BAB I - GAS 1.1 .Sifat – Sifat Gas Gas terdiri dari molekul

BAB I - GAS
1.1 .Sifat – Sifat Gas

Gas terdiri dari molekul-molekul yang bergerak ke segala arah, dengan kecepatan sangat
tinggi.

Molekul gas selalu bertumbukan dengan molekul lain atau dengan dinding bejana
sehingga menimbulkan tekanan.

Volume dari molekul gas sangat kecil dibandingkan volume yang ditempati, sehingga
banyak ruang kosong antar molekulnya. Kerapatan gas lebih kecil dibandingkan
kerapatan cairan atau zat padat.


Gas bersifat kompresible ( mudah ditekan), misalnya : H2
Gas mudah bercampur dengan gas yang lain (Diffusi) tetapi tidak bereaksi.Misalnya : O 2
dengan O2 ; CO2 dengan H2

Ciri Khas Molekul Gas :
gaya tarik menarik sangat kecil ; susunannya sangat tidak
teratur ; letaknya saling berjauhan ; bergerak sangat bebas
Contoh-contoh struktur molekul gas disajikan dalam Gambar 1.1 dibawah ini.
(a)
(b)
(c)
Gambar 1.1. Struktur beberapa molekul gas (a) CO2 , (b) O2 , (c) H2 , dan (d) CH4.
1 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
(d)
1.2.PEMBAGIAN GAS
 GAS IDEAL yaitu gas yang mengikuti secara sempurna
Gay
Lussac
,
dsb).
Gas
ideal
sebenarnya
tidak
hukum-hukum gas ( Boyle ,
ada
hanya
merupakan
hipotesis/pendekatan.
 GAS NON IDEAL atau NYATA yaitu gas yang hanya mengikuti hukum-hukum gas pada
tekanan rendah.
1.3. HUKUM-HUKUM GAS
a. HUKUM BOYLE (1662)
Volume dari sejumlah tertentu gas pada temperatur tetap berbanding terbalik
dengan tekannannya.
V = 1/P atau V = K1 / P dan P.V = K1
Dalam hubungan ini :
V = Volume gas ; P : tekanan gas ; K1 : tetapan yang besarnya tergantung T, berat gas,
,jenis Gas, satuan P dan V.
Atau dapat dituliskan sbb :
P1.V1 = P2.V2 = K2
K2 : tetapan ; P1/P2 = V2/V1
Gambar 1.2. Grafik Isothermal pada gas (www. alifis.wordpress.com)
2 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
b. HUKUM CHARLES (1787) atau GAY LUSSAC (1802)
Charles : gas-gas H2, udara, CO2 dan O2 berkembang dengan jumlah volume yang
sama pada pemanasan 0 – 800 C pada tekanan tetap.
Gay Lussac : bahwa semua gas pada pemanasan dengan tekanan tetap,volumenya
bertambah 1/273,15 x volumenya (0 C).
Bila Vo = Volume gas pada 0C dan V = volume gas pada t0C maka :
V = Vo + 1/273,15 . Vo = Vo ( 1 + t/273,15)
= Vo ( 273,15 + t /273,15) atau
= Vo ( T/To) atau
V/Vo = T/To atau V2/V1 = T2/T1
V= K2.T GRAFIK ISOBAR (Gambar 1.3)
Gambar 1.3. Grafik Isobar gas (www.texbook.s-anadn.net )
c. HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC
3 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Kedua Hukum diatas (a) dan (b) dapat dijadikan satu untuk memperoleh perubahan volume
gas terhadap temperatur dan tekanan.
Pada T tetap

