bab 7 - Gas1.ppt

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

1/52

G a s d

a n T e

o r i K

i n e t i k a

M o l e

k u l

M a t a K

u l i a h

K i m i a D

a s a r

06/02/161Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Indonesia

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

2/52

Gas dan Teori KinetikaMolekul


Indonesia2

Keadaan sik gas

!ekanan gas dan pengukurann"a

#ukum$hukum gas dan per%o&aandasar

'as Ideal dan aplikasin"a

'as Ideal dan (toikiometri gas !eori kinetika molekuler

Deviasi dasi prilaku gas ideal

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

3/52

Gas, padat dan cair


Indonesia)

Gas

Sangat acak; densitas

rendah; partikel bergerak

sangat bebas dan jarak

antar partikelnya berjarak

jauh

Cairan

Relatif acak; partikel

bergerak bebas dan

berdekatan dengan

kerapatan yang lebih

besar.

Padatan kristal

Tertata sangat rapi;

partikel-partikelnya

berada pada posisi

yang fix; saling

berdekatan.

Pendinginan/Tekanan turun

Pemanasan/Tekanan naik Pemanasan

Pendinginan

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

4/52

Gas-gas dia atmosfr bumi


Indonesia*

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

5/52

Komposisi udara dipermukaan laut


Indonesia+

Komponen Symbol Volume

Nitrogen N2 78,084%

99.998%Oxygen O2 20,947%

Argon Ar 0,934%

Karbon !io"#i$a O2 0,033%

Neon Ne &8,2 part# per million

'elium 'e (,2 part# per million

Krypton Kr &,& part# per million

Sul)ur $io"#i$a SO2 &,0 part# per million

*et+ana '4 2,0 part# per million

'y$rogen '2 0,( part# per million

$iNitrogenO"#i$a N2O 0,( part# per million

-enon -e 0,09 part# per million

Oone O3 0,07 part# per million

Nitrogen $io"#i$a NO2 0,02 part# per million

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

6/52

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

7/52

Karakteristik 'as


Indonesia7

Karakteristik gas

8olume gas dapat diu&ah se%ara signikan denganmeru&ah ga"a eksternal &aik &erupa tekananmaupun temperatur

!idak seperti haln"a padatan3 gas9

&erekspansi untuk memenuhi :adah ,are fuids.

akan &er%ampur se%ara merata dan sepenuhn"akepada saat "ang sama kontainer; ,gases diuse.

!idak seperti %airan3 gas9

mudah dikompresi<

memiliki densitas sangat rendah;

http://sifat%20gas.swf/http://sifat%20gas.swf/

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

8/52

Karakteristik 'as

Unsur$unsur "ang &erupagas pada 2+o-=

#23 23 523 F2 dan -l2

o>one ,5).

'as inert ,#e3 e3 Ar3 Kr3

?e3 @n.e&erapa sen"a:a "ang&erupa gas pada 2+o-

#F3 #-l3 #r3 #I

-#*3 -53 -52

#)3 53 523 25(52 3 #2(

#-


Indonesia

HHNN O O

O

O

O O

O

O

C

H

HH

H

S

O O

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

9/52

!ekanan

!ekanan adalah &esarn"aga"a "ang dikenai padasatuan luas permukaan;

!ekanan atmos4er adalah&erat udara ,massa ?

gravitasi. per satuan luas,area.;


IndonesiaB

P =

F

A

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

10/52

(atuan !ekanan

Pas%al3 1 Pa C 1 /m2

ar3 1 &ar C 10+ Pa C 100 kPa

Atmosr3 1 atm C 101;)2+ kPaC 1;01)2+ &ar

millimeter o4 mer%ur"E mm#g or torr

1 mm#g C 1 torr

760 mm#g C 1 atm

1 &ar C 10+ Pa C 100 kPa

(atuan ini adalah per&edaantinggi "g diukur dlm mm ,h.dari dua ta&ung merkuri "angsaling dihu&ungkan;


Indonesia10

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

11/52

!ekanan

Alat inidigunakanuntuk mengukur

per&edaantekanan antaratekanan

atmosr dantekanan gas didalam :adah;


Indonesia11

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

12/52


Indonesia12

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

13/52

atihan soal

(eorang ilmu:an memanaskansampel &atu kapur ,-a-5). danmengumpulkan gas -52 "ang

ter&entuk dalam ta&ung manomenet"ang tertutup uungn"a; (etelahsistem men%apai suhu kamar

ketinggian manometer adalah 2B13*mm#g; #itunglah tekanan -52 dalamtorr3 atmosphere dan kilopaskal;


Indonesia1)

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

14/52

#ukum$hukum gas

!erdapat empat varia&el "angdi&utuhkan untuk menelaskan gas=

Gumlah 'as= moles ,n.

