan

Diketahui: P1 = 2 pa P2 = 4 pa T2 = 30 derajat Celcius = 30 + 273 = 303 K

Ditanya: T1?

P1T2 = P2T1 2.303 = 4.T1 606 = 4T1 T1 = 606/4 T1 = 151,5 K T1= 151,5 - 273 C = -121,5 C

Jadi, suhu awal gas tersebut adalah -121,5 C.

Penerapan Hukum Gay Lussac dalam Kehidupan Sehari-Hari

Ilustrasi Hukum Dasar Kimia Gay Lussac, Unsplash/ Jason Briscoe

Seperti yang telah dijelaskan, bahwa hukum Gay Lussac ini banyak dijumpai dalam aktivitas sehari-hari. Berikut adalah contoh penerapannya dalam kehidupan:

1. Penggunaan Kaleng Soda

Jumlah gas yang mengendap dalam cairan minuman bersoda akan berbanding lurus dengan tekanan gas terhadap cairan minuman soda.

2. Botol Aerosol

Contoh botol aerosol yakni produk cat, pengharum ruangan, produk desinfektan, dan produk obat serangga.

Saat melempar kaleng tersebut ke dalam api, tekanan di dalam gas akan mengalami peningkatan, sehingga akan menimbulkan ledakan. Itulah mengapa, disarankan untuk menjauhkan botol aerosol dari panas.

3. Penggunaan Rice-Cooker

Saat rice-cooker dinyalakan, suhunya akan mengalami peningkatan, yang mana akan berbanding lurus dengan tekanan gas di dalamnya.

4. Ban Kendaraan yang Dibakar

Pada ban kendaraan yang dibakar akan terjadi peningkatan tekanan udara di ban karena adanya kenaikan suhu sehingga dapat membuat ban meledak.

5. Peluru yang Ditembakkan

Saat peluru ditembakkan, pengapian mesiu (bahan kimia yang mudah meledak) menghasilkan gas panas yang meningkatkan tekanan, sehingga peluru bergerak dengan kecepatan tinggi.

6. Memasak Menggunakan Panci Presto

Saat memasak menggunakan panci presto, suhu kompor yang dinaikkan membuat tekanan dalam panci akan naik juga, sehingga daging yang dimasak akan lebih cepat matang.

Hal ini sesuai dengan hukum Gay Lussac, dimana kenaikan suhu berbanding lurus dengan tekanan di dalam panci dalam volume tetap.

7. Pemakaian Pemanas Air

Pemanas air atau water heater memiliki cara kerja yang hampir sama dengan panci presto. Dimana, air dingin dalam tangki air akan dipanaskan oleh elemen pemanas yang terpasang di bagian atas atau bawah tangki air.

Akan tetapi, saat sistem dan katup pelepas tekanan di pemanas air tidak lagi berfungsi, uap yang dihasilkan akan terus menerus dapat merusak pemanas. Karena sesuai dengan hukum ini, bahwa kenaikan suhu pada pemanas air akan menyebabkan tekanan meningkat.

Ketika tekanan meningkat dan sudah melebihi batas, maka pemanas air bisa meledak. Maka dari itu, jika ada kerusakan pada sistem dan katup pelepas tekanan di pemanas air, maka sebaiknya untuk segera diperbaiki untuk menghindari ledakan.

Tanpa disadari, bahwa banyak kegiatan yang dilakukan seseorang dalam kesehariannya yang merupakan penerapan ilmu dari hukum dasar kimia Gay Lussac.

Penjelasan di atas, semoga bisa menjadi referensi belajar agar bisa memahami materi ini lebih lanjut. (fat)