WUJUD ZATst3

Embed Size (px)

Citation preview

5. WUJUD ZAT

1.1. Perbedaan Umum Ketiga Wujud ZatGAS PADATAN CAIRAN Atom, Ion dan molekul Partikelnya tidak dapat Keadaannya diantara gas bergerak bebas. bergerak bebas, gas dan padatan Bertabrakan dan terpaku pada Partikel dapat menumbuk dinding tempatnya sambil bergerak, bertabrakan wadah. bervibrasi energi dan menumbuk vibrasi Jarak lintasan jauh dinding wadah lebih besar dari Jarak partikel Memiliki energi diameter partikel gas berdekatan translasi dan energi Energi gerak Padatan yang vibrasi translasi, vibrasi, berbentuk kristal Punya energi translasi rotasi partikel tersusun rapih FLUIDA Energi tarik menarik secara geometrik relatif lemah drpd e. punya pola tertentu translasi

1.2. Wujud dan Teori Kinetik Partikel materi dalam keadaan gerak Gerakan tergantung pada energi kinetik

Tabel 1. Wujud dan Teori KinetikPADATAN CAIRAN GAS Partikelnya sangat berjauhan Bergerak mengikuti garis lurus, sangat tidak teratur Berjauhan, tidak terjadi tarik menarik Kerapatan relatif besar Partikelnya rapat (berjejal) Partikelnya terletak secara teratur dlm struktur kisi Saling terikat erat Gerakan vibrasi Partikelnya relatif mudah bergerak Berikatan dengan gaya sedang

Translasi, vibrasi dan Translasi, vibrasi dan rotasi rotasi Tabrakan lenting sempurna Ek rata-rata berbanding lurus dengan temperatur

Tabel 2. Beberapa Sifat MateriSIFAT Bentuk Volume Fluiditas Kerapatan PADATAN Tertentu Tertentu Kaku CAIRAN Sesuai wadah Tertentu Mengalir GAS Sesuai wadah Bergantung tekanan Mengalir Relatif kecil

Umumnya Lebih rapat lebih kecil dari dari gas cairannya

Kompresibili Sangat kecil tas

Sangat kecil Sangat besar

1.3. Perubahan Wujudmenyublim meleleh/ mencair PADATAN membeku CAIRAN mengembun

menguap GAS

menyublim

Sifat Umum Gas

Tiga variabel gas yang dapat diukur adalah tekanan, volume, dan suhu. Tekanan adalah gaya per satuan luas, biasanya dinyatakan dalam satuan torr (mmHg), atau atmosfir. Untuk gas ideal, volume gas selalu sama dengan volume wadahnya, karena gas tersebar di setiap penjuru ruang. Simbolnya V, satuannya Liter atau miliLiter. Suhu gas dilambangkan T, satuannya Kelvin.

Unsur gas dalam table periodik di bawah ini, berwarna biru

TekananBarometer adalah suatu alat untuk mengukur tekanan atmosfer. Barometer sederhana adalah barometer Torricelli.

Gambar Barometer Torricelli.

Dalam SI, unit tekanan adalah Pascal (Pa). 1 atm = 101.325 Pa (N/m2)= 760 torr (mmHg)

ManometerManometer digunakan untuk mengukur tekanan dalamsuatu bejana atau ruang tertutup.

Hukum-hukum dasar bagi gas ideal1. Hukum Boyle: Pada suhu konstan, volume sejumlah gas berbanding terbalik dengan tekanannya.

V 1/P

2. Hukum CharlesPada tekanan tetap, volume sejumlah gas tertentu berbanding lurus dengan suhu (K) .

V T

3. Hukum Gay-LussacPada volume tetap, tekanan sejumlah gas tertentu berbanding lurus dengan suhu (K).

P T

4. Hukum Kombinasi Gas ( Hukum Boyle Gay Lussac)Perbandingan PV/T konstan untuk sejumlah gas tertentu. PV/T = konstan P1V1/T 1= C P2V2/T 2= C Sehingga P1V1/T 1= P2V2/T2

5. Hukum AvogadroPada tekanan dan temperatur tertentu, volume tertentu akan mengandung jumlah mol gas yang sama. V~n Dari hukum Boyle, Charles dan Avogadro dapat terlihat bahwa volume merupakan fungsi dari jumlah mol, tekanan dan temperatur. Dengan menggunakan matematika yang sederhana dapat diturunkan hubungan sebagai berikut : P . V = n . R. T Persamaan ini dikenal dengan nama Persamaan Keadaan bagi Gas Ideal.