 Pada P tetap
P1 V1
P.V = K1 ( Boyle)
V = K2.T ( Gay Lussac)
= P2 V2
T1
T2
d. Tetapan Gas Umum (R)
•
Harga K pada persamaan P.V = K.T ditentukan oleh jumlah joule gas, satuan P dan T.
Apabila jumlah gas = n dan tetapan gas tiap joule = R, maka :
K = n.R
•
atau
P.V = n.R.T
(PERSAMAAN GAS IDEAL)
Besarnya R berbeda-beda tergantung satuan dari P dan V
R = 0,08206 (lt)(atm)/(0K)(gmol)
R = 1,986 (kal)/(gmol)(0K)
R = 82.06 (atm)(cm3)/(gmol)(0K)
R = 1,314 (atm)(ft3)/(lbmol)(0K)
R = 8,3143 (Joule)/(gmol)(0K)
R = 998,9 (mmHg)(ft3)/(lbmol)(0K)
CONTOH SOAL 1
4 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Suatu gas mempunyai volume 2 liter pada tekanan 720 mmHg dan 250C. Berapa volume gas
pada keadaan STP?
PENYELESAIAN :
Vo = ….?
V2 = 2 liter
To = 373,150K
T2 = 250C = 298,150K
Po =76 cmHg = 1 atm P2 = 720 mmHg = 72/76 atm
Po Vo / To
= P2 V2 / T2
Vo = ( To/ Po ) ( T2/ P2 V2)
Vo = (273,15/ 76) x ( 72/76)(2)
298,15
Vo = 1,736 liter.
e. HUKUM DALTON
Pada temperatur tetap, tekanan total suatu campuran gas = jumlah tekanan parsielnya.
P total = P1 + P2 + P3 +………….+ Pn (tekanan parsiel)
Bila untuk masing-masing gas dalam campuran dikenakan hukum gas ideal, maka diperoleh
:
P total = n1.R.T/V + n2.R.T/V+n3.R.T/V
= (n1+n2+n3)R.T/V
= (n total/V) R.T
Masing-masing tekanan parsiel gas mempunyai hubungan dengan tekanan total sbb:
P1
= n1.R.T/V
P total = (ntotal/V)R.T
5 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
P1
= (n1/nt) . P
P2 = (n2/nt).P
dst
Dalam hub ini n1/nt = fraksimol dari gas dalam campuran
f. HUKUM AMAGAT
Hukum ini sama dengan Hukum Dalton, tetapi untuk volume parsiel.Di dalam tiap-tiap
campuran gas,volume total gas = jumlah volume parsielnya.
V total = V1+V2+V3+…………….+Vn
Berdasarkan hukum Dalton, maka dapat dinyatakan :
V1
= N1 (fraksimol gas) dst.
V total
g. HUKUM GRAHAM (1829)
•
Hukum Graham menyatakan : pada temperatur dan tekanan tetap,kecepatan diffusi
berbagai macam gas berbanding terbalik dengan akar rapatnya atau berat molekulnya.
v1/v2 = √d2/d1
v1.v2 = kecepatan diffusi
d1,d2 = rapat gas
•
Pada tekanan dan temperatur sama,dua gas mempunyai volume molar sama.
V1/v2 =√d2.vm/d1.vm = √M2/M1
Dalam hubungan ini :
M1,M2 = berat molekul gas
vm = volume molar gas
1.4. BATAS-BATAS BERLAKUNYA HUKUM GAS IDEAL
Baik dari eksperimen maupun dari teori didapatkan rumus :
PV = nRT
6 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Pada temperatur tetap,maka PV=n RT= tetap, ini berarti bahwa hasil kali P dan V untuk
suatu gas selalu tetap,pada tekanan yang berubah-ubah. (Contoh : Grafik PV terhadap P pada
0oC).
•
Pada temperatur tertentu dan pada tekanan rendah, grafik dari gas-gas nyata menuruti gas
ideal. Temperatur ini disebut Temperatur Boyle.
•
Untuk menyatakan penyimpangan dari keadaan gas ideal,diadakan faktor baru yang
disebut Faktor compressibility Z, sehingga PV = Z nRT. Z berharga 1 untuk gas ideal ;
untuk gas nyata Z<1 (lebih compresible dari gas nyata) ; Z >1 ( gas kurang compresible)
Baik dari eksperimen maupun dari teori didapatkan rumus :
•
Rumus PV = nRT hanya berlaku terbatas untuk gas-gas nyata, yaitu pada tekanan rendah.
•
Pada tekanan mendekati nol, harga Z ~ 1.
•
Untuk gas-gas yang mempunyai temperatur kritis rendah (H 2,N2,O2,dan He) , sifat-sifat
ideal menyimpang kira-kira 5% sampai pada tekanan 50 atm. Untuk gas-gas dengan
temperatur kritis tinggi ( CO2,SO2,Cl2,CH3Cl) menyimpang 2-3% pada tekanan 1 atm.
•
Jadi sifat ideal makin didekati oleh gas nyata :
1. Pada tekanan rendah
2. Pada temperatur tinggi ( jauh daripada temperatur kritis).
Contoh Soal 2
Diketahui Z untuk gas metana = 0,783 pada tekanan 100 atm, dan temperatur 0 0C. Berapa
volume 10 mole gas ini?
PENYELESAIAN :
7 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
P V = n RT
V = Z nRT /P
V = 0,783 x 10 x 0,0821 x 273,15
100
V = 1,754 liter.
1.5. PERSAMAAN KEADAAN
a) Persamaan keadaan Van Der Waals.
Karena gas nyata selalu menyimpang dari sifat-sifat gas ideal,maka banyak usaha-usaha
untuk mendapatkan persamaan keadaan, yang menyatakan hubungan antara P,V dan T.
( P + n2a/V2)(V-nb) = n RT, dalam hubungan ini
(V-nb) : “volume bebas” dari gas / V ideal
a : besarnya daya tarik antara molekul dalam gas. ( atm.lt2 .mol-2 /atm.cc2.mol-2)
b : lt.mol-1
Contoh soal : 3
Diketahui 2 mol gas NH3 pada 27 0C volumenya 5 liter. Bila a =4,17 atm.lt2.mol-1 dan b =
0,0371 lt/mol. Hitung berapa besarnya tekanan.!
PENYELESAIAN
( P+n2 a/V2)(V-nb) = n RT
8 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
P = (nRT/V-nb) – ( n2 a/V2)
P = 2 (0,084)(300,15) - 22 x 4,17
52
5 – 2(0,0371)
P = 9,33 atm.
b) Persamaan Kamerlingh Onnes
PV = A + BP + CP2 + DP3 +…….
Dalam hubungan ini :
P = tekanan gas
V = volume molar gas
A,B,C,dst…= virial coefficient pertama,kedua,dst.
c) Persamaan Berthelot.
PV = nRT { 1 + 9 P Tc/128 Pc T ( 1 – 6Tc2/T2)}
Pada tekanan 1 atm atau lebih rendah, persamaan ini sangat teliti dan dapat untuk menghitung
BM gas.
Pc , Tc = Tekanan kritis, temperatur kritis.
1.6. BERAT MOLEKUL DAN DENSITY GAS
•
Dengan menganggap bahwa rumus gas ideal diikuti oleh gas nyata pada tekanan rendah,
BM gas dapat dicari dengan mempergunakan rumus gas ideal :
•
PV = n RT = W/M RT
•
M = WRT/PV
= d RT/P
M = berat molekul gas
9 | D I KTAT K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
d = density gas
W = berat gas
•
Cara Regnault : digunakan untuk menentukan BM zat yang pada suhu kamar berbentuk
gas (Alat Bola gelas)
•
Cara Victor Meyer : digunakan untuk menentukan BM zat cair yang mudah menguap
( Alat Victor meyer).
•
Cara Limiting density : cara ini berdasarkan rumus gas ideal.
PV = nRT = W/M RT = (W/V)(RT/M)
= d RT/M
d/P = M/RT = tetap
•
d/P untuk gas ideal tetap,tergantung P.
•
Untuk gas nyata, d/P berubah linier terhadap P dan dapat diekstrapolasikan pada tekanan
0, maka rumus gas ideal berlaku : (d/P)P=0 = M/RT
•
M = RT (d/P)P=0
Density gas didefinisikan sebagai massa per satuan volume ( kg/m3 , gr/cm3 atau lb/ft3 )
dan dihitung pada P dan T tertentu, jika tidak diketahui maka dihitung pada keadaan
Standart Presure Temperature (STP).
Jika komposisi campuran gas dinyatakan dalam satuan mol atau satuan berat, maka
density gas dihitung berdasarkan basis yang dipilih dan dihitung volume pada kondisi
yang diminta dengan hokum gas ideal.
1.7. PANAS JENIS DAN KAPASITAS PANAS GAS
•
Panas jenis suatu zat adalah ; jumlah panas dalam kalori yang diperlukan untuk
menaikkan suhu 1 gram zat setinggi 10C.
10 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
•
Dalam perhitungan kimia,digunakan istilah kapasitas panas,yaitu panas jenis per mol.
•
Gas-gas dapat dipanaskan dengan V tetap atau P tetap, karena itu dikenal kapasitas panas
pada V tetap ( Cv) dan pada P tetap (Cp)
•
Untuk gas Cp >Cv , untuk zat cair dan padat Cp ~ Cv.
•
Besarnya Cp dan Cv dapat dicari dari teori kinetik gas.
•
Cv = 3/2 R
•
Untuk Cp karena pada pemanasan dengan P tetap harus disediakan tenaga uintuk
melawan tenaga luar w,maka :
•
Cp = Cv + R = 3/2 R + R = 5/2 R
•
Cp/Cv = (5/2 R)/(3/2R) = 1,67
1.8. VISCOSITAS GAS
•
Gas dan cairan (fluida) mempunyai sifat yang disebut viskositas, yaitu gaya tahan suatu
lapisan fluida terhadap gerakan lapisan lain fluida tersebut.
•
Dalam sistem cgs, satuan koefisien viskositas ‘η’ ialah poise. Satu poise ialah gaya yang
diperlukan untuk menggerakkan 1 cm2 fluida,1cm/detik lebih cepat dari pada lapisan lain
yang jaraknya 1 cm.
•
Dari rumus kinetik gas :
η= 1/3 V.1.d
V = volume , d = diameter
•
Koefisien viskositas naik dengan naiknya temperatur dan tekanan, misalnya :
•
H2
η = 5,7 . 10 -6 poise (-2580C)
= 139,2 . 10-6 poise (3000C)
CO2
η = 150 . 10-6 poise ( 1 atm)
= 361 .10-6 poise ( 20 atm)
11 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
LATIHAN
1.
Hitung volume yang ditempati oleh 88 lb CO2 pada tekanan 32,1 ft.H2O dan temperatur
150C.
2.
Oksigen dalam silinder mempunyai volume 1000 ft 3 pada 700F dan tekanan 200 psig.
Hitunglah volume oksigen jika tekanan 4 in H2O di atas atmosfir pada 900F. Tekanan
barometric = 29,92 in Hg. ( Standart = 1 atm = 29,92 in Hg=14,7 psia).
3.
Tentukan BM rata-rata udara yang mempunyai komposisi 21% O2 dan 79%N2.
4.
Hitung BM campuran gas berikut : CO2 13,1% ; O2 7,7% dan N2 79,2%
5.
Hitung density dalam lb/ft3 pada 29 inHg dan 300C campuran H2 dan O2 dengan komposisi
% berat 11,1% H2 dan 88,9% O2.
BAB II
CAIRAN
2.1.
PENDAHULUAN
 Cairan mempunyai volume tetap dan hanya sedikit dipengaruhi oleh tekanan, rapat dan
viskositasnya lebih besar daripada gas.
 Dua zat cair dapat bercampur sebagian ; sempurna atau tidak bercampur.
 Teori kinetik menganggap bahwa cairan adalah kelanjutan dari fase gas.
 Ciri Khas Molekul Zat Cair:
-
gaya tarik menarik tidak begitu kuat.
12 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
-
susunannya tidak beraturan.
-
letaknya agak renggang.
-
bergerak bebas berpindah-pindah tempat
Perbedaaan gerak molekul zat padat, cairan , dan gas ditunjukkan pada Gambar 2.1
 Mempunyai permukaan bebas, dan massanya akanmengisi ruangan sesuai dengan
volumenya,serta tidak termampatkan.
Gambar 2.1. Gerakan molekul zat padat, cairan, dan gas
(www.kimia-fisika/Karakteristik-Cairan.htm )
2.2. Keadaan kritis Cairan
•
Apabila air diletakkan dalam bejana tertutup, air mempunyai tekanan uap tertentu.
•
Tekanan uap ini tergantung temperatur, misal : P
o
25 C
= 23,76 mmHg ; P 100oC = 760
mmHg
•
Apabila temperatur dinaikkan , maka tekanan juga akan bertambah, tetapi selalu ada
