Pertemuan ke 7 BAB V: GAS
Zat-Zat yang Berwujud Gas • Di dalam atmosfir normal terdapat sebanyak 11 unsur dalam bentuk gas dan beberapa senyawa di atmosfir juga ditemukan dalam wujud gas. • Sifat fisik gas – Memiliki volume dan bentuk menyerupai wadahnya – Mudah dimampatkan (compressible) – Akan dapat bercampur dengan merata apabila dicampur dengan gas lainnya – Memiliki kerapatan sangat kecil jika dibandingkan dengan padat atau cairan.
Unsur Berwujud Gas pada 250C dan 1 atm
3
4
Gas dan Tekanan • Keberadaan gas dapat diidentifikasi salah satunya melalui tekanan yang ditimbulkan oleh gas tersebut. • Satuan tekanan N/m2 = pascal (Pa) 1 Atm = 1,01325 x 105 Pa = 760 mmHg = 76cmHg = 29.92 inHg = 14,7 psi 1 Torr = 1 mmHg
Gaya Tekanan= Luas permukaan
(1 atm)
(gaya = massa x percepatan)
Hg = air raksa
Barometer
6
10 miles
4 miles Permukaan air laut
0.2 atm
0.5 atm 1 atm
Tekanan dalam Air Depth (ft)
Pressure (atm)
0
1
33
2
66
3
8
Hukum-hukum Mengenai Sifat Gas • Hukum Boyle (Robert Boyle) – Jika suhu konstan, tekanan suatu gas berbanding terbalik dengan volumenya P α 1/V
P = k/V
PV = k
– Dengan kata lain jika P dinaikkan maka V akan turun. • Hukum Charles – Jika tekanan konstan, volume dari suatu gas adalah berbanding lurus dengan suhu mutlak (Kelvin) gas itu. VαT V = kT V/T = k – T adalah suhu mutlak (Kelvin); 0o C = 273K
Perubahan Volume, Tekanan, dan Suhu Gas
Hukum Gas Kombinasi
11
STP (Standard Temperature and Pressure) • Untuk membandingkan dua jenis gas perlu standar • Suhu standar adalah 0oC (273K) • Tekanan standar adalah 1 atm • Pada kondisi STP gas memiliki volume 22,41 L
Hukum Avogadro • Pada suhu dan tekanan yang konstan, volume gas berbanding lurus dengan jumlah mol gas yang ada. Hukum Avogadro: V a n (pd P dan T konstan)
Persamaan Gas Ideal Hukum Boyle: V a 1 (n dan T konstan) P Hukum Charles: V a T (n dan P konstan) Hukum Avogadro: V a n (P dan T konstan) Va
nT P
V = konstantax
nT
P
=R
nT
P
PV = nRT 14
Hukum Avogadro V a jumlah mol (n) V = (R x T/P)konstan x n
V = konstanta x n
Suhu dan tekanan konstan
V1/n1 = V2/n2
15
Persamaan Gas Ideal • Berdasarkan 3 hukum di atas persamaan gas ideal PV = nRT R = konstanta Gas Universal
• Gas Ideal: gas hipotesis yang perilaku molekul gas ideal tidak saling tarik menarik atau tidak saling tolak menolak satu sama lain, dan volumenya diabaikan terhadap volume wadahnya.
R Ditetapkan Sebesar 0,0821 L atm/(K.mol) • Angka yang lain 8,31447 kJ/kmol.K 8,31447 kPa.m3/kmol.K
Dari mana R? Pada kondisi STP PV = nRT PV R= nT (1 atm) (22,414L) = (1 mol) (273,15 K)
R = 0.082057 L • atm / (mol • K)
18
Massa jenis (d) Gas dalam g/L m V PM = RT
d=
m: massa gas dalam g M : massa molar gas = m/n (g/mol)
dRT M = P
19
Sebuah bejana 2,10L berisi 4,65g gas pada 1atm dan 27oC. Berapa massa molar gas?
dRT M= P
M=
g 2.21 L
4.65 g m = = 2.21 d= 2.10 L V
x 0.0821
L•atm mol•K
g L
x 300.15 K
1 atm
M = 54.6 g/mol
20
Stoikhiometri Gas • Sama seperti pada padat atau cair. • Satuan zat yang terlibat dalam reaksi dapat dinyatakan dalam volume.
