Makalah Kimia Fisika GAS docx
Makalah Kimia Fisika
(Gas)
Disusun Oleh : Aat Mujizat
(13040001)
Adriany Serly Listyorini
(13040002)
Anisah Nurjanah
(13040003)
Dosen : Okpri Meila M.Farm Apt
SEKOLAH TINGGI FARMASI MUHAMMADIYAH TANGERANG
2014
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji dan syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih
dan Maha Penyayang. Karena, atas rahmat dan karunia-Nya, kami dapat
menyelesaikan tugas makalah “GAS” mata kuliah Kimia Fisika, yang diberikan
oleh dosen untuk dapat diselesaikan dengan sebaik mungkin. Shalawat serta salam
semoga selalu tercurahkan pada Rasulullah Muhammad Shalaulahu’alaihi
wasalam, keluarganya yang mulia, para sahabatnya yang agung sampai akhir
zaman nanti.
Kami mengucapkan terimakasih kepada teman-teman serta dosen
pembimbing yang dengan setia mendampingi, memberi semangat dan arahan
kepada kami untuk menyusun makalah ini.
Dalam penyusunan makalah ini, penyusun menyadari masih banyak
kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun dari para
pembaca sangat diharapkan untuk penyusunan makalah selanjutnya agar lebih
baik lagi.
Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Tangerang, Oktober 2014
Penyusun
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................ ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 1
1.3 Tujuan Makalah ............................................................................. 1
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Sifat-Sifat Gas ............................................................................... 2
2.2 Tekanan .......................................................................................... 3
2.2.1 Tekanan Udara ..................................................................... 3
2.2.2 Tekanan Gas ........................................................................ 4
2.2.3 Tekanan Zat Cair ................................................................. 6
2.3 Keadaan Standar (STP) ................................................................. 9
2.4 Hukum-Hukum Gas ...................................................................... 9
2.4.1 Hukum Boyle ...................................................................... 9
2.4.2 Hukum Charles-Gay lussac ................................................ 11
2.4.3 Hukum Advogand ............................................................. 13
2.4.4 Hukum Gas Ideal ............................................................... 14
2.4.5 Hukum Dalton ................................................................... 19
2.4.6 Hukum Efusi Graham ........................................................ 24
2.5 Teori Kinetik Gas ......................................................................... 26
2.6 Penyimpangan dari Hukum Gas Ideal ......................................... 27
2.7 Persamaan Gas Nyata .................................................................. 29
BAB III PENUTUP
3.1 Simpulan ...................................................................................... 32
3.2 Saran ............................................................................................ 32
DAFTAR PUSTAKA
............................................................................... 33
2
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Gas adalah salah satu dari tiga keadaan materi. Gas mempunyai sifat
khusus yang tidak dimilikioleh zat cai maupun zat padat. Salah satu yang
menarik dari gas adalah sifat-sifatnya yang tidak tergantung dari kompisisi
kimianya. Semua gas memperlihatkan sifat-sifat yang hampir sama, bila
variabel seperti tekanan dan suhunya diubah.
Sifat-sifat fisik gas secara umum dapat dinyatakan dalam hukumhukum gas. Hukum-hukum ini berlaku untuk gas ideal, sedangkan untuk
gas nyata (non-ideal) seperti yang banyak kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, rumusannya agak menyimpang. Meski demikian, sifat-sifat
ideal suatu gas bisa didekati oleh gas nyata pada kondisi tertentu.
Pada bab ini kita akan membahas sifat-sifat gas, pengukuran tekanan,
dan hukum-hukum gas ideal. Selanjutnya, kita akan meninjau terjadinya
penyimpangan dan persamaan yang sesuai untuk gas nyata.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan gas?
2. Apa saja sifat-sifat gas?
3. Apa saja hukum-hukum gas menurut para ilmuwan?
4. Apa perbedaan gas ideal dan gas nyata?
1.3 TUJUAN MAKALAH
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mempelajari sifatsifat persamaan gas nyata. Adapun hal-hal yang akan dibahas adalah
seputar tekanan, dan volume dalam gas ideal maupun gas nyata beserta
hukum-hukum gas yang mendasarinya.
BAB II
PEMBAHASAN
Gas adalah salah satu dari tiga keadaan materi. Gas mempunyai sifat
khusus yang tidak dimilikioleh zat cai maupun zat padat. Salah satu yang
menarik dari gas adalah sifat-sifatnya yang tidak tergantung dari kompisisi
1
kimianya. Semua gas memperlihatkan sifat-sifat yang hampir sama, bila
variabel seperti tekanan dan suhunya diubah.
Sifat-sifat fisik gas secara umum dapat dinyatakan dalam hukumhukum gas. Hukum-hukum ini berlaku untuk gas ideal, sedangkan untuk
gas nyata (non-ideal) seperti yang banyak kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, rumusannya agak menyimpang. Meski demikian, sifat-sifat
ideal suatu gas bisa didekati oleh gas nyata pada kondisi tertentu.
Pada bab ini kita akan membahas sifat-sifat gas, pengukuran
tekanan, dan hukum-hukum gas ideal. Selanjutnya, kita akan meninjau
terjadinya penyimpangan dan persamaan yang sesuai untuk gas nyata.
2.1 SIFAT-SIFAT GAS
Gas terdiri dari molekul-molekul yang jaraknya saling berjauhan
sehingga gaya tarik-menariknya sangat lemah. Gaya tarik yang lemah
mengakibatkan molekul-molekul gas bebas bergerak ke segala arah.
Molekul-molekul gas itu bergerak sangat cepat dan terus bertumbukan satu
sama lain dan juga dengan dinding wadahnya. Adanya tumbukan ini
menghasilkan tekanan.
Molekul-molekul gas cepat sekali berdifusi atau bercampur satu dengan
yang lain. Jika beberapa macam gas yang tidak saling berinteraksi ditempatkan
dalam wadah yang sama, maka gas-gas tersebut akan segera bercampur sehingga
membentuk campuran yang homogen. Hal ini karena di antara molekul gas
terdapat banyak ruang kosong sehingga molekul itu dapat bebas bergerak dan
hanya sedikit mengalami rintangan.
Berbeda dengan cairan atau zat padat, gas tidak mempunyai bentuk dan
volume tertentu. Ukuran molekul gas sangat kecil dan jaraknya sangat renggang
sehingga gas sangat sensitif terhadap perubahan tekanan dan suhu. Gas mudah
sekali dimanfaatkan (compressed) dan dikembangkan (expanded), serta dapat
mengisi semua bagian ruangan yang ditempatinya. Dapat dikatakan bahwa
volume gas adalah volume wadahnya.
Banyaknya gas biasanya ditetapkan dengan cara mengukur volumenya.
Namun, karena volume gas berubah-ubah tergantung tekanan dan suhu, kedua
faktor tersebut juga harus diukur.
2
2.2 TEKANAN
Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang per
satuan luas.
Tekanan =
gaya yang menekan
luas bidangtekanan
Atau dirumuskan :
F
P=
A
Satuan SI untuk gaya adalah Newton (N) dan luas bidang adalah m 2. Oleh
sebab itu satuan tekanan sesuai persamaan diatas adalah N/m2. Satuan tekanan
dalam SI adalah Pascal (disingkat Pa). Sati pascal adalah gaya sebesar 1 newton
yang bekerja pada bidang seluas 1 m2.
N
1 Pa = 1
m²
2.2.1 Tekanan Udara
Udara mempunyai berat sehingga menimbulkan tekanan. Untuk mengetahui
adanya tekanan udara, digunakan suatu alat yang disebut barometer.
Barometer sederhana dibuat pertama kali oleh Evangista Torricelli (1643).
Skema Barometer buatan Toricelli ditunjukkan pada gambar 1.1. alat ini dibuat
dengan mengisi suatu tabung kaca yang panjangnya 1 m degan merkuri (air raksa)
sampai penuh. Tabung dibalik hingga salah satu ujung yang terbuka terbenam
dalam bejana yang berisi raksa. Terlihat raksa dalam tabung turun setinggi h,
sehingga ruang bagian atas tabung menjadi vakum. Tertahannya raksa dalam
tabung setinggi h disebabkan adanya tekanan udara yang bekerja pada permukaan
raksa dalam bejana. Dapat dikatakan bahwa tinggi raksa yang ditunjukkan dalam
tabung sama dengan besarnya tekanan udara.
GAMBAR 1.1 Barometer sederhana torricelli
3
Tekanan udara disuatu tempat berbeda dengan tempat lain. Perbedaan ini
disebabkan oleh perubahan cuaca, ketinggian, dan gaya berat. Jika kita mengukur
tekanan udara dipermukaan laut, maka kita akan memperoleh tekanan udara ratarata 760 mmHg. Tekanan ini selanjutnya disebut sebagai tekanan satu atmosfir (1
atm) atau tekanan atmosfir standar. Konversi antara atm, mmHg, Torr dan Pa
adalah sebagai berikut :
1 atm = 760 mmHg (76 cmHg)
= 760 torr
= 1,01325 x 102 Pa
Satuan tekanan torr diambil dari torricelli, digunakan untuk menghindari satuan
panjang mm.
2.2.2 Tekanan Gas
Di dalam laboratorium, tekanan gas dalam ruang tertutup biasanya diukur
dengan manometer. Ada dua macam manometer, yaitu manometer terbuka dan
manometer tertutup. Manometer terbuka digunakan untuk mengukur tekanan yang
sedikit lebih kecil atau lebih besar dari tekanan udara (1 atm). Sedangkan
manometer tertutup untuk tekanan yang lebih kecil.
Manometer terbuka terbuat dari pipa kaca berbentuk U yang diisi air raksa.
Salah satu ujungnya terbuka dan yang lainnya dihubungkan sistem gas yang akan
diukur (Gambar 1.5a). kalau tekanan dalam sistem (P gas) sama dengan tekanan
udara (Patm), maka tinggi permukan raksa pada krdua ujungpipa sama (gambar
1.2). Jika Pgas lebih besar dari Patm tinggi raksa pada sebelah kiri akan ditekan ke
bawah, sehingga raksa pada pipa terbuka naik setinggi PHg (Gambar 1.2b).
Besar tekanan das dirumuskan :
Pgas = Patm + PHg
Sebaliknya bila Pgas lebih kecil dari Patm, raksa pada pipa terbuka akan turun dan
yang di sebelahnya akan naik sebesar PHg (Gambar 1.2c).
Tekanan gas dihitung sebagian :
Pgas = Patm – PHg
4
Gambar 1.2 Manometer terbuka
Pada manometer tertutup,satu ujung pipa u dibuat tertutup dan ujung lain
dihubungkan dengan sistem gas (Gambar 1.3). Bila dihubungkan dengan sistem
gas sampai raksa mengisi penuh pipa tertutup, berarti tekanan gas sama dengan
tekanan udara (Gambar 1.3a). Bila raksa pada pipa tertutup turun (Gambar 1.3b).
hal itu menunjukkan tekanan gas lebih kecil dari tekanan udara luar. Tekanan gas
dapat dihitung dari perbedaan tinggi raksa, karena tekanan pada ruang ujung
tertutup adalah nol (vakum). Keunggulam dari penggunaan manometer ini adalah
tidak perlu megukur tekanan udara luar.
