SIFAT DAN WUJUD ZAT Agus Rochmat, S.Si Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Banten 2009
SIFAT DAN WUJUD ZAT
Agus Rochmat, S.SiJurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sultan Ageng TirtayasaBanten2009
WUJUD ZAT:GAS
CAIRAN
PADATAN
PERMEN (sukrosa)
C12H22O11 (s) + 8KClO3 (aq) 8KCl (aq) + 11H2O (g) + 12CO2 (g)
PLASMA - MIRIP WUJUD GAS - PARTIKEL BERMUATAN - MISAL : PETIR
KRISTAL CAIR : - WUJUD DIANTARA CAIRAN DAN PADATAN (KRISTAL) - MISAL : LCD (MONITOR/DISPLAY KRISTAL CAIR)
SEMUA GAS MEMILIKI SIFAT UMUM YANGSAMA : GAS DAPAT DITEKAN GAS MENIMBULKAN TEKANAN PADA
KONDISI SEKELILINGNYA GAS MENGEMBANG DAN MENEMPATI
VOLUME YANG TERSEDIA GAS MAMPU BERCAMPUR SEMPURNA
DENGAN GAS LAIN GAS DAPAT DIJELASKAN MENGGUNAKAN
PARAMETER SUHU DAN TEKANANNYA.
4.2 HUKUM GAS
Hukum Boyle : V ~ 1/P (T & n tetap)
Hukum Charles : V ~ T (P & n tetap)
Hukum Avogadro : V ~ n ( P & T tetap)
Hukum Gas Ideal : V ~ n T / P = R n T / P PV = nRT R = 0,082058 L atm mol-1 K-1
R = 8,3145 J mol-1 K-1
4.3 HUKUM GAS IDEAL PV = nRT
KEADAAN STP (suhu dan tekanan standar): suhu 0 oC ( 273,25 K) tekanan 1 atm
VOLUME MOLAR STANDAR volume 1 mol gas = 22,414 L
Konversikan hasil pembacaan tekanan 736 mm Hg ke dalam unit: (a) atm, (b) torr, (c) kPa, (d) bar, (e) psi
Penyelesaian (a) atm: 736 mm Hg x 1 atm/760 mm Hg =0,968 atm
(b) torr: 736 mm Hg x 760 torr/760 mm Hg = 736 torr
(c) kPa: 736 mm Hg x 101,3 kPa/760 mm Hg = 98,1 kPa
(d) bar: 736 mm Hg x 1,013 bar/760 mm Hg = 0,981 bar
(e) psi: 736 mm Hg x 14,7 psi/760 mm Hg = 14,2 psi
Gas menempati volume 12 liter dengan tekanan 1,2 atm. Berapakah volume jika tekanannya naik menjadi 2,4 atm ?
Penyelesaian V1 = 12 L P1 = 1,2 atm V2 = ? L P2 = 2,4 atm Hukum Boyle : P1V1 = P2V2
V2 = 6,0 L
Sampel gas nitrogen menempati volume 117 mL pada 100,0 oC. Pada suhu berapa (oC) volume yang ditempati gas 234 mL jika tekanannya tidak berubah ?
Penyelesaian V1 = 117 mL V2 = 234 mL T1 = 373,0 K T2 = ?
mL 117K) mL)(373 (234
VTVT1
122 ==
T2 = 746 K (473 oC)
Hukum Charles : V1/T1 = V2/T2
Balon cuaca yang diisi dengan helium mempunyai volume 1,0 x 104 L pada 1,00 atm dan 30 oC. Balon ini naik sampai ketinggian yang tekanannya turun menjadi 0,60 atm dan suhunya -20 oC. Berapa volume balon sekarang ?
Penyelesaian
V2 = 1,4 x 104 L
HUKUM DALTON: Tekanan total adalah jumlah tekanan parsial
setiap gas.
Untuk campuran gas pada tekanan rendah, tekanan parsial salah satu komponen, A ialah
VRTnP AA =
Gas murni terdiri atas sejumlah besar molekul yang sama yang letaknya sangat berjauhan dibandingkan dengan ukurannya.
Molekul gas terus-menerus bergerak dalam arah acak dengan kelajuan yang berbeda-beda.
Molekul-molekul tidak menimbulkan gaya jika tidak berbenturan, dan geraknya lurus dengan kecepatan tetap.
Tumbukan molekul dengan dinding wadah bersifat elastik; tidak ada energi yang hilang selama tumbukan..
