Suatu hidrokarbon sebanyak 10 m tepat bereaksi dengan 10 m oksigen menghasilkan 10 m3 karbon dioksida dengan persamaan reaksi sebagai berikut. CH + O2 + CO2 + H2O Jika volume semua gas diukur pada suhu dan tekanan yang sama, maka rumus hidrokarbon tersebut adalah 

Jika gas-gas bereaksi pada suhu dan tekanan tetap, maka volume gas-gas tersebut akan sebanding dengan jumlah molekul gasnya. Ini adalah hasil percobaan Gay-Lussac dan Avogadro mengenai reaksi gas yang selanjutnya disebut dengan hukum perbandingan volume dan hipotesis Avogadro. 

Pada soal ini, terdapat hidrokarbon (\(C_xH_y\)) pada suhu dan tekanan tetap bereaksi dengan oksigen menghasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Kemudian kita diminta buat nentuin rumus senyawa hidrokarbonnya. Oleh karena itu, ini adalah soal tentang hukum dasar kimia.

Penjelasan Konsep

Hukum perbandingan volume yang dikemukakan oleh Gay-Lussac berbunyi:
<b>“Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas yang bereaksi dan hasil reaksi merupakan bilangan bulat yang sederhana.”</b>

Misal 1 liter gas nitrogen bereaksi dengan 3 liter gas hidrogen menghasilkan 2 liter gas amonia sesuai persamaan reaksi berikut:

\(N_2 + 3H_2 → 2 NH_3\)

Jadi, perbandingan volume gas \(N_2\) : \(H_2\) : \(NH_3\) adalah 1:3:2

Kemudian seorang ilmuan kimia bernama Amedeo Avogadro melanjutkan eksperimen dari Gay Lussac dan berhasil menjelaskannya melalui hipotesis berikut:
<b>“Pada suhu dan tekanan yang sama, perbandingan volume gas-gas yang volumenya sama akan memiliki jumlah partikel yang sama pula.”</b>

Avogadro menyatakan kalau bentuk partikel bukan hanya atom tunggal yang berdiri sendiri, tapi bisa juga dalam bentuk molekul unsur. Dari hipotesis Avogadro kita mendapat kesimpulan kalau perbandingan koefisien reaksi sama dengan perbandingan volume gas-gas dalam reaksi dan perbandingan jumlah partikel gas-gas dalam reaksi seperti persamaan berikut:

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-7/ChapId-70/LessonId-188/ModuleId-2/QuestionCode-21IPIQ1YX9P/hipotesis avogadro.png" />

Nah, sekarang kita coba jawab soalnya ya. Di soal ini kita punya 10 \(cm^3\) senyawa hidrokarbon  \(C_xH_y\) yang tepat bereaksi dengan 10 \(cm^3\) gas oksigen, menghasilkan 10 \(cm^3\) gas \(CO_2\). Nah, reaksi ini dilakukan pada (T,P). Artinya suhu dan tekanannya dibuat sama/konstan, sehingga gas-gas dalam reaksi akan memiliki perbandingan koefisien yang sebanding dengan volumenya. 

Yuk kita buatkan terlebih dahulu persamaan reaksi hidrokarbon dan gas oksigen berikut:
\(C_xH_y (g) + O_2 (g) → CO_2 (g) + H_2O (g)\)

Oleh karena koefisien sebanding dengan volume, jadi:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-7/ChapId-70/LessonId-188/ModuleId-2/QuestionCode-21IPIQ1YX9P/hidrokarbon.png" />
Ingat! Menurut hipotesis Avogadro, koefisien reaksi gas sebanding dengan volume gas. Jadi, kita bisa gunakan perbandingan volume gas sebagai koefisien reaksi:
\(C_xH_y (g) + O_2 (g) → CO_2 (g) + H_2O (g)\)

Nah, selanjutnya kita setarakan persamaan reaksinya ya. Di sebelah kiri terdapat atom O sebanyak 2, di kanan ada 3. Agar sama, koefisien dari \(H_2O\) kita kalikan 2 dan koefisien \(O_2\) kita kalikan 2, hingga total atom O di kedua ruas menjadi 4. Jadi:
\(C_xH_y (g) + 2O_2 (g) → CO_2 (g) + 2H_2O (g)\)

Kalau atom O sudah setara, kita bisa menyetarakan jumlah atom C dan H:

Jumlah atom C:
Kiri = kanan
1x = 1
x = 1

Jumlah atom H:
kiri = kanan
1y = 2(2)
y = 4

sekarang kita sudah mendapat nilai x dan y nya yaitu 1 dan 4, kalau disubstitusi menjadi:
\(C_xH_y = CH_4\).

Pembahasan Identifikasi Masalah dan Solusi

Jadi rumus hidrokarbon tersebut adalah \(CH_4\).