Pgas = Patm – PHg
Gambar 1.3 Manometer tertutup
2.2.3 Tekanan Zat Cair
Tekanan yang ditunjukkan oleh suatu kolom berisi zat cair mengikuti
persamaan :
P = dgh
Di mana :
5
P = tekanan zat cair (N m-2 atau Pa)
d = rapatan zatcair (kg m-3)
g = percepatan gravitasi (N kg-1 atau m s-2)
h = tinggi zat cair (m)
Jika pada kolom barometer dihunakan zat dari raksa (Hg), maka tekanan 1
atm dapat dinyatakan dalam satuan Pascal (Pa) sebagai berikut :
Rapatan raksa (dHg)
= 13,5951 x 103 kg m-3
Percepatan gravitasi (g)
= 9,80665 N kg-1
Tinggi raksa (hHg)
= 760 mm = 0,76 m
P
= (13,5951 x 10 3 kg/m3)(9,80665 N/kg)
(0,76 m)
= 1,01325 x 103 Pa = 101, 325 kPa
= 1,01325 x 103 Pa = 101, 325 kPa
1 atm
Kolom manometer ataupun barometer umumnya berisi air raksa. Zat ini
dipilih karena mempunyai rapatan yang besar (13,6 g/cm 3) sehingga dapat
menunjukkan perbedaan tinggi yang relatif kecil. Bila cairan yang digunakan
memiliki rapatan kecil, perbedaan tinggi yang kecil sulit terdeteksi. Jika
digunakan zat cair selain raksa maka tinggi cairan yang ditunjukkan oleh kolom
pada tekanan dan suhu yang sama akan mengikuti hubungan :
dAhA = dBhB
Atau
hB = hA
( dᴀdᴃ )
dA,hA = rapatan dan tinggi cairan A
dB,hB = rapatan dan tinggi cairan B
Contoh 1 :
Seorang ingin memberikan larutan infus garam ke tubuh seorang pasien melalui
pembuluh darah dalam lengan. Jika rapatan larutan 1000 kg/m 3, tekanan darah
dalam pembuluh 2400 Pa, berapa tinggi minimum botol infus harus digantung di
atas lengan pasien agar larutan garam dapat masuk ke dalam tubuh pasien ? (g =
9,8 N/kg)
Jawab :
Supaya cairan dapat masuk ke tubuh, maka botol infus harus di gantung
sedemikian rupa sehingga tekanan larutan garam minimum sama dengan 2400 Pa.
Ketinggian (h) dihitung sesui persamaan :
6
P
h = dg
2400
= 0,24 m = 24 cm
( 1000 )(9,8)
Jadi, sebaiknya botol digantung dengan tinggi lebih dari 24 cm dari lengan
=
pasien.
Contoh 2 :
Tekanan udara di satu tempat diukur dengan barometer raksa adalah 0,98 atm.
Jika raksa diganti cairan dengan rapatan 1,15 g/cm3, hitung tinggi cairan yang
ditunjukkan oleh kolom pada barometer di tempat tersebut (dHg = 13,6 g/cm3)
Jawab :
hHg = 0,98 x 0,76 m = 7,448 m
dʜg
hcairan = hHg dcairan
13,6
= (7,4458)
1,15
= 8,8 m
Contoh 3 :
Suatu gas tetap diukur tekanannya menggunakan manometer terbuka yag berisi
(
)
cairan Dibutilfalat (d = 1,047 g/cm3). Kolom yang dihubungkan dengan sistem gas
ternyata lebih rendah dari kolom terbuka dengan perbedaan tinggi 13 mm. Jika
tekanan atmosfir 760 mmHg, berapa tekanan gas tersebut ?
Jawab :
dᴅ
hHg = hD dʜg
(1,047)
= (13)
(13,6)
= 1 mmHg
Pgas = Patm + PHg
= 760 mmHg + 1 mmHg
= 761 mmHg
2.3. Keadaan Standar (STP)
Volume suatu gas sangat dipengaruhi oleh tekanan dan suhu. Oleh
karena itu, setiap pernyataan mengenai volume gas harus diikuti
keterangan tentang tekanan dan suhu pengukuran.
7
Untuk membandingkan volume dari gas-gas yang diukur, maka
tekanan dan suhu harus diambil pada keadaan yang sama. Biasanya yang
digunakan adalah keadaan standar (STP = Standars Temperature and
Pressure) yang dinyatakan sebagai keadaan pada suhu 0 C dan tekanan 1
atm (760 mmHg).
2.4. Hukum-Hukum Gas
Berdasarkan sifatnya, semua gas dibedakan menjadi dua, yaitu :
Gas Ideal, yaitu suatu gas hipotesis yang mengikuti semua hukum-hukum
gas.
Gas nyata, yaitu gas yang ada dalam kehidupan sehari-hari, seperti gas N2, CO2,
O2, dan yang lainnya yang mengikuti hukum gas pada tekanan rendah.
Gas ideal sebenarnya tidak ada, tetapi sifat-sifatnya bisa didekati oleh gas
nyata monoatomik yang bersifat inert, seperti He, Ne, dan Ar, pada tekanan
rendah dan suhu tinggi. Suatu gas dianggap ideal jika pada molekul-molekulnya
tidak terjadi interaksi atau gaya tarik-menarik dan tidak memerlukan ruang.
Berdasarkan hasil percobaan, sifat-sifat umum dari gas telah dirumuskan
dalam hukum-hukum gas. Hukum-hukum ini menyatakan hubungan, volume,
tekanan, dan suhu dari gas. Percobaan umumnya dilakukan dengan mengambil
suatu sampel gas pada tempat tertutup, lalu mengamati apa yang terjadi bila
tekanan, volume, dan suhunya diubah-ubah. Karena menyangkut tiga variabel,
maka salah satu variabel tersebut harus dibuat konstan dan hubungan kedua
variabel lainnya juga harus ditentukan.
2.4.1 Hukum Boyle
Robert Boyle (1662), seorang ilmuwan dari Inggris, mula-mula mempelajari
pengaruh perubahan volume terhadap tekanan suatu gas pada suhu tetap. Ia
mengamati bahwa gas cenderung kembali ke volume asalnya setelah
dimampatkan atau dimuaikan. Ia menemukan suatu hubungan yang disebut
hukum Boyle yang berbunyi :
“Pada suhu tetap, volume dari sejumlah tertentu gas berbanding terbalik
dengan tekanannya.”
8
Secara matematis dinyatakan :
V∝
1
P
(pada suhu tetap)
V∝
k
P
(k = konstan/tetapan)
Atau
Atau
PV = Konstan
Dengan cara lain dapat dinyatakan :
P1V1 = P2V2
Atau
V₁
V₂
P₁
P₂
=
P1 dan V1 menyatakan tekanan dan volume awal.
P2 dan V2 menyatakan tekanan dan volume akhir.
Contoh 1.4 :
Sejumlah tertentu gas diekspansikan dari tekanan 720 mmHg menjadi 618 mmHg
pada suhu tetap. Jika volume mula-mula 3,73 L, hitung volume akhir gas.
Jawab :
P1V1 = P2V2
V₂ =
P ₁V ₁
P₂ =
( 720 )( 3,73)
= 4,3 L
618
2.4.2 Hukum Charles-Gay Lussac
9
Hukum kedua dari gas dinyatakan oleh Alexander Charles (1787),
seorang ahli Kimia dari Prancis yang tertarik pada udara panas. Ia
mempelajari pengaruh suhu yang diubah-ubah terhadap volume pada
tekanan tetap. Dari data-data percobaan, ia mendapatkan hubungan yang
dikenal dengan hukum Charles.
“Pada tekanan tetap, volume suatu gas berbanding lurus dengan suhu
mutlaknya.”
Secara matematis :
V α T (pada tekanan tetap)
Atau
V
T
=k
(k konstan)
Hubungan skala celsius dengan skala Kelvin dinyatakan sebagai :
K = oC = 273,15
K = suhu absolut/kelvin
o
C = suhu celsius
Untuk perhitungan biasanya hanya diperhatikan tiga angka, sehingga dapat
digunakan hubungan K = ocelsius + 273.
Secara terpisah gay Lussac (1802), teman seangkatan Charles juga
menemukan bahwa :
1
, 15 kali volumenya pada 0oC.
273
Ternyata persamaan yang diperoleh Gay Lussac sama dengan persamaan Charles
sebelumnya.
Dengan mengambil pendekatan lain, Gay Lussav juga mempelajari
pengaruh suhu terhadap tekanan pada volume tetap. Dari hasil percobaannya, ia
mendapatkan hubungan tekanan dan suhu, yang disebut hukum Gay Lussac.
“Tekanan suatu gas dengan massa tertentu berbanding lurus dengan suhu
Mutlaknya, bila volume tidak berubah.”
dinyatakan secara matematis:
P ∝ T
(pada volume tetap)
10
Atau
P
T
= konstan
Dengan cara lain
P1 P2
=
T1 T2
atau
P1 T 1
=
P2 T 2
Contoh 1.5 :
Suatu gas neon dalam suatu wadah 200 0C pada 100 pada⁰C. Jika suhu diturunkan
sampai 0 0C pada tekanan tetap, hitung volume akhir gas.
Jawab:
T₂
V₂ = V₁ T ₁
(0+273)
= (200) (100+273)
= 146,4 mL
Contoh 1.6 :
Sebuah tangki baja berisi gas CO2 pada 27 oC dan tekanan 12,0 atm. Hitunglah
tekanan gas dalam tangki bila suhu dinaikkan menjadi 100o.
Jawab : P2 = P1
= (12)
T₂
T₁
(100+273)
27+273
= 14,9 atm
2.4.3 Hukum Avogadro
Setelah mempelajari gas, Amadeo Avogadro (1776-1856), dari Italia
menemukan hubungan antara volume dan jumlah molekul gas, yang
kemudian disebut sebagai Hukum Avogadro.
“Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang volumenya sama
mengandung jumlah molekul yang sama pula.”
11
Pernyataan yang sama juga berarti :
“Semua gas yang jumlah molekulnya sama akan mempunyai volume yang
sama, asalkan diukur pada suhu dan tekanan yang sama.”
Menurut Avogadro, volume gas tidak tergantung pada jenis gas,
melainkan pada jumlah mol, suhu, dan tekanannya. Pada tekanan dan suhu
konstan, hukum Avogadro secara matematis ditulis :
V ∝ n
Atau
V
=¿ konstan
n
(n = jumlah mol gas)
Sebelumnya telah diperoleh bahwa 1 mol setiap gas memiliki jumlah
molekul yang sama, yaitu 6,02
×
1023 molekul. Bilangan ini disebut
dengan bilangan Avogadro (N). Jika diukur pada keadaan STP, 1 mol tiap
gas mempunyai volume yang sama, yaitu sebesar 22,414 liter. Volume ini
disebut Volume Avogadro atau Volume Molar.
1 mol gas (STP) = 22,4 L
Jika Vm menyatakan volume molar gas, maka volume n mol gas pada
P dan T yang sama adalah V = n x Vm.
Contoh 1.7 :
Pada suhu dan tekanan tertentu, 11 gas gram CO 2 memiliki volume 2,5 L. Pada
suhu dan tekanna yang sama, tentukan :
a. Volume 1 mol CO2 (C = 12; O = 16)
b. Volume 1 mol N2
Jawab :
a. 11 gram CO2 =
11 1
=
4 4
mol
12
1
4
mol CO₂ = 2,5 L
1 mol CO₂
∝2,5 x 4 Liter ∝
10 L
b. Sesuai Hukum Avogadro, 1 mol setiap gas mempunyai volume yang sama
pada P dan T yang sama.