kesetimbangan antara : Air
•
Uap
Pada temperatur 374,4oC batas antara air dan uap hilang
Temperatur kritis
Tekanan kritis
Volume kritis, ditunjukkan pada Diagram
phase Gambar 2.1
•
Untuk air Tc = 374,4oC ; Pc = 219,5 atm ; Vc= 58,7 cc/mol
13 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Titik kritis
Gambar 2.1. Diagram phase
2.3.
SIFAT CAIRAN
2.3.1.Tekanan uap
Seperti dalam kasus gas, energi kinetik molekul cairan tidak seragam tetapi bervariasi. Terdapat
keteraturan dalam keragaman ini, dan distribusi energi kinetik ditentukan oleh hukum distribusi
Boltzmann. Hukum ini menyatakan bahwa partikel yang paling banyak adalah partikel dengan
energi kinetik rata-rata, dan jumlah partikel menurun dengan teratur ketika selisih energi
kinetiknya dengan energi kinetik rata-rata semakin besar.
Beberapa molekul yang energi kinetiknya lebih besar dari energi kinetik rata-rata dapat lepas dari
gaya tarik antarmolekul dan menguap. Bila cairan ditempatkan dalam ruang tanpa tutup, cairan
akan perlahan menguap, dan akhirnya habis. Bila ruangnya memiliki tutup dan cairannya
terisolasi, molekulnya kehilangan energinya dengan tumbukan, dsb, dan energi kinetik beberapa
molekul menjadi demikian rendah sehingga molekul tertarik dengan gaya antarmolekul pada
permukaan cairan dan kembali masuk ke cairan. Ini adalah proses kondensasi uap . Akhirnya
jumlah molekul yang menguap dari permukaan cairan dan jumlah molekul uap yang kembali ke
cairan menjadi sama, mencapai kestimbangan dinamik. Keadaan ini disebut kesetimbangan uapcair.
14 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Tekanan gas adalah tekanan uap cairan ketika kesetimbangan uap-cair dicapai, ditentukan hanya
oleh suhunya. Baik jumlah cairan maupun volume di atas cairan tidak mempunyai akibat asal
cairannya masih ada. Dengan kata lain, tekanan uap cairan dalam ruang ditentukan oleh jenis
cairan dan suhunya.
Tekanan uap cairan meningkat dengan meningkatnya suhu. Pola peningkatannya khas untuk
cairan tertentu. Dengan meningkatnya suhu, rasio molekul yang memiliki energi yang cukup
untuk mengatasi interaksi antarmolekul akan meningkat.
Energi kinetik molekul bergantung temperatur. Sebenarnya kecepatan molekul pada temperatur
tertentu tidak seragam, keragamannya mengikuti hukum distribusi Boltzmann.
2.3.2. Titik didih
Tekanan uap cairan meningkat dengan kenaikan suhu dan gelembung akan akan terbentuk dalam
cairannya. Tekanan gas dalam gelembung sama dengan jumlah tekanan atmosfer dan tekanan
hidrostatik akibat tinggi cairan di atas gelembung. Keadaan saat gelembung terbentuk dengan
giat disebut dengan mendidih, dan temperatur saat mendidih ini disebut dengan titik didih. Titik
didih pada tekanan atmosfer 1 atm disebut dengan titik didih normal. Titik didih akan berubah
bergantung pada tekanan atmosfer. Bila tekanan atmosfer lebih tinggi dari 1 atm, titik didih akan
lebih tinggi dari titik didih normal. Sementara bila tekanan atmosfer lebih rendah dari 1 atm, titik
didihnya akan lebih rendah dari titik didih normal.
Titik didih dan perubahannya dengan tekanan bersifat khas untuk tiap senyawa. Jadi titik didih
adalah salah satu sarana untuk mengidentifikasi zat. Identifikasi zat kini dilakukan sebagian
besar dengan bantuan metoda spektroskopi, tetapi data titik didih diperlukan untuk melaporkan
cairan baru.
Titik didih ditentukan oleh massa molekul dan kepolaran molekul. Di antara molekul dengan
jenis gugus fungsional polar yang sama, semakin besar massa molekulnya, semakin tinggi titik
didihnya. Contoh dari hal ini adalah hidrokarbon homolog/ sejenis
seperti yang ditunjukkan
pada Tabel 2.1. , untuk massa molekul rendah, molekul dengan kepolaran besar akan mengalami
gaya intermolekul yang kuat yang mengakibatkan titik didihnya lebih tinggi. Contoh yang baik
15 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
adalah perbedaan besar antara titik didih berbagai gugus senyawa organik yang memiliki massa
molekul sama tetapi gugus fungsi yang berbeda (Tabel 2.1).
Tabel 2.1 Titik didih beberapa senyawa organik.( www.chem-is-try.org )
Senyawa
pentana C5H12
heksana C6H14
oktana C8H718
Td (°C)
36,11
68,74
125,7
Senyawa
Td (°C)
butanol C4H9OH
108
dietil eter C2H5OC2H5
34,5
metil propil eterpropileter39
(CH3OC3H7)
2.3.3. Titik beku
Bila temperatur cairan diturunkan, energi kinetik molekul juga akan menurun, dan tekanan
uapnya pun juga akan menurun. Ketika temperatur menurun sampai titik tertentu, gaya
antarmolekulnya menjadi dominan, dan gerak translasi randomnya akan menjadi lebih perlahan.
Sebagai akibatnya, viskositas cairan menjadi semakin bertambah besar. Pada tahap ini, kadang
molekul akan mengadopsi susunan geometri reguler yang disebut dengan keadaan padatan
kristalin. Umumnya titik beku sama dengan titik leleh, yaitu suhu saat bahan berubah dari
keadaan padat ke keadaan cair.
2.4.
PENCAIRAN GAS
Pencairan suatu gas tergantung dari jenisnya, untuk gas-gas yang mempunyai titik cair sekitar
temperatur kamar dan tekanan atmosfir mudah dicairkan hanya dengan penekanan. Misalnya gas
Cl2 , gas SO2 , gas NH3 , gas H2S. gas – gas tersebut mempunyai titik kritis tinggi,sehingga
mudah dicairkan dan banyak dipakai sebagai refrigerant. Untuk gas-gas dengan temperatur kritis
rendah, sebelum dicairkan temperaturnya harus diturunkan di bawah temperatur kritisnya.
Misalnya gas hydrogen , helium.
2.5.
TEGANGAN MUKA CAIRAN.
Tegangan permukaan juga merupakan sifat fisik yang berhubungan dengan gaya antarmolekul dalam
cairan dan didefinisikan sebagai hambatan peningkatan luas permukaan cairan. Awalnya tegangan
permukaan didefinisikan pada antarmuka cairan dan gas. Namun, tegangan yang mirip juga ada pada
16 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
antarmuka cairan-cairan, atau padatan dan gas. Tegangan semacam ini secara umum disebut dengan
tegangan antarmuka. Tarikan antarmolekul dalam dua fasa dan tegangan permukaan di antarmuka
antara dua jenis partikel ini akan menurun bila temperatur menurun. Tegangan antarmuka juga
bergantung pada struktur zat yang terlibat. Molekul dalam cairan ditarik oleh molekul di sekitarnya
secara homogen ke segala arah. Namun, molekul di permukaan hanya ditarik ke dalam oleh molekul
yang di dalam dan dengan demikian luas permukaan cenderung berkurang. Inilah asal mula teori
tegangan permukaan. Bentuk tetesan keringat maupun tetesan merkuri adalah akibat adanya tegangan
permukaan. Cairan naik dalam kapiler, fenomena kapiler, juga merupakan fenomena terkenal akibat
adanya tegangan permukaan. Semakin besar tarikan antar molekul cairan dan kapilernya, semakin
besar daya basah cairan. Bila gaya gravitasi pada cairan yang naik dan tarikan antara cairan dan
dinding kapiler menjadi berimbang, kenaikan akan terhenti. Tegangan permukaan dinyatakan sebagai:
γ = rhdg/2
h adalah tinggi kenaikan cairan, r radius kapiler dan g percepatan gravitasi. Jadi, tegangan
permukaan dapat ditentukan dengan percobaan.
2.6. VISKOSITAS CAIRAN
Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu sifat cairan yang menentukan
besarnya perlawanan terhadap gayageser. Viskositas terjadi terutama karena adanya interaksi
antara molekul-molekul cairan. Satuan viskositas N det/m2 atau kg/m det.
17 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
BAB III
ZAT PADAT
3.1.
PENDAHULUAN
 Ciri Khas Molekul Zat Padat.
-
gaya tarik menarik sangat kuat.
-
susunannya berdekatan satu sama lain.
-
letaknya berdekatan.
-
tidak bisa bergerak bebas
 Zat padat terbagi menjadi 2 yaitu : (1) zat padat kristal dan (2) amorf.
 Zat padat kristal , molekulnya tersusun secara berulang dan teratur dalam rantai yang
panjang ; titik leburnya jelas .
18 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
 Amorf, molekulnya tersusun dengan keteraturan yang pendek ; merupakan cairan yang
membeku terlambat dengan viskositas sangat besar; titik leburnya tidak jelas ( interval
temperatur). Contoh : Gelas, plastik dll.
Pada Gambar 3.1. diberikan perbedaan Struktur molekul zat padat, cairan, dan gas sedangkan
pada Gambar 3.2 menunjukkan contoh struktur Kristal SiO2 dan NaCl.
Gambar 3.1. Struktur molekul zat padat, cairan dan gas
Keterangan :
(a) Struktur molekul zat padat
(b) Struktur molekul cairan
(c) Struktur gas
(a)
19 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
(b)
Gambar 3.2. Struktur Kristal (a) SiO2 dan (b) NaCl
3.2. SIFAT-SIFAT ZAT PADAT
3.2.1. Kristalisasi dan Peleburan
☺ Bila zat cair didinginkan, gerakan translasi molekul-molekul menjadi lebih kecil dan daya
tarik molekul semakin besar sampai setelah mengkristal ,molekul mempunyai kedudukan
tertentu dalam kristal.
☺ Panas yang terbentuk pada kristalisasi disebut panas pengkristalan :
∆Hc = Hs – Hl
Hs : enthalpi zat padat dan Hl : enthalpi zat cair
☺ Selama terjadi pengkristalan temperatur tetap dan terjadi kesetimbangan zat cair
zat padat. Temperatur akan turun setelah pengkristalan selesai.
☺ Peristiwa kebalikan dari pengkristalan ialah Peleburan ( Zat padat
zat cair )
∆Hf = Hl – Hs = - ∆Hc
☺ Titik lebur zat padat berubah terhadap tekanan luar dan dinyatakan oleh persaman
Clapeyron :
dP =
dT
∆H
atau dT = T(Vl – Vs)
T(Vl- Vs)
dP
∆H
dT = T(Vs – Vl)
dP
∆Hf
Dalam hubungan di atas :
Vl : Volume molar cairan
Vs : Volume molar zat padat
dT : perubahan titik lebur
20 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
dP : perubahan tekanan

