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.