1 mol CO2 ∝ 10 L
Maka :
1 mol N₂ ∝ 10 L
2.4.4 Hukum Gas Ideal
Kombinasi dalam satu pernyataan hukum Boyle, Charles, Gay
Lussac dan Avogadro diperoleh suatu persamaan baru, yaitu :
Vα
n/T
P
Atau
PV
nT
=R
Secara umum ditulis sebagai :
PV = n R T
Persamaan ini disebut juga dengan Persamaan Gas Ideal.
Untuk satu jenis gas pada dua keadaan yang dibandingkan (P, V dan
T), maka n adalah tetap. Persamaaanya menjadi :
PV
T
= nR (suatu tetapan)
PV
T
= Konstan
Atau
13
Atau
P ₁V ₁
T₁
=
P ₂V ₂
T₂
(n = tetap)
T1 dan T2 adalah suhu, harus dalam Kelvin, sedangkan satuan tekanan yang sesuai
dapat digunakan untuk P1 dan P2. Demikian pula untuk satuan volume V1 dan V2.
a. Mencari Tetapan Gas R
Berdasarkan persamaan gas ideal, R adalah suatu tetapan universal bagi
semua jenis gas yang besarnya dapat ditentukan. Dengan mengambil hipotesis
avogadro, bahwa volume tertentu suatu gas pada suhu dan tekanan yang sama
akan mengandung jumlah molekul yang sama, berarti ungtuk V ,P, dan T yang
tetap maka memiliki nilai n yang juga tetap. Untuk memudahkan perhitungan,
nilai numerik R dihitung untuk 1 mol gas pada STP (0 C, 1 atm) yang volumenya
mendekati 22,414 L, sehingga diperoleh :
R
PV
nT
( 1 atm ) (22,414 L)
= ( 1 mol ) (273,15 K )
= 0,08206 L atm mol-1 K-1
Harga R dapat dinyatakan dengan satuan lain seperti dicantumkan pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Harga R dalam satuan lain
Tipe Satuan
Mekanik
SI
Cgs
Panas
Harga R
0,08206
8,314
8,314 x 107
1,987
Satuan
L atm mol-1 K-1
Joule mol-1 K-1
Erg mol-1 K-1
Kal mol-1 K-1
Contoh 1.8 :
Gas SO2 dengan volume 5,0 L pada 18oC dan tekanan 1500 mmHg, hitunglah :
a. .Volume gas SO2 pada STP
14
b. Jumlah mol gas SO2
Jawab :
P ₁V ₁
=
T₁
a.
V2 = V1
P ₂V ₂
T₂
( TT ₂₁ )( PP ₁₂ )
= (5,0)
(273+0) (1500)
(273+18) (760)
= 9,3 L
b. Jumlah mol dapat dihitung menggunakan salah satu keadaan yaitu :
1500
(5,0)
n PV = 760
= 0,4 mol
RT
( 0,0821 )(291)
( )
( )
b. Berat Molekul Gas Ideal
Persamaan yang menghubungkan langsung dengan berat molekul dapat
diturunkan dari persamaan gas ideal. Banyaknya gas juga dapat dihitung bila P, V,
dan T diketahui. Untuk n mol gas, berlaku :
PV
n RT
( )
Jika massa m gas diketahui, maka n = m/M. Berat molekul (M) gas dihitung
dengan persamaan :
m
PV
=
M
RT
Atau
M=
mRT
PV
Bila menggunakan persamaan hukum gas ideal maka harus diperiksa secara teliti
satuan-satuan dari variable yang digunakan. Satuan tersebut harus sama dengan
satuan tetapan gas R yang dipilih.
Contoh 1.9 :
Suatu sampel udara bervolume1,29 L pada 18oC dan 765 mmHg mempunyai
berat2,71 g. hitung berat molekul efektif udara bila udara bersifat seperti gas ideal.
15
Jawab :
M=
1,29
765
mRT
¿
=
= 49,9 g/mol
760
PV
( 2,71 ) ( 0.0821 ) (291)
¿
( )
c.
Rapatan Gas
Jika rumus molekul gas diketahui, maka berat 1mol gas tersebut juga dapat
diketahui. Demikian pula dirapatkan pada STP atau keadaan lain dapat dihitung.
Rapatan gas didefinisikan sebagai perbandingan masa gas terhadap volumenya
pada suhu dan tekanan tertentu.
Secara matematis hubungan tersebut di tulis :
d=
m
v
dimana :
d = rapatan gas (g/L)
m=masa gas (g)
v=volume gas (L)
Rapatan gas juga dapat dihitung dari persamaan gas ideal
PV = nRT
m
PV =
RT
M
m
PM
= RT
v
atau :
m
PM
d = V = RT
Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa rapatan gas berbanding lurus
dengan tekanannya dan berbanding terbalik dengan volume dan suhu mutlaknya.
Semakin tinggi tekanan dari sejumlah tertentu gas pada suhu tetap akan
menyebabkan volume menjadi semakin kecil dan akibatnya rapatan gas akan
semakin besar.
Untuk gas ideal pada dua keadaan yang dibandingkan berlaku hubungan :
16
d₂
d₁
=
V₁
V₂
Atau
d₂
d ₁₁
1
=
2
( )( )
T
2
T
P
1
P
Dimana :
d₁ = rapatan gas pada keadaan awal
d₂ = rapatan gas pada keadaan baru atau yang telah
diubah
Contoh 1.10 :
Pada STP , rapatan oksigen adalah 1,43 g/L. Tentukan rapatan oksigen pada 17 ºC
dan tentukan 700 mmHg.
Jawab :
T ₁ P2
¿( )
d₂ =d₁ (
T ₂ P1
= (1,43)(
273 700
¿(
)
290 760
= 1,24 g/L
2.4.5 Hukum Dalton
Persamaan gas ideal tidak hanya berlaku pada yang terdiri dari satu jrnis
gas saja, tetapi dapat juga digunakan untuk campuran gas. Bila beberapa macam
gas yang tidak saling bereaksi dicampur dalam satu wadah, masing-masing gas
akan melakukan sebagian tekanan. Tekanan yang diberikan setiap macam gas
dalam campuran disebut Tekanan Persial . besarnua tekanan persial gas akan
sama dengan tekanan gas itu bila berada dalam wadah.
Misalkan jika sejumlah tertentu gas H₂ berada sendirian dalam wadah
mengerahkan tekanan 0,25 atm dan sejumlah tertentu gas N₂ mengerahkan 0,75
atm ketika berada sendirian dalam wadah yang sama pada suhu yang sama , maka
tekanan total keduanya jika berada dalam wadah bersama adalah 0,25 + 0,75 = 1,0
atm.
Hubungan tekanan persial komponen gas dalam campuran dan tekanan
total dirumuskan oleh John Dalton ( 1803 ), yang dikenal dengan Hukum Dalton .
Bunyi lenkapnya adalah :
17
“ Tekanan total suatu campuran gas adalah jumlah tekana semua
komponennya.“
Secara matematis ditulis :
P₁ = Pᴀ + PB + PC + …….
Pt
= tetakan gas total dalam campuran .
PA, PB, PC, = tekanan persial masing-masing gas
Bila campuran mol tiap gas yang terdapat dalam campuran diketahui ,
maka tekanan total gas yang dihitung sesuai persamaan gas ideal :
nt RT
Pt =
V
Dimana nt adalah jumlah mol total gas dalam campuran .
Dimana persial masing-masing gas bila dihubungkan dengan tekanan total
maka akan berlaku hubungan :
jumlah molekul gas ke−i
¿
Xi = nt = mol total g as dalam campuran
Jumlah fraksi mol total dalam campuran dirumuskan :
XA + XB + XC + ………… = 1
Tekanan persial gas dapat juga dihitung dari hubungan :
¿ RT
Pt = V
Dimana Pi dan ni adalah tekanan persial dan jumlah mil gas ke – i
Hokum Dalton berguna untuk menentukan tekanan yang dihasilkan dari
campuran dua ataulebih
gas yang pada mulanya berada pada tempat yang
terpisah.
Contoh 1.11
Sebuah bejana berkapasitas 10,0 liter mangandung 7,0 g N₂ dan 16,0 g O₂ pada
27 ºC. hitunglah :
a. Fraksi mol masing-masing gas.
b. Tekanan total gas campuran.
c. Tekanan persial gas.
Jawab :
7
= 0,25 mol
28
16
16,0 O₂ =
= 0,5 mol
32
mol total = 0,25 + 0,5 = 0,75
0,25
Xn₂ =
= 0,333
0,75
a. 7,0 N₂ =
18
Xo₂ =
0,5
0,75 = 0,667
ntRT
V
( 0,75 )( 0,0821 ) (300)
=
=1,847 atm
(10)
c. Pn₂ = Xn₂ Pt
= (0,333)(1,8421 atm)= 0,615 atm
Po2 = X o2 Pt
= (0,667)(1,847 atm) = 1,232 atm
b. Pt =
a. Mengumpulkan Gas di Atas Air
Di dalam laboratorium gas diambil denagn mengumpulkannya
dalam botol diatas air ( Gambar 1.10 ). Gas gas yang dikumpkan dengan
cara ini kan tercampur dengan uap air yang ikut terbawa oleh gas. Dengan
demikian tekanan botol didalam botol siatas air , selain ditimbulkan oleh
gas juga berasal dari tekan uap air. Akibat permukaan ini permukaan air
dalam botol menjadi turun. Pada saaat permukaan air didalam botol sama
denaga permukaan diluar, tekanan total dala botol sama dengan tekanan
udara luar.
Gambar 1.10 Mengumpulkan gas di atas air
Tekanan uap air hanya tergantung dari suhu dan dapat dicari dalam table. Jika
tekanan udara diketahui, tekanan parsial gas dapat dihitung berdasarkan hokum
Dalton.
Ptotal = Pgas + PH2O
Atau
PGas = Ptotal - PH2O
Contoh 1.12 :
19
100 ml gas O2 dikumpulkan dalam sebuah botol di atas air pada suhu 23C da
tekanan 800mmHg. Tekanan uap air pada suhu 23C = 21, maka hitunglah :
a. Tekanan persial oksigen.
b. Jumlah mol oksigen
c. Volume oksigen kering pada STP.
Jawab :
a.
Ptotal = PO₂ + PH₂O
PO₂ = Ptotal - PH₂O
= 800 – 21 = 779 mmHg
Po ₂Vo ₂
b.
nO₂ =
RT
(¿779 /₇₆₀)(0,1)
= ( 0,082 ) (296) = 0,0042 mol
¿
c.
oksigen kering pada STP :
T₂ = 273 + 0 = 273 ˚K
P₂= 760 mmHg
V₂ = ?
V₁ = 100 ml
T₁ = 273 + 23 =296 ˚K
P₁ = 799 mmHg
V₂ = V₁(
T₂
¿
T₁
(
P₁
¿
P₂
273
779
= (100 )( 296 ¿ ( 760 ¿ = 94,5 mL
Contoh 1.13 :
Pengukuran selam 6 menit pada metabolism basal, seorang pasien
menghembuskan udara 52,5L yang diukur diatas air paada 20C dan tekanan
750mmHg. Tekanan uap air pada 20 C = 17,5mmHg. Setelah dianalisis udara
yang dikeluarkan mengandung 16,75% dan yang di hirup mengandung 20,32%
volume oksigen kering .bila kelarutan oksigen dalam air diabaikan, hitunglah
oksigen rata-rata yang dikonsumsi oleh pasien dalam cm3O2permenit pada STP?