Pada rumus di atas, T dan ∆Hf, selalu positif maka :

dP (+), dT (+) bila Vl > Vs (misal CO2)

dP (-), dT (-) bila Vl
< Vs (misal H2O)
Untuk dapat diintegrasikan, pada persamaan di atas harus diketahui fungsi temperatur dari ∆Hf
dan ( Vl – Vs ). Karena sukar mendapatkannya maka persamaan tersebut tetap pada bentuk
deferensial.
3.3. TEKANAN SUBLIMASI ZAT PADAT
Beberapa zat padat seperti iodium dan naftalena, dapat langsung berubah dari zat padat menjadi
uapnya ( menyublim).
Pada temperatur yang tetap, tekanan uap zat ini juga tetap dan disebut tekanan sublimasi. Untuk
sublimasi diperlukan panas sublimasi yang besarnya :
∆Hs = Hv – H c
Tekanan sublimasi bertambah apabila temperatur naik, hal ini juga dinyatakan dalam persamaan
Clayperon :
dP =
dT
∆Hs
T (Vg – Vs)
Dalam hubungan ini :
P : Tekanan sublimasi
; T : Temperatur
dan Vs: Volume molar zat padat.
Apabila Vs ≤ Vg maka :
21 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
; Vg: Volume molar uap
dP = ∆Hs
dT
T Vg
Bila uap dianggap gas ideal :
P Vg = R T
Vg = RT
P
dP = ∆Hs = ∆Hs.P
dT
RT2
T.Vg
d ln P = ∆Hs
RT2
dT
Bila ∆Hs dianggap tetap terhadap temperatur :
log P = - ∆Hs
(1/T) + C
2,303 R
Atau :
Log P2/P1 = -
∆Hs
(T2 – T1)
2,303 R
T1.T2
3.4. KAPASITAS PANAS ZAT PADAT
•
Kapasitas panas berubah terhadap temperatur, untuk beberapa zat dapat dilihat pada
grafik variasi Cp terhadap temperatur dalam beberapa literatur.
•
Debey, mendapatkan bahwa Cv = 0 pada T = 0 dan mendekati harga 3R secara asimptot
pada temperatur kamar.
•
Pada temperatur sangat rendah :
22 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Cv = A T3
A = tetapan
Rumus ini digunakan untuk menetapkan secara kira-kira harga Cv di bawah temperatur 200 K,
karena Cv tidak mungkin ditentukan secara percobaan di bawah temperatur 200 K.
Beberapa sifat padatan yang penting :
1. Densitas ρ =berat/volume ; bersatuan lb/ft3; g/cm3 dsb.
Untuk padatan, dikenal beberapa istilah untuk menyatakan densitas, yaitu :
a. true density,
b. bulk density,
c. apparent density.
True density = ρ = berat padatan/ volume padatan
= berat padatan dibagi volum padatan saja
( rongga-rongga di dalam padatan tidak diperhitungkan).
Bulk density= ρb= berat padatan/volum padatan + rongga
= berat padatan dibagi volum padatan termasuk volum
rongga yang ada pada tumpukan butir-butir padatan.
Apparent density= ρA=
berat padatan
volum padatan+ volumrongga yang tidak berhubungan dengan udara luar
Ditinjau suatu tumpukan zat padat :
Volum seluruhnya = volum tumpukan.
= volum ( padatan + void eksternal + void internal).
23 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Contoh 1 : Berat padatan =200g,
volum seluruhnya = 100 cc,
volume padatan +internal void = 60cc dan volum padatan saja = 30 cc.
Dicari: ρ , ρb, ρA.
Penyelesaian :
ρ = berat padatan/volume padatan
= 200 / 30 = 6.67 g/cc
ρb=berat padatan/volume padatan + rongga
= 200 / 60 = 3,33 g/cc
ρA=berat padatan/volum.padatan+volum.rongga
= 200 / 30 + 60 = 2,22 g/cc
Latihan :
Pasir kuarsa mempunyai ρ= 2,65 g/cc. Pasir itu sebanyak 2,65 g diisikan dalam tabung, ternyata
menempati volum 2 cc. Berapa ρb?
3.5. KRISTALOGRAFI
•
Kristalografi mempelajari geometri, sifat-sifat dan struktur kristal serta zat-zat yang
mengkristal.
•
Kristalografi geometri mempelajari bidang-bidang kristal serta bentuk geometri kristal,
yang berdasarkan 3 hukum yaitu:
a. Hukum ketetapan sudut antar muka kristal
b. Hukum perbandingan indeks
c. Hukum simetri
•
Sumbu simetri dalam kristal ialah garis atau sumbu putaran kristal,setelah putaran
beberapa kali,kristal menunjukkan bentuk yang sama seperti semula.
24 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
•
Kristal juga dapat mempunyai pusat simetri, yaitu titik yang dapat dilalui garis yang
memotong permukaan kristal pada jarak yang sama dari kedua arah.
•
Kristal dapat mempunyai lebih dari satu bidang sumbu simetri, tetapi hanya satu pusat
simetri.
•
Banyak kristal yang tidak mempunyai pusat simetri, karena pertumbuhannya berbedabeda pada kedua ujungnya.
•
Jumlah unsur simetri tergantung jenis kristalnya. Untuk kristal kubik terdapat 23 unsur
simetri yaitu :
 bidang simetri
 6 bidang simetri
 3 sumbu simetri lipat empat
 4 sumbu simetri lipat tiga
 6 sumbu simetri lipat dua
 1 pusat simetri
Contoh sistem kristal dan sifatnya :
a. Tetragonal : 5 bidang 5 sumbu ( TiO2 , ZrSiO4,SnO2 )
b. Heksagonal : 7 bidang 7 sumbu ( PbI2, Mg , CdS, ZnO)
c. Monoklinik : 1 bidang 1 sumbu ( Na2SO4.10 H2O ,CaSO4.2H2O)
d. Rhombik
: 3 bidang 3 sumbu ( KNO3 , BaSO4,PbCO3)
Pada Gambar 3.3. disajikan struktur dan contoh dari kristal Monoklinik sedangkan Gambar 3.4
menunjukkan struktur kristal tetragonal,Gambar 3.5 contoh beberapa struktur kristal.
25 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Gambar 3.3. Struktur dan contoh Kristal Monoklinik
Gambar 3.4. Struktur dan contoh Kristal tetragonal (http://aditgeologi.blogspot.com )
26 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Gambar 3.5. Struktur beberapa Kristal (http://piyohsiat.blogspot.com )
3.6 SISTEM KRISTAL
•
Jumlah kristal yang mungkin ada 230 buah, secara praktis semua jenis kristal telah
diketahui.
•
Berdasarkan simetrinya kristal digolongkan menjadi 32 kelas, dan terbagai atas 6 sistem
kristal.
•
Perbedaan sistem kristal satu dengan yang lain terletak pada sumbu-sumbu kristal yang
dapat dibuat dalam kristal dan sudut antara sumbu-sumbunya.
3.6 SIFAT-SIFAT KRISTAL
•
Sifat anisotrop, yaitu sifat-sifat tertentu yang berubah dengan arah( semua kristal, kecuali
kristal kubik)misal : kecepatan cahaya,daya larut
•
Sifat isotrop, yaitu sifat sama ke segala arah ( kristal kubik dan amorf)
27 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
BAB IV. LARUTAN
4.1. PENDAHULUAN
Dalam kimia, larutan adalah campuran homogen yang terdiri dari dua atau lebih zat. Zat
yang jumlahnya lebih sedikit di dalam larutan disebut (zat) terlarut atau solut, sedangkan zat
yang jumlahnya lebih banyak daripada zat-zat lain dalam larutan disebut pelarut atau solven.
Komposisi zat terlarut dan pelarut dalam larutan dinyatakan dalam konsentrasi larutan,
sedangkan proses pencampuran zat terlarut dan pelarut membentuk larutan disebut pelarutan
atau solvasi.
Contoh larutan yang umum dijumpai adalah padatan yang dilarutkan dalam cairan, seperti garam
atau gula dilarutkan dalam air. Gas juga dapat pula dilarutkan dalam cairan, misalnya karbon
dioksida atau oksigen dalam air. Selain itu, cairan dapat pula larut dalam cairan lain, sementara
gas larut dalam gas lain. Terdapat pula larutan padat, misalnya aloi (campuran logam) dan
mineral tertentu.
4.2. KONSENTRASI
Konsentrasi larutan menyatakan secara kuantitatif komposisi zat terlarut dan pelarut di dalam
larutan. Konsentrasi umumnya dinyatakan dalam perbandingan jumlah zat terlarut dengan
jumlah total zat dalam larutan, atau dalam perbandingan jumlah zat terlarut dengan jumlah
pelarut. Contoh beberapa satuan konsentrasi adalah molar, molal, dan bagian per juta (part per
28 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
million, ppm). Sementara itu, secara kualitatif, komposisi larutan dapat dinyatakan sebagai encer
(berkonsentrasi rendah) atau pekat (berkonsentrasi tinggi).
4.3. PELARUTAN
Molekul komponen-komponen larutan berinteraksi langsung dalam keadaan tercampur. Pada
proses pelarutan, tarikan antarpartikel komponen murni terpecah dan tergantikan dengan tarikan
antara pelarut dengan zat terlarut. Terutama jika pelarut dan zat terlarut sama-sama polar, akan
terbentuk suatu sruktur zat pelarut mengelilingi zat terlarut; hal ini memungkinkan interaksi
antara zat terlarut dan pelarut tetap stabil.
Bila komponen zat terlarut ditambahkan terus-menerus ke dalam pelarut, pada suatu titik
komponen yang ditambahkan tidak akan dapat larut lagi. Misalnya, jika zat terlarutnya berupa
padatan dan pelarutnya berupa cairan, pada suatu titik padatan tersebut tidak dapat larut lagi dan
terbentuklah endapan. Jumlah zat terlarut dalam larutan tersebut adalah maksimal, dan
larutannya disebut sebagai larutan jenuh. Titik tercapainya keadaan jenuh larutan sangat
dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, seperti suhu, tekanan, dan kontaminasi. Secara
umum, kelarutan suatu zat (yaitu jumlah suatu zat yang dapat terlarut dalam pelarut tertentu)
sebanding terhadap suhu. Hal ini terutama berlaku pada zat padat, walaupun ada perkecualian.
Kelarutan zat cair dalam zat cair lainnya secara umum kurang peka terhadap suhu daripada
kelarutan padatan atau gas dalam zat cair. Kelarutan gas dalam air umumnya berbanding terbalik
terhadap suhu. Pada Gambar 4.1 ditunjukkan ion natrium yang tersolvasi oleh molekul-molekul
air.
29 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Gambar 4.1. Ion natrium tersolvasi oleh molekul-molekul air (www.wikipedia.org )
4.4. LARUTAN IDEAL
Bila interaksi antarmolekul komponen-komponen larutan sama besar dengan interaksi
antarmolekul komponen-komponen tersebut pada keadaan murni, terbentuklah suatu idealisasi
yang disebut larutan ideal. Larutan ideal mematuhi hukum Raoult, yaitu bahwa tekanan uap
pelarut (cair) berbanding tepat lurus dengan fraksi mol pelarut dalam larutan. Larutan yang
benar-benar ideal tidak terdapat di alam, namun beberapa larutan memenuhi hukum Raoult
sampai batas-batas tertentu. Contoh larutan yang dapat dianggap ideal adalah campuran benzena
