SIFAT ZAT CAIR, PADAT, GAS VURI AYU SETYOWATI, S.T., M.Sc TEKNIK MESIN - ITATS
WUJUD ZAT • Wujud zat ada tiga yaitu gas, cair, dan padat • Perbedaan wujud zat ditimbulkan oleh faktor jarak antara partikel zat tersebut • Perbedaan zat dapat ditunjukkan pada tabel berikut Aspek
Gas
Cair
Padat
Jarak antar partikel
Jauh
Dekat
Dekat sekali
Daya tarik antar partikel
Lemah sekali
Lemah
Kuat sekali
Gerak partikel
Individu
Berkelompok
Bersama
Volume
Berubah
Tetap
Tetap
Bentuk
Berubah
Berubah
Tetap
Teknik Mesin - ITATS Sifat mengalir
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. mengalir Mengalir
Tidak mengalir
2
PERUBAHAN WUJUD ZAT • Melebur Suatu zat padat apabila diberi kalor, mula-mula suhunya naik dan akan melebur • Besarnya kalor untuk mengubah 1 mol zat padat dinamakan kalor lebur (ΔHfus) • Setelah melebur maka suhu naik kembali sampai titik didih (Tb). Pada kondisi ini suhu tetap karena mengalami penguapan. • Jumlah kalor yang dipakai untuk menguapkan 1 mol zat disebut kalor penguapan (ΔHvap)
Teknik Mesin - ITATS
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc.
3
Kalor Lebur dan Kalor Uap Beberapa Zat
Teknik Mesin - ITATS
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc.
4
Diagram Fasa Perubahan Wujud
Teknik Mesin - ITATS
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc.
5
Hukum Gas Combination’s law
Boyle’s law V 1/P ViPi = C V1P1 = V2P2
Vi law V T Charles’ C Ti
V1 V2 T1 T2
Gay-Lussac’s law P T Pi Ti
C
P1 P2 T1 T2
Vi C n V1 V2 n1 n2
Avogadro’s law V n PiVi C Ti P1V1 P2V2 T1 T2
for ideal gas: PV = nRT R = konstanta ideal gas R = 0,082 L.atm.mol-1K-1 R = 8,314 J mol-1 K-1
SOAL • Sebuah ban mobil bertekanan 2,1 atm pada suhu 18 oC. Setalah perjalanan, suhu ban menjadi 54 oC. Berapakah tekanan gas dalam ban bila volumenya tetap dan ban tidak bocor • Suatu gas bervolume 1,5 L pada suhu 25 oC dan 1 atm. Berapa volume gas bila tekanan 1 atm dan suhu 100 oC • Gas bervolume 50 L dan tekanan udaranya 0,85 atm dipindahkan ke ruang bervolume 65 L. Hitunglah tekanan jika a). Tidak terjadi perubahan suhu b). Suhu berubah dari 25 oC ke 35 oC • Berapa volume dari 5,509 gas Cl2 pada 45 oC dan 745 mmHg Teknik Mesin - ITATS
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc.
7
Kristal Zat Padat • Kristal : zat yang memiliki suatu susunan partikel yang teratur • Amorf : zat yang memiliki suatu susunan partikel yang tidak beraturan/acak • Dua zat yang memiliki struktur kristal yang sama disebut isomorfik
Teknik Mesin - ITATS
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc.
8
Kristalisasi • Kristalisasi, terbentuknya kristal pada saat pembekuan, terjadi dengan mekanisme: 1. Pembentukan inti atau pengintian (nucleation) mulai membentuk kristal dengan ukuran sangat kecil
2. Pertumbuhan (growth) makin banyak atom lain bergabung ke inti yang ada
• Pengintian dimulai dari tempat yang paling dingin, kemudian tumbuh ke arah yang lebih panas • Pengintian biasanya terjadi di banyak tempat, sehingga juga terbentuk banyak butiran kristal (polycrystalin) Teknik Mesin - ITATS
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc.