Jawab :
Tekanan 750mmHg disebabkan oleh udara kering ( bebas uap air ) dan tekanan
uap air .
Pudara kering
P1 – PH₂O
= 750 – 17,5 = 732,5 mmHg
Volime udara kering pada STP berlaku :
=
20
₂
₂
( )( )
T P
₁
₂
T P
273 779
= (100)
296 760
V₂ = V₁
( )( )
= 47,1 L
2
volume O kering yang dikonsumsi(S TP)
waktu volume O2 dikonsumsi
( 20,23 −16,75 ) (47,1 L)
=
6 menit
= 0,280 L/menit = 280 cm3/menit
Rata – rata O₂ yang dikonsumsi =
2.4.6 Hukum Efusi Graham
Bila dua macam gas yang tidak saling bereaksi ditempatkan didalam wadah,
maka kedua gas akan segera bercampur sehingga membentuk campuran yang
serba sama (homogen) proses pencampuran ini disebut Difusi.
Selain mudah berdifusi, molekul-molekul gas juga dapat mengalamiefusi.
Efusi adalah suatu proses dimana partikel-partikel gas bergerak melalui lubang
sempit melalui lubang sempit dari tempat yang bertekenan tinggi ketempet yang
bertekan rendah. Proses ini terjadi pada gas yang mengalir uang vakum lewat pori
(Gambar 1.11). Peristiwa yang sama terjadi pada balon yang diisi gas helium. Bila
balon tersebut dibarkan terlalu lama, gas helium akan keuar melalui melalui poripori balon sehingga balon menjadi kempes.
Gambar 1.11 Efusi gas di dalam ruangan
Pada tahun 1830, Thomas Graham mempelajari kecepatan efusi berbagai
macam gas dan mendapatkan suatu hubungan yang kemudian disebut sebagai
Hukum Graham .
“ Pada suhu dan tekanan yang sama, kecepatan efusi gas berbanding
terbalik dengan akar rapatannya . “
Secara matematis di tulis
I
rα
d
Jika kecepatan efusi dari dua gas A dan B dibandingkan , maka :
rᴀ
dᴀ
=
rᴃ
dᴃ
Dimana
rA, rB = kecapatan efusi gas A dan B.
dA , dB = rapatan gas A dan B.
√
√
21
Dalam praktiknya yang biasa diukur adalah ukur (detik) yang diperlukan
oleh sejumlah tertentu gas untuk berefusi melalui lubang kecil. Mengingat
kecepatan efusi berbanding terbalik dengan waktu efusi (r α 1/t), maka rumus
diatas dapat pula ditulis :
tᴀ
dᴀ
=
tᴃ
dᴃ
tA dan tB adalah waktu efusi gas A dan B.
Menurut persamaan rapatan gas ideal, rapatan gas berbanding lurus dengan
√
bobot molekulnya. Karena itu persamaan selanjutnya menjadi :
rᴀ
dᴃ
Mᴃ
=
=
rᴃ
dᴀ
Mᴀ
Atau
rᴀ
Mᴃ
=
rᴃ
Mᴀ
Atau
rᴀ
Mᴀ
=
rᴃ
Mᴃ
√ √
√
√
Di mana Mᴀ dan Mᴃ adalah bobot molekul masing-masing gas.
Berdasarkan hukum efusi Graham dapat disimpulkan bahwa gas yang bobot
molekulnya lebih kecil akan berefusi lebih cepat daripada yang bobot molekulnya
lebih besar.
Contoh 1.14 :
Pada suhu tekanan yang sama, manakah diantara gas O₂ dan CO₂ yang berefusi
lebih cepat ? hitung berapa kali lebih cepat ! ( O = 16 ; C= 12 )
Jawab :
Berat molekul O2 adalah 32 dan CO2 adalah 44. Menurut Hukum Graham, gas
yang bobot molekulnya lebih rendah akan berefusi lebih cepat dari yang bobotnya
lebih besar. Jadi O2 akan berefusi lebihcepat daripada CO2ro² √ Mco₂ √ 44
=
=
= 1.2
rco₂ √ Mo ₂ √ 32
ro2 = 1,2 rco₂
2.5 TEORI KINETIKA GAS
Hukum gas ideal yang dipelajari sebelumnya meringkas sifat-sifat
fisis gas pada tekanan rendah. Sifat-sifat gas juga dapat di jelaskan dengan
22
teori yang diturunkan dari sifat prilaku gas yang di peroleh dari percobaan
sebelumnya, yaitu sebagai berikut :
1.
Gas akan mengisi wadah tertutup dan akan keluar melalui lubang sempit jika
2.
wadah itu berpori
Suatu zat yang berwujud gas akan memiliki volume yang jauh lebih besar
3.
daripada bentuk cair.
Dalam ruang tertutup, suatu gas melakukan tekanan yang sama ke segala
4.
5.
6.
arah.
Gas akan memuai bila tekanan ditiadakan.
Volume gas dapat di perkecil dengan memampatkannya.
Dalam ruag tertutup gas melakukan tekanan tertentu. Selama volume tetap
7.
dan tidak ada kalor yang masuk atau keluar, maka tekanan akan tetap.
Tekanan gas pada volume tertentu akan akan bertambah bila suhu dinaikan
8.
dan berkurang bila suhu diturunkan.
Partikel- partikel gas yang bergerak mempunyai enrgi kinetik yang tergantung
pada masa dan kecepatannya.
9. Eksperimen menunjukan bahwa gas yang lebih rapat berdifusi lebih lambat
daripada gas yang kurang rapat pada suhu yang sama.
Dari perilaku gas diatas dapat dirumuskan suatu teori yang disebut Teori
Kinetika Gas. Teori ini dapat diringkas dalam suatu model sebagai berikut :
1. Gas terdiri dari partikel-partikel sangat kecil yang disebut molekul yang
banyak jumlahnya.
2. Molekul-molekul selalu bergerak secara ack kesegala arah dengan kecapatan
sangat tinggi dan lintasan lurus.
3. Molekul-molekul gas saling bertabrakan satu sama lain dengan dinding
wadahnya. Tabrakan tidak mengakibatkan molekul kehilangan energi atau
bersifat elastis sempurna.
4. Volume sesungguhnya dari molekul gas dapat diabaikan terhadap volume
wadah sesungguhnya karena diameter rata-rata molekul sangat kecil
dibandingkan jarak rata-rata molekul.
5. Gaya tarik menarik atau tolak menolak antara molekul gas dapat di abaikan
karena jarak rata-rata antara molekul sangat besar.
6. Energi kinetik rata-rata molekul gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.
Rumus secara matematis yang diperoleh atas dasar teori di atas ternyata
sesuai dengan hasil percobaan.
23
2.6 PENYIMPANGAN DARI HUKUM GAS IDEAL
Hukum-hukum yang telah dibicarakan sebelumnya hanya tepat untuk gas
ideal. Secara eksak bila diterapkan untuk gas nyata maka hasilnya agak
menyimpang, karena sifat dari gas berbeda dengan gas ideal. Namun demekian
pada tekanan rendah ( ≤ 1 atm ), hukum gas ideal sangat memuaskan untuk
kebanyakan gas.
Pada molekul gas ideal diasumsikan tidak terjadi gaya tarik menarik dan
tidak memerlukan ruang. Sedangkan gas nyata antara molekulnya terjadi tarikmenarik dan memerlukan ruang untuk ditempati.
Gas ideal yang didinginkan sampai suhu nol mutlak tanpa terkondensasi
menjadi cairan. Molekul-molekul gas nyata umumnya bila di tekan dan
didinginkan akan mencair. Akibatnya gas tarik-menarik antar molekul menjadi
semakin besar. Hal ini menunjukan bahwa gas bersifat tidak ideal pada tekanan
tinggi dan suhu rendah. Sifat-sifat ideal dapat didekati gas nyata pada tekanan
rendah dan suhu tinggi jauh diatas suhu kritisnya, dimana gas itu dapat dicairkan
betapapun besarnya tekanan yang diberikan.
Secara empris, untuk menyatakan suatu gas bersifat ideal atau tidak adalah
bertitik tolak pada persamaan gas ideal PV = nRT . Persamaan ini diberi suatu
faktor baru disebut Faktor Konpresibilitas (Z), sehingga menjadi :
PV = Z nRT
Atau
PV
=Z
nRT
Jika gas ideal memiliki Z = 1, bila tidak ideal memiliki Z ≠ 1. Untuk Z < 1
menyatakan gas ini lebih dapat dimampatkan (kompresibel) dan Z > 1 kurang
kompresibel dari gas ideal.
Bila digambarkan grafik Z terhadap P pada T tetap , maka untuk gas ideal
diperoleh grafik lurus sedangkan gas nyata tidak lurus tergantung dari jenis
gasnya (Gambar 1.12). Dari grafik terlihat bahwa gas CO 2 dibawa tekanan 600
atm grafiknya selalu dibawah grafik gas ideal (Z < 1) dikatakana bahwa CO 2 lebih
kompresibel daripada gas ideal. Sebaliknya grafik gas H 2 selalu diatas grafik gas
ideal (Z > 1), sehingga dikatakan gas H 2 kurang kompresibel dibandingkan gas
ideal.
24
Gambar 1.12 Grafik Z terhadapn P gas nyata pada 0˚C
Besarnya simpangan dari sifat gas ideal tergantung dari jenis gas. Gas-gas
seperti O2, N2, H2 , dan He mempunyai suhu kritis rendah dan antar molekulnya
tidak terlalu tarik-menarik,sehingga pada tekanan dan suhu biasa bersifat ideal.
Pada tekanan sampai 50 atm hanya akan menjadi penyimpangan sebesar 5%.
Untuk gas CO2, Cl2 dan NH3, suhu kritisnya tinggi dan antara molekulnya terjadi
cukup interaksi sehingga pada tekanan yang sama agak menyimpang dari sifat
ideal. Pada tekanan 1 atm kira-kira menyimpang 2-3 %.
Contoh 1.15 :
Pada suhu 27oC , 16 g O2 terdapat dalam ruang bervolume 10 L dan tekanan
1,0 atm. Buktikan dengan perhitungan apakah gas O2 bersifat ideal atau tidak ?
Jawab :
16
Mol O2 =
= 0,5 mol
32
z =
PV
nRT
( 1 ) (10)
= 0,81
( 0,5 )( 0,0821 ) (300)
Karena harga Z < 1, maka gas O₂ bersifat tidak ideal (kompresible).
=
2.7 PERSAMAAN GAS NYATA
Sifat-sifat gas nyata menyimpang dari gas ideal terutama pada tekanan
tinggi dan suhu rendah, sehingga rumus gas ideal tidak tepat digunakan pada gas
nyata. Untuk mengatasi terjadinya penyimpangan itu dapat digunakan dua cara.
