Studi tentang konsep gas yang merupakan bagian dari suatu materi yang mana merupakan bagian yang sangat penting dalam ilmu kimia. Sebagaimana diketahui bersama, gas merupakan zat yang paling sederhana yang memenuhi segala wadah yang ditempatinya. Sekarang, apa itu gas ? Gas merupakan kumpulan molekul-molekul dengan gerakan kacau balau, acak tapi berkesinambungan dengan kecepatan yang bertambah jika temperatur dinaikkan. Sebagai suatu fase benda seperti cairan, gas mempunyai kemampuan untuk mengalir dan dapat berubah bentuk. Namun berbeda dengan cairan, gas yang tak tertahan tidak mengisi suatu volume yang telah ditentukan, sebaliknya mereka mengambang dan mengisi ruang apapun dimana mereka berada.
1. Konsep Gas
Sifat dasar/konsep untuk mempelajari gas adalah sebagai berikut :
a. Tekanan
Tekanan adalah persatuan luas dan makin besar gaya yang bekerja pada permukaan tertentu makin besar tekanannya.
b. Volume
Volume adalah perhitungan seberapa banyak ruang yang bisa ditempati dalam suatu objek.
c. Temperatur
Konsep termperatur muncul dari pengamatan terhadap energi yang dapat mengalir dari suatu zat ke zat lain jika zat-zat itu bersentuhan. Temperatur adalah sifat yang menunjukkan arah aliran energi. Jadi, jika energi mengalir dari A ke B, dapat dikatakan bahwa A mempunyai temperatur yang lebih tinggi daripada B.
d. Jumlah Mol
Mol adalah satuan jumlah zat yang menyatakan banyaknya suatu zat (atom, molekul, atau partikel lain).
2. Hukum - Hukum Gas
Bagaimana mendapatkan rumusan formulasi untuk gas ideal seperti berikut :
pV = nRT (1)
Persamaan 1 cukup dipenuhi oleh kebanyakan gas pada temperatur dan tekanan kamar (mendekati 25˚C dan 1 atm). Semua gas semakin mematuhi persamaan itu ketika tekanan berkurang. Dengan demikian, persamaan 1 merupakan hukum pembatas dengan pengertian bahwa semua gas mematuhinya pada batas tekanan nol. Gas yang mematuhi persamaan 1 secara tepat disebut gas ideal, sedangkan gas nyata adalah gas sebenarnya yang tidak mematuhi dengan tepat kecuali pada batas tekanan nol.
Diatas di uraikan sedikit mengenai pengantar mengenai rumus gas ideal pada persamaan 1, berikut diuraikan bagaimana persamaan ini didapat berdasarkan hukum - hukum gas.
1. Hukum Boyle
Dengan membuat n dan T tetap dalam pesamaan 1, diperoleh hukum Boyle.
pV =tetap (pada n, T tetap)
Pada temperatur tetap, volume sejumlah tertentu gas berbanding terbalik dengan tekanannya.
V α (T, dan n tetap)
P2V2 = P1V2 (pada n, T tetap)
pV = tetap (pada n, T tetap)
2. Hukum Charles
Pada tekanan konstan, volume gas dengan massa tertentu berbanding lurus dengan temperaturnya
3. Hukum Gay Lussac
Pada volume konstan, tekanan suatu gas dengan massa tertentu berbanding lurus dengan temperaturnya; p α T (V, dan n tetap)
P α
Dimana k sebagai ketetapan pembanding. Sehingga dimisalkan nilainya 1
|
4. Hukum Avogadro
Pada suhu dan tekanan tetap,volume yang di tempati suatu gas berbanding langsung dengan jumlah mol gas.
k = sebagai pembanding
|
V α n V = k . n
3. Persamaan Gas Ideal (pV=nRT)
Gas ideal mengikuti hukum-hukum gas yang telah kita bahas tadi, yakni :
Hukum Boyle
Hukum Charles
Hukum Gay Lussac
Hukum Avogadro
Sekarang, mengenai nilai R selaku pembanding yang mempunyai suatu nilai tunggal yang berlaku untuk semua gas yang bersifat ideal.
