Mengapa Persamaan Reaksi Harus Disetarakan?

Ketika pertama kali belajar kimia, hampir semua siswa pernah diminta menyetarakan persamaan reaksi.

Contohnya:

H2 + O2 → H2O

Persamaan tersebut belum benar karena jumlah atom oksigen di ruas kiri dan kanan tidak sama.

Setelah disetarakan menjadi:

2H2 + O2 → 2H2O

jumlah atom hidrogen maupun oksigen menjadi sama.

Pertanyaannya adalah:

Mengapa jumlah atom harus sama? Siapa yang menetapkan aturan tersebut?

Jawabannya berasal dari sebuah penemuan penting pada abad ke-18 yang dikenal sebagai Hukum Kekekalan Massa.

Sebelum Lavoisier: Ketika Kimia Masih Dipenuhi Dugaan

Pada abad ke-17 dan awal abad ke-18, ilmu kimia belum berkembang seperti sekarang.

Banyak ilmuwan masih mempercayai teori flogiston, yaitu gagasan bahwa benda yang terbakar melepaskan suatu zat tak terlihat bernama flogiston.

Menurut teori ini, ketika kayu dibakar, flogiston keluar dari kayu sehingga massa kayu menjadi lebih kecil.

Teori tersebut tampak masuk akal karena setelah pembakaran, yang tersisa hanyalah abu dengan massa jauh lebih kecil.

Namun ada satu masalah besar.

Jika logam dipanaskan hingga membentuk serbuk (oksida logam), massanya justru bertambah, bukan berkurang.

Hal ini sulit dijelaskan oleh teori flogiston.

Lavoisier Melakukan Pengukuran yang Sangat Teliti

Seorang ilmuwan Prancis bernama Antoine Laurent Lavoisier memutuskan untuk tidak hanya mengamati reaksi, tetapi juga menimbang semua zat sebelum dan sesudah reaksi.

Ia menggunakan neraca yang sangat teliti untuk zamannya dan melakukan percobaan dalam wadah tertutup.

Mengapa harus wadah tertutup?

Karena jika gas dapat keluar atau masuk, hasil penimbangan akan berubah dan sulit diketahui apakah massa benar-benar tetap.

Eksperimen yang Mengubah Cara Pandang

Dalam salah satu percobaannya, Lavoisier memanaskan logam di dalam bejana tertutup. Lavoisier tidak hanya menggunakan satu jenis logam. Dalam berbagai eksperimennya ia menggunakan beberapa logam, tetapi timbal (Pb) dan raksa/merkuri (Hg) merupakan logam yang paling terkenal dalam pembuktiannya mengenai peran oksigen dan Hukum Kekekalan Massa.

Berikut penjelasannya.

1. Eksperimen dengan Raksa (Merkuri) ⭐ (yang paling terkenal)

Ini adalah eksperimen yang paling sering dikaitkan dengan Lavoisier.

Ia memanaskan raksa (Hg) dalam bejana kaca tertutup selama beberapa hari.

Terjadi reaksi:

2Hg + O2 → 2HgO

Raksa berubah menjadi serbuk merah yang sekarang kita kenal sebagai raksa(II) oksida (HgO).

Kemudian HgO dipanaskan lebih kuat sehingga terurai:

2HgO → 2Hg + O2​

Dari percobaan inilah Lavoisier menunjukkan bahwa:

• udara bukanlah satu zat tunggal,
• sebagian udara (oksigen) ikut bereaksi,
• massa tetap,
• oksigen dapat dipisahkan kembali.

Eksperimen ini juga membantu membuktikan bahwa teori flogiston tidak benar.

2. Eksperimen dengan Timbal

Lavoisier juga memanaskan logam timbal.

Misalnya:

2Pb + O2 → 2PbO

atau

6PbO + O2 → 2Pb3O4

Ia mengamati bahwa massa logam bertambah setelah dipanaskan.

Pada saat itu banyak orang menganggap logam melepaskan sesuatu ketika dipanaskan.

Lavoisier justru menunjukkan bahwa logam mengambil oksigen dari udara, sehingga massanya bertambah.

Mengapa Memilih Raksa?

Raksa memiliki beberapa keuntungan.

• Berbentuk cair sehingga mudah dimurnikan.
• Mudah dipanaskan.
• Oksidanya berwarna merah sehingga perubahan mudah diamati.
• Oksidanya dapat diuraikan kembali menjadi raksa dan oksigen.

Dengan demikian seluruh proses dapat diamati secara lengkap.

Hasil Percobaan

Dari hasil percobaannya, Ia menemukan bahwa:

• massa seluruh sistem sebelum pemanasan sama dengan massa seluruh sistem setelah pemanasan,
• meskipun logam berubah menjadi oksida.

Yang bertambah bukanlah massa total, melainkan massa logam karena logam bereaksi dengan oksigen dari udara di dalam bejana.

Oksigen yang semula berada di udara kini menjadi bagian dari oksida logam.

Dengan kata lain, massa tidak hilang dan tidak diciptakan. Massa hanya berpindah dari satu zat ke zat lainnya.

Lahirnya Hukum Kekekalan Massa

Berdasarkan berbagai percobaan tersebut, Lavoisier menyimpulkan bahwa:

Dalam reaksi kimia, massa total zat sebelum reaksi sama dengan massa total zat setelah reaksi, selama tidak ada zat yang keluar atau masuk dari sistem.