Pertama, dengan mengubah keadaan gas sehingga memenuhi persamaan gas
ideal. Dalam hal ini keadaan mendekati sifat-sifat ideal bila dilakukan pada
tekanan rendah dan suhu tinggi. Kedua, memodifikasi persamaan gas ideal dengan
25
memasukan factor - faktor yang menyebabkan terjadinya perbedaan antara gas
nyata dan gas ideal, sehingga diperoleh persamaan baru yang dapat di terapkan
pada gas nyata.
Pada tahun 1873 Van Waals memberikan factor koreksi terhadap volume
dan tekanan pada persamaan gas ideal ( PV = nRT ). Volume memerlukan koreksi
karena molekul-molekul gas nyata mempunyai volume yang tidak dapat
diabaikan. Pada gas ideal, molekul-molekulnya dianggap tidak mempunyai
volume, sehingga tempat merupakan ruang kosong, kedalam molekul-molekul gas
laindapat dimasukan bila gas dimampatkan. Dalam persamaan barunya Van Der
Waals mengurangi volume gas terukur dengan volume gas efektif total molekulmolekul gas sebesar nb. Dengan kata lain, volume suatu molekul bukanlah V
melainkan (V – nb), dengan b adalah factor koreksi dari volume yang diabaikan
per mol, dan n adalah mol gas.
Factor koreksi juga diperlukan pada tekanan karena adanya interaksi antara
molekul pada gas nyata yang mengakibatkan gerakannya menjadi tidak lurus dan
kecepatannya menjadi lebih kecil dibandingkan gas ideal. Keadaan ini
mengakibatkan tumbukan molekul-molekul gas nyata pada dinding lebih jarang
terjadi di banding gas ideal sehingga tekanannya lebih kecil dari tekanan gas ideal.
Van Der Waals memberikan koreksi sebesar
n²a
V²
yang ditambahkan pada
tekanan terukur.
Dengan memasukan kedua factor koreksi kedalam persamaan gas idel, maka
diperoleh persamaan :
n²a
P+
( V −n b )=nRT
V²
Atau
(
)
P=
nRT
n²a
−
V −nb V ²
Persamaan ini disebut persamaan Van Der Waals untuk gas nyata, dengan a
dan b adalah suatu tetapan yang nilainya tergantung pada jenis gas. Meskipun
rumusnya agak kompleks tetapi dapat diterapkan untuk berbagai gas pada suhu
dan tekan yang berbeda.
26
Contoh 1.16 :
Hitung tekanan yang dihasilkan oleh 1 mol CO 2 pada 0oC dalam volume 1,0 ,
bila gas bersifat ideal. a = 3,59 L2 atm mol-2 dan b = 0,047 L mol-1. Bandingkan
harganya bila gas iideal
Jawab :
nRT
n²a
−
P=
V −nb V ²
( 1 ) ( 0,0821 ) (273) ( 1 )2 (3,59)
−
=
( 1,0−0,0427)
(1,0)²
= 19,82 atm
Bila dihitung dengan persamaan gas ideal, maka diperoleh :
nRT
P= V
( 1 ) ( 0.0821 ) (273)
=
= 22,41 atm
(1,0)
Setelah dibandingkan, ternyata tekanan yang diperoleh dari tekanan gas ideal pada
kondisi yang sama.
BAB III PENUTUP
3.1 SIMPULAN
Gas terdiri dari molekul-molekul yang jaraknya saling berjauhan sehingga
gaya tarik-menariknya sangat lemah. Gaya tarik yang lemah mengakibatkan
27
molekul-molekul gas bebas bergerak ke segala arah. Molekul-molekul gas itu
bergerak sangat cepat dan terus bertumbukan satu sama lain dan juga dengan
dinding wadahnya. Adanya tumbukan ini menghasilkan tekanan. Tekanan
didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas. Udara
mempunyai berat sehingga menimbulkan tekanan. Untuk mengetahui adanya
tekanan udara, digunakan suatu alat yang disebut barometer. Barometer sederhana
dibuat pertama kali oleh Evangista Torricelli (1643).
Ada beberapa ilmuwan yang melakukan penelitian tentang gas. Penemuan mereka
mengenai gas dikenal dengan hukum-hukum gas berdasarkan nama ilmuwan
tersebut. Seperti hukum Boyle, hukum Charles-Gay Lussac, hukum Avogadro.
Kombinasi dalam satu pernyataan hukum Boyle, Charles, Gay
Lussac dan Avogadro diperoleh suatu persamaan baru, yaitu hukum gas
ideal.
Berdasarkan sifatnya, semua gas dibedakan menjadi dua, yaitu gas
ideal dan gas nyata. Gas Ideal, yaitu suatu gas hipotesis yang mengikuti
semua hukum-hukum gas sedangkan gas nyata, yaitu gas yang ada dalam
kehidupan sehari-hari, seperti gas N2, CO2, O2, dan yang lainnya yang
mengikuti hukum gas pada tekanan rendah.
3.2 SARAN
Dengan mempelajari teori mengenai gas, kita menjadi tahu bagaimana
Tuhan menganugerahkan kemampuan yang luar biasa yang dimiliki manusia
untuk meneliti ilmu pengetahuan sehingga apa yang diteliti dapat bermanfaat
dalam kehidupan sehari-hari. Penyusun berharap dengan adanya makalah ini,
pembaca terpacu untuk selalu memiliki rasa ingin tahu terhadap bidang
keilmuwan dan melakukan penelitian di masa mendatang.
Daftar Pustaka
Yazid, Estien. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. Andi : Yogyakarta
http://grasianto-chemistry.blogspot.com/p/materi-gas-ideal.html
28
http://kimiatip.blogspot.com/2013/04/materi-gas-dan-contoh-soalnya.html
http://sitirisnayah.blogspot.com/2013/06/tiga-wujud-materi-padat-cair-dangas.html
DAFTAR PUSTAKA
29
(Gas)
Disusun Oleh : Aat Mujizat
(13040001)
Adriany Serly Listyorini
(13040002)
Anisah Nurjanah
(13040003)
Dosen : Okpri Meila M.Farm Apt
SEKOLAH TINGGI FARMASI MUHAMMADIYAH TANGERANG
2014
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji dan syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang Maha Pengasih
dan Maha Penyayang. Karena, atas rahmat dan karunia-Nya, kami dapat
menyelesaikan tugas makalah “GAS” mata kuliah Kimia Fisika, yang diberikan
oleh dosen untuk dapat diselesaikan dengan sebaik mungkin. Shalawat serta salam
semoga selalu tercurahkan pada Rasulullah Muhammad Shalaulahu’alaihi
wasalam, keluarganya yang mulia, para sahabatnya yang agung sampai akhir
zaman nanti.
Kami mengucapkan terimakasih kepada teman-teman serta dosen
pembimbing yang dengan setia mendampingi, memberi semangat dan arahan
kepada kami untuk menyusun makalah ini.
Dalam penyusunan makalah ini, penyusun menyadari masih banyak
kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun dari para
pembaca sangat diharapkan untuk penyusunan makalah selanjutnya agar lebih
baik lagi.
Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Tangerang, Oktober 2014
Penyusun
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................... i
DAFTAR ISI ................................................................................................ ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 1
1.3 Tujuan Makalah ............................................................................. 1
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Sifat-Sifat Gas ............................................................................... 2
2.2 Tekanan .......................................................................................... 3
2.2.1 Tekanan Udara ..................................................................... 3
2.2.2 Tekanan Gas ........................................................................ 4
2.2.3 Tekanan Zat Cair ................................................................. 6
2.3 Keadaan Standar (STP) ................................................................. 9
2.4 Hukum-Hukum Gas ...................................................................... 9
2.4.1 Hukum Boyle ...................................................................... 9
2.4.2 Hukum Charles-Gay lussac ................................................ 11
2.4.3 Hukum Advogand ............................................................. 13
2.4.4 Hukum Gas Ideal ............................................................... 14
2.4.5 Hukum Dalton ................................................................... 19
2.4.6 Hukum Efusi Graham ........................................................ 24
2.5 Teori Kinetik Gas ......................................................................... 26
2.6 Penyimpangan dari Hukum Gas Ideal ......................................... 27
2.7 Persamaan Gas Nyata .................................................................. 29
BAB III PENUTUP
3.1 Simpulan ...................................................................................... 32
3.2 Saran ............................................................................................ 32
DAFTAR PUSTAKA
............................................................................... 33
2
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Gas adalah salah satu dari tiga keadaan materi. Gas mempunyai sifat
khusus yang tidak dimilikioleh zat cai maupun zat padat. Salah satu yang
menarik dari gas adalah sifat-sifatnya yang tidak tergantung dari kompisisi
kimianya. Semua gas memperlihatkan sifat-sifat yang hampir sama, bila
variabel seperti tekanan dan suhunya diubah.
Sifat-sifat fisik gas secara umum dapat dinyatakan dalam hukumhukum gas. Hukum-hukum ini berlaku untuk gas ideal, sedangkan untuk
gas nyata (non-ideal) seperti yang banyak kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, rumusannya agak menyimpang. Meski demikian, sifat-sifat
ideal suatu gas bisa didekati oleh gas nyata pada kondisi tertentu.
Pada bab ini kita akan membahas sifat-sifat gas, pengukuran tekanan,
dan hukum-hukum gas ideal. Selanjutnya, kita akan meninjau terjadinya
penyimpangan dan persamaan yang sesuai untuk gas nyata.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan gas?
2. Apa saja sifat-sifat gas?
3. Apa saja hukum-hukum gas menurut para ilmuwan?
4. Apa perbedaan gas ideal dan gas nyata?
1.3 TUJUAN MAKALAH
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mempelajari sifatsifat persamaan gas nyata. Adapun hal-hal yang akan dibahas adalah
seputar tekanan, dan volume dalam gas ideal maupun gas nyata beserta
hukum-hukum gas yang mendasarinya.
BAB II
PEMBAHASAN
Gas adalah salah satu dari tiga keadaan materi. Gas mempunyai sifat
khusus yang tidak dimilikioleh zat cai maupun zat padat. Salah satu yang
menarik dari gas adalah sifat-sifatnya yang tidak tergantung dari kompisisi
1
kimianya. Semua gas memperlihatkan sifat-sifat yang hampir sama, bila
variabel seperti tekanan dan suhunya diubah.
Sifat-sifat fisik gas secara umum dapat dinyatakan dalam hukumhukum gas. Hukum-hukum ini berlaku untuk gas ideal, sedangkan untuk
gas nyata (non-ideal) seperti yang banyak kita jumpai dalam kehidupan
sehari-hari, rumusannya agak menyimpang. Meski demikian, sifat-sifat
ideal suatu gas bisa didekati oleh gas nyata pada kondisi tertentu.
Pada bab ini kita akan membahas sifat-sifat gas, pengukuran
tekanan, dan hukum-hukum gas ideal. Selanjutnya, kita akan meninjau
terjadinya penyimpangan dan persamaan yang sesuai untuk gas nyata.
2.1 SIFAT-SIFAT GAS
Gas terdiri dari molekul-molekul yang jaraknya saling berjauhan
sehingga gaya tarik-menariknya sangat lemah. Gaya tarik yang lemah
mengakibatkan molekul-molekul gas bebas bergerak ke segala arah.
Molekul-molekul gas itu bergerak sangat cepat dan terus bertumbukan satu
sama lain dan juga dengan dinding wadahnya. Adanya tumbukan ini
menghasilkan tekanan.
