TRANSPARANSI INTI
WUJUD ZAT 1. Fasa, Komponen dan Derajat Bebas 1.1
Jumlah Fasa (P)
Fasa adalah bagian dari sistem yang bersifat homogen, dan dipisahkan dari bagian sistem yang lain dengan batas yang jelas. Jumlah Fasa (P): jumlah bagian-bagian homogen itu dalam sistem. Contoh: • • • •
Kesetimbangan air dan uapnya: P = 2 Air + alkohol dan uapnya: P = 2 Air + minyak dan uapnya: P = 3 Santan/susu/krim pembersih muka: P = banyak
1.2
Jumlah Komponen (C)
Jumlah komponen adalah jumlah spesi kimia minimum yang diperlukan untuk menggambarkan keadaan sistem. Contoh: • Campuran air, etanol dan asam asetat: C = 3, P = 1. • Campuran N2, H2 dan NH3 (pada keadaan setimbang): C = 2 Campuran ini dalam keadaan belum/tidak setimbang: C = 3 Campuran setimbang ini, tapi berasal dari NH3: C = 1. • Campuran CaCO3(s) U CaO(s) + CO2(g) (dalam keadaan setimbang), C = 2, P = 3 Jika sistem ini belum/tidak setimbang, C = 3, P = 3
1.3
Derajat Kebebasan (F)
Derajat kebebasan adalah jumlah besaran makroskopik yang diperlukan untuk menggambarkan keadaan sistem. Aturan fasa Gibbs:
KIMIA-TPB
F=C–P+2
Departemen Kimia FMIPA ITB
TRANSPARANSI INTI
2. Diagram Fasa Satu Komponen 2.1
Diagram Fasa Zat Beranomali
Contoh: diagram fasa air p l s T
g
2.2
Diagram Fasa Zat Tanpa Anomali
Contoh: diagram fasa CO2
T
2.3
Titik Transisi, Titik Tripel dan Titik Kritis
Titik transisi: titik didih, titik leleh, titik sublim Titik tripel: suhu dan tekanan tertentu ketika terjadi titik keseimbangan antara padat, cair dan gas. Titik kritis: suhu dan tekanan tertentu dimana pada suhu dan tekanan di atasnya, gas dan cair tak dapat dibedakan. Titik didih: suhu kesetimbangan antara cair dan gas, pada tekanan tertentu. Definisi yang serupa untuk titik beku dan titik sublim.
2.4
Penerapan
Pemahaman terhadap diagram fasa memungkinkan kita untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut: • Apakah air bila ditekan bisa menjadi es? • Apakah karbon dioksida cair yang ditekan bisa menjadi karbon dioksida padat?
KIMIA-TPB
Departemen Kimia FMIPA ITB
TRANSPARANSI INTI
• Jika tekanan dinaikkan, bagaimana titik beku air?
2.5
Aturan Trouton
Menurut aturan Trouton:
∆H b ≈ 21 kal/K.mol Tb Penyimpangan terhadap aturan Trouton: • Senyawa yang mengandung ikatan hidrogen (gaya tarik kuat yang menyebabkan harga lebih besar dari aturan Trouton) • Senyawa dengan ikatan kovalen murni, atau gas mulia, seperti H2, He, Ar, Ne dll. (gaya tarik terlalu lemah, yang menyebabkan harga lebih rendah dari aturan Trouton)
3. Gas dan Hukum-Hukumnya 3.1
Hukum Boyle
Pada T, n tertentu, pV = tetap (atau p1V1 = p2V2)
3.2
Hukum Gay Lussac
Pada V, n tertentu, p/T = tetap (atau …)
3.3
Hukum Charles
Pada p, n tertentu, V/T = tetap (atau …)
3.4
Hukum Boyle-Gay Lussac
3.5
Hukum Dalton tentang Tekanan Parsial
Tekanan parsial adalah tekanan suatu komponen gas, jika ditempatkan pada volume yang sama pada suhu yang sama, tetapi tanpa kehadiran gas-gas yang lain. Hukum Dalton:
pt = p1 + p2 + p3 p1 = x1 pt dengan:
KIMIA-TPB
pt = tekanan total p1 = tekanan parsial gas 1. Departemen Kimia FMIPA ITB
TRANSPARANSI INTI
3.6
Hukum Graham
Laju efusi berbanding terbalik dengan akar kerapatan gas (atau massa jenis gas).
v∝
1
ρ
Laju efusi adalah laju keluarnya suatu gas melalui lubang kecil ke ruang hampa.
4. Persamaan Keadaan Gas 4.1
Persamaan Keadaan Gas Sempurna
Persamaan keadaan gas sempurna: pV = nRT Gas sempurna pada buku-buku yang lama disebut gas ideal. Latihan: Jelaskan hukum-hukum gas dari 3.1 s/d 3.5 dengan menggunakan persamaan keadaan gas ideal.
4.2
Asumsi Gas Sempurna
Gas sempurna mengikuti asumsi-asumsi berikut: • Gas terdiri atas partikel yang sangat banyak, yang bergerak secara acak, dengan kecepatan tetap di antara 2 tumbukan. • Tak ada gaya tarik atau gaya tolak antar partikel-partikel gas. • Tumbukan partikel gas dengan dinding wadah, dan antar partikel-partikel gas itu sendiri, bersifat lenting sempurna • Volume partikel gas dianggap nol (diabaikan terhadap volume ruang). • Pada partikel-partikel gas berlaku hukum-hukum mekanika • Energi kinetik partikel gas rata-rata berbanding lurus dengan suhu ruangan.
KIMIA-TPB
Departemen Kimia FMIPA ITB
TRANSPARANSI INTI
4.3
Massa Jenis Gas
m V pV = nRT
ρ=
pV =
m RT Mr
pMr m = RT V
4.4
⇒ ρ=
pMr RT
Gas Nyata
Van der Waals mengoreksi asumsi “tanpa gaya” dan “tanpa volume partikel” pada gas ideal. Persamaan keadaannya; n2 a p + V 2 (V − nb ) = nRT a = faktor koreksi tekanan b = faktor koreksi volume
5. Teori Kinetik Gas 5.1
Teori Kinetik
Materi terdiri atas partikel-partikel yang bergerak. Gerakan partikel-partikel ini bisa menjelaskan berbagai sifat dan perilaku materi.
5.2
Teori Kinetik Gas Ideal
Teori kinetik yang akan diuraikan, dilandasi oleh asumsi-asumsi gas ideal di atas.
5.3
KIMIA-TPB
Tekanan Gas
Departemen Kimia FMIPA ITB
TRANSPARANSI INTI
Dari penurunan di atas, diperoleh:
1 Nmv 2 p= 3 V
5.4
Energi Kinetik Gas dan Konsep Suhu
Bandingkan harga tekanan menurut teori kinetik dengan tekanan menurut persamaan keadaan gas ideal ( pV = NkT ). 1 2
3 2
Kita peroleh: ε = mv 2 = kT (energi kinetik partikel gas)
5.5
Hukum Graham
Hukum Graham dapat dibuktikan dengan teori kinetik gas. Pertama-tama, substitusikan ungkapan massa jenis yang dibahas pada 2.2, ke dalam persamaan hukum Graham (1.6):
Bandingkan persamaan ini, dengan persamaan yang diperoleh pada 3.4 (Energi Kinetik Gas): v2 =
KIMIA-TPB
3kT m
vark = … v = … vmax = …
Departemen Kimia FMIPA ITB