V α V = R R = konstanta pembanding pada gas ideal
Jadi, pV = nRT Persamaan gas ideal
Keterangan :
P = Tekanan (atm)
V = Volume (L)
n = Jumlah mol (mol)
R = Tetapan gas (0,0821 L atm / mol K)
T = Temperatur (K)
4. Hubungan Antar Konsep (pV = nRT)
a. Hubungan antara tekanan (p) dan volume (V)
Menurut hukum Boyle, volumedari sejumlah tertentu gas pada temperatur tetap berbanding terbalik dengan tekanannya.
Hal ini dapat dikatakan bahwa :
· Jika tekanan p diperbesar, maka volume V akan mengecil
· Sebaliknya, jika volume V diperbesar, maka tekanan p mengecil
b. Hubungan antara tekanan p, volume V, dan jumlah mol n
Menurut persamaan pV = nRT, pada tekanan dan temperatur tetap, volume gas sempurna sebanding dengan jumlah mol gas yang ada.
V α n (p, T tetap)
Atau hubungan di atas dapat dikatakan bahwa jika jumlah mol pada gas bertambah dengan mempertahankan tekanan dan suhu konstan maka volume gas akan bertambah.
Kemudian, jika volume dan suhu dibuat konstan dan tekanan diubah disertai dengan bertambahnya jumlah mol maka akan diperoleh hubungan
P α n (V, T tetap)
c. Hubungan antara p, V, n, dan R
Dengan mengkondisikan T dalam keadaan konstan, maka hubungan R terhadap p, V, dan n bergantung dari satuan p. Satuan p bisa dalam satuan atmosfer (atm) dan satuan Torr (mmHg), maka nilai R yang digunakan jika dalam atmosfer adalah 0,0821 L atm / mol K dan jika dalam Torr (mmHg) adalah 62,36 L Torr / mol K.
d. Hubungan antara p, V, n, dan T
Hubungan antara p, V, n, dan T adalah :
p V = n R T
R adalah konstanta dimana n = 1 dan dalam keadaan standar (T = 273 K; 22,4 L dan tekanan 1 atm)
R =
= 0,08205 L atm / mol K
Hal ini berarti hubungan hasil kali dari tekanan dan volume berbanding lurus dengan hasil kali dari jumlah mol dan temperaturnya.
4. Aplikasi Persamaan p V = n R T
1. Dalam suatu eksperimen untuk menghitung massa molar suatu gas, 250 cm3 gas ditempatkan dalam tabung gas. Tekanannya adalah 152 Torr pada 298 K dan setelah koreksi untuk efek daya apung, massa gas adalah 33,5 mg. Berapa massa molar gas ?
Penyelesaian :
Diketahui : V = 250 cm3 = 0,25 L
p = 152 Torr
R = 62,36 L Torr / mol K
T = 298 K
m = 33,5 mg = 3,35 . 10-2 g
Ditanya : Massa molar = . . ?
Jawab : Persamaan gas ideal : pV = nRT
(152 Torr) (0,25 L) = n (62,36 L Torr / mol K) (298 K)
38 = n (1858,28 / mol)
n =
n = 2,04 . 10-3 mol
Massa molar =
=
= 16,42 g/mol
2. Hitunglah tekanan yang dilakukan oleh 1,0 mol C2H6 yang berperilaku sebagai gas sempurna pada 1000 K dan dalam 100 cm3.
Penyelesaian :
Diketahui : n C2H6 = 1,0 mol
T = 1000 K
V = 100 cm3 = 0,1 mol
R = 0,0821 L atm / mol K
Ditanya : p = . . ?
Jawab : Persamaan gas sempurna : p V = n R T
p =
p =
p = 821 atm
p = 8,21 . 102 atm
0 komentar:
Posting Komentar