dan toluena.
Ciri lain larutan ideal adalah bahwa volumenya merupakan penjumlahan tepat volume
komponen-komponen penyusunnya. Pada larutan non-ideal, penjumlahan volume zat terlarut
murni dan pelarut murni tidaklah sama dengan volume larutan
4.5.1. Jenis-jenis larutan
Larutan dapat diklasifikasikan misalnya berdasarkan fase zat terlarut dan pelarutnya. Tabel 4.1
menunjukkan contoh-contoh larutan berdasarkan fase komponen-komponennya.
Tabel 4.1 Contoh larutan berdasarkan fase komponen-komponenya.
30 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Zat terlarut
Gas
Cairan
Padatan
Udara (oksigen dan
Bau suatu zat padat yang timbul
Uap air di udara
Gas
gas-gas lain dalam
dari larutnya molekul padatan
(kelembapan)
nitrogen)
tersebut di udara
Etanol
dalam
air; Sukrosa (gula) dalam air;
Air
terkarbonasi
campuran
berbagai natrium klorida (garam dapur)
Pelarut Cairan (karbon
dioksida
hidrokarbon
(minyak dalam air; amalgam emas dalam
dalam air)
bumi)
raksa
Hidrogen larut dalam
Air dalam arang aktif; uap Aloi logam seperti baja dan
Padatan logam,
misalnya
air dalam kayu
duralumin
platina
Contoh larutan
Berdasarkan kemampuannya menghantarkan listrik, larutan dapat dibedakan sebagai larutan
elektrolit dan larutan non-elektrolit. Larutan elektrolit mengandung zat elektrolit sehingga dapat
menghantarkan listrik, sementara larutan non-elektrolit tidak dapat menghantarkan listrik.
4.5. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi
hanya bergantung pada konsentrasi pertikel zat terlarutnya . Sifat koligatif larutan terdiri dari dua
jenis, yaitu sifat koligatif larutan elektrolit dan sifat koligatif larutan nonelektrolit.Meskipun sifat
koligatif melibatkan larutan, sifat koligatif tidak bergantung pada interaksi antara molekul
pelarut dan zat terlarut, tetapi bergatung pada jumlah zat terlarut yang larut pada suatu larutan.
Sifat koligatif terdiri dari penurunan tekanan uap, kenaikan titik didih, penurunan titik beku, dan
tekanan osmotik.Larutan cair encer menunjukkan sifat-sifat yang bergantung pada efek kolektif
jumlah partikel terlarut, disebut sifat koligatif (dari kata Latin colligare, "mengumpul bersama").
Sifat koligatif meliputi penurunan tekanan uap, peningkatan titik didih, penurunan titik beku, dan
gejala tekanan osmotik
4.5.1. Penurunan Tekanan Uap
Molekul - molekul zat cair yang meninggalkan permukaan menyebabkan adanya tekanan uap zat
cair. Semakin mudah molekul - molekul zat cair berubah menjadi uap, makin tinggi pula tekanan
31 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
uapzat cair. Apabila tekanan zat cair tersebut dilarutkan oleh zat terlarut yang tidak menguap,
maka partikel - partikel zat terlarut ini akan mengurangi penguapan molekul - molekul zat cair.
Laut mati adalah contoh dari terjadinya penurunan tekanan uap pelarut oleh zat terlarut yang
tidak mudah menguap. Air berkadar garam sangat tinggi ini terletak di daerah gurun yang sangat
panas dan kering, serta tidak berhubungan dengan laut bebas, sehingga konsentrasi zat
terlarutnya semakin tinggi.
Persamaan penurunan tekanan uap dapat ditulis :
ΔP = P0 - P
P0 > P
Keterangan :
P0 = tekanan uap zat cair murni
P = tekanan uap larutan
Pada tahun 1808, Marie Francois Raoult seorang kimiawan asal Perancis melakukan percobaan
mengenai tekanan uap jenuh larutan, sehingga ia menyimpulkan tekanan uap jenuh larutan sama
dengan fraksi mol pelarut dikalikan dengan tekanan uap jenuh pelarut murni. Persamaan
penurunan tekanan uap dapat ditulis. Kesimpulan ini dikenal dengan Hukum Raoult dan
dirumuskan
dengan.
Persamaan
penurunan
P = P0 x Xp
ΔP = P0 x Xt
Keterangan :
P = tekanan uap jenuh larutan
P0 = tekanan uap jenuh pelarut murni
Xp = fraksi mol zat pelarut
32 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
tekanan
uap
dapat
ditulis:
Xt = fraksi mol zat terlarut
4.5.2. Kenaikan Titik Didih
Titik didih zat cair adalah suhu tetap pada saat zat cair mendidih. Pada suhu ini, tekanan uap zat
cair sama dengan tekanan udara di sekitarnya. Hal ini menyebabkan terjadinya penguapan di
seluruh bagian zat cair. Titik didih zat cair diukur pada tekanan 1 atmosfer. Dari hasil penelitian,
ternyata titik didih larutan selalu lebih tinggi dari titik didih pelarut murninya. Hal ini disebabkan
adanya partikel - partikel zat terlarut dalam suatu larutan menghalangi peristiwa penguapan
partikel - partikel pelarut. Oleh karena itu, penguapan partikel - partikel pelarut membutuhkan
energi yang lebih besar. Perbedaan titik didih larutan dengan titik didih pelarut murni di sebut
kenaikan titik didih yang dinyatakan dengan (ΔTb). Persamaannya dapat ditulis :
ΔTb = Tblarutan − Tbpelarut
Keterangan :
ΔTb = kenaikan titik didih
kb = tetapan kenaikan titik didih molal
m = massa zat terlarut
Mr = massa molekul relative
33 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Pada Tabel 4.2 menunjukkan tetapan Kenaikan Titik Didih (Kb) dari beberapa jenis pelarut.
Tabel 4.2 Tetapan Kenaikan Titik Didih (Kb) Beberapa Pelarut
Pelarut
Titik Didih
Tetapan (Kb)
Aseton
56,2
1,71
Benzena
80,1
02,53
Kamfer
204,0
05,61
Karbon tetraklorida
76,5
04,95
Sikloheksana
80,7
02,79
Naftalena
217,7
05,80
Fenol
182
03,04
Air
100,0
00,52
4.5.3. Penurunan Titik Beku
Adanya zat terlarut dalam larutan akan mengakibatkan titik beku larutan lebih kecil daripada titik
beku
pelarutnya.
Persamaannya
dapat
ΔTf = Tfpelarut − Tblarutan
Keterangan :
34 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
ditulis
sebagai
berikut :
ΔTf = penurunan titik beku
kf = penurunan titik beku molal
m = massa zat terlarut
Mr = massa molekul relatif
Tabel 4.2. menunjukkan tetapan penurunan titik beku (Kf) dari berbagai pelarut.
Tabel 4.2 . Penurunan Titik Beku (Kf) Beberapa Pelarut
Pelarut
Titik Beku
Tetapan (Kf)
Aseton
-95,35
2,40
Benzena
5,45
5,12
Kamfer
179,8
39,7
Karbon tetraklorida -23
29,8
Sikloheksana
6,5
20,1
Naftalena
80,5
6,94
Fenol
43
7,27
Air
0
1,86
4.5.4. Tekanan Osmotik
Tekanan osmotik adalah gaya yang diperlukan untuk mengimbangi desakan zat pelarut yang
melalui selaput semipermiabel ke dalam larutan. Membran semipermeabel adalah suatu selaput
yang dapat dilalui molekul - molekul pelarut dan tidak dapat dilalui oleh zat terlarut. Menurut
Van't
Hoff,
tekanan
osmotik
π=MxRxT
Keterangan :
35 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
larutan
dirumuskan
:
π = tekanan osmotik
M = molaritas larutan
R = tetapan gas ( 0,082 )
T = suhu mutlak
4.6. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ELEKTROLIT
Pada konsentrasi yang sama, sifat koligatif larutan elektrolit memliki nilai yang lebih besar
daripada sifat koligatif larutan non elektrolit. Banyaknya partikel zat terlarut hasil reaksi ionisasi
larutan elektrolit dirumuskan dalam faktor Van't Hoff. Perhitungan sifat koligatif larutan
elektrolit selalu dikalikan dengan faktor Van't Hoff :
i = 1 + (n − 1)α
Keterangan :
i = faktor Van't Hoff
n = jumlah koefisien kation
α = derajat ionisasi
Penurunan Tekanan Uap Jenuh
Rumus penurunan tekanan uap jenuh dengan memakai faktor Van't Hoff adalah :
ΔP =P0
Kenaikan Titik Didih persamaannya adalah:
ΔTb=
36 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Penurunan Titik Beku persamaannya adalah:
ΔTf =
Tekanan Osmotik persamaannya adalah :
π=
4.7. ELEKTROLIT
Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan selanjutnya
larutan menjadi konduktor elektrik, ion-ion merupakan atom-atom bermuatan elektrik. Elektrolit
bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia lainnya. Elektrolit umumnya berbentuk
asam, basa atau garam. Beberapa gas tertentu dapat berfungsi sebagai elektrolit pada kondisi
tertentu misalnya pada suhu tinggi atau tekanan rendah. Elektrolit kuat identik dengan asam,
basa, dan garam kuat. Elektrolit merupakan senyawa yang berikatan ion dan kovalen polar.
Sebagian besar senyawa yang berikatan ion merupakan elektrolit sebagai contoh ikatan ion NaCl
yang merupakan salah satu jenis garam yakni garam dapur. NaCl dapat menjadi elektrolit dalm
bentuk larutan dan lelehan. atau bentuk liquid dan aqueous. sedangkan dalam bentuk solid atau
padatan senyawa ion tidak dapat berfungsi sebagai elektrolit. Gambar 4.2. menunjukkan proses
elektrolisa dari larutan Cuprisulfat dan Zinc sulfat.
Gambar 4.2. Proses Elektrolisis
BAB V. SISTEM KOLOID
5.1. PENDAHULUAN
37 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Sistem koloid (selanjutnya disingkat "koloid" saja) merupakan suatu bentuk campuran (sistem
dispersi) dua atau lebih zat yang bersifat homogen namun memiliki ukuran partikel terdispersi
yang cukup besar (1 - 100 nm), sehingga terkena efek Tyndall. Bersifat homogen berarti partikel
terdispersi tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi atau gaya lain yang dikenakan kepadanya;
sehingga tidak terjadi pengendapan, misalnya. Sifat homogen ini juga dimiliki oleh larutan,
namun tidak dimiliki oleh campuran biasa (suspensi).
Koloid mudah dijumpai di mana-mana: susu, agar-agar, tinta, sampo, serta awan merupakan
contoh-contoh koloid yang dapat dijumpai sehari-hari. Sitoplasma dalam sel juga merupakan
sistem koloid. Kimia koloid menjadi kajian tersendiri dalam kimia industri karena
kepentingannya.( www.wikipedia.org )
5.2.MACAM-MACAM KOLOID
Koloid memiliki bentuk bermacam-macam, tergantung dari fasa zat pendispersi dan zat
terdispersinya. Ada beberapa jenis koloid:

