Kimia Dasar Sistem Periodik

(1)

iqmal@ugm.ac.id

Drs. Iqmal Tahir, M.Si.

iqmal@ugm.ac.id

Gas dan Sifat Gas

iqmal@ugm.ac.id

Tiga fasa materi : padat, cair dan gas

iqmal@ugm.ac.id

Tembaga

Fase padat

Fase gas

Fase cair

iqmal@ugm.ac.id Perbandingan sifat materi di alam

Perbandingan sifat materi di alam

iqmal@ugm.ac.id Materi di alam

Materi di alam

iqmal@ugm.ac.id Sifat gas

Sifat gas

•

• Empat kuantitas untuk menyatakan keadaan gasEmpat kuantitas untuk menyatakan keadaan gas::

A)

A)TemperaturTemperatur(Kelvin, K)(Kelvin, K)

B)

B)Jumlah molekul / partikelJumlah molekul / partikel(mol,(mol,n)n)

C)

C)Volume (liter,Volume (liter,L)L)

D)

(2)

iqmal@ugm.ac.id I. Tekanan

I. Tekanan––Ukuran gaya yang bekerja pada satuan luasUkuran gaya yang bekerja pada satuan luas..

area force P=

Satuan tekanan

Satuan tekanan::

A)

A)Sistem InggrisSistem Inggris

760 mm Hg = 760

760 mm Hg = 760 torrtorr= 1 = 1 atmatm

B) B) Sistim SISistim SI

pascal

pascal(Pa) = 1 (Pa) = 1 newtonnewton/ m/ m22

1 bar = 100,000 Pa = 100 1 bar = 100,000 Pa = 100 kPakPa

C)

C)Inggris Inggris ÆÆSISI 1

1 atmatm= 101,325 Pa = 101.3 = 101,325 Pa = 101.3 kPakPa 1

1 atmatm= 1.013 bar = 760 mmHg= 1.013 bar = 760 mmHg iqmal@ugm.ac.id Barometer raksa

Barometer raksa

Diciptakan oleh

Diciptakan olehEvangelista Evangelista Torricelli

Torricelli (1646) untuk mengukur (1646) untuk mengukur tekanan yang bekerja di atmosfer tekanan yang bekerja di atmosfer bumi.

bumi.

Mengapa dipilih raksa bukan air? Mengapa dipilih raksa bukan air?

Densitas raksa

Densitas raksa (13.53 g/cm(13.53 g/cm33₎₎

vs.

vs. densitydensityairair(0.997 g/cm(0.997 g/cm33_)._).

Berapa tinggi barometer air pada Berapa tinggi barometer air pada tekanan udara

tekanan udara 1 atm ?1 atm ?

iqmal@ugm.ac.id II.

II.Hukum Hukum GasGas

A)

A) Hukum Hukum BoyleBoyle––Volume dari sejumlah Volume dari sejumlah

tertentu gas pada suatu temperatur

berbanding terbalik dengan tekanannya.

berbanding terbalik dengan tekanannya. Robert

RobertBoyle (1627-Boyle (1627-1691)1691)

P V∝1

Secara matematik Secara matematik––

B c PV ⇒ =

⋅ =

P c V B

1

Untuk sistem dengan perubahan Untuk sistem dengan perubahanP danP danV V ::

pada

padaT & T & nnkonstankonstan

P

₁₁

V

₁₁

= P

₂₂

V

₂₂

iqmal@ugm.ac.id

Grafik Hukum Boyle

P V∝1

iqmal@ugm.ac.id

B)

B) Hukum Hukum CharlesCharles-- Jika sejumlah tertentu gas dijaga Jika sejumlah tertentu gas dijaga pada tekanan konstan, volume gas

pada tekanan konstan, volume gas

berbanding langsung dengan

temperatur gas.

temperatur gas. Jacques

Jacques AlexandreAlexandreCCéésarsar

Charles (1746

Charles (1746--1823)1823)

iqmal@ugm.ac.id

B)

B) Hukum Hukum CharlesCharles-- Jika sejumlah tertentu gas dijaga Jika sejumlah tertentu gas dijaga pada tekanan konstan, volume gas

pada tekanan konstan, volume gas

berbanding langsung dengan

temperatur gas.

