Pembagian jumlah pertemuan mk KIMIA FISIKA : Dosen : Ir. Siti Tamaroh, MP

Pembagian jumlah pertemuan mk KIMIA FISIKA : Dosen : Ir. Siti Tamaroh, MP

1.Penjelasan umum tentang kimia fisika, pengertian dan ruang lingkup kimia fisika

2.Sifat fisik cairan dan larutan, keadaan gas, keadaan padat, keadaan cair

3. Larutan elektrolit, larutan non elektrolit 4. Viskositas

5. Tegangan permukaan 6. Hukum Termodinamika 7. Makromolekul

 Jumlah pertemuan = 12 – 14 kali pertemuan  Penilaian :

 kehadiran (10%)

 Tugas/makalah/presentasi /pretest (30%)  Makalah dikumpul senin 18 juni 2013

 Presentasi 25 juni dan 2 juli 2013

undian dan tentukan topik tugas

 Ujian midterm – ujian akhir (60%)  PUSTAKA :

 Kimia Fisika , Estein Yazid  Kimia Fisika , Sukardjo

 _{E learning 1 : 18/23 april 2012}

 Ilmu Kimia Fisik adalah ilmu yang mempelajari

fenomena makroskopik, mikroskopik, atom, sub-atom dan partikel dalam sistem dan proses kimia berdasarkan prinsip-prinsip dan konsep-konsep fisika, dengan bidang khusus (a.l. termodinamika kimia, kimia kuantum, dan kinetika).

 Bagian penting dari ilmu ini termasuk termodinamika

kimia, kinetika kimia, kimia kuantum, elektrokimia, kimia permukaan dan kimia padatan, dan

 Sejarah

Istilah "kimia fisik" mungkin pertama kali digunakan oleh Mikhail Lomonosov pada tahun 1752, ketika ia menyampaikan kuliah berjudul "Pelajaran Kimia Fisika yang Benar" kepada mahasiswa Universitas Petersburg.

Landasan Kimia Fisik modern diletakkan pertama kali pada tahun 1876 oleh Josiah Willard Gibbs dalam makalahnya, On the Equilibrium of Heterogeneous Substances, yang memuat beberapa konsep dan prinsip penting kimia fisik, seperti energi Gibbs, potensial kimia, aturan fasa Gibbs.

 Kimiawan fisika terkemuka  Svante Arrhenius  Peter Debye  J.H. van 't Hoff  Lars Onsager  Wilhelm Ostwald  Linus Pauling

 _{Gas adlah salah satu dari 3 keadaan materi}

 Gas mempunyai sifat khusus yg tdk dimiliki oleh zat cair, zat padat.

SIFat gas yg menarik : tdk tergantung dr komposisi kimianya, semua gas memperlihatkan sifat yg hampir sama .

Sifat gas dinyatakan dalam HUKUM2 Gas

Hukum2 ini berlaku utk gas ideal, utk gas nyata (non ideal) , rumusannya agak menyimpang, namun dpt didekati oleh gas nyata pada kondisi ttt.

 Gas td molekul2 yg jaraknya berjauhan shg gaya

tariknya lemah.

 Gaya tarik yg lemah gas bergerak bebas sgt

cepat ke sgl arah ,saling bertumbukan satu sama lain, tmsk dg dinding wadahnya TEKANAN

 Molk gas cepat sekali berdifusi/bercampur satu dg

lainnya cepat homogen.

 Gas tdk mempunyai bentuk dan volume tertentu

 Ukuran molk sgt kecil, jaraknya renggang sensitif

perubh tekn dan suhu.

 Gas mdh dimampatkan (compressed),

dikembangkan (expanded), dpt mengisi semua bag ruang yg ditempatinya = vol gas adl vol wadahnya

 Banyaknya gas ditetapkan dg VOLUME nya, Krn Vol

berubah2 tgt tek dan suhu, kedua FAKTOR tsb hrs diukur .

 1. TEKANAN

 = Gaya yg bekerja pd suatu bidang per satuan luas  = gaya yg menekan

luas bidang tekan P = F

A

Satuan SI gaya = Newton/N Luas bidang = m2

Satuan Tek = N/m2_=Nm-2

Satuan gaya dlm SI = Pascal (Pa) 1 Pa = gy sebsar 1 N yg bekerja pd bdg seluas 1 m2

1 Pa = 1 N m2

 Untuk membandingkan Volume gas, maka tekn dan suhu harus

diambil pd keadaan yg sama. Biasanya yg digunakan adl KEADAAN STANDAR (STP = Standard Temperature and Pressure) yg

dinyatakan sbg keadaan pd suhu 0 o_{C dan Tekn 1 atm (760 mmHg)}

 Berdasarkan SIFATnya GAS ada 2 :

 1. Gas IDEAL = yaitu gas hipotetis yg mengikuti semua hukum2 Gas  2. Gas NYATA = yaitu gas yg ada dlm kehidupan sehari2 (N2,