Aerosol yang memiliki zat pendispersi berupa gas. Aerosol yang memiliki zat terdispersi
cair disebut aerosol cair (contoh: kabut dan awan) sedangkan yang memiliki zat
terdispersi padat disebut aerosol padat (contoh: asap dan debu dalam udara).

Sol Sistem koloid dari partikel padat yang terdispersi dalam zat cair. (Contoh: Air sungai,
sol sabun, sol detergen dan tinta).

Emulsi Sistem koloid dari zat cair yang terdispersi dalam zat cair lain, namun kedua zat
cair itu tidak saling melarutkan. (Contoh: santan, susu, mayonaise, dan minyak ikan).

Buih Sistem Koloid dari gas yang terdispersi dalam zat cair. (Contoh: pada pengolahan
bijih logam, alat pemadam kebakaran, kosmetik dan lainnya).

Gel sistem koloid kaku atau setengah padat dan setengah cair. (Contoh: agar-agar, Lem,
kanji dan Gel silika).
5.3. SIFAT-SIFAT KOLOID.
38 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
5.3.1. Efek Tyndall
Sifat pengahamburan cahaya oleh koloid yang di temukan oleh John Tyndall, oleh karena itu
sifat ini dinamakan Tyndall. Efek dari Tyndall digunakan untuk membedakan system koloid dari
larutan sejati, contoh dalam kehidupan sehari – hari dapat diamati dari langit yang tampak
berwarna biru atau terkadang merah/oranye. Selain itu contoh lainnya adalah pada koloid kanji
dan larutan Na2Cr2O7, maka sinar dihamburkan oleh system koloid tetapi tidak dihamburkan
oleh larutan sejati hal ini dapat dilihat terdapat berkas sinar pada larutan. Larutan koloid kanji
memiliki partikel-partikel koloid relatif besar untuk dapat menhamburkan sinar dan sebaliknya
Na2Cr2O7 memiliki partikel-partikel yang relatif kecil sehingga hamburan yang terjadi sedikit
kecil dan sulit diamati seperti yang terlihat pada Gambar 5.1.
Gambar 5.1. Larutan koloid kanji dan larutan Na2Cr2O7
5.3.2.Gerak Brown
Dibawah mikroskop ultra, partikel koloid akan tampak sebagai titik cahaya. Jika pergerakan titik
cahaya atau partikel tersebut diikuti, partikel itu bergerak terus-menerus dengan gerakan zigzag.
Hal ini pertama kali diamati oleh Robert Brown (1773-1858), seorang ahli botani inggris pada
tahun 1827. Ia sedang mengamati butiran sari tumbuhan pada permukaan air dengan mikroskop.
Partikel koloid dalam medium pendispersinya disebut gerak brown.Gerak Brown adalah gerak
acak, gerak tidak beraturan dari partikel koloid.
Bagaimana gerak brown terjadi ?
39 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Partikel – partikel suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan tersebut bersifat acak seperti pada zat
cair dan gas. Sistem koloid dengan medium pendipersi zat cair atau gas, partikel-partikel
menghasilkan tumbukan. Tumbukan tersebut berlangsung dari segala arah. Partikel koloid cukup
kecil, tumbukan cenderung tidak seimbang. Dan menyebabkan perubahan arah partikel sehingga
terjadi gerak zigzag atau gerak brown. Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin cepat
gerak brown. Semakin besar ukuran partikel, semakin lambat gerak brown. Gerak Brown
dipengerahui oleh suhu. Semakin tinggi suhu system, koloid, semakin besar energi kinektik yang
dimiliki partikel medium. Akibatnya, gerak Brown dari partikel fase terdispersinya semakin
cepat. Semakin rendah suhu system koloid, maka gerak Brown semakin lambat seperti terlihat
pada Gambar 5.2 dibawah ini .
Gambar 5.2. Gerak Brown
Macam-macam koloid tergantung dari jenis partikelnya yaitu : disperse koloid , larutan
makromolekul, dan koloid asosiasi.
Dispersi koloid, terdiri dari zat-zat yang tak larut dengan partikel-partikel yang terdiri dari
gabungan banyak molekul, misalnya ; disperse koloid Au, As2 , S3, minyak dalam air.
Larutan makromolekul, berupa larutan dari zat-zat dengan bentuk molekul yang besar, hingga
mempunyai ukuran koloid misalnya : protein, polivinil alcohol, larutan karet/polimer dalam
pelarut organic.
Asosiasi koloid, terdiri dari larutan zat-zat yang larut dengan BM rendah, tetapi membentuk
agregat-agregat misalnya ; larutan sabun.
5.2.3. Adsorpsi koloid
40 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Partikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat cair atau gas akan
terakumulasi. Fenomena disebut adsorpsi. Jadi adsorpsi terkait dengan penyerapan partikel pada
permukaan zat. Partikel koloid sol memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi partikel
pendispersi pada permukaanya. Daya adsorpsi partikel koloid tergolong besar Karena partikelnya
memberikan sesuatu permukaan yang luas. Sifat ini telah digunakan dalam berbagai proses
seperti penjernihan air. Beberapa partikel koloid mempunyai sifat adsorbsi (penyerapan)
terhadap partikel atau ion atau senyawa yang lain. Pada permukaan ini disebut adsorbsi (harus
dibedakan dari absorbsi yang artinya penyerapan sampai ke bawah permukaan). Gambar 5.3.
menunjukkan mekanisme proses adsorbsi molekul gas pada Carbon aktiv, sedangkan pada
Gambar 5.4 menggambarkan contoh proses adsorbsi pada koloid Fe(OH)3 dan koloid As2S3
Gambar 5.3. Adsorbsi molekul gas pada Carbon aktif
(i) Koloid Fe(OH)3 bermuatan positif karena (ii) Koloid As2S3 bermuatan negatif karena
permukaannya menyerap ion H+
permukaannya menyerap ion S2-
Gambar 5.4 Proses adsorbsi pada koloid Fe(OH)3 (i) dan koloid As2S3 ( ii)
41 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
5.3.4. Muatan koloid sol
Sifat koloid terpenting adalah muatan partikel koloid. Semua partikel koloid memiliki muatan
sejenis (positif dan negatif). Maka terdapat gaya tolak menolak antar partikel koloid. Partikel
koloid tidak dapat bergabung sehingga memberikan kestabilan pada sistem koloid. Sistem koloid
secara keseluruhan bersifat netral.
a. Sumber muatan koloid sol
Partikel-partikel koloid mendapat mutan listrik melalui dua cara, yaitu dengan proses adsorpsi
dan proses ionisasi gugus permukaan partikelnya.

Proses adsorpsi. Partikel koloid dapat mengadsorpsi partikel bermuatan dari fase
pendispersinya. Jenis muatan tergantung dari jenis partikel yang bermuatan. Partikel sol Fel
(OH)3 kemampuan untuk mengadsorpsi kation dari medium pendisperinya sehingga
bermuatan positif, sedangkal partikel sol As2S3 mengadsorpsi anion dari medium
pendispersinya sehingga bermuatan negatif. Sol AgCI dalam medium pendispersi dengan
kation Ag+ berlebihan akan mengadsorpsi Ag+ sehingga bermuatan positif. Jika anion CIberlebih, maka sol AgCI akan mengadsorpsi ion CI- sehingga bermuatan positif.