Secara matematika Secara matematika––

Untuk sistem dengan perubahan Untuk sistem dengan perubahanT T dandanV V ––

Pada

Pada P & P & nnkonstankonstan

T

V

∝

c ⇒ = C

⋅ =

T V T

c V C

2 2

1 1

T V T V ₌ Jacques

Jacques AlexandreAlexandreCCéésarsar

Charles (1746

(3)

iqmal@ugm.ac.id

Gambaran Hukum Charles

Gambaran Hukum Charlesdan Titik noldan Titik nolAbsolute Absolute

iqmal@ugm.ac.id

C)

C) Hukum kombinasi GasHukum kombinasi GasLawLaw(Hukum umum Gas(Hukum umum Gas))

2 2

1 1

T V T V

=

Hukum Boyle

Hukum Charles

P

₁₁

V

₁₁

= P

₂₂

V

₂₂

2 2 2

1 1 1

T

V

P

T

V

P

=

iqmal@ugm.ac.id

D)

D)Hukum Hukum AvogadroAvogadro-- Untuk gas dengan volume yang Untuk gas dengan volume yang sama pada temperatur dan tekanan

sama pada temperatur dan tekanan

konstan akan memiliki jumlah

molekul yang sama

molekul yang sama. .

Untuk suatu sistem, perubahan Untuk suatu sistem, perubahannnand V and V ––

pada

padaP & T konstanP & T konstan

n

V

∝

A

A c

n V n

c

V= ⋅ ⇒ =

2 2

1 1

n

V

n

V

=

iqmal@ugm.ac.id

Hukum Avogadro

iqmal@ugm.ac.id III.

III. Hukum gas Hukum gas IdealIdeal

P V∝1

Hukum Boyle

Hukum Boyle Hukum CharlesHukum Charles Hukum AvogadroHukum Avogadro

T

V

∝

V

∝

n

P

Tn

V

∝

nRT

PV

P

nT

R

V

⎟

⇒

=

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

=

iqmal@ugm.ac.id

Keadaan STP

–

S

tandard

T

emperature and

P

ressure

Temperatur Standar

Temperatur Standar= 273.15 K (0= 273.15 K (0°°C)C) Tekanan Standar

Tekanan Standar= 1 = 1 atmatm

Pada keadaan

Pada keadaan STP,STP,1 1 molmolgas gas menempati ruang menempati ruang 22.414 L (22.414 L (Standard Standard Molar Volume

Molar Volume))

K mol

atm L nT

PV R

⋅ ⋅ =

=

= 0.08206

K) 5 mol)(273.1 (1.0

L) 4 atm)(22.41 (1

R

(4)

iqmal@ugm.ac.id Penentuan massa

Penentuan massamolarmolarsuatu gas dengan Hukum Gas idealsuatu gas dengan Hukum Gas ideal

RT M m PV M m n

⎟

⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ⇒

=

Dengan :

Dengan : mm= massa= massa & & MM= = massa molarmassa molar

So: So:

PV mRT M=

Densitas

Densitasdan hukum gas idealdan hukum gas ideal

RT

PM

V

m

d

=

iqmal@ugm.ac.id IV.

IV. Hukum Hukum GasGasdan reaksi kimiadan reaksi kimia

Untuk reaksi umum: Untuk reaksi umum:

aA

(g)

Æ

bB

(g)

+

cC

(g)

•

• Dengan Dengan a, b,& c a, b,& c adalah koefisien stoikiometri untuk spesies adalah koefisien stoikiometri untuk spesies A, B, & C,

A, B, & C, maka maka V, P, n, or T V, P, n, or T untuk setiap spesies dapat untuk setiap spesies dapat dihitung dengan menggunakan hukum gas ideal dihitung dengan menggunakan hukum gas ideal..

iqmal@ugm.ac.id V.

V. Campuran GasCampuran Gasdan tekanan parsialdan tekanan parsial

Hukum Dalton tentang tekanan parsial Hukum Dalton tentang tekanan parsial

Tekanan total dari suatu campuran gas sama dengan jumlah dari tekanan parsial dari masing-masing komponen gas..

Secara matematik: Secara matematik:

P

_total

= P

₁

+ P

₂

+ P

₃

……

Pada

Pada V & V & T konstan,T konstan,P tergantung dari P tergantung dari nn John Dalton (1766

John Dalton (1766 ––1844)1844)

iqmal@ugm.ac.id V.