SatuanJika P = atm V=L n = mol R = 0,082 L.atm.K-1.mol-1 T=K P = Pa V = m3 n = mol R = 8,314 J.K-1.mol-1 T=K

6. Hukum DaltonApabila dua gas yang tidak saling berantaraksi dicampur, pada volume dan temperatur tertentu, maka tekanan total = penjumlahan tekanan parsial masing-masing gas. Lihat kertas. Dari hubungan ini maka tekanan parsial gas dapat dihitung melalui hubungan berikut. Pi = Xi . Pt Dimana Xi = fraksi mol zat i Total fraksi = 1

Hukum Dalton

Hukum Dalton Untuk Tekanan Parsial Dalam campuran gas yang tidak bereaksi, masingmasing gas berkontribusi terhadap tekanan total, Dalton mengatakannya tekanan parsial. Hukum Dalton untuk Tekanan Parsial: Tekanan total campuran gas yang tidak bereaksi adalah jumlah tekanan parsial masing-masing gas. Persamaannya ditulis sebagai berikut:

P total = Pa + Pb + Pc +

Fraksi Mol dan Persen Mol Campuran Gas dari Tekanan ParsialFraksi mol beberapa komponen dalam campuran adalah perbandingan jumlah mol zat dengan mol total semua komponen. Bila dituliskan dalam persamaan matematiknya adalah:

XA = nA/(nA + nB + nC + nD + nZ)Kadang-kadang fraksi mol dikali 100 menghasilkan persen mol komponen, dengan simbol mol %.

Hukum Efusi GrahamEfusi : peristiwa berpindahnya partikel gas dari konsentrasi besar ke vacuum melalui celah sempit Kecepatan efusi gas berbanding terbalik dengan akar densitasnya, d pada P dan T konstan. Kecepatan efusi (A) Kecepatan efusi (B)

=

dB dA

= (MrB/MrA)

7. Hukum efusi dari GrahamPada P dan T yang sama, ri ~ 1 / lihat kertas.. ri ~ i adalah indeks berjalan t ~ .kertas r = laju alir t = waktu alir Kebenaran dari hukum-hukum ini dapat dijelaskan melalui teori kinetik gas.

Volume Standar MolarMembandingkan percobaan volume molar, pada tekanan 1 atm dan suhu 273,15K (0oC) sebagai kondisi standar suhu dan tekanan atau disingkat STP. Pada keadaan STP volume satu mol gas adalah 22,4 L.

Latihan soal (gas) 1. Kedalam wadah 10 L dimasukkan 3 jenis gas sehingga tekanan total 800 mmHg pada 30oC. Jika campuran ini mengandung 8 g CO2, 6 g O2 dan sejumlah gas N2. Hitung : a. Jumlah mol gas dlm wadah b. Fraksi mol setiap gas c. Tekanan parsial masing-masing gas d. Berat N2 dalam wadah.

2. 5,5 gram suatu gas menempati volume 2,8L pada STP. Hitung massa molar gas tersebut. 3. Dalam suatu eksperimen 50 mL metana CH4 (Mr 16) berefusi dalam 12 detik. Pada suhu dan tekanan yang sama 100 mL suatu gas X berefusi dalam 48 detik. Hitung Mr gas X. 4. Hitung kerapatan gas SO2 (Mr = 64) pada 57oC dan 65 cmHg. 5. Waktu yang diperlukan untuk gas X dan gas oksigen dengan volume yang sama berefusi melalui celah sempit berturut-turut 45 dan 48 detik. Hitung Mr X.