8olume 'as= volume ,8.

!ekanan gas= tekanan ,P.

!emperature gas= temperatur ,!.

#ukum 'as ditentukan denganmenetapkan dua varia&el danmeru&ah dua varia&el lainn"a ;


Indonesia1*

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

15/52

#ukum o"le

8olume dari seumlah tertentu gas padatemperatur konstan adalah &er&andingter&alik terhadap tekanan;


Indonesia1+

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

16/52

#ukum o"le

ila P dan V &er&anding ter&alik

Kurva V terhadap P;

Oleh karena

V = k (!P "

plot V terhadap !P berupa garis lurus.


Indonesia16

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

17/52

atihan soal

Pada per%o&aan o"lediamati pada ta&ung Gtere&ak udara denganvolume 2*3 %m) pada

1312 atm; Kemudianditam&ahkan merkuripada sisi kanan ta&ung Gsehingga tekanan menadi

236* atm; Dengan asumsitemperatur tetap3&erapakah volume udara"ang &aru dalam H


Indonesia17

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

18/52

#ukum -harles

8olume dari seumlahgas tertentu padatekanan konstan adalah&er&anding langsung

terhadap temperatura&solutn"a;;


Indonesia1

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

19/52

#ukum -harles

8olume dari seumlahgas tertentu padatekanan konstan adalah&er&anding langsung

terhadap temperatura&solutn"a;;


Indonesia1B

V

T = k

#lot V terhadap T berupa garis lurus

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

20/52

atihan soal

!angki &aa "ang digunakan untukpengantaran &ahan &akar dilengkapidengan sa4et" valve "ang akan ter&uka

ika tekanan le&ih dari 1300 10)

torr;Kemudian tangki terse&ut diisi dengan gasmethana pada suhu 2) J- pada tekanan03BB1 atm dan ditempatkan pada ruang

dengan temperatur 100 J-; akankahsa4et" valve ter&ukaH

P1/!1 C P2/!2


Indonesia20

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

21/52

#ukum Avogrado

8olume suatu gas pada temperaturdan tekanan konstan &er&andinglangsung terhadap umlah mole gas;


Indonesia21

V = kn

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

22/52

Persamaan 'as Ideal

$o%binasi persa%aan&

V ∝ 1/P ,#ukum o"le.

V ∝ T ,#ukum -harles.

V ∝ n ,#ukum Avogadro.

06/02/16 Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UniversitasIndonesia

22

Mengkom&inasikann"a

kita dapatV ∝

nT

P

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

23/52

Persamaan 'as Ideal

ubungan antara


2)

nT

P V ∝

Kemudian men!adi:

nT

P V = R atau PV = nRT

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

24/52

Persamaan 'as Ideal

Konstanta kesebandingandikenal sebagai ", konstan gas#


2*

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

25/52

Kerapatan gas


2+

$ari persamaan gas-ideal %

P8 C n @!

n

V

P

RT =

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

26/52

Kerapatan gas


26

mol × massa molekular C mass

n × Μ = m

P Μ RT

mV

=

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

27/52

Kerapatan gas


27

Massa / volume C densitas

Maka3

' Catatan:

Dengan mengetahui massa molekul, tekanan dantemperatur , maka dapat dihitung kerapatan (densitas)

P Mr RT

mV

=d =

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

28/52

atihan soal

Pada soal pertama3 &erapa mol -52"ang ter&entuk3 ika dikumpulkandalam la&u 2+0 mH

!angki &aa memiliki volume *) terisi dengan 03++ kg 52; hitunglahtekanan oksigen pada suhu 21 J-


2

# k D lt d t k

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

29/52

#ukum Dalton pada tekananparsial


2B

!ekanan total pada %ampuran gassama dengan umlah tekanan

masing2n"a ika pada keadaanmurnin"a;

Dengan kata lain3

Ptotal C P1 P2 P) 9

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

30/52


)0

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

31/52

-olle%ting a gas over :ater


)1

#ukum Dalton pada tekanan

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

32/52

#ukum Dalton pada tekananparsial


)2

A%etilen adalah &ahan &akar pentingdalam pengelasan3 "ang diproduksi dila& melalui reaksi kalsium kar&it denganair;

-a-2,s. 2#25,l. -2#2,g.