Stoikhiometri Gas Berapa volume CO2 yang dihasilkan pada 370 C and 1atm jika 5,60 g glukosa digunakan dalam reaksi berikut: C6H12O6 (s) + 6O2 (g)
gr C6H12O6
mol C6H12O6
6CO2 (g) + 6H2O (l)
mol CO2
V CO2
1 = 0.031 mol C6H12O6 180 gr/mol C6H12O6 Mol CO2= 6x0.031=0.187 L•atm 0.187 mol x 0.0821 x 310.15 K nRT mol•K V= = = 4.76 L 1.00 atm P 22
5.60 gr C6H12O6 x
Contoh Persoalan • Natrium azida (NaN3) digunakan sebagai bahan pengisi kantong udara dibeberapa mobil. Benturan yang disebabkan oleh suatu tumbukan pemicu penguraian NaN3 sebagai berikut NaN3(s) Na(S) + N2(g) Gas nitrogen yang dihasilkan segera mengisi kantong yang terletak antara pengemudi dan kaca depan. Hitung volume N2 yang dihasilkan pada suhu 80oC dan tekanan 823 mmHg dari hasil penguraian 60,0 g NaN3 • Persamaan untuk penguraian metabolis dari glukosa (C6H12O6) adalah sama seperti persamaan pembakaran glukosa dalam udara: C6H12O6(s) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) Hitunglah volume CO2 yang dihasilkan pada suhu 37oC dan tekanan 1 atm, jika 5,60 gram glukosa digunakan pada reaksi ini
Tekanan Parsial • Tekanan parsial adalah tekanan masing-masing gas pada suatu campuran. • Hukum John Dalton (1801) bahwa tekanan total suatu campuran merupakan jumlah dari tekanan masing-masing gas itu. • Jika PT tekanan total, PA tekanan parsial gas A maka PA = XAPT dimana XA = nA/(nA + nB+……); XA = fraksi mol, PA nA nA=mol A, X PT
(nA nB )
A
Contoh • Suatu sampel gas alam mengandung 8,24 mol metana (CH4), 0,421 mol etana (C2H6), dan 0,116 mol propana (C3H8). Jika tekanan total gas adalah 1,37 atm, berapakah tekanan parsial gas-gas itu.
Hukum Dalton mengenai Tekanan Parsial
V dan T konstan
P1
P2
Ptotal = P1 + P2 26
Teori Kinetik Molekul Gas Ideal 1. Gas terdiri atas molekul-molekul yang bergerak random. 2. Tidak terdapat tarikan maupun tolakan antar molekul gas. 3. Tumbukan antar molekul adalah tumbukan elastik sempurna, yakni tidak ada energi kinetik yang hilang. 4. Bila dibandingkan dengan volume yang ditempati gas, volume real molekul gas dapat diabaikan. 27
Penyimpangan dari Perilaku Ideal
1 mol gas ideal PV = nRT PV = 1.0 n= RT
28
Akibat dari Gaya Antar Molekul pada Tekanan yang Ditimbulkan Gas.
29
Persamaan Van der Waals Gas Nyata 2 an ( P + V2 ) (V – nb) = nRT
}
} Tekanan terkoreksi
volume terkoreksi
PR 2 Diketahui bahwa 3,5 mol NH3 menempati 5,2 L pada suhu 47°C, hitunglah tekanan gas ini (dalam atm) dengan menggunakan. (a)Persamaan Gas Ideal, dan (b)Persamaan Van der Waals. (lihat tabel 5.4) 30