Molekul-molekul gas cepat sekali berdifusi atau bercampur satu dengan
yang lain. Jika beberapa macam gas yang tidak saling berinteraksi ditempatkan
dalam wadah yang sama, maka gas-gas tersebut akan segera bercampur sehingga
membentuk campuran yang homogen. Hal ini karena di antara molekul gas
terdapat banyak ruang kosong sehingga molekul itu dapat bebas bergerak dan
hanya sedikit mengalami rintangan.
Berbeda dengan cairan atau zat padat, gas tidak mempunyai bentuk dan
volume tertentu. Ukuran molekul gas sangat kecil dan jaraknya sangat renggang
sehingga gas sangat sensitif terhadap perubahan tekanan dan suhu. Gas mudah
sekali dimanfaatkan (compressed) dan dikembangkan (expanded), serta dapat
mengisi semua bagian ruangan yang ditempatinya. Dapat dikatakan bahwa
volume gas adalah volume wadahnya.
Banyaknya gas biasanya ditetapkan dengan cara mengukur volumenya.
Namun, karena volume gas berubah-ubah tergantung tekanan dan suhu, kedua
faktor tersebut juga harus diukur.
2
2.2 TEKANAN
Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang per
satuan luas.
Tekanan =
gaya yang menekan
luas bidangtekanan
Atau dirumuskan :
F
P=
A
Satuan SI untuk gaya adalah Newton (N) dan luas bidang adalah m 2. Oleh
sebab itu satuan tekanan sesuai persamaan diatas adalah N/m2. Satuan tekanan
dalam SI adalah Pascal (disingkat Pa). Sati pascal adalah gaya sebesar 1 newton
yang bekerja pada bidang seluas 1 m2.
N
1 Pa = 1
m²
2.2.1 Tekanan Udara
Udara mempunyai berat sehingga menimbulkan tekanan. Untuk mengetahui
adanya tekanan udara, digunakan suatu alat yang disebut barometer.
Barometer sederhana dibuat pertama kali oleh Evangista Torricelli (1643).
Skema Barometer buatan Toricelli ditunjukkan pada gambar 1.1. alat ini dibuat
dengan mengisi suatu tabung kaca yang panjangnya 1 m degan merkuri (air raksa)
sampai penuh. Tabung dibalik hingga salah satu ujung yang terbuka terbenam
dalam bejana yang berisi raksa. Terlihat raksa dalam tabung turun setinggi h,
sehingga ruang bagian atas tabung menjadi vakum. Tertahannya raksa dalam
tabung setinggi h disebabkan adanya tekanan udara yang bekerja pada permukaan
raksa dalam bejana. Dapat dikatakan bahwa tinggi raksa yang ditunjukkan dalam
tabung sama dengan besarnya tekanan udara.
GAMBAR 1.1 Barometer sederhana torricelli
3
Tekanan udara disuatu tempat berbeda dengan tempat lain. Perbedaan ini
disebabkan oleh perubahan cuaca, ketinggian, dan gaya berat. Jika kita mengukur
tekanan udara dipermukaan laut, maka kita akan memperoleh tekanan udara ratarata 760 mmHg. Tekanan ini selanjutnya disebut sebagai tekanan satu atmosfir (1
atm) atau tekanan atmosfir standar. Konversi antara atm, mmHg, Torr dan Pa
adalah sebagai berikut :
1 atm = 760 mmHg (76 cmHg)
= 760 torr
= 1,01325 x 102 Pa
Satuan tekanan torr diambil dari torricelli, digunakan untuk menghindari satuan
panjang mm.
2.2.2 Tekanan Gas
Di dalam laboratorium, tekanan gas dalam ruang tertutup biasanya diukur
dengan manometer. Ada dua macam manometer, yaitu manometer terbuka dan
manometer tertutup. Manometer terbuka digunakan untuk mengukur tekanan yang
sedikit lebih kecil atau lebih besar dari tekanan udara (1 atm). Sedangkan
manometer tertutup untuk tekanan yang lebih kecil.
Manometer terbuka terbuat dari pipa kaca berbentuk U yang diisi air raksa.
Salah satu ujungnya terbuka dan yang lainnya dihubungkan sistem gas yang akan
diukur (Gambar 1.5a). kalau tekanan dalam sistem (P gas) sama dengan tekanan
udara (Patm), maka tinggi permukan raksa pada krdua ujungpipa sama (gambar
1.2). Jika Pgas lebih besar dari Patm tinggi raksa pada sebelah kiri akan ditekan ke
bawah, sehingga raksa pada pipa terbuka naik setinggi PHg (Gambar 1.2b).
Besar tekanan das dirumuskan :
Pgas = Patm + PHg
Sebaliknya bila Pgas lebih kecil dari Patm, raksa pada pipa terbuka akan turun dan
yang di sebelahnya akan naik sebesar PHg (Gambar 1.2c).
Tekanan gas dihitung sebagian :
Pgas = Patm – PHg
4
Gambar 1.2 Manometer terbuka
Pada manometer tertutup,satu ujung pipa u dibuat tertutup dan ujung lain
dihubungkan dengan sistem gas (Gambar 1.3). Bila dihubungkan dengan sistem
gas sampai raksa mengisi penuh pipa tertutup, berarti tekanan gas sama dengan
tekanan udara (Gambar 1.3a). Bila raksa pada pipa tertutup turun (Gambar 1.3b).
hal itu menunjukkan tekanan gas lebih kecil dari tekanan udara luar. Tekanan gas
dapat dihitung dari perbedaan tinggi raksa, karena tekanan pada ruang ujung
tertutup adalah nol (vakum). Keunggulam dari penggunaan manometer ini adalah
tidak perlu megukur tekanan udara luar.
Pgas = Patm – PHg
Gambar 1.3 Manometer tertutup
2.2.3 Tekanan Zat Cair
Tekanan yang ditunjukkan oleh suatu kolom berisi zat cair mengikuti
persamaan :
P = dgh
Di mana :
5
P = tekanan zat cair (N m-2 atau Pa)
d = rapatan zatcair (kg m-3)
g = percepatan gravitasi (N kg-1 atau m s-2)
h = tinggi zat cair (m)
Jika pada kolom barometer dihunakan zat dari raksa (Hg), maka tekanan 1
atm dapat dinyatakan dalam satuan Pascal (Pa) sebagai berikut :
Rapatan raksa (dHg)
= 13,5951 x 103 kg m-3
Percepatan gravitasi (g)
= 9,80665 N kg-1
Tinggi raksa (hHg)
= 760 mm = 0,76 m
P
= (13,5951 x 10 3 kg/m3)(9,80665 N/kg)
(0,76 m)
= 1,01325 x 103 Pa = 101, 325 kPa
= 1,01325 x 103 Pa = 101, 325 kPa
1 atm
Kolom manometer ataupun barometer umumnya berisi air raksa. Zat ini
dipilih karena mempunyai rapatan yang besar (13,6 g/cm 3) sehingga dapat
menunjukkan perbedaan tinggi yang relatif kecil. Bila cairan yang digunakan
memiliki rapatan kecil, perbedaan tinggi yang kecil sulit terdeteksi. Jika
digunakan zat cair selain raksa maka tinggi cairan yang ditunjukkan oleh kolom
pada tekanan dan suhu yang sama akan mengikuti hubungan :
dAhA = dBhB
Atau
hB = hA
( dᴀdᴃ )
dA,hA = rapatan dan tinggi cairan A
dB,hB = rapatan dan tinggi cairan B
Contoh 1 :
Seorang ingin memberikan larutan infus garam ke tubuh seorang pasien melalui
pembuluh darah dalam lengan. Jika rapatan larutan 1000 kg/m 3, tekanan darah
dalam pembuluh 2400 Pa, berapa tinggi minimum botol infus harus digantung di
atas lengan pasien agar larutan garam dapat masuk ke dalam tubuh pasien ? (g =
9,8 N/kg)
Jawab :
Supaya cairan dapat masuk ke tubuh, maka botol infus harus di gantung
sedemikian rupa sehingga tekanan larutan garam minimum sama dengan 2400 Pa.
Ketinggian (h) dihitung sesui persamaan :
6
P
h = dg
2400
= 0,24 m = 24 cm
( 1000 )(9,8)
Jadi, sebaiknya botol digantung dengan tinggi lebih dari 24 cm dari lengan
=
pasien.
Contoh 2 :
Tekanan udara di satu tempat diukur dengan barometer raksa adalah 0,98 atm.
Jika raksa diganti cairan dengan rapatan 1,15 g/cm3, hitung tinggi cairan yang
ditunjukkan oleh kolom pada barometer di tempat tersebut (dHg = 13,6 g/cm3)
Jawab :
hHg = 0,98 x 0,76 m = 7,448 m
dʜg
hcairan = hHg dcairan
13,6
= (7,4458)
1,15
= 8,8 m
Contoh 3 :
Suatu gas tetap diukur tekanannya menggunakan manometer terbuka yag berisi
(
)
cairan Dibutilfalat (d = 1,047 g/cm3). Kolom yang dihubungkan dengan sistem gas
ternyata lebih rendah dari kolom terbuka dengan perbedaan tinggi 13 mm. Jika
tekanan atmosfir 760 mmHg, berapa tekanan gas tersebut ?
Jawab :
dᴅ
hHg = hD dʜg
(1,047)
= (13)
(13,6)
= 1 mmHg
Pgas = Patm + PHg
= 760 mmHg + 1 mmHg
= 761 mmHg
2.3. Keadaan Standar (STP)
Volume suatu gas sangat dipengaruhi oleh tekanan dan suhu. Oleh
karena itu, setiap pernyataan mengenai volume gas harus diikuti
keterangan tentang tekanan dan suhu pengukuran.
7
Untuk membandingkan volume dari gas-gas yang diukur, maka
tekanan dan suhu harus diambil pada keadaan yang sama. Biasanya yang
digunakan adalah keadaan standar (STP = Standars Temperature and
Pressure) yang dinyatakan sebagai keadaan pada suhu 0 C dan tekanan 1
atm (760 mmHg).
2.4. Hukum-Hukum Gas
Berdasarkan sifatnya, semua gas dibedakan menjadi dua, yaitu :
Gas Ideal, yaitu suatu gas hipotesis yang mengikuti semua hukum-hukum
gas.
Gas nyata, yaitu gas yang ada dalam kehidupan sehari-hari, seperti gas N2, CO2,
O2, dan yang lainnya yang mengikuti hukum gas pada tekanan rendah.
Gas ideal sebenarnya tidak ada, tetapi sifat-sifatnya bisa didekati oleh gas
nyata monoatomik yang bersifat inert, seperti He, Ne, dan Ar, pada tekanan
rendah dan suhu tinggi. Suatu gas dianggap ideal jika pada molekul-molekulnya
tidak terjadi interaksi atau gaya tarik-menarik dan tidak memerlukan ruang.
Berdasarkan hasil percobaan, sifat-sifat umum dari gas telah dirumuskan
dalam hukum-hukum gas. Hukum-hukum ini menyatakan hubungan, volume,
tekanan, dan suhu dari gas. Percobaan umumnya dilakukan dengan mengambil
suatu sampel gas pada tempat tertutup, lalu mengamati apa yang terjadi bila
tekanan, volume, dan suhunya diubah-ubah. Karena menyangkut tiga variabel,
maka salah satu variabel tersebut harus dibuat konstan dan hubungan kedua
variabel lainnya juga harus ditentukan.