Proses ionisasi gugus permukaan partikel. Beberapa partikel koloid memperoleh muatan dari
proses ionisasi gugus-gugus yang ada pada permukaan partikel koloid.
 Koloid protein. Koloid protein adalah jenis koloid sol yang mempunyai gugus yang
bersifat asam (-COOH) dan biasa (-NH2). Kedua gugus ini dapat terionisasi dan
memberikan muatan pada molekul protein. Pada ph rendah , gugus basa –NH2 akan
menerima proton dan membentuk gugus –NH3. Ph tinggi, gugus –COOH akan
mendonorkan proton dan membentuk gugus – COO-. Pada pH intermediet partikel
protein bermuatan netral karena muatan –NH3+ dan COO- saling meniadakan.
 Koloid sabun dan deterjen. Pada konsentrasi relatif pekat, molekul ini dapat bergabung
membentuk partikel berukuran koloid yang disebut misel. Zat yang molejulnya
bergabung secara spontan dalam suatu fase pendispersi dan membentuk partikel
berukuran koloid disebut koloid terasosiasi. Sabun adalah garam karboksilat dengan
42 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
rumus R-COO-Na+. Anion R-COO- terdiri dari gugus R- yang bersifat non pola. Gugus
R- atau ekor non-polar tidak larut dalam air sehingga akan terorientasi ke pusat.
b.
Kestabilan koloid
Muatan partikel koloid adalah sejenis karenanya cenderung sering tolak-monolak.
c.
Lapisan bermuatan ganda.
Pada awalnya, partikel-partikel koloid mempunyai muatan yang sejenis yang didapatkannya
dari ion yang diadsorpsi dari medium pendispersinya. Apabila dalam larutan ditambahkan
larutan yang berbeda muatan dengan system koloid, maka sistem koloid itu akan menarik
muatan yang berbeda tersebut sehingga membentuk lapisan ganda. Lapisan pertama ialah
lapisan padat di mana muatan partikel koloid menarik ion-ion dengan muatan berlawanan dari
medium pendispersi. Sedangkan lapisan kedua berupa lapisan difusi dimana muatan dari
medium pendispersi terdifusi ke partikel koloid. Model lapisan berganda tersebut di jelaskan
pada lapisan ganda Stern. Adanya lapisan ini menyebabkan secara keseluruhan bersifat netral.
Permukaan lapisan ganda ini mengikuti model Helmoslzt. Sekarang model yang lebih akurat
adalah :
Lapisan
padat
:
koloid
menarik
ion-ion
dengan
muatan
yang
berlawanan.
Lapisandifusi : merupakan lapisan dimana muatan berlawanan dari medium pendispersi
difusi
d. Elektroforesis
43 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Partikel koloid sol bermuatan listrik, maka partikel ini akan bergerak dalam medan listrik.
Pergerakan
partikel
koloid
dalam
medan
listrik
disebut
elektrofesis.
Fenomena elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan partikel koloid.
(http://id.wikipedia.org/wiki/Sifat_kelarutan
).
Gambar
5.5.
menunjukkan
proses
elektroforesis.
Gambar 5.5. Proses Elekttroforesis (http://id.wikipedia.org/wiki/Sifat_kelarutan)
5.3.5.Koagulasi Koloid
Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid dan membentuk endapan. Dengan terjadinya
koagulasi, berarti zat terdispersi tidak lagi membentuk koloid. Koagulasi dapat terjadi secara
fisik seperti pemanasan, pendinginan dan pengadukan atau secara kimia seperti penambahan
elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan. Partikel-partikel koloid yang bersifat stabil
karena memiliki muatan listrik sejenis. Apabila muatan listrik itu hilang , maka partikel koloid
tersebut akan bergabung membentuk gumpalan. Proses penggumpalan partikel koloid dan
pengendapannya disebut Koagulasi. Penghilangan muatan listrik pada partikel koloid ini dapat
dilakukan empat cara yaitu
a. Menggunakan prinsip elektroforesis
44 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Proses elektroforesis adalah pergerakan partikel koloid yang bermuatan ke electrode
dengan muatan berlawanan. Ketika partikel mencapai electrode, maka partikel akan
kehilangan muatannya
b.
Penambahan koloid lain dengan muatan berlawanan
Sistem koloid bermuatan positif dicampur dengan sistem koloid lain yang bermuatan
negatif, kedua koloid tersebut akan saling mengadsorpsi menjadi netral maka terbentuk
kogulasi.
c. Penambahan elektrolit
Elektrolit ditambahkan kedalam sistem koloid maka partikel koloid yang bermuatan
negatif akan menarik ion positif dari elektrolit. Partikel koloid yang bermuatan positif
akan menarik ion negatif dari elektrolit. Menyebabkan partikel koloid tersebut dikelilingi
lapisan kedua yang memiliki muatan berlawanan.
d.
Pendidihan
Kenaikan suhu sistem koloid menyebabkan jumlah tumbukan antara partikel-partikel sol
dengan molekul-molekul air bertambah banyak. Menyebabkan lepasnya elekrolit yang
teradsorpsi pada permukaan koloid.
5.3.6. Koloid pelindung
Ukuran partikel koloid berada di antara partikel larutan dan suspensi, karena itu cara
pembuatannya dapat dilakukan dengan memperbesar partikel larutan atau memperkecil partikel
suspensi. Maka dari itu, ada dua metode dasar dalam pembuatan iystem koloid sol, yaitu:
- Metode kondensasi yang merupakan metode bergabungnya partikel-partikel kecil larutan sejati
yang membentuk partikel-partikel berukuran koloid.
-
45 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
- Metode dispersi yang merupakan metode dipecahnya partikel-partikel besar sehingga menjadi
partikel-partikel berukuran koloid.
5.3.7. Koloid Liofil dan Koloid Liofob
Koloid ini terjadi pada sol yaitu fase terdispersinya padatan dan medium pendispersinya cairan.
 Koloid Liofil : sistem koloid yang affinitas fase terdispersinya besar terhadap sistem
medium pendispersinya.Contoh: sol kanji, agar-agar, lem, cat.
 Koloid Liofob : sistem koloid yang affinitas fase terdispersinya kecil terhadap
medium pendispersinya. Contoh: sol belerang, sol emas. (http://bebas.ui.ac.id/v12 )
BAB VI
46 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
SISTEM EMULSI
6.1. PENDAHULUAN
Emulsi ialah disperse koloid zat cair dalam zat cair lain yang tidak bercampur. Koloid ini
dapat dibuat dengan mengaduk campuran dua zat tersebut. Agar stabil, perlu diberikan ke
dalamnya emulgator, seperti macam-macam sabun, alkana sulfonat atau sulfat yang panjang atau
koloid liofil.
Emulsi terbagi menjadi dua yaitu :
-
Minyak dalam air ( Oil in Water- O/W emulsions )
Air dalam minyak ( Water in Oil – W/O emulsions )
Jenis emulsi tergantung dari zatnya sendiri dan juga emulgator yang digunakan. Sabun-sabun,
larutan dari logam alkali dan alkali sulfat basa, merupakan emulgator baik minyak dalam air
(O/W). sabun-sabun tidak larut, seperti seng, aluminium, besi dan alkali tanah, merupakan
emulgator baik untuk sistem air dalam minyak (W/O). Penambahan ion-ion logam berat
mengubah emulsi jenis pertama ke jenis kedua. Perbedaan sistem emulsi dapat dilihat pada
Gambar 6.1, sedangkan Gambar 6.2 menunjukkan contoh sistem emulsi dari santan dan susu.
Gambar 6.1. Sistem emulsi O/W dan W/O (www. cargilltexturizing.com )
Kedua sistem emulsi dapat dibedakan dengan dua cara :
a. Penambahan air atau minyak, bila air segera bercampur emulsinya adalah minyak dalam
air. Bila tidak emulsinya adalah air dalam minyak.
b. Penambahan elektrolit, bila menambah daya hantar, emulsinya adalah minyak dalam air.
Bila tidak emulsinya adalah air dalam minyak.
47 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Gambar 6.2. Contoh sistem emulsi pada santan dan susu
(www. ricarish09.blogspot.com)
Santan merupakan emulsi minyak dalam air alami berwarna putih susu yang diekstrak
dari endosperma (daging buah) kelapa tua baik dengan atau tanpa penambahan air. Pada skala
rumah tangga, ekstraksi santan dilakukan dengan cara memeras parutan kelapa segar yang sudah
dicampur dengan air panas (hangat).
Emulsi santan relatif tidak stabil karena ukuran partikelnya relatif besar (lebih dari 1
mikron). Santan yang didiamkan beberapa saat (5-10 jam) akan memisah menjadi dua fase, yaitu
fase kaya air (skim) pada bagian bawah dan fase kaya minyak (krim) pada bagian atas. Santan
yang baru diekstrak pada dasarnya merupakan suatu emulsi yang relatif stabil. Secara alami
distabilkan oleh protein kelapa yaitu globulin dan albumin serta adanya emulsifier fosfolipida.
Beberapa protein yang ada dalam fase air dari santan berinteraksi dengan globula lemak dan
bertindak sebagai emulsifier dengan menyelimuti permukaannya. Ketidakstabilan yang terjadi
berdasar pada kenyataan bahwa kandungan dan kualitas protein dalam santan tidak cukup untuk
menstabilkan globula lemak.
Emulsi pada santan kelapa ditandai oleh terpisahnya komponen lemak dan minyak, dan
terjadinya koagulasi komponen santan pada kondisi suhu yang terlalu tinggi. Oleh karena itu,
perlu diteliti cara untuk mempertahankan kestabilan emulsi santan kelapa selama proses
sterilisasi, dan mengetahui kondisi proses yang optimum yang diharapkan dapat mencegah
penurunan mutu dari santan tersebut. Berdasarkan hasil penelitian, kondisi proses pengolahan
santan kelapa yang optimum dengan menggunakan bahan pengemulsi yang paling menunjukkan
tingkat kestabilan yang paling baik adalah Carboxy Methyl Cellulose (CMC).
Beberapa sifat emulsi yang penting:
- Demulsifikasi
48 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Kestabilan emulsi cair dapat rusak apabila terjadi pemansan, proses sentrifugasi, pendinginan,
penambahan elektrolit, dan perusakan zat pengemulsi. Krim atau creaming atau sedimentasi
dapat terbentuk pada proses ini. Pembentukan krim dapat kita jumpai pada emulsi minyak dalam
air, apabila kestabilan emulsi ini rusak, maka pertikel-partikel minyak akan naik ke atas
membentuk krim. Sedangkan sedimentasi yang terjadi pada emulsi air dalam minyak; apabila
kestabilan emulsi ini rusak, maka partikel-partikel air akan turun ke bawah. Contoh penggunaan
proses ini adalah: penggunaan proses demulsifikasi dengan penambahan elektrolit untuk
memisahkan karet dalam lateks yang dilakukan dengan penambahan asam format (CHOOH)
atau asam asetat (CH3COOH).Selain itu juga proses pembuatan Virgin Coconut Oil (VCO) yang
menggunakan proses sentrifugasi. Gambar 6.3. menunjukkan produk VCO yang berasal dari