Stoikiometri Reaksi Antar GasContoh: Berapa Liter oksigen pada STP yang dibutuhkan untuk bergabung secara tepat dengan 1,5 L hidrogen pada STP? Jawab: 2H2(g) +O2(g) 2H2O(g)

Kalikan 1,5 L H2 dengan menggunakan faktor konversi equivalensi dengan 2 vol H2(g) 1vol O2(g). Gunakan Liter sebagai unit volume. Liter O2(g) = 1,5 L H2 x 1 L O2 2 L H2 = 0,750 L O2

Teori Kinetika GasPostulat Teori Kinetika Gas1. Gas terdiri atas partikelpartikel kecil yang konstan dan bergerak acak. 2. Partikel gas menempati volume bersih sangat kecil dibandingkan volume wadah, sehingga kontribusinya dapat diabaikan. 3. Partikel-partikel sering bertumbukan elastik dengan

Hukum-hukum Gas diterangkan oleh Teori Kinetika GasTeori Kinetika dan Suhu Gas Energi kinetika rata-rata dari partikel-partikel gas sebanding dengan suhu absolut.

Teori Kinetika dan Hukum Tekanan-Volume (Hukum Boyle)Molekul-molekul gas sangat kecil dan berjauhan, akibatnya gas dapat ditekan, sehingga molekulnya menjadi berdekatan. Hal ini sesuai dengan Hukum Boyle.

P 1/V atau V 1/P

Teori Kinetika dan Hukum TekananSuhu (Hukum Gay-Lussac)Dalam teori kinetika disebutkan naiknya suhu gas akan menaikkan kecepatan rata-rata partikel gas. Dengan kata lain teori kinetika menerangkan bagaimana tekanan gas berbanding lurus dengan suhu gas.

Teori Kinetika dan Hukum SuhuVolume (Hukum Charles)Dalam teori kinetika disebutkan naiknya suhu gas akan menaikkan rata-rata energi kinetika partikelnya, yang cenderung menaikkan tekanan gas. Gas berekspansi dengan menaiknya T pada P konstan, dengan kata lain

V T.

Teori Kinetika dan Hukum Dalton Tekanan ParsialMolekul gas ideal tidak mengenal adanya molekul lain disekitarnya, kecuali bila bertumbukkan, sebab masing-masing akan berlaku secara bebas, dan memberikan tekanan yang sama, seolah-olah gas tersebut menempati ruang tersebut sendirian.

Gas NyataGas nyata seperti oksigen, memiliki ciri-ciri gas ideal dalam dua hal, pertama model gas ideal diasumsikan bahwa molekul gas individual tidak mempunyai volume. Kedua, gas nyata partikelpartikelnya saling berinteraksi satu sama lain, tidak seperti gas ideal. Akibatnya molekulmolekul suatu gas nyata, perjalanannya akan lebih panjang untuk mencapai dinding wadah, sehingga tumbukan memakan waktu lebih lama. Artinya, tumbukan molekul-molekul gas nyata pada dinding tidak sesering gas ideal. Koreksi Van der Waals untuk gas nyata adalah n2a/V2 yang ditambahkan pada tekanan terukur agar sesuai dengan tekanan gas ideal.

Gas nyata..lihat kertas..

Gas O2

Lihat kertas.

Padatan Kristalin dan Nonkristalin

Kristal NaCl

Tujuh macam sel unit:Partikel dalam kristal disusun dengan pola pengulanga n yang sangat teratur, disebut kisi kristal. Satuan pengulanga n kisi disebut sel

-(a) Sel unit kubus sederhana atau sel unit kubus sederhana. Bila oksigen dibekukan maka sel unitnya mempunyai bentuk sisi kubus primitif. -(b) Sel unit kubus pusat badan (body-

centered cubic, bcc). Beberapa logam yang umum seperti krom, besi, dan tungsten, adalah contoh kristal bcc. (c) Sel unit kubus pusat muka (face-centered cubic, fcc) Kisi-kisi semacam ini biasanya terdapat pada kristal seperti logam-logam

Setiap sel unit tersusun membentuk kisi kristal

Z Y X

Jumlah Partikel dalam Satuan SelN = 1/8 n pojok + n muka + n badan CC = 1 BCC = 2 FCC = 4CC

Volume Satuan Sel CC (a = 2r) Volume sel = 8 r3 BCC ( a3 = 4 r) Volume sel = ( 4r / 3 )3 FCC ( a 2 = 4r) Volume sel = (4r /2)3

CC

Dimana a = panjang rusuk sel, r = jari-jari partikel

Hubungan rapat massa dengan panjang rusuk sel = n x Ar L x a3 = rapat massa ( g / cm3) n = jumlah partikel persatuan sel ( CC = 1, BCC = 2, FCC = 4) Ar = massa atom relatif ( g / mol) L = Bil. Avogadro = 6,02 x 1023 a = panjang rusuk (cm)

Difraksi Sinar X

Hubungan ini dikenal dengan persamaan Bragg adalah: n = 2 d sin n adalah bilangan bulat (n = 1, 2, 3 dst), = panjang gelombang sinar X, d = ruang antara lapisan yang berulang yang memantulkan sinar X, = sudut yang sinar X masuk dan keluar dari lapisan-lapisan bersangkutan.

