BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Gambaran umum hidrogen
Hidrogen telah digunakan bertahun-tahun sebelum akhirnya dinyatakan sebagai unsur yang unik oleh Cavendish di tahun 1776. Dinamakan hidrogen oleh Lavoisier, hidrogen
adalah unsur yang terbanyak dari semua unsur di alam semesta. Elemen-elemen yang berat pada awalnya dibentuk dari atom-atom hidrogen atau dari elemen-elemen yang mulanya
terbuat dari atom-atom hidrogen. Hidrogen diperkirakan membentuk komposisi lebih dari 90 atom-atom di alam semesta sama dengan tiga perempat massa alam semesta. Dalam
keadaan yang normal, gas hidrogen merupakan campuran antara dua molekul, yang dinamakan ortho- dan para- hidrogen, yang dibedakan berdasarkan spin elektron-elektron dan
nukleus.Hidrogen normal pada suhu ruangan terdiri dari 25 para hidrogen dan 75 ortho- hidrogen. Bentuk ortho tidak dapat dipersiapkan dalam bentuk murni. Karena kedua bentuk
tersebut berbeda dalam energi, sifat-sifat kebendaannya pun juga berbeda. Titik-titik lebur dan didih parahidrogen sekitar 0.1 derajat Celcius lebih rendah dari hidrogen normal.
Hidrogen hidrogenium, simbol H, dalam tabel periodik unsur memiliki A
r
= 1,00797, nomor atom 1, konfigurasi elektron 1s
1
. Biasanya dalam oksidasi dinyatakan +1, tapi dalam garam tipe hidrida -1 adalah juga mungkin. Tiga isotop dengan A
r
1, 2 dan 3 telah diketahui; isotop dengan A
r
3 adalah tidak stabil. Perbedaan dalam massa isotop relatif adalah sedemikian besar sehingga sifat kinetika dan fisik juga sangat berbeda. Isotop dengan massa
relatif 2 dinamakan Deuterium simbol D, dan pada massa relatif 3 dinamakan Tritium Simbol T. Pada atom nukleus, semua muatan positif tunggal dinamakan proton, deuteron,
dan triton. Sifat termodinamika dan fisik dari hidrogen padatan dapat dilihat pada Tabel 2.1, sifat termodinamika dan fisik dari hidrogen cair dapat dilihat pada Tabel 2.2 serta sifat
termodinamika dan fisik dari hidrogen gas dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Sifat termodinamika dan fisik dari hidrogen gas
Sifat Hidrogen
Para- Normal
Densitas pada 0
o
C, molcm
3
× 10
3
0,05459 0,04460
Faktor kompresibilitas, Z = PVRT, pada 0
o
C 1,0005
1,00042 Kompresibilitas adiabatik, –
∂VV∂P
s
, pada 300 K, MPa
-1 b
7,12 7,03
Koefisien ekspansi volume, – ∂VV∂T
p
, pada 300 K, K
-1
0,00333 0,00333
C
p
pada 0
o
C, Jmol.K
c
30,35 28,59
C
v
pada 0
o
C, Jmol.K
c
21,87 20,30
Entalpi pada 0
o
C, Jmol
c d
7656,6 7749,2
Energi dalam pada titik lebur, Jmol
c d
5384,5 5477,1
Entropi pada titik lebur, Jmol.K
c d
127,77 139,59
Kecepatan suara, ms 1246
1246 Viskositas, mPas =cp
0,00839 0,00839
Konduktivitas termal pada titik lebur, mWcm.K 1,841
1,740 Konstanta dielektrik pada titik lebur
1,00027 1,000271
Kompresibilitas isotermal, 1V ∂VV∂P
T
, Mpa
-1 b
-9,86 -9,86
Koefisien difusi-diri pada 0
o
C, cm
2
s –
1,285 Difusivitas gas dalam air pada 25
o
C, cm
2
s –
4,8 × 10
-5
Diameter benturan, σ, m × 10
10
– 2,928
Parameter interaksi, Єk, K –
37,00 Panas disosiasi pada 298,16 K, kJmol
c
435,935 435,881
Catatan :
a
semua nilai pada 101,3 kPa 1 atm
b
untuk konversi Mpa ke atm, dibagi dengan 0,101
c
untuk konversi J ke cal, dibagi dengan 4,184
d
titik dasar nilai nol untuk entalpi, energi dalam, dan entropi adalah 0 K untuk gas ideal pada tekanan 101,3 kPa 1 atm
Sumber : Othmer, K., 1967
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Sifat termodinamika dan fisik dari hidrogen cair
Sifat Hidrogen
Para- Normal
Titik lebur, K triple point 13,803
13,947 Titik didih normal, K
20,268 20,380
Suhu kritis, K 32,976
33,18 Tekanan kritis, kPa
a
1298,8 1315
Densitas pada titik didih, molcm
3
0,03511 0,03520
Densitas pada titik lebur, molcm
3
0,038207 0,03830
Faktor kompresibilitas, Z = PVRT pada titik lebur
titik didih 0,001606
0,01712 0,001621
0,01698 Titik kritis
0,3025 0,3191
Kompresibilitas adiabatik, – ∂VV∂Ps, MPa-1 b
pada triple point titik didih
0,00813 0,0119
0,00813 0,0119
Koefisien ekspansi volume, – ∂VV∂T
p
, K
-1
pada triple point titik didih
0,0102 0,0164
0,0102 0,0164
Panas penguapan, Jmol
c
pada triple point titik didih
905,5 898,3
911,3 899,1
C
p
, Jmol.K
c
pada triple point titik didih
13,13 19,53
13,23 19,70
C
v
, Jmol.K
c
pada triple point titik didih
9,50 11,57
9,53 11,60
Entalpi, Jmol
c d
pada triple point titik didih
-622,7 -516,6
438,7 548,3
Energi dalam, Jmol
c d
pada triple point -622,9
435,0
Universitas Sumatera Utara
titik didih -519,5
545,7 Entropi , Jmol.K
c d
pada triple point titik didih
10,0 16,08
28,7 34,92
Kecepatan suara, ms pada triple point
titik didih 1273
1093 1282
1101 Viskositas, mPas =cp
pada triple point titik didih
0,026 0,0133
0,0256 0,0133
Konduktivitas termal, mWcm.K pada triple point
titik didih 0,73
0,99 0,73
0,99 Konstanta dielektrik
pada triple point titik didih
1,252 1,230
1,253 1,231
Tegangan muka, mNm=dynecm pada triple point
titik didih 2,99
1,93 3,00
1,94 Kompresibilitas isotermal, 1V
∂VV∂P
T
, Mpa
-1 b
pada triple point titik didih
–0,0110 –0,0199
–0,0110 –0,0199
Catatan :
a
untuk konversi kPa ke mm Hg, dikali dengan 7,5
b
untuk konversi Mpa ke atm, dibagi dengan 0,101
c
untuk konversi J ke cal, dibagi dengan 4,184
d
titik dasar nilai nol untuk entalpi, energi dalam, dan entropi adalah 0 K untuk gas ideal pada tekanan 101,3 kPa 1 atm
Sumber : Othmer, 1967
2.2 Penggunaan Hidrogen
Kategori