WUJUD ZAT DAN KESETIMBANGAN FASE

WUJUD ZAT DAN KESETIMBANGAN FASE

Reference :

Martin, et all., Physical Pharmacy

Wujud Zat

GAS CAIR

PADAT

PADAT MESOFASE CAIR

MENGEMBUN

MENGUAP

GAS

HUKUM BOYLE

P ∞ I PV=K

V

GAY-LUSSAC AND CHARLES

V ∞ T V=kT

P1V1 P2V2 PnVn K PV = nRT

T1 T2 Tn

R = konstanta gas ideal

Volum 1 mol gas pada STP (0oC, 1 atm) 22,4L

R = (PV) : (nT) = 0,08205 L Atm mol-1deg-1

ingat 1 atm = 76 cm Hg dan massa jenis air raksa 13,595 g cm-3

P dalam dyne cm-2, V dalam cm3

R = 8,314 x 107 erg mol-1deg-1

= 8,314 J mol-1deg-1

= 8,314 J mol-1deg-1/4,184 J kal-1

= 1,987 kal mol-1deg-1

Penentuan BM dengan persamaan gas ideal

Metode Regnault dan Victor Meyer

Contoh:

0,30 g cairan mudah menguap ditempatkan

dalam ruangan 200 ml. Pada suhu 100 oC

semua cairan menguap dan memberikan

tekanan 1 atm. Berapa BM senyawa tersebut?

(46 g/mol)

Penentuan BM

Hasil akan lebih bagus jika dibuat kurva hubungan p vs m/vp pada T konstan.

Harga m/vp pada harga p limit 0 adalah kondisi yang ideal

mVP

P

PV = nRT

PV = (m/BM)RT

m/PV = BM/RT

TEORI KINETIKA MOLEKULER

PV=nRT perlu beberapa asumsi1. Volume molekul gas diabaikan terhadap

volume ruang (tekanan rendah, suhu tinggi)2. Molekul gas tidak saling beratraksi (tekanan

rendah)3. Gerakan partikel gas random, energi kinetik,

E = 3/2 RT4. Tumbukan lenting sempurna

TEORI KINETIK MOLEKULER (Equation)

PV = 1/3nm c2 PV = 1/3nmµ

3PV n = jumlah partikelµ = ------ m = masa 1 partikel nm

3RT 3Pµ = ------ µ = ----- M d

PERSAMAAN VAN DER WALLS UNTUK GAS NYATA a P + ------- (V – b) = RT V2

an2

P + ------ (V – nb) = nRT V2

a/V2 adalah internal pressure menunjukkan atraksi antar molekul.

B adalah excluded volume menunjukkan voleme gas yang sudah tidak bisa ditekan

WUJUD CAIR

Gas liquid

Binding force between molecules:1. Van der wals force: dipole-dipole interaction

(Keesom force), dipole-induced dipole force (Debyee force), induce dipole-induce dipole force (London force)

2. Ion-dipole force, ion-induce dipole force3. Hidrogen bonding

Molekul interaction

METODE PENCAIRAN GAS

Gas, t ↓ ----→ kecepatan dan energi kinetik molekul ↓ ----→ interaksi ↑ ---→ cair

Gas ditekan ----→ interaksi ↑ ----→ cair

Penurunan suhu: Disimpan pada suhu dingin Ekspansi Adiabatis untuk gas ideal Efek Joule thomson untuk gas yang non

ideal

Aerosol

Sedian dispersi dalam gas, suatu aplikasi metode pencairan

Menggunakan pembawa propelan yang berujud gas dalam suhu dan tekanan normal, cair pada suhu rendah atau tekanan tinggi

Produksi pada suhu rendah tekanan normalProduksi pada suhu normal tekanan tinggiJika digunakan terjadi perubahan wujud

propelan menjadi gas

SIFAT KHAS CAIRAN

Suhu kritik dan tekanan kritik Tekanan uap kesetimbangan/tekanan uap

jenuh/tekanan uap (P), dipengaruhi oleh suhu Panas penguapan molar (∆Hv), bervariasi

tergantung suhu, tetapi dianggap sama pada rentang suhu yang sempit

Titik didih, dipengaruhi oleh tekanan atm

Suhu dan Tekanan Uap

Persamaan Clausius – Clapeyron:

p2 ∆Hv (T2 – T1) Log---- = ----------------- atau p1 2,303RT2T1

- ∆Hv 1Ln p = ------- ---- + konstanta R T

Contoh Soal

Data pengaruh suhu terhadap tekanan uap

Aceton:

Suhu (oC) 20 30 4050

Tekanan uap (cm Hg) 19 29,5 41 62

a. Panas Peleburan Molar

b. Titik didihnya pada ruang bertekanan 1 atm

c. Tekanan uap pada suhu 45oC

WUJUD PADAT

Padatan Amorf (Kristal Amorf),

1. tidak mempunyai bentuk kristal tertentu

2. Titik leleh tidak tentu

3. Energi ikat/kisi rendah →solubility tinggi Padatan Kristal (Kristal Kristalin)

bagian terkecilnya disebut unit sel. Beberapa bentuk unit sel: Kubik (NaCl), tetragonal (Urea), heksagonal (iodoform), rombik/ortorombic (iodine), monoklin (sukrosa), triklin (asam borak),

Klasifikasi padatan kristal

Nama Molekuler Ionik Kovalen Logam

Unit yang menempati titik kisi

Molekul Ion +

Ion -

Atom Ion positif

Gaya ikat Van der wals, kutub

Atraksi elektrostatik

Psangan elektron

Atraksi listrik ion + dg elektron

Sifat Amat lunak, ttk lebur rendah, volatil, isolator

Amat keras dan rapuh, tl tinggi, isolator

Amat keras, tl amat tinggi, isolator

Keras/lunak, tl cukup tinggi, konduktor

Contoh H2O, H2, CO2 NaCL, KNO3,

Na2SO4

Intan, SiC, SiO2

Na, Cu, Fe, Al

Sifat Khas Padatan

Energi kristal/kisi→1 mol padat mjd gas terssn dari zarah yang menempati titik kisi

Panas peleburan Molar (∆Hf)

Titik lebur (To), dipengaruhi oleh tekanan atm

Persamaan Clapeyron

∆T Vl – Vs --- = T -------------∆P ∆Hf

Mencari ∆Hf

- ∆Hf 1Ln X2

i = -------- --- + konstanta atauR T

∆Hf (To –T)- Log X2

i = -------------------------

2,303RToT

Contoh Soal:Berapakah titik beku air pada tekanan 2 atm jk

ttk beku pada 1 atm = 273,16 K, ∆Hf = 1440 kal/mol,

spesific grafity air 0,9988 g/ml, es 0,9168 g/ml

MESOPHASE/KRISTAL CAIR

Antara padatan dan cairanCair : gerakan molekul bebas dan dapat

berputar pada 3 sumbunyaPadat : molekul tidak bergerakMesofase : bergerak dan berputar tapi terbatas

1. SMEKTIK, gerakan molekul dua arah, berputar pada satu sumbu2. NEMATIK, garakan molekul tiga ara, berputar pada 1 sumbu.

Bagaimana bisa terbentuk?

1. Kristal cair thermotropik, pemanasan padatan, ex: pemanasan kholesterol benzoat pd 145oC, menjadi cair pada 179oC

2. Kristal cair liotropik, penambahan solven dalam padatan tertentu, ex: campuran trietanolamin dan asam oleat.

Alami dalam tubuh: Jaringan otak, pembuluh darah, usus, syaraf.