4.4 GAS NYATA
Persamaan van der Waals
٢
٢
Vna
nbVnRTP −
−=
nRTnb))(VVna(P ٢
٢
=−+
Senyawa a (L2 atm mol-2) b (L mol-1) He 0,03421 0,02370 H2 0,0244 0,02661 O2 1,360 0,03183 N2 1,390 0,03913 CH4 2,253 0,04278 H2O 5,464 0,03049 C2H5OH 12,02 0,08407
CAIRAN: VOLUME TETAP TETAPI DAPAT MENGALIR SESUAI BENTUK WADAH PADATAN : VOLUME DAN BENTUK TETAP
CAIRAN - Tegangan permukaan gaya kohesi (sejenis) gaya adhesi ( tidak sejenis) - VISKOSITAS - DIFUSI (gas > cairan > padatan)
PADATAN
GRAFIT : - ikatan sp2 dan p pada atom C - konduktor arus listrik - bahan baku pensil
INTAN : - ikatan sp3 pada atom C - nonkonduktor - benda alam terkeras, tc = 3500 oC
SILIKA : - SiO2 , tetrahedral - nonkonduktor - kuarsa (sangat keras) - bahan baku gelas
(1) GAYA VAN DER WAALS
gaya dispersi (gaya London) POLARISABILITAS - BOBOT MOLEKUL (BM)↑ ↑ - PANJANG MOLEKUL - TITIK DIDIH ( td) ↑ TITIK CAIR ↑
TITIK DIDIH : He (4 K) < Rn (221 K) neopentana (9,5 oC) < n-pentana (36,1 oC)
Susunlah zat-zat berikut ini berdasarkan kenaikan titik didihnya: Cl2, H2, N2, F2.
Penyelesaian Titik didih akan naik dengan kenaikan BM
H2 < N2 < F2 < Cl2
Titik Didih : H2 = -253 oC N2 = -196 oC F2 = - 88 oC Cl2 = - 34 oC
(2) INTERAKSI DWIKUTUB-DWIKUTUB TITIK DIDIH SENYAWA POLAR > NONPOLAR
n-butana, BM = 58, nonpolar td 0,5 oC dan tc -138,3 oC aseton, BM = 58, polar td 56,5 oC dan tc -94,8 oC
td cis > trans : trans-dikloroetilena, nonpolar td 47,7 oC cis –dikloroetilena, polar td 60,3 oC
Atom H ……..O, N, F (atom sangat
elektronegatif)
H O O …… H H H perhatikan titik didih H2O, HF, dan NH3
Setiap molekul air terikat dengan empat molekul air terdekat melalui ikatan hidrogen (garis terputus)
bekudidih
DIAGRAM FASA AIR Titik beku normal : 0 oC (1 atm) Titik didih normal : 100 oC (1
atm) T = Titik tripel : +0,01 oC, 0,006
atm C = Titik kritis : 374,2 oC, 218
atm TB = kurva peleburanTC = kurva tekanan uapAT = kurva sublimasi
• Pada suhu 70 oC suatu sampel gas memiliki volume 550 mL. Jika volume gas tadi direduksi menjadi 500 mL, pada suhu berapa gas harus didinginkan?
• Asam klorida direaksikan dengan logam magnesium sbb:
2HCl (aq) + Mg (s) → MgCl2 (aq) + H2 (g)
Reaksi ini menghasilkan gas hidrogen sebanyak 37,6 mLpada tekanan 760 torr dan suhu 20oC. Hitung berapabanyak magnesium yang direaksikan
• Berapakah volume yang ditempati oleh 0,136 gram gas O2 pada suhu 20oC dan tekanan 748 torr
4. Sebutkan jenis gaya tarik menarik antarmolekul (dwikutub-dwikutub, London, ikatan hidrogen) yang ada pada molekul : (a) HF, (b) PCl3, (c) SF6, (d) SO2
5. Berikut adalah tekanan uap beberapa senyawa yang diukur pada suhu 20oC. Susunlah senyawa-senyawa berikut mengikuti kenaikan gaya tarik menarik antarmolekul.
Benzena (C6C6) 80 torrAsam asetat (HC2H3O2) 11,7 torrAseton (C3H6O) 184,8 torrDietil eter (C4H10O) 442,2 torrAir (H2O) 17,5 torr
6. Urutkan zat berikut dengan titik didih normal, td, meningkat dan jelaskan alasan Anda: NO, NH3, Ne, RbCl.
7. Buatlah sketsa diagram fasa dari suatu senyawa yang memiliki titik tripel pada 15,0oC dan 0,30 atm, melebur pada – 10oC pada 1 atm dan memiliki titik didih normal 90oC.