V. Campuran Gas dan tekanan parsial Campuran Gas dan tekanan parsial

iqmal@ugm.ac.id

Untuk campuran tiga macam

Untuk campuran tiga macamgasgasA, B, & CA, B, & C

Dimana: Dimana:

n_A = jumlah mol gas A

n_B= jumlah mol gas B

n_C= jumlah mol gas C Dan :

Dan :

n_total= n_A + n_B + n_C

Sehingga: Sehingga:

V

RT

n

P

_total

=

_total

iqmal@ugm.ac.id

Partial Pressure of a Gas Depends on the Mole Fraction of

Partial Pressure of a Gas Depends on the Mole Fraction of

the Gas

total i

i _n

n ) (X Fraction

Mole =

Dengan

Dengannn_i_i= = # # mol dari satu komponen gas dalam mol dari satu komponen gas dalam campuran

campuran

Untuk campuran dengan komponen Untuk campuran dengan komponen A, B, & CA, B, & C

total A

C B A

A A

P P n

n n n n

n

X = ₊ ₊ = =

Sehingga: Sehingga:

(5)

iqmal@ugm.ac.id VI.

VI. Teori Teori KineticKineticMolekulMolekul

•

•MolekulMolekulgasgasselalu berada selalu berada dalam gerakan yang kosntan dalam gerakan yang kosntan dan mengisi penuh volume dan mengisi penuh volume yang tersedia. Molekul saling yang tersedia. Molekul saling menumbuk dinding wadah menumbuk dinding wadah dengan gaya rerata pada dengan gaya rerata pada temperatur tertentu akibat temperatur tertentu akibat tekanan (

tekanan (f/f/a) pada dindinga) pada dinding. .

iqmal@ugm.ac.id

Gambaran umum

Gambaran umum::

1.

1.Gas terdiri dari molekulGas terdiri dari molekul--molekul yang terpisah jauh dibandingkan molekul yang terpisah jauh dibandingkan dengan ukuran partikelnya.

dengan ukuran partikelnya.

2.

2.Gas selalu bergerak secara kontinyu, acak dan cepat.Gas selalu bergerak secara kontinyu, acak dan cepat.

3.

3.Energi kinetik rerataEnergi kinetik rerata(KE) (KE) sebanding dengan temperatur.sebanding dengan temperatur.

dan

dan sehinggasehingga

T

KE∝ 2

2 1

mu

KE= mu2=CT

2 1

4.

4.Gas saling menumbuk satu sama lain dan menumbuk dinding Gas saling menumbuk satu sama lain dan menumbuk dinding tanpa kehilangan energi.

tanpa kehilangan energi.

iqmal@ugm.ac.id VII.

VII.DiffusiDiffusi& & EffusiEffusi

•

• DiffusiDiffusi-- Percampuran gradual dari Percampuran gradual dari molekul

molekul--molekul dua atau molekul dua atau lebih senyawa gas yang lebih senyawa gas yang terjadi akibat gerakan terjadi akibat gerakan molekul yang acak. molekul yang acak.

•

• EffusiEffusi-- Pergerakan molekul gas Pergerakan molekul gas melalui celah akibat melalui celah akibat gerakan molekul yang gerakan molekul yang acak.

acak.

iqmal@ugm.ac.id Hukum efusi Graham

Hukum efusi Graham

Thomas Graham (1805

Thomas Graham (1805 --1869)1869)

1 gas of mass molar

2 gas of mass molar 2 gas of effusion of Rate

1 gas of effusion of Rate

= 2) gas of 3RT/(M

1) gas of 3RT/(M 2 gas for rms

1 gas for rms 2 gas of effusion of Rate

1 gas of effusion of

Rate ₌ ₌

•

• laju efusi tergantung dari kecepatan laju efusi tergantung dari kecepatan molekul atau atom.

molekul atau atom.

•

• kecepatan molekul atau atom yang kecepatan molekul atau atom yang bergerak berbanding terbalik dengan bergerak berbanding terbalik dengan massa molar dari partikel. massa molar dari partikel.

Sehingga: Sehingga:

(6)

iqmal@ugm.ac.id iqmal@ugm.ac.id