9/11/2012 1 Tembaga - Iqmal Tahir

9/11/2012
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia - FMIPA
Universitas Gadjah Mada (UGM)
Tiga fasa materi : padat, cair dan
gas
KIMIA FISIK 1 (THERMODINAMIKA)
Sistem Gas dan Persamaan Keadaan Sistem
bagian 1
Drs. Iqmal Tahir, M.Si.
Laboratorium Kimia Fisika,, Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 55281
Tel : 087 838 565 047; Fax : 0274-565188
Email : [email protected]
Website :
http://iqmal.staff.ugm.ac.id
http://iqmaltahir.wordpress.com
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Tembaga
Perbandingan sifat materi di alam
Fase padat
Fase cair
Fase gas
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Materi di alam
Sifat gas
Empat kuantitas untuk menyatakan keadaan gas:
A) Temperatur (Kelvin, K)
B) Jumlah molekul / partikel (mol, n)
C) Volume (liter,
(liter L)
D) Tekanan (atmosfer, atm)
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
1
9/11/2012
I. Tekanan – Ukuran gaya yang bekerja pada satuan luas.
P=
Barometer raksa
Diciptakan oleh Evangelista
Torricelli (1646) untuk mengukur
tekanan yang bekerja di
atmosfer bumi.
force
area
Satuan tekanan:
tekanan:
A) Sistem Inggris
760 mm H
Hg = 760 torr
t = 1 atm
t
B) Sistim SI
pascal (Pa) = 1 newton / m2
1 bar = 100,000 Pa = 100 kPa
C) Inggris Æ SI
1 atm = 101,325 Pa = 101.3 kPa
1 atm = 1.013 bar = 760 mmHg
Mengapa dipilih raksa bukan air?
Densitas raksa (13.53 g/cm3)
vs. density air (0.997 g/cm3).
Berapa tinggi barometer air
pada tekanan udara 1 atm ?
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
II. Hukum Gas
Grafik Hukum Boyle
Hukum Boyle – Volume dari sejumlah
tertentu gas pada suatu temperatur
berbanding terbalik dengan tekanannya.
Robert Boyle (1627-1691)
A)
V∝
1
P
Secara matematik –
V = cB ⋅
1
P
⇒
PV = c B
Untuk sistem dengan perubahan P dan V :
P1V1 = P2V2
V∝
pada T & n konstan
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
B) Hukum Charles - Jika sejumlah tertentu gas
dijaga pada tekanan konstan,
volume gas berbanding langsung
dengan temperatur gas.
Jacques Alexandre César
Charles (1746(1746-1823)
1
P
B) Hukum Charles - Jika sejumlah tertentu gas
dijaga pada tekanan konstan,
volume gas berbanding langsung
dengan temperatur gas.
V ∝T
Secara matematika –
V = cC ⋅ T
⇒
V
= cC
T
Untuk sistem dengan perubahan T dan V –
V1 V2
=
T1 T2
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Pada P & n konstan
2
9/11/2012
Gambaran Hukum Charles dan Titik nol Absolute
C) Hukum kombinasi Gas Law (Hukum umum Gas )
Hukum Boyle
Hukum Charles
V1 V2
=
T1 T2
P1V1 = P2V2
P1V1 P2V2
=
T1
T2
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
D) Hukum Avogadro - Untuk gas dengan volume
yang sama pada temperatur dan
tekanan konstan akan memiliki
jumlah molekul yang sama.
Hukum Avogadro
V ∝n
Secara matematik –
V = cA ⋅ n
⇒
V
= cA
n
Untuk suatu sistem
sistem,, perubahan n and V –
V1 V2
=
n1 n2
pada P & T konstan
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
III. Hukum gas Ideal
Hukum Boyle
V∝
Keadaan STP – Standard Temperature and Pressure
Hukum Charles
V ∝T
1
P
V∝
Hukum Avogadro
V ∝n
Tn
P
R=
PV
(1 atm)(22.414 L)
L ⋅ atm
=
= 0.08206
nT
(1.0 mol)(273.15 K)
mol ⋅ K
R = Konstanta Gas Universal = 0.08206
Secara matematik –
⎛ nT ⎞
V = R⎜
⎟
⎝ P ⎠
Temperatur Standar = 273.15 K
(0°°C)
(0
Tekanan Standar = 1 atm
Pada keadaan STP
STP,, 1 mol gas menempati ruang 22.414 L
(Standard Molar Volume
Volume))
⇒
L ⋅ atm
mol ⋅ K
PV= nRT
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
3
9/11/2012
Penentuan massa molar suatu gas
dengan Hukum Gas ideal
n=
m
M
Dengan :
IV. Hukum Gas dan reaksi kimia
⎛m⎞
PV = ⎜ ⎟ RT
⎝M ⎠
⇒
Untuk reaksi umum:
aA (g) Æ
bB (g) + cC (g)
m = massa & M = massa molar
Maka::
Maka
M=
mRT
PV
• Dengan a, b,& c adalah koefisien stoikiometri untuk
spesies A, B, & C, maka V, P, n, or T untuk setiap
spesies dapat dihitung dengan menggunakan hukum
gas ideal.
Densitas dan hukum gas ideal
m PM
=
V
RT
d=
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
V. Campuran Gas dan tekanan parsial
V.
Campuran Gas dan tekanan parsial
Hukum Dalton tentang tekanan parsial
Tekanan total dari suatu campuran gas
sama dengan jumlah dari tekanan parsial
dari masing-masing komponen gas.
John Dalton (1766 – 1844)
Secara matematik
matematik::
Ptotal = p1 + p2 + p3 ……
Pada V & T konstan,
konstan, p tergantung dari n
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Untuk campuran tiga macam gas A, B, & C
Dimana:
nA = jumlah mol gas A
nB = jumlah mol gas B
nC = jumlah mol gas C
Dan :
ntotal
t t l = nA + nB + nC
Dengan ni = # mol dari satu komponen gas dalam
campuran
Untuk campuran dengan komponen A, B, & C
XA =
Sehingga:
Ptotal = ntotal
Tekanan parsial suatu gas bergantung pada fraksi mol gas
tersebut.
n
Mole Fraction (X i ) = i
ntotal
RT
V
nA
n
P
= A = A
n A + nB + nC ntotal Ptotal
Sehingga:
PA = XAPtotal
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
LABORATORIUM KIMIA FISIKA
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
Jurusan Kimia – FMIPA, UGM
4