2.4.1 Hukum Boyle
Robert Boyle (1662), seorang ilmuwan dari Inggris, mula-mula mempelajari
pengaruh perubahan volume terhadap tekanan suatu gas pada suhu tetap. Ia
mengamati bahwa gas cenderung kembali ke volume asalnya setelah
dimampatkan atau dimuaikan. Ia menemukan suatu hubungan yang disebut
hukum Boyle yang berbunyi :
“Pada suhu tetap, volume dari sejumlah tertentu gas berbanding terbalik
dengan tekanannya.”
8
Secara matematis dinyatakan :
V∝
1
P
(pada suhu tetap)
V∝
k
P
(k = konstan/tetapan)
Atau
Atau
PV = Konstan
Dengan cara lain dapat dinyatakan :
P1V1 = P2V2
Atau
V₁
V₂
P₁
P₂
=
P1 dan V1 menyatakan tekanan dan volume awal.
P2 dan V2 menyatakan tekanan dan volume akhir.
Contoh 1.4 :
Sejumlah tertentu gas diekspansikan dari tekanan 720 mmHg menjadi 618 mmHg
pada suhu tetap. Jika volume mula-mula 3,73 L, hitung volume akhir gas.
Jawab :
P1V1 = P2V2
V₂ =
P ₁V ₁
P₂ =
( 720 )( 3,73)
= 4,3 L
618
2.4.2 Hukum Charles-Gay Lussac
9
Hukum kedua dari gas dinyatakan oleh Alexander Charles (1787),
seorang ahli Kimia dari Prancis yang tertarik pada udara panas. Ia
mempelajari pengaruh suhu yang diubah-ubah terhadap volume pada
tekanan tetap. Dari data-data percobaan, ia mendapatkan hubungan yang
dikenal dengan hukum Charles.
“Pada tekanan tetap, volume suatu gas berbanding lurus dengan suhu
mutlaknya.”
Secara matematis :
V α T (pada tekanan tetap)
Atau
V
T
=k
(k konstan)
Hubungan skala celsius dengan skala Kelvin dinyatakan sebagai :
K = oC = 273,15
K = suhu absolut/kelvin
o
C = suhu celsius
Untuk perhitungan biasanya hanya diperhatikan tiga angka, sehingga dapat
digunakan hubungan K = ocelsius + 273.
Secara terpisah gay Lussac (1802), teman seangkatan Charles juga
menemukan bahwa :
1
, 15 kali volumenya pada 0oC.
273
Ternyata persamaan yang diperoleh Gay Lussac sama dengan persamaan Charles
sebelumnya.
Dengan mengambil pendekatan lain, Gay Lussav juga mempelajari
pengaruh suhu terhadap tekanan pada volume tetap. Dari hasil percobaannya, ia
mendapatkan hubungan tekanan dan suhu, yang disebut hukum Gay Lussac.
“Tekanan suatu gas dengan massa tertentu berbanding lurus dengan suhu
Mutlaknya, bila volume tidak berubah.”
dinyatakan secara matematis:
P ∝ T
(pada volume tetap)
10
Atau
P
T
= konstan
Dengan cara lain
P1 P2
=
T1 T2
atau
P1 T 1
=
P2 T 2
Contoh 1.5 :
Suatu gas neon dalam suatu wadah 200 0C pada 100 pada⁰C. Jika suhu diturunkan
sampai 0 0C pada tekanan tetap, hitung volume akhir gas.
Jawab:
T₂
V₂ = V₁ T ₁
(0+273)
= (200) (100+273)
= 146,4 mL
Contoh 1.6 :
Sebuah tangki baja berisi gas CO2 pada 27 oC dan tekanan 12,0 atm. Hitunglah
tekanan gas dalam tangki bila suhu dinaikkan menjadi 100o.
Jawab : P2 = P1
= (12)
T₂
T₁
(100+273)
27+273
= 14,9 atm
2.4.3 Hukum Avogadro
Setelah mempelajari gas, Amadeo Avogadro (1776-1856), dari Italia
menemukan hubungan antara volume dan jumlah molekul gas, yang
kemudian disebut sebagai Hukum Avogadro.
“Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang volumenya sama
mengandung jumlah molekul yang sama pula.”
11
Pernyataan yang sama juga berarti :
“Semua gas yang jumlah molekulnya sama akan mempunyai volume yang
sama, asalkan diukur pada suhu dan tekanan yang sama.”
Menurut Avogadro, volume gas tidak tergantung pada jenis gas,
melainkan pada jumlah mol, suhu, dan tekanannya. Pada tekanan dan suhu
konstan, hukum Avogadro secara matematis ditulis :
V ∝ n
Atau
V
=¿ konstan
n
(n = jumlah mol gas)
Sebelumnya telah diperoleh bahwa 1 mol setiap gas memiliki jumlah
molekul yang sama, yaitu 6,02
×
1023 molekul. Bilangan ini disebut
dengan bilangan Avogadro (N). Jika diukur pada keadaan STP, 1 mol tiap
gas mempunyai volume yang sama, yaitu sebesar 22,414 liter. Volume ini
disebut Volume Avogadro atau Volume Molar.
1 mol gas (STP) = 22,4 L
Jika Vm menyatakan volume molar gas, maka volume n mol gas pada
P dan T yang sama adalah V = n x Vm.
Contoh 1.7 :
Pada suhu dan tekanan tertentu, 11 gas gram CO 2 memiliki volume 2,5 L. Pada
suhu dan tekanna yang sama, tentukan :
a. Volume 1 mol CO2 (C = 12; O = 16)
b. Volume 1 mol N2
Jawab :
a. 11 gram CO2 =
11 1
=
4 4
mol
12
1
4
mol CO₂ = 2,5 L
1 mol CO₂
∝2,5 x 4 Liter ∝
10 L
b. Sesuai Hukum Avogadro, 1 mol setiap gas mempunyai volume yang sama
pada P dan T yang sama.
1 mol CO2 ∝ 10 L
Maka :
1 mol N₂ ∝ 10 L
2.4.4 Hukum Gas Ideal
Kombinasi dalam satu pernyataan hukum Boyle, Charles, Gay
Lussac dan Avogadro diperoleh suatu persamaan baru, yaitu :
Vα
n/T
P
Atau
PV
nT
=R
Secara umum ditulis sebagai :
PV = n R T
Persamaan ini disebut juga dengan Persamaan Gas Ideal.
Untuk satu jenis gas pada dua keadaan yang dibandingkan (P, V dan
T), maka n adalah tetap. Persamaaanya menjadi :
PV
T
= nR (suatu tetapan)
PV
T
= Konstan
Atau
13
Atau
P ₁V ₁
T₁
=
P ₂V ₂
T₂
(n = tetap)
T1 dan T2 adalah suhu, harus dalam Kelvin, sedangkan satuan tekanan yang sesuai
dapat digunakan untuk P1 dan P2. Demikian pula untuk satuan volume V1 dan V2.
a. Mencari Tetapan Gas R
Berdasarkan persamaan gas ideal, R adalah suatu tetapan universal bagi
semua jenis gas yang besarnya dapat ditentukan. Dengan mengambil hipotesis
avogadro, bahwa volume tertentu suatu gas pada suhu dan tekanan yang sama
akan mengandung jumlah molekul yang sama, berarti ungtuk V ,P, dan T yang
tetap maka memiliki nilai n yang juga tetap. Untuk memudahkan perhitungan,
nilai numerik R dihitung untuk 1 mol gas pada STP (0 C, 1 atm) yang volumenya
mendekati 22,414 L, sehingga diperoleh :
R
PV
nT
( 1 atm ) (22,414 L)
= ( 1 mol ) (273,15 K )
= 0,08206 L atm mol-1 K-1
Harga R dapat dinyatakan dengan satuan lain seperti dicantumkan pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Harga R dalam satuan lain
Tipe Satuan
Mekanik
SI
Cgs
Panas
Harga R
0,08206
8,314
8,314 x 107
1,987
Satuan
L atm mol-1 K-1
Joule mol-1 K-1
Erg mol-1 K-1
Kal mol-1 K-1
Contoh 1.8 :
Gas SO2 dengan volume 5,0 L pada 18oC dan tekanan 1500 mmHg, hitunglah :
a. .Volume gas SO2 pada STP
14
b. Jumlah mol gas SO2
Jawab :
P ₁V ₁
=
T₁
a.
V2 = V1
P ₂V ₂
T₂
( TT ₂₁ )( PP ₁₂ )
= (5,0)
(273+0) (1500)
(273+18) (760)
= 9,3 L
b. Jumlah mol dapat dihitung menggunakan salah satu keadaan yaitu :
1500
(5,0)
n PV = 760
= 0,4 mol
RT
( 0,0821 )(291)
( )
( )
b. Berat Molekul Gas Ideal
Persamaan yang menghubungkan langsung dengan berat molekul dapat
diturunkan dari persamaan gas ideal. Banyaknya gas juga dapat dihitung bila P, V,
dan T diketahui. Untuk n mol gas, berlaku :
PV
n RT
( )
Jika massa m gas diketahui, maka n = m/M. Berat molekul (M) gas dihitung
dengan persamaan :
m
PV
=
M
RT
Atau
M=
mRT
PV
Bila menggunakan persamaan hukum gas ideal maka harus diperiksa secara teliti
satuan-satuan dari variable yang digunakan. Satuan tersebut harus sama dengan
satuan tetapan gas R yang dipilih.
Contoh 1.9 :
Suatu sampel udara bervolume1,29 L pada 18oC dan 765 mmHg mempunyai
berat2,71 g. hitung berat molekul efektif udara bila udara bersifat seperti gas ideal.
15
Jawab :
M=
1,29
765
mRT
¿
=
= 49,9 g/mol
760
PV
( 2,71 ) ( 0.0821 ) (291)
¿
( )
c.
Rapatan Gas
Jika rumus molekul gas diketahui, maka berat 1mol gas tersebut juga dapat
diketahui. Demikian pula dirapatkan pada STP atau keadaan lain dapat dihitung.
Rapatan gas didefinisikan sebagai perbandingan masa gas terhadap volumenya
pada suhu dan tekanan tertentu.
Secara matematis hubungan tersebut di tulis :
d=
m
v
dimana :
d = rapatan gas (g/L)
m=masa gas (g)
v=volume gas (L)
Rapatan gas juga dapat dihitung dari persamaan gas ideal
PV = nRT
m
PV =
RT
M
m
PM
= RT
v
atau :
m
PM
d = V = RT
Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa rapatan gas berbanding lurus
dengan tekanannya dan berbanding terbalik dengan volume dan suhu mutlaknya.
Semakin tinggi tekanan dari sejumlah tertentu gas pada suhu tetap akan
menyebabkan volume menjadi semakin kecil dan akibatnya rapatan gas akan
semakin besar.
Untuk gas ideal pada dua keadaan yang dibandingkan berlaku hubungan :
16
d₂
d₁
=
V₁
V₂
Atau
d₂
d ₁₁
1
=
2
( )( )
T
2
T
P
1
P
Dimana :
d₁ = rapatan gas pada keadaan awal
d₂ = rapatan gas pada keadaan baru atau yang telah
diubah
Contoh 1.10 :
Pada STP , rapatan oksigen adalah 1,43 g/L. Tentukan rapatan oksigen pada 17 ºC
dan tentukan 700 mmHg.