9
Inti atom
Kabut elektron
Ikatan Logam
c
c b a
a g
b
a
Space lattice
Unit cell
b
• Kristal: susunan atom yang memperlihat-kan keteraturan posisi dan perulangan susunan (long range order). • Space lattice: jaringan tiga dimensi dari garisgaris imajiner yang menghubungkan inti-inti atom yang berdekatan dlm kristal • Unit cell: bagian terkecil dari space lattice yang bila disusun berulang ke arah sumbu-sumbunya akan menyusun space lattice tsb • Unit cell ditentukan oleh lattice parameter yaitu 3 buah lattice translation vector dan 3 buah interaxial angle Teknik Mesin - ITATS
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc.
11
a
a
a
a
a
Cubic (P)
The 14 Bravais Lattices
a
a
a
a
Cubic (I)
Cubic (F)
a c
c
a
a a
a
a
Rhombohedral (P)
Tetragonal (I)
Tetragonal (P)
c
c
c b
a
a
a
a
a
c
b
b
a
a
Orthorhombic (P) Orthorhombic (C)
b a
Orthorhombic (I)
Orthorhombic (F)
g 120o
a c
a
c a
Hexagonal (P)
a
a
a c b
Monoclinic (P)
a
b c
b
Monoclinic (C)
a
b
Triclinic (P)
(a)
(b)
Face Centered Cubic (FCC) (a)
(b)
Body Centered Cubic (BCC)
(a)
(b)
Hexagonal Close Packed (HCP)
Jenis – Jenis Kristal Face Center Cubic (FCC)
Jumlah Atom pada FCC Pada ujung = 1/8 x 8 =1 Tiap sisi = 1/2 x 6 = 3 Total atom pada FCC = 4
Jenis – Jenis Kristal Body Center Cubic (BCC)
Jumlah Atom pada BCC Pada ujung = 1/8 x 8 =1 Pada body = 1 x 1 = 1 Total atom pada BCC = 2
Penentuan Jumlah Kristal 1. Metallic sodium crystallizes with a BCC lattice. The element has a density of 0.97 gcm-3. What is the length of the edge of the unit cell in Na (AW = 23 g mol-1)? 2. CsCl crystallizes with a cubic unit cell of edge length 412.3 pm. The density of CsCl is 3.99 gcm-3. Show that the unit cell cannot be face-centered or body-centered (CsCl MW = 168.5 g mol-1)
ATOMIC AND IONIC RADII - FCC B
AB 4r ( AC 2 BC 2 ) 4r 2 AC 2
r
4r AC 2 A
C a FCC
AC 2 r 4
For Cu, a = 361.5 pm So the radius = 127.8 pm Volume = a3 = (4r/21/2)3
Besides Cu, other familiar metals such as Al, Pb, Ag, and Au also crystallize in FCC structures.
ATOMIC AND IONIC RADII - BCC AB 4r ( AC 2 BC 2 )
B
r
a
4r ( a 2 ) 2 a 2 4r 2a 2 a 2
A
C a(2)1/2 BCC
4r 3a 2 4r a 3 a 3 r 4
Exercise 1. Chromium, used to protect and beautify other metals, crystallizes in a BCC structure in which the Cr atoms are in contact along the body diagonal of the unit cell. The edge of the unit cell is 288.4 pm. Calculate the atomic radius of Cr. 2. The density of Cr is 7.19 gcm-3 and the unit cell edge is 288.4 pm. Use these data to compute the Avogadro’s number. 3. Al crystallizes in a FCC structure (cubic closest packed). If the Al atom has an atomic radius of 143 pm, what is the length of the unit cell edge in Al. 4. Silver has an atomic radius of 144 pm. What would be the density of Ag if it were to crystallize in the following structures: (a) simple cubic, (b) bcc, and (c) fcc. The actual density of Ag is 10.6 gcm-3. Which of these corresponds to the correct structure for Ag? Ar 107.8
Teknik Mesin - ITATS
Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc.
20
