Wujud Zat dan Hukum Gas

http://kimia.unp.ac.id
Wujud Zat
7.1 Pengertian wujud zat
7.2 Peralihan wujud
7.3 Diagram fasa
7.4 Variabel gas
7.5 Hukum gas
7.6 Teori kinetik gas ideal
7.7 Gas nyata
1

Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Wujud zat ditentukan oleh jarak antara partikel zat.
• Jarak antar partikel ditentukan oleh gaya tarik antar partikel.
• Titik lebur, titik didih, atau titik sublim bergantung pada daya ikatan/
daya tarik antara partikelnya.
7.1 Pengertian wujud zat
2

Jurusan Kimia
3

Jurusan Kimia
4

Jurusan Kimia
Contoh 7.1 : Tentukan wujud aluminium (Al), air (H2O),dan klor(Cl2) pada
suhu kamar.
5

Jurusan Kimia
6

Jurusan Kimia
7

Jurusan Kimia
7.2 Peralihan wujud
q = n cp t
q = n Hvap
8

Jurusan Kimia
Contoh 7.2
Hitunglah energi yang diperlukan untuk mengubah 36 g air dari suhu 25oC
menjadi uap air bersuhu 100oC. (cp(H2O)=75,3 JK-1mol-1; H = 40,7 kJ mol-1
Jawab :
q = q1 + q2 = 11,205 kJ + 81,34 kJ
= 92,635 kJ
9

Jurusan Kimia
10

Jurusan Kimia
Contoh 7.3 : Hitunglah energi yang dilepaskan oleh 50 g air bersuhu
25oC berubah menjadi es (suhu 0 oC).
Jawab :
11

Jurusan Kimia
Diagram Fasa
yaitu grafik yang menunjukkan wujud zat sebagai fungsi dari tekanan
dan temperatur.
12

Jurusan Kimia
• Pada titik Tripel semua fasa berada dalam kesetimbangan. T
dan P tetap.
• Titik tripel untuk air (0,01 oC dan 4,58 mmHg).
Diagram fasa untuk air
13

Jurusan Kimia
Derajat kebebasan: F = C – P + 2
C = jumlah minimum komponen yang menentukan sistem; P = jumlah fasa;
2 = variabel yang menentukan sistem; menyatakan seberapa banyak faktor yang
menyatakan suatu sistem.
Derajat kebebasan untuk air pada titik tripel adalah:
F = 1 – 3 + 2 = 0, karena C = 1 (yaitu air), P = 3 (yaitu es, air dan uap air).
14

Jurusan Kimia
Temperatur
Tekanan
Fluida
Superkritik
Cair
Padat
Titik
Kritik
• Pada T>Tc, tidak mungkin untuk mencairkan gas, berapapun besarnya
tekanan yang diberikan.
Titik kritik: ujung dari kurva
tekanan uap.
• Tc: temperatur pada titik
kritik.
• Pc: Tekanan pada titik
kritik.
Diagram Fasa selain air; CO2
15

Jurusan Kimia
Diagram Fasa CO2
Temperatur
Tekanan
Fluida
Superkritis
Cair
Padat
Titik
Kritis
Pada P dan T diatas titik kritik,
terbentuk Fluida Superkritis dg sifat:
1. wujud gas
2. Densitas =
densitas zat
cair.
3. viskositas =
viskositas gas
Fluida superkritis biasa digunakan untuk menghilangkan kafein dari
kopi.
16

Jurusan Kimia
7.4 Variabel gas
• Mempunyai volume dan jumlah
partikel tertentu.
• Partikel bergerak bebas ke segala
arah, sehingga mempunyai energi
kinetik  tekanan
Yang termasuk variabel gas : tekanan, volume, suhu, jumlah partikel.
17

Jurusan Kimia
Volume
• Volume gas = ukuran ruang yang ditempatinya.
dm3 = L
cm3 = mL
18