CO2,O2 dll) yg mengikuti hukum gas pada tekanan rendah

Gas ideal sebenarnya tdk ada, ttp sft2nya bisa didekati oleh gas nyata yg bersifat inert (mis : He, Ne, Ar) pd tekn rendah dan suhu tinggi. Gas disebut IDEAL : jk pd molekul2nya tdk tjd interaksi/gy tarik

 Teori ini mula2 diberikan oleh Bernoulli (1738),

disempurnakan oleh Clausius, Boltzmann, Van der Waals dan Jeans

 1. Gas td atas partikel2 yg kecil (dicrete) yg disebut

molekul, masa dan besarnya sama utk tiap2 jenis gas

 2. Molk2 ini sll bergerak ke segala arah dan sll

bertumbukan dg molk2 lain serta dg dinding2 bejana

 3. Tumbukan molk dg dinding bejana menyebabkan tekn

pd dinding, yaitu gaya/satuan luas

 4. Krn tekn gas tdk tergtg waktu pd tekn dan suhu ttt,

mk pd tumbukan tdk ada tenaga yg hilang/tumbukan bersft elastis sempurna

 5. Pd tekn yg relatif rendah, jarak antara molk2 jauh lbh

besar dp diameter molk2 sendiri, hingga gaya tarik antara molk2 dapat diabaikan

 6. Krn molk2 sgt kecil dibanding dg jarak antara molk2,

mk volume molk2 dpt diabaikn dan molk2 dianggp sbg TITIK-TITIK BERMASSA

 7. Temperatur absolut berbanding lurus dg tenaga kinetik

 Pada suhu tetap, volume dr sejumlah tertentu gas

berbanding terbalik dg tekanannya

 V = 1/P pd suhu tetap

 V = k/P (k = konstanta = tetapan) atau

PV = konstan, dpt dinyatakan

P₁V₁ = P₂V₂ atau V₁ = P₁ V₂ P₂

P1, V1 = tekn dan vol awal

P2, V2 = tekn dan vol akhir

 Contoh :

 Sejumlah tertentu gas diekspansikan dari tekanan

720 mmHg mjd 618 mmHg pada suhu tetap. Jk volume mula-mula 3,73 L, hitung vol akhir gas :

 Jawab :

P₁V₁ = P₂V₂

V2 = P1V1 = (720)(3,73) = 4,3 L P 618

 Pada tekanan tetap, volume suatu gas berbanding

lurus dg suhu mutlaknya

 V = T pd tekn tetap  V = k (k konstant)

T

Hasil penemuan Charles ini kmd dijadikan dasar utk mendefinisikan suatu skala suhu yg baru yg dikenal sbg skala suhu nol absolut atau SKALA KELVIN

 Hubungan skala Celcius dg skala Kelvin dinyatakan sbg :  K = oC + 273,15 = K = oC + 273

K = suhu absolut/kelvin o_{C = suhu Celcius}

Scr terpisah

Gay Lussac

(1802) :

Pada tekanan tetap, semua gas bila dipanaskan volumenya maka akan bertambah 1/273,15 kali volumenya pd 0 o_C

Pada tekanan konstan, volume

sejumlah tertentu gas sebanding

dengan suhu absolutnya. Hukum di

atas dapat dituliskan sebagai berikut:

 Hubungan yg ditemukan oleh Charles pada tahun 1787 dan dikenal sebagai Hukum Charles.

 Secara grafik, hukum Charles dapat dilihat pada gambar.

 Hubungan antara Celcius dengan skala Kelvin adalah:

 K = °C + 273,15  K = suhu absolut

Sama hal-nya dengan hukum Boyle, hukum Charles juga berlaku untuk gas ideal

Terlihat bahwa apabila garis-garis grafik diekstrapolasikan hingga memotong sumbu X (suhu), maka garis-garis grafik tersebut akan memotong di satu titik yang sama yaitu

– 273,15 °C.

Titik ini dikenal sebagai suhu nol absolute yang nantinya dijadikan sebagai skala Kelvin.

 Contoh :

 Seorang ilmuan yang mempelajari sifat hidrogen pada suhu rendah mengambil volume 2,50 liter hidrogen pada tekanan atmosfer dan suhu 25 °C dan mendinginkan gas itu pada tekanan tetap sampai – 200 °C. Perkirakan

besar volume hidrogen!

 _{Penyelesaian :}















=













_

=

15

,

273

15

,

273

15

,

273

1

t

V

t

V

_{o o}

Jk V₀ adl volume gas pada 0o_{C, dan V adl vol gas pd t}o_{C, maka akan} diperoleh hubungan :

 Bila T1 = (273,15 + t) dan T = (273,15+0),

masing2 suhu dalam derajat Kelvin (o_{K), maka :}

 V₁ = V T₁ atau V₁ = T₁  T V T

Contoh :

Suatu gas neon dlm suatu wadah 200 ml pd 100 o_{C, jk}

suhu diturunkan sp 0o_{C pd tekn tetap, hitung vol}

akhir gas. Jawab :  V₁ = V T₁  T  = (200) (0+273) = 146,4 mL  (100+273)