santan kelapa.
- Pengenceran
Dengan menambahkan sejumlah medium pendispersinya, emulsi dapat diencerkan. Sebaliknya,
fase terdispersi yang dicampurkan akan dengan spontan membentuk lapisan terpisah. Sifat ini
dapat dimanfaatkan untuk menentukan jenis emulsi.( www.sistemkoloid11.blogspot.com )
Gambar 6.3. Virgin Coconut Oil (www. rahedy.wordpress.com)
6.2. TEORI TENTANG TERJADINYA EMULSI
Teori terjadinya emulsi terdapat 4 metode yang dapat dilihat dari sudut pandang yang
berbeda :
1.Teori tegangan permukaan (Teori Surface Tension).
49 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Daya tarik menarik molekul (Kohesi (sejenis) dan Adesi (berlainan jenis)). Daya kohesi
tiap zat selalu sama, sehingga pada permukaan suatu zat cair (bidang batas antara air dan udara)
akan terjadi perbedaan tegangan karena tidak adanya keseimbangan gaya kohesi (tegangan
permukaan/surface tension). Semakin tinggi perbedaan tegangan yang terjadi pada bidang batas
mengakibatkan antara kedua zat cair itu semakin susah untuk bercampur. Tegangan pada air
bertambah dengan penambahan garam-garam anorganik atau senyawa elektrolit, tetapi berkurang
dengan penambahan senyawa organik tertentu seperti sabun.
2. Teori Oriented Wedengane, Emulgator terbagi 2:
a. Hidrofilik : bagian emulgator yang suka pada air.
b. Lipofilik : bagian emulgatur yang suka pada minyak.
Struktur emulgator ditunjukkan pada Gambar 6.2 di bawah ini
Kepala (Hidrofilik)
Ekor( Lypofilik)
Gambar 6.2. Struktur Emulgator
Emulgator dapat dikatakan pengikat antara air dan minyak yang membentuk suatu keseimbangan
antara kelompok hidrofil & lipofil. Makin besar Hidrophilic-Lipophilic Balance (HLB) adalah
angka yang menunjukkan perbandingan antara grup hidrophil dan lipophil pada emulgator,
makin hidrofil (emulgator mudah larut dalam air & sebaliknya). Nilai HLB emulgator yang
berbeda selain menunjukkan sifat juga menunjukkan fungsi emulgator yang berbeda. Range nilai
HLB dari 0 sampai 20 , masing-masing nilai mempunyai fungsi yang berlainan.
3. Teori Interpelasi film
Emulgator akan diserap pada batas antara air dan minyak, sehingga terbentuk lapisan film
yang akan membungkus partikel fase dispersi menyebabkan partikel sejenis yang akan tegabung
50 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
akan terhalang. Untuk memberikan stabilitas maksimum, emulgator harus mempunyai sifat :
a. Dapat membentuk lapisan film yang kuat tapi lunak.
b. Jumlahnya cukup utk menutupi semua partikel fase disperse.
c. Dapat membentuk lapisan flm dengan cepat & dapat menutup semua permukaan partikel
dengan cepat.
4. Teori Electric Double Layer (lapisan listrik rangkap).
Terjadinya emulsi karena adanya susunan listrik yg menyelubungi partikel shg terjadi tolakmenolak antara partikel sejenis. Terjadinya muatan listrik disebabkan oleh salah satu dari ketiga
cara berikut:
a. Terjadinya ionisasi dari molekul pada permukaan partikel.
b.Terjadinya absorpsi ion oleh partikel dari cairan sekitarnya.
c.Terjadinya gesekan partikel dengan cairan sekitarnya.
6.3. BUIH DAN EMULSI
Buih adalah koolid dengan fase terdisperasi gas dan medium pendisperasi zat cair atau zat padat.
berdasarkan medium pendisperasinya, buih dikelompokkan menjadi dua, yaitu:
a. Buih Cair (Buih)
Buih cair adalah sistem koloid dengan fase terdisperasi gas dan dengan medium pendisperasi zat
cair. Fase terdisperasi gas pada umumnya berupa udara atao karbondioksida yang terbetuk dari
51 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
fermentasi. Kestabilan buih dapat diperoleh dari adanya zat pembuih (surfaktan). Zat ini
teradsorbsi ke daerah antar-fase dan mengikat gelembung-gelembung gas sehingga diperoleh
suatu kestabilan. Ukuran kolid buih bukanlah ukuran gelembung gas seperti pada sistem kolid
umumnya, tetapi adalah ketebalan film (lapisan tipis) pada daerah antar-fase dimana zat pembuih
teradsorbsi, ukuran kolid berkisar 0,0000010 cm. Buih cair memiliki struktur yang tidak
beraturan. Strukturnya ditentukan oleh kandungan zat cairnya, bukan oleh komposisi kimia atau
ukuran buih rata-rata. Jika fraksi zat cair lebih dari 5%, gelembung gas akan mempunyai bentuk
hamper seperti bola. Jika kurang dari 5%, maka bentuk gelembung gas adalah polihedral.
Beberapa sifat buih cair yang penting:
Struktur buih cair dapat berubah dengan waktu, karena:
-
Pemisahan medium pendispersi (zat cair) atau drainase, karena kerapatan gas dan zat cair
yang jauh berbeda.
-
Terjadinya difusi gelembung gas yang kecil ke gelembung gas yang besar akibat
tegangan permukaan, sehingga ukuran gelembung gas menjadi lebih besar.
-
Rusaknya film antara dua gelembung gas. Struktur buih cair dapat berubah jika diberi
gaya dari luar. Bila gaya yang diberikan kecil, maka struktur buih akan kembali ke bentuk
awal setelah gaya tersebut ditiadakan. Jika gaya yang diberikan cukup besar, maka akan
terjadi deformasi.Contoh buih cair:
-
Buih hasil kocokan putih telur
Karena audara di sekitar putih telur akan teraduk dan
menggunakan zat pembuih, yaitu protein dan glikoprotein yang berasal dari putih telur itu
sendiri untuk membentuk buih yang relative stabil. Sehingga putih telur yang dikocok
akan mengembang, seperti terlihat pada Gambar 6.3.
52 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Gambar 6.2. Struktur Emulgator ( www. oketips.com)
-
Buih hasil akibat pemadam kebakaran
Alat pemadam kebakaran mengandung campuran air, natrium bikarbonat, aluminium
sulfat, serta suatu zat pembuih. Karbondioksida yang dilepas akan membentuk buih
dengan bamtuam zat pembuih tersebut.
Buih Padat
Buih padat adalah sistem kolid dengan fase terdisperasi gas dan denganmedium
pendisperasi zat padat. Kestabilan buih ini dapat diperoleh dari zat pembuih juga
(surfaktan). Contoh-contoh buih padat yang mungkin kita ketahui:
- Roti
Proses peragian yang melepas gas karbondioksida terlibat dalam proses pembuatan roti,
seperti pada Gambar 6.4. Zat pembuih protein gluten dari tepung kemudian akan
membentuk lapisan tipis mengelilingi gelembung-gelembung karbondioksida untuk
membentuk buih padat.
Gambar 6.4. Berbagai Roti
- Batu apung
53 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
Dari proses solidifikasi gas dan abu vulkanik, maka terbentuklah batu apung, seperti pada
Gambar 6.5
Gambar 6.5. Batu apung (www. edukasi.kompasiana.com)
- Styrofoam
Styrofoam memiliki fase terdisperasi karbondioksida dan udara, serta medium
pendisperasi polistirena. Pada Gambar 6.6 ditunjukkan benda yang terbuat dari
Styrofoam.
Gambar 6.6. Gelas yang terbuat dari Styrofoam (www.chemistry35.blogspot.com )
UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP 2010/2011
MATA KULIAH
: KIMIA FISIKA
HARI/TANGGAL
: KAMIS/ 6 MEI 2011
WAKTU/SIFAT
: 90 MENIT/TUTUP BUKU
54 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
1. Apa perbedaan gas ideal dan gas nyata, berikan penjelasannya! (10)
2. Jelaskan perbedaan struktur molekul gas dan molekul cairan, berikan gambarannya ! (10)
3. Sebuah bejana mempunyai volume 10 liter berisi udara dengan tekanan 4 atm, setelah
digunakan tekanan gas menjadi 1 atm. Berapa bagian gas yang telah dipakai ? (15)
4. Cerobong asap mengeluarkan gas hasil pembakaran sebanyak 0,2 m 3 tiap detik, dengan
temperature 4000C dan tekanan 1,2 atm. Berapa volume gas pada temperature 30 0C
mengalir tiap jam ? (15)
5. Diketahui 3,5 mol gas NH3 pada 270C volumenya 5 liter. Bila a = 4,17 atm lt 2 mol-1 dan
b = 0,0371 lt/mol. Hitung berapa besarnya tekanan ! (20)
6. Apa yang Sdr. ketahui tentang keadaan kritis dari cairan ? (10)
7. Apa definisi dari viskositas cairan? Bagaimana cara menentukan viskositas 2 cairan dan
bagaimana persamaan yang digunakan untuk menghitung harga η2 . (20)
SELAMAT MENGERJAKAN
UJIAN SEMSTER GENAP TAHUN AKADEMIK 2010/2011
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SEMARANG
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
MATA KULIAH /KODE
DOSEN PENGAMPU
HARI / TANGGAL
: KIMIA FISIKA / TKK-204
: ERY FATARINA P,ST.,MT.
: SABTU, 16 JULI 2011
55 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
WAK T U
: 90 MENIT
-S I F A T
: TUTUP BUKU
1. Jelaskan apa yang Sdr. ketahui tentang Zat padat amorf dan Zat padat Kristal.! ( 10)
2. Bagaimana hubungan antar panas pengkristalan dan panas peleburan.? (10)
3. Jelaskan perbedaan kedua gambar di bawah ini : (15)
(A)
(B)
Jelaskan perbedaan larutan, koloid, dan emulsi.! Berikan contohnya. (15)
Jelaskan yang Sdr.ketahui tentang sifat koligatif larutan.! (20)
Jelaskan berikut gambar perbedaan system emulsi O/W dan W/O. (15)
Apa fungsi emulgator dalam system emulsi.? (5)
Jelaskan yang Sdr.ketahui tentang buih dan ada berapa macam buih.Berikan contohnya.!
4.
5.
6.
7.
8.
(10)
----------Selamat mengerjakan --------
UJIAN TENGAH SEMESTER GENAP 2013/2014
MATA KULIAH
: KIMIA FISIKA
HARI/TANGGAL
: MINGGU/ 4 MEI 2014
WAKTU/SIFAT
: 90 MENIT/TUTUP BUKU
1. Apa perbedaan gas ideal dan gas nyata, berikan penjelasannya! (10)
2. Jelaskan perbedaan struktur molekul gas dan molekul cairan, berikan gambarannya ! (10)
3. Sebuah bejana mempunyai volume 20 liter berisi udara dengan tekanan 4 atm, setelah
digunakan tekanan gas menjadi 1 atm. Berapa bagian gas yang telah dipakai ? (15)
4. Cerobong asap mengeluarkan gas hasil pembakaran sebanyak 0,2 m 3 tiap detik, dengan
temperature 4000C dan tekanan 1,5 atm. Berapa volume gas pada temperature 30 0C
mengalir tiap jam ? (15)
56 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©
5. Diketahui 3,5 mol gas NH3 pada 300C volumenya 5 liter. Bila a = 4,17 atm lt 2 mol-1 dan
b = 0,0371 lt/mol. Hitung berapa besarnya tekanan ! (20)
6. Apa yang Sdr. ketahui tentang keadaan kritis dari cairan ? (10)
7. Apa definisi dari viskositas cairan? Bagaimana cara menentukan viskositas 2 cairan dan
bagaimana persamaan yang digunakan untuk menghitung harga η2 . (20)
SELAMAT MENGERJAKAN
57 | D I K T A T K I M I A F I S I K A - 2 0 1 2 ©