Sifat Fisik Dan Tipe KristalKristal IonikPada umumnya keras, titik lelehnya relatif tinggi, dan sangat rapuh. Bila dipukul akan hancur karena sejumlah ion saling lepas satu sama lain maka terjadi perubahan keadaan dari tarik-menarik menjadi tolak-menolak. Pada keadaan padat senyawa ion merupakan konduktor yang buruk, karena ionionnya diikat kuat pada tempatnya. Bila dilelehkan ion-ion akan bergerak

Hubungan antara panjang rusuk dengan jari-jari ion pada kristal garam NaCl.

(a)Kristal CsCl

(b) ZnS

(c) CaF2,

dibeberapa kristal ukuran kation lebih kecil daripada anion

Kristal MolekularDalam kristal molekular, baik molekul ataupun atom tersendiri mengisi tempat-tempat kisi. Gaya tarik antara molekul atau atomnya lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen. Mempunyai titik leleh yang rendah karena gaya intermolekularnya lemah. Merupakan konduktor listrik yan buruk, karena semua elektronnya terikat

Kristal KovalenPada kristal kovalen terdapat jaringan ikatan kovalen antara atom-atomnya yang diperluas ke seluruh zat padat. Karena ikatan kovalen yang saling mengunci maka kristal kovalen mempunyai titik leleh yang sangat tinggi dan biasanya sangat keras, titik leleh tinggi, konduktor listrik lemah.

Kristal Logam

Zat padat terikat satu sama lain karena adanya gaya tarik-menarik elektrostatik antara kisi ion positif dengan semacam lautan elektron. Elektron dapat bergerak bebas, sehingga logam merupakan konduktor lisrik yang baik.

Padatan NonkristalinBeberapa cairan didinginkan membeku, tidak menjadi padatan kristal, tetapi berbentuk padatan amorf, contoh: gelas.

LATIHAN SOAL: 1.Suatu bidang kristal memotong sumbu-sumbu pada kelipatan a., 1, b.1,4,2 c.3,5,6 dari satuan jarak. Tentukan indeks Miller dan jarak antar bidang ( dalam a) dari bidang ini. 2. Emas mengkristal dalam bentuk struktur kubus berpusat muka (fcc). Jari-jari atom emas 1,44 Ao. Hitung : a) panjang rusuk sel b) massa jenis emas. Ar Au = 197 3. Timbal mengkristal dalam bentuk kristal kubus berpusat muka. Jika massa jenisnya 11,34 g/cm3, dan panjang rusuk sel 4,95 Ao, hitung tetapan Avogadro. (Ar Pb=207) 4. Hitung jarak antar bidang yang membiaskan sinar X sebagai berikut: a. panjang gelombang 1,98 Ao, pada sudut 23o dalam orde satu. b. panjang gelombang 2,11 Ao, pada sudut 35o dalam orde dua 5. Sinar X dengan panjang gelombang 0,581 Ao memberikan pembiasan oleh bidang (200) pada sudut 5,9o pada orde satu dari sebuah kristal. Hitung panjang rusuk sel.

1. Logam Cs mengkristal dalam bentuk kubus berpusat badan, dengan panjang rusuk sel 6,08 Ao. Hitung jari jari atom Cs 2. Emas mengkristal dalam bentuk kubus berpusat muka. Jari-jari atom emas 1,44 Ao. Hitung a. Panjang rusuk sel. b. Massa jenis emas. (Ar Au=197) 3. Logam alumunium mempunyai sel satuan kubus berpusat muka dengan rapat massa 2,70 g/cm3. Jari-jari atom alumunium adalah? Ar Al=27

Z

Y X