Jurusan Kimia
Tekanan Gas
Karena partikel gas selalu bergerak  tabrakan dengan dinding bejana.
19

Jurusan Kimia
Tekanan Udara Terbuka
Tekanan udara terhadap permukaan raksa dalam bejana
 Raksa tertahan di ketinggian tertentu
Umumnya di permukaan laut,
tinggi raksa = 760 mm (0,76 m), = 1 atm.
BAROMETER
20

Jurusan Kimia
Tekanan Atmosfer Standard :
1.00 atm, 760 mm Hg, 760 torr, 101,325 kPa, 1,01325 bar
21

Jurusan Kimia
Dengan menghitung berat
raksa persatuan luas
(misal penampang tabung = 1 cm2) :
22

Jurusan Kimia
Contoh 7.4
Jika barometer diisi air, hitunglah tinggi air dalam tabung
bila tekanan udara 1 atm.
23

Jurusan Kimia
Tekanan Gas Tertutup
MANOMETER
24

Jurusan Kimia
Suhu
• Partikel cairan mempunyai energi gerak (kinetik) yang dapat
diperbesar dengan memberi kalor.
• Ek lbh besar  bersuhu lebih tinggi
• Suhu naik  memuai
25

Jurusan Kimia
Tekanan Gas Tertutup
MANOMETER
26

Jurusan Kimia
Jumlah partikel
• Jumlah partikel gas tetap walau P, T dan V
diubah.
Contoh 7.5 : Dalam ruang 5 L terdapat 5 g H2 dan 20 g O2.
Hitunglah jumlah mol zat dalam ruang, setelah terjadi reaksi.
27

Jurusan Kimia
7.5 Hukum Gas
Hukum gas berlaku pada gas ideal, tekanan sekitar 1 atm atau lebih rendah.
28

Jurusan Kimia
Hukum Boyle
Percobaan Boyle, Tekanan gas yang terkurung sama dengan raksa
setinggi h. Menambah raksa mengurangi volume gas
29

Jurusan Kimia
• Boyle 1662 P 
1
V
PV = constant
30 of 46

Jurusan Kimia
• Suatu gas bervolume 100 L mempunyai tekanan 700 mmHg dan
dikompres menjadi 750 mmHg. Hitunglah volume akhir.
Contoh 7.6
31

Jurusan Kimia
Soal : Volume sebuah tanki tertutup dengan bentuk tak tentu akan
ditentukan. Tanki pertama kali dikosongkan dan kemudian dihubungkan ke
sebuah silinder 50.0 L yang berisis gas Nitrogen bertekanan.
Tekanan gas di silinder, mula-mulai 21,5 atm, turun hingga 1,55 atm setelah
dihubungkan dengan tanki kosong tersebut. Berapa volume tanki itu ?
32

Jurusan Kimia
P1V1 = P2V2 V2 =
P1V1
P2
= 694 L Vtank = 644 L
Jawab :
33

Jurusan Kimia
Charles 1787
Gay-Lussac 1802
V  T V = b T
Hukum Charles
34 of 46

Jurusan Kimia
Hukum Charles
gas dalam tabung didinginkan sampai
volume 60 ml dengan tekanan 1 atm
Tabung berisi 120 ml gas kering pada
suhu 54,6.C bertekanan 1 atm
Termometer gas:
35

Jurusan Kimia
Kurva suhu-volume gas A dan gas B
Secara teoretis, volume gas akan nol bila suhu diturunkan sampai -273,15 oC.
Ini berarti suhu terendah yang dapat dicapai adalah -273,15 C, yang
disebut suhu nol mutlak (absolut).
Pada tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan suhu
mutlaknya.
36

Jurusan Kimia
V  T V = b T
37 of 46

Jurusan Kimia
• Gas properties depend on conditions.
• Define standard conditions of temperature and pressure (STP).
P = 1 atm = 760 mm Hg
T = 0°C = 273.15 K
Standard Temperature and Pressure
38