Inilah yang kemudian dikenal sebagai Hukum Kekekalan Massa.

Hukum ini menjadi salah satu fondasi utama kimia modern.

Mengapa Persamaan Reaksi Harus Disetarakan?

Setiap atom yang ada sebelum reaksi harus tetap ada setelah reaksi.

Atom tidak diciptakan.

Atom juga tidak dimusnahkan.

Yang berubah hanyalah cara atom-atom tersebut tersusun membentuk zat baru.

Sebagai contoh:

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Sebelum reaksi:

• Hidrogen = 4 atom
• Oksigen = 2 atom

Sesudah reaksi:

• Hidrogen = 4 atom
• Oksigen = 2 atom

Jumlah atom tetap sama.

Karena massa setiap atom tetap, maka massa total sistem juga tetap.

Inilah alasan ilmiah mengapa persamaan reaksi harus disetarakan.

Apakah Massa Selalu Tetap?

Dalam hampir semua reaksi kimia yang dipelajari di SMA, jawabannya adalah ya, selama sistemnya tertutup.

Namun dalam fisika modern dikenal bahwa massa dan energi saling berhubungan melalui persamaan Einstein:

Pada reaksi nuklir, sebagian kecil massa dapat berubah menjadi energi.

Namun perubahan massa tersebut sangat kecil dan tidak terjadi pada reaksi kimia biasa.

Karena itu, Hukum Kekekalan Massa tetap berlaku sebagai dasar kimia.

Tahukah Kamu?

• Lavoisier sering dijuluki Bapak Kimia Modern karena memperkenalkan metode kuantitatif dalam kimia.
• Ia ikut memperkenalkan tata nama kimia yang menjadi dasar penamaan senyawa hingga sekarang.
• Lavoisier meninggal pada masa Revolusi Prancis tahun 1794, tetapi karya ilmiahnya tetap menjadi fondasi kimia modern.
• Penggunaan neraca yang teliti mengubah kimia dari ilmu yang banyak bersifat deskriptif menjadi ilmu yang berbasis pengukuran.

Hubungannya dengan Materi Kimia SMA

Artikel ini berkaitan dengan:

• Hukum Kekekalan Massa.
• Penyetaraan persamaan reaksi.
• Stoikiometri.
• Konsep mol.
• Reaksi kimia.
• Sejarah perkembangan kimia.

Melalui kisah Lavoisier, siswa dapat memahami bahwa penyetaraan persamaan reaksi bukan sekadar prosedur matematis, tetapi merupakan konsekuensi langsung dari hukum dasar alam.

🔍 Coba Lakukan Percobaan Sederhana

Masukkan sedikit cuka dan soda kue ke dalam botol, lalu pasang balon pada mulut botol sebelum keduanya bereaksi.

Balon akan mengembang karena terbentuk gas karbon dioksida.

Jika seluruh sistem (botol + balon + isinya) ditimbang sebelum dan sesudah reaksi, massanya hampir tetap karena gas tidak keluar dari sistem.

Percobaan sederhana ini menunjukkan pentingnya sistem tertutup dalam membuktikan Hukum Kekekalan Massa.

Catatan keselamatan: Gunakan botol plastik kecil, jangan mengisi bahan terlalu banyak, dan lakukan percobaan dengan pendampingan guru atau orang dewasa.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Mengapa massa kayu berkurang saat dibakar?

Sebagian besar hasil pembakaran berupa gas, seperti karbon dioksida dan uap air, yang lepas ke udara. Jika semua produk pembakaran dikumpulkan dalam sistem tertutup, massa total sebelum dan sesudah reaksi tetap sama.

Mengapa logam bertambah massa ketika dipanaskan?

Karena logam bereaksi dengan oksigen di udara membentuk oksida. Massa oksigen yang bergabung dengan logam menyebabkan massa logam bertambah.

Mengapa persamaan reaksi harus disetarakan?

Karena jumlah atom setiap unsur harus sama di kedua ruas persamaan sesuai dengan Hukum Kekekalan Massa.

Apakah hukum ini selalu berlaku?

Untuk reaksi kimia biasa, ya, selama sistem tertutup. Pada reaksi nuklir, massa dan energi dapat saling berubah sehingga diperlukan penjelasan berdasarkan fisika modern.

Penutup

Penemuan Hukum Kekekalan Massa mengubah cara manusia memahami reaksi kimia. Lavoisier menunjukkan bahwa reaksi bukanlah proses menciptakan atau menghilangkan materi, melainkan menyusun ulang atom-atom menjadi zat baru.

Pemahaman inilah yang menjadi dasar penyetaraan persamaan reaksi, stoikiometri, hingga berbagai perhitungan kimia yang dipelajari di sekolah. Dari sebuah neraca sederhana dan pengukuran yang teliti, lahirlah salah satu hukum paling penting dalam sains.

Referensi

1. Lavoisier, A. L. (1789). Traité Élémentaire de Chimie.
2. Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., et al. Chemistry: The Central Science. Pearson.
3. Atkins, P., & Jones, L. Chemical Principles: The Quest for Insight. W. H. Freeman.
4. Chang, R., & Goldsby, K. Chemistry. McGraw-Hill.
5. Partington, J. R. (1962). A History of Chemistry. Macmillan.