-a,5#.2,a.

a%etilen "ang te&entuk diatas air ts&

dikumpulkan dengan total tekananadalah 7) torr dengan volume +2) m;pada suhu gas terse&ut ,2)J-.3 tekanan

uap air adalah 21 torr; erapa grama%etilen an ter&entukH

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

33/52

!eori Kinetika Molekul

'as terdiri dari seumlah &esarmolekul "ang &ergerak se%arakontin"u dan a%ak ,random.;

'a"a tolakan dan tarik menarik

diantara molekul$molekul gas dapatdia&aikan;

8olume total dari semua molekulgas relati4 dia&aikan terhadapvolume total dimana gas terse&ut

menempati;


))

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

34/52

!eori Kinetika Molekul

nergi dapat ditrans4er dari molekul"ang satu ke molekul lainn"a saat&ertum&ukan3 tetapi energi kinetikrata$rata molekul tidak &eru&ah3selama temperatur gas tetap

konstan;nergi kinetik rata$rata suatumolekul adalah se&anding dengantemperatur a&solut


)*

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

35/52

Derivation o4 o"leLs a:

ek ∝

1

2mu2Translational kinetic energy,

Frequency of collisions,

Impulse or momentum transfer,

Pressure proportional to impulse times

frequency

v∝ uN

V I ∝mu

2muV

NP ∝

PV = c

2umV

N

3

1P =Three dimensional systems lead to:

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

36/52

Pressure

M3RTu

uM3RT

umRT3

um3

1

PV

rms

2

2

A

2A

=

=

=

=

N

N Assume one mole:

PV=RT so:

N Am = M:

Rearrange:

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

37/52

$istribution o& Molecular Speeds ' te eect

o& mass and temperature

M

3RTu rms =

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

38/52

$istribution o& molecular speeds ' an e*perimentaldetermination

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

39/52

!emperature

(T)R

2

3e

e

3

2RT

)um2

1(3

2um3

1PV

A

k

k

22

A

N

N

N N

A

A

=

=

==Modify:

PV=RT so:

Solve for ek :

Average kinetic energy is directly proportional to temperature!

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

40/52

4usi

4usi adalahlolosn"amolekul gas

melalui %elahsempit;


*0

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

41/52

4usi

Adan"a per&edaanke%epatan e4usiantara helium dannitrogen3 dapatmenerangkan&ah:a &alon

helium akan le&ih%epat kempes;


*1

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

42/52

Di4usi

Di4usiadalahmem&aurn"

a salah satu>atkeseluruh

ruang ataukeseluruh>at kedua;


*2

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

43/52

#ukum 'raham


*)

KE 1 KE 2=

1/2 m1v12 1/2 m2v2

2=

=m1

m2

v22

v12

1

2

2

1

v

v

m

m=

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

44/52


**

A

B

B

A

Brms

Arms

M

M

3RT/M

3RT/M

)(

)(

.

.===

ν

ν

Befusikec

Aefusikec

Ru%us diatas hanya berlaku utk&

' Tekanan rendah efusi nor%al

' )ubang kecil!tidak ada tu%bukan

' *ukan pada difusi

#erbandingan yang dapat digunakan&

- )aju efusi

- $ecepatan +olekul

- ,aktu fusi

- arak perjalanan oleh %olekul

- u%lah gas yang terefusi.

#ukum 'raham

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

45/52


*+

atihan soal

-ampuran gas #elium dan metanditempatkan pada la&u e4usi;#itunglah per&andingan ke%epatan

e4usi #e thdp gas metanaH

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

46/52

'as "ata

Dalam ken"ataan"a3 si4at$si4at gas mengikutipersamaan gas$ideal han"a pada temperaturrelati4 tinggi dan tekanan rendah;


*6

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

47/52

'as "ata

Dpt 4aktor P8 / n@! C 1Pen"impangan "ang teradi untuk gas n"ata;P8 / n@! 1 N volume molekul "ang signikan;P8 / n@! O1 N kekuatan intermolekul dari atraksi


*7

Pen+impangan dari si&at

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

48/52

Pen+impangan dari si&atdeal


*

/nggapan yang dibuat dala% teori kinetika-%olekul ( 0olu%e %olekul gas

diabaikanantar %olekul gas tak ada gaya tarik %enarik dll." tak berlakupada tekanan tinggi dan! atau te%peratur rendah.

i d i ' d l

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

49/52

Pen"impangan dari 'as Ideal

Pada tekanan tinggi3 arak antar partikeldipaksa menadi sangat &erdekatan

Pada temperatur rendah3 partikeln"a

sangat lem&amPada kedua kondisi di atas3 ga"a "ang&ekera antar partikel menadi tak dapatdia&aikan3dan gas menadi tak ideal


*B

' !id k Id l

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

50/52

'as !idak Ideal

Persamaan gas ideal dapat disesuaikan denganmengam&il pen"impangan dari si4at idealkedalam perhitungan;

Persamaan gas$ideal "ang terkoreksi dikenal

dengan persamaan 8an der aals;


+0

" (V 1 nb" = nRT n2a

V

2(P 3

P 8 D l

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

51/52

Persamaan 8an Der aals


+1

8/16/2019 bab 7 - Gas1.ppt

52/52

bab 7 - Gas1.ppt

Documents

Transcript of bab 7 - Gas1.ppt