Jurusan Kimia
Pada tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan suhu
mutlaknya.
39

Jurusan Kimia
Suatu gas menempati tuang 500 mL dengan suhu 27 C. Jika suhu
dinaikkan sampai 50 C pada tean tetap, maka hitunglah volume akhir gas
tersebut.
Contoh 7.7
40

Jurusan Kimia
Hukum Gay-Lussac
Alat pengukur
tekanan gas
dalam berbagai
suhu dengan
memanaskan
tangki, dan
tekanan gas
dapat dilihat
pada skala
jarum.
• Volume gas tidak akan berubah dalam
ruang berdinding kuat dan kaku.
• Jika dipanaskan, tekanannya akan
meningkat, karena energi kinetik
partikelnya bertambah.
41 of 46

Jurusan Kimia
Tekanan suatu gas dengan massa tertentu berbanding lurus dengan suhu
mutlak, bila volume dijaga tetap.
42

Jurusan Kimia
Suatu gas menempati ruang berdinding kuat mempunyai tekanan 1 atm
da suhu 27 C. Hitunglah takanan gas itu buila suhu dinaikkan menjadi 50
C.
Contoh 7.8
43

Jurusan Kimia
Hukum Gabungan
44 of 46

Jurusan Kimia
Suatu gas dengan volume 10 L tekanan 1,1 atm, dan suhu 30 C dibuah
menjadi 12 L dan tekanan 0,8 atm. Hitunglah suhu gas tersebut !
Contoh 7.9
45

Jurusan Kimia
mempelajari reaksi gas.
Hukum Avogadro
Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang
volumenya sama mempunyai jumlah molekul yang sama
Jumlah molekul  V
Karena perbandingan jumlah molekul gas sama dengan perbandingan
jumlah mol (n).
maka n  V
k = volume molar (volume 1 mol gas
pada P dan T tertentu)
Pada STP ( 1atm, 0 oC) , 1 mol gas = 22.4 L.
46

Jurusan Kimia
Pada STP ( 1atm, 0 oC)
, 1 mol gas = 22.4 L.
47

Jurusan Kimia
Pada suhu dan tekanan tertentu , 7 g N2 bervolume 8,5 L.
a. Tentukan volume 22 gCO2 pada suhu dan tekanan itu.
b. Tentukan volume gas N2 tersebut pada STP
Contoh 7.10
48

Jurusan Kimia
• Boyle’s law V  1/P
• Charles’s law V  T
• Avogadro’s law V  n
PV = nRT
V 
nT
P
Persamaan gas ideal
P= tekanan (atm), V = volume (L), n = jumlah mol, T = suhu (K) , dan
R= konstanta gas ideal dengan nilai:
0.0820574587 L·atm·K−1·mol−1 = 8.314472(15) J · K-1 · mol-1
49

Jurusan Kimia
The Gas Constant
R =
PV
nT
= 0.082057 L atm mol-1 K-1
= 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1
PV = nRT
= 8.3145 J mol-1 K-1
= 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1
50

Jurusan Kimia
Hitunglh volume 7 g gas N2 yang mempunyai suhu 25 oC dan tekanan 0,75
atm.
Contoh 7.11
51

Jurusan Kimia
Berapakah massa H2S yang terdapat dalam ruang 30 L dengan suhu 27oC
dan tekanan 1,1 atm.
Contoh 7.12
52

Jurusan Kimia
massa molekul relatif (Mr) suatu gas dapat ditentukan dengan memakai
persamaan gas ideal,
53

Jurusan Kimia
Suatu gas bersuhu 25oC dan tekanan 1 atm mempunyai kerapatan 1,34
g/L. Tentukan Mr dari gas itu.
Contoh 7.13
54

Jurusan Kimia
The total pressure of a mixture of gases is the sum of the partial
pressures of the components of the mixture.
Hukum tekanan parsial Dalton
55