 Contoh 2 :

 Sebuah tanki baja berisi gas CO₂ pd suhu 27 oC dan tekn

12,0 atm. Hitung tekn gas dlm tanki bila suhu dinaikkan mjd 100 o_C.  Jawab :  P₁ = P T₁ T  = (12) (100 + 273) = 14,9 atm  (27+273)

 Pada suhu dan tekanan sama, semua gas yg

volumenya sama mengandung jumlah molekul yg sama

 Semua gas yg jumlah molekulnya sama akn

mempunyai vol yg sama, asal diukur pd suhu dan tekn yg sama

V = n

atau _{V = konstan}

n

 1 mol setiap gas memiliki jumlah molekul yg sama

(6,02X1023 _{molekul = bil. AVOGADRO, N)}

 Jk diukur pd keadaan STP, 1 mol tiap gas memp vol yg

sama = 22,414 L = Vol. AVOGADRO = Vol. MOLAR

 Jk Vm adl Vol molar gas, mk vol n mol gas pd P dan T

yg sama adl :

1 mol gas (STP) = 22,4 L

 Contoh :

Pd suhu dan tekn ttt, 11 gr gas CO₂ memiliki 2,5 L. Pd suhu dan tekanan yg sama, tentukan :

a. vol. 1 mol CO₂ (C = 12, O =16) b. Vol. 1 mol N₂ Jawab : a.1 mol CO₂ = 44 gr 11 gr CO₂ = 11/44 = ¼ mol ¼ mol CO₂ = 2,5 L 1 mol CO₂ = 4 X 2,5 L = 10 L

b. Sesuai hk Avogadro, 1 mol setiap gas mempunyai vol yg sama pd P dan T yg sama

 Kombinasi dlm satu pernyataan hk Boyle, Charles,

Gay Lussac dan Avogadro diperoleh persamaan baru :

 Atau

 Disebut persamaan GAS IDEAL

V = nT atau PV = R P nT

Boyle

Robert Boyle pada tahun 1622 melakukan percobaan dengan menggunakan udara.

Ia menyatakan bahwa volume sejumlah tertentu gas pada suhu yang konstan berbanding terbalik dengan tekanan yang dialami gas tersebut.

Hubungan tersebut dikenal sebagai Hukum Boyle, secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut :

Persamaan berlaku untuk gas-gas yang bersifat ideal.

 _{Contoh :}

 Silinder panjang pada pompa sepeda mempunyai volume 1131 cm3 _{dan diisi dengan udara pada}

tekanan 1,02 atm. Katup keluar ditutup dan tangkai pompa didorong sampai volume udara 517 cm3.

Hitunglah tekanan di dalam pompa.

 _{Penyelesaian :}

 Perhatikan bahwa suhu dan jumlah gas tidak

dinyatakan pada soal ini, jadi nilainya 22,414 L atm tidak dapat digunakan untuk tetapan C.

bagaimanapun, yang diperlukan adalah pengandaian bahwa suhu tidak berubah sewaktu tangkai pompa

didorong. Jika P₁ dan P₂ merupakan tekanan awal dan akhir, dan V₁ mdan V₂ adalah volume awal dan akhir, maka:

 P₁.V₁ = P₂.V₂

 Sebab suhu dan jumlah udara dalam pompa tidak

berubah. Substitusi menghasilkan :

 (1,02atm)(1131cm3_)=P

2(517cm3) Sehingga P2 dapat

diselesaikan:

 Utk satu jenis gas pd 2 keadaan yg dibandingkan

(P,V dan T), mk n adl tetap, persamaannya mjd :

 Atau

 Atau

 T₁ dan T₂ adl suhu, dlm KELVIN  P₁ dan P₂ , satuan tekanan

 V₁ dan V₂, satuan volume

PV = nR (suatu tetapan) T PV = konstan T P1V1 = P2V2 (n = tetap) T₁ T₂

 Berdsr persamaan gas ideal, R adl tetapan universal

bagi semua jenis gas yg besarnya dpt ditentukan. Dg mengambil hipotesis Avogadro,bhw vol ttt gas pd suhu dan tekn yg sama akn mengandung juml molk yg

sama, berarti utk V,P dan T yg tetap mk memiliki nilai n yg tetap.

 Utuk memudhkn perhit, nilai numerik R dihitung utk 1

mol gas pd STP ( 0oC, 1 atm), vol = 22,414 L shg :

 Harga R dpt dinyatakan dg satuan lain

R = PV = (1 atm) (22,414L) = 0,08206 L atm mol-1 _K-1 nT (1 mol) (273,15K)

Tipe satuan Harga R Satuan

Mekanik 0,08206 L atm mol-1 _K-1

SI 8,314 Joule mol-1 _K-1

Cgs 8,314 X 107 _{Erg mol}-1 _K-1

 _{Pressure What is it?}

Force per unit area F/A --> N/m2 _{--> Pascal (Pa)}

1 atm = 760 mm Hg = 760 torr 1 atm = 101.325 KPa

1 atm = 14.7 psi.