Jurusan Kimia
Ptot = Pa + Pb +…
Va = naRT/Ptot and Vtot = Va + Vb+…
Va
Vtot
naRT/Ptot
ntotRT/Ptot
= =
na
ntot
Pa
Ptot
naRT/Vtot
ntotRT/Vtot
= =
na
ntot
na
ntot
= a
Recall
Tekanan Parsial
56

Jurusan Kimia
Ptot = Pbar = Pgas + PH2O
Pneumatic Trough
57

Jurusan Kimia
• Only for gases at low pressure (natural escape, not a jet).
• Tiny orifice (no collisions)
• Does not apply to diffusion.
A
B
A
B
rms
A
rms
M
M
3RT/MB
3RT/M
)
(u
)
(u



B
of
effusion
of
rate
A
of
effusion
of
rate
 Ratio used can be:
 Rate of effusion (as above)
 Molecular speeds
 Effusion times
 Distances traveled by molecules
 Amounts of gas effused.
Hukum efusi Graham
58

Jurusan Kimia
Manakah yang lebih besar kecepatan efusinya, NH3 atau O2. Hitunglah
perbandingan kecepatan itu.
Contoh 7.16
59

Jurusan Kimia
7.6 Teori kinetik gas ideal
• Particles are point masses in constant,
random, straight line motion.
• Particles are separated by great distances.
• Collisions are rapid and elastic.
• No force between particles.
• Total energy remains constant.
60

Jurusan Kimia
• Translational kinetic energy,
• Frequency of collisions,
• Impulse or momentum transfer,
• Pressure proportional to impulse times
frequency
2
k mu
2
1
e 
V
N
u

v
mu

I
2
mu
V
N
P 
Pressure – Assessing Collision Forces
61 of 46

Jurusan Kimia
• Three dimensional systems lead to:
2
u
m
V
N
3
1
P 
2
u

um is the modal speed
uav is the simple average
urms
Pressure and Molecular Speed
62 of 46

Jurusan Kimia
M
3RT
u
u
M
3RT
u
m
RT
3
u
m
3
1
PV
rms
2
2
A
2
A




N
N
Assume one mole:
PV=RT so:
NAm = M:
Rearrange:
Pressure
63

Jurusan Kimia
M
3RT
urms 
Distribution of Molecular Speeds
64

Jurusan Kimia
Determining Molecular Speed
65

Jurusan Kimia
(T)
R
2
3
e
e
3
2
RT
)
u
m
2
1
(
3
2
u
m
3
1
PV
A
k
k
2
2
A
N
N
N
N
A
A




Modify:
PV=RT so:
Solve for ek:
Average kinetic energy is directly proportional to temperature!
Temperature
66

Jurusan Kimia
• Diffusion
• Net rate is proportional to
molecular speed.
• Effusion
• A related phenomenon.
Gas Properties Relating to the Kinetic-Molecular Theory
67 of 46

Jurusan Kimia
7.7 Gas Nyata
• Compressibility factor PV/nRT = 1
• Deviations occur for real gases.
• PV/nRT > 1 - molecular volume is
significant.
• PV/nRT < 1 – intermolecular forces of
attraction.
68 of 46

Jurusan Kimia
Apakah 2 gram H2 yang terdapat dalam ruang 20 L dan suhu 27 pC dan
tekanan 1 atm bersifat ideal atau tidak ?
Contoh 7.17
69

Jurusan Kimia
P +
n2a
V2
V – nb = nRT
Persamaan van der Waals
70

Jurusan Kimia
Hitungalh tekanan 2 mol NH3 pada suhu 27 oC dalam ruang 5 L, bila gas
tidak bersifat ideal.
Contoh 7.18
71

Jurusan Kimia
Selesai
72

Wujud Zat dan Hukum Gas

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Wujud Zat dan Hukum Gas

Similar to Wujud Zat dan Hukum Gas (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Wujud Zat dan Hukum Gas

Editor's Notes