Jawab :
T ₁ P2
¿( )
d₂ =d₁ (
T ₂ P1
= (1,43)(
273 700
¿(
)
290 760
= 1,24 g/L
2.4.5 Hukum Dalton
Persamaan gas ideal tidak hanya berlaku pada yang terdiri dari satu jrnis
gas saja, tetapi dapat juga digunakan untuk campuran gas. Bila beberapa macam
gas yang tidak saling bereaksi dicampur dalam satu wadah, masing-masing gas
akan melakukan sebagian tekanan. Tekanan yang diberikan setiap macam gas
dalam campuran disebut Tekanan Persial . besarnua tekanan persial gas akan
sama dengan tekanan gas itu bila berada dalam wadah.
Misalkan jika sejumlah tertentu gas H₂ berada sendirian dalam wadah
mengerahkan tekanan 0,25 atm dan sejumlah tertentu gas N₂ mengerahkan 0,75
atm ketika berada sendirian dalam wadah yang sama pada suhu yang sama , maka
tekanan total keduanya jika berada dalam wadah bersama adalah 0,25 + 0,75 = 1,0
atm.
Hubungan tekanan persial komponen gas dalam campuran dan tekanan
total dirumuskan oleh John Dalton ( 1803 ), yang dikenal dengan Hukum Dalton .
Bunyi lenkapnya adalah :
17
“ Tekanan total suatu campuran gas adalah jumlah tekana semua
komponennya.“
Secara matematis ditulis :
P₁ = Pᴀ + PB + PC + …….
Pt
= tetakan gas total dalam campuran .
PA, PB, PC, = tekanan persial masing-masing gas
Bila campuran mol tiap gas yang terdapat dalam campuran diketahui ,
maka tekanan total gas yang dihitung sesuai persamaan gas ideal :
nt RT
Pt =
V
Dimana nt adalah jumlah mol total gas dalam campuran .
Dimana persial masing-masing gas bila dihubungkan dengan tekanan total
maka akan berlaku hubungan :
jumlah molekul gas ke−i
¿
Xi = nt = mol total g as dalam campuran
Jumlah fraksi mol total dalam campuran dirumuskan :
XA + XB + XC + ………… = 1
Tekanan persial gas dapat juga dihitung dari hubungan :
¿ RT
Pt = V
Dimana Pi dan ni adalah tekanan persial dan jumlah mil gas ke – i
Hokum Dalton berguna untuk menentukan tekanan yang dihasilkan dari
campuran dua ataulebih
gas yang pada mulanya berada pada tempat yang
terpisah.
Contoh 1.11
Sebuah bejana berkapasitas 10,0 liter mangandung 7,0 g N₂ dan 16,0 g O₂ pada
27 ºC. hitunglah :
a. Fraksi mol masing-masing gas.
b. Tekanan total gas campuran.
c. Tekanan persial gas.
Jawab :
7
= 0,25 mol
28
16
16,0 O₂ =
= 0,5 mol
32
mol total = 0,25 + 0,5 = 0,75
0,25
Xn₂ =
= 0,333
0,75
a. 7,0 N₂ =
18
Xo₂ =
0,5
0,75 = 0,667
ntRT
V
( 0,75 )( 0,0821 ) (300)
=
=1,847 atm
(10)
c. Pn₂ = Xn₂ Pt
= (0,333)(1,8421 atm)= 0,615 atm
Po2 = X o2 Pt
= (0,667)(1,847 atm) = 1,232 atm
b. Pt =
a. Mengumpulkan Gas di Atas Air
Di dalam laboratorium gas diambil denagn mengumpulkannya
dalam botol diatas air ( Gambar 1.10 ). Gas gas yang dikumpkan dengan
cara ini kan tercampur dengan uap air yang ikut terbawa oleh gas. Dengan
demikian tekanan botol didalam botol siatas air , selain ditimbulkan oleh
gas juga berasal dari tekan uap air. Akibat permukaan ini permukaan air
dalam botol menjadi turun. Pada saaat permukaan air didalam botol sama
denaga permukaan diluar, tekanan total dala botol sama dengan tekanan
udara luar.
Gambar 1.10 Mengumpulkan gas di atas air
Tekanan uap air hanya tergantung dari suhu dan dapat dicari dalam table. Jika
tekanan udara diketahui, tekanan parsial gas dapat dihitung berdasarkan hokum
Dalton.
Ptotal = Pgas + PH2O
Atau
PGas = Ptotal - PH2O
Contoh 1.12 :
19
100 ml gas O2 dikumpulkan dalam sebuah botol di atas air pada suhu 23C da
tekanan 800mmHg. Tekanan uap air pada suhu 23C = 21, maka hitunglah :
a. Tekanan persial oksigen.
b. Jumlah mol oksigen
c. Volume oksigen kering pada STP.
Jawab :
a.
Ptotal = PO₂ + PH₂O
PO₂ = Ptotal - PH₂O
= 800 – 21 = 779 mmHg
Po ₂Vo ₂
b.
nO₂ =
RT
(¿779 /₇₆₀)(0,1)
= ( 0,082 ) (296) = 0,0042 mol
¿
c.
oksigen kering pada STP :
T₂ = 273 + 0 = 273 ˚K
P₂= 760 mmHg
V₂ = ?
V₁ = 100 ml
T₁ = 273 + 23 =296 ˚K
P₁ = 799 mmHg
V₂ = V₁(
T₂
¿
T₁
(
P₁
¿
P₂
273
779
= (100 )( 296 ¿ ( 760 ¿ = 94,5 mL
Contoh 1.13 :
Pengukuran selam 6 menit pada metabolism basal, seorang pasien
menghembuskan udara 52,5L yang diukur diatas air paada 20C dan tekanan
750mmHg. Tekanan uap air pada 20 C = 17,5mmHg. Setelah dianalisis udara
yang dikeluarkan mengandung 16,75% dan yang di hirup mengandung 20,32%
volume oksigen kering .bila kelarutan oksigen dalam air diabaikan, hitunglah
oksigen rata-rata yang dikonsumsi oleh pasien dalam cm3O2permenit pada STP?
Jawab :
Tekanan 750mmHg disebabkan oleh udara kering ( bebas uap air ) dan tekanan
uap air .
Pudara kering
P1 – PH₂O
= 750 – 17,5 = 732,5 mmHg
Volime udara kering pada STP berlaku :
=
20
₂
₂
( )( )
T P
₁
₂
T P
273 779
= (100)
296 760
V₂ = V₁
( )( )
= 47,1 L
2
volume O kering yang dikonsumsi(S TP)
waktu volume O2 dikonsumsi
( 20,23 −16,75 ) (47,1 L)
=
6 menit
= 0,280 L/menit = 280 cm3/menit
Rata – rata O₂ yang dikonsumsi =
2.4.6 Hukum Efusi Graham
Bila dua macam gas yang tidak saling bereaksi ditempatkan didalam wadah,
maka kedua gas akan segera bercampur sehingga membentuk campuran yang
serba sama (homogen) proses pencampuran ini disebut Difusi.
Selain mudah berdifusi, molekul-molekul gas juga dapat mengalamiefusi.
Efusi adalah suatu proses dimana partikel-partikel gas bergerak melalui lubang
sempit melalui lubang sempit dari tempat yang bertekenan tinggi ketempet yang
bertekan rendah. Proses ini terjadi pada gas yang mengalir uang vakum lewat pori
(Gambar 1.11). Peristiwa yang sama terjadi pada balon yang diisi gas helium. Bila
balon tersebut dibarkan terlalu lama, gas helium akan keuar melalui melalui poripori balon sehingga balon menjadi kempes.
Gambar 1.11 Efusi gas di dalam ruangan
Pada tahun 1830, Thomas Graham mempelajari kecepatan efusi berbagai
macam gas dan mendapatkan suatu hubungan yang kemudian disebut sebagai
Hukum Graham .
“ Pada suhu dan tekanan yang sama, kecepatan efusi gas berbanding
terbalik dengan akar rapatannya . “
Secara matematis di tulis
I
rα
d
Jika kecepatan efusi dari dua gas A dan B dibandingkan , maka :
rᴀ
dᴀ
=
rᴃ
dᴃ
Dimana
rA, rB = kecapatan efusi gas A dan B.
dA , dB = rapatan gas A dan B.
√
√
21
Dalam praktiknya yang biasa diukur adalah ukur (detik) yang diperlukan
oleh sejumlah tertentu gas untuk berefusi melalui lubang kecil. Mengingat
kecepatan efusi berbanding terbalik dengan waktu efusi (r α 1/t), maka rumus
diatas dapat pula ditulis :
tᴀ
dᴀ
=
tᴃ
dᴃ
tA dan tB adalah waktu efusi gas A dan B.
Menurut persamaan rapatan gas ideal, rapatan gas berbanding lurus dengan
√
bobot molekulnya. Karena itu persamaan selanjutnya menjadi :
rᴀ
dᴃ
Mᴃ
=
=
rᴃ
dᴀ
Mᴀ
Atau
rᴀ
Mᴃ
=
rᴃ
Mᴀ
Atau
rᴀ
Mᴀ
=
rᴃ
Mᴃ
√ √
√
√
Di mana Mᴀ dan Mᴃ adalah bobot molekul masing-masing gas.
Berdasarkan hukum efusi Graham dapat disimpulkan bahwa gas yang bobot
molekulnya lebih kecil akan berefusi lebih cepat daripada yang bobot molekulnya
lebih besar.
Contoh 1.14 :
Pada suhu tekanan yang sama, manakah diantara gas O₂ dan CO₂ yang berefusi
lebih cepat ? hitung berapa kali lebih cepat ! ( O = 16 ; C= 12 )
Jawab :
Berat molekul O2 adalah 32 dan CO2 adalah 44. Menurut Hukum Graham, gas
yang bobot molekulnya lebih rendah akan berefusi lebih cepat dari yang bobotnya
lebih besar. Jadi O2 akan berefusi lebihcepat daripada CO2ro² √ Mco₂ √ 44
=
=
= 1.2
rco₂ √ Mo ₂ √ 32
ro2 = 1,2 rco₂
2.5 TEORI KINETIKA GAS
Hukum gas ideal yang dipelajari sebelumnya meringkas sifat-sifat
fisis gas pada tekanan rendah. Sifat-sifat gas juga dapat di jelaskan dengan
22
teori yang diturunkan dari sifat prilaku gas yang di peroleh dari percobaan
sebelumnya, yaitu sebagai berikut :
1.
Gas akan mengisi wadah tertutup dan akan keluar melalui lubang sempit jika
2.
wadah itu berpori
Suatu zat yang berwujud gas akan memiliki volume yang jauh lebih besar
3.
daripada bentuk cair.
Dalam ruang tertutup, suatu gas melakukan tekanan yang sama ke segala
4.
5.
6.
arah.
Gas akan memuai bila tekanan ditiadakan.
Volume gas dapat di perkecil dengan memampatkannya.
Dalam ruag tertutup gas melakukan tekanan tertentu. Selama volume tetap
7.
dan tidak ada kalor yang masuk atau keluar, maka tekanan akan tetap.
Tekanan gas pada volume tertentu akan akan bertambah bila suhu dinaikan
8.
dan berkurang bila suhu diturunkan.
Partikel- partikel gas yang bergerak mempunyai enrgi kinetik yang tergantung
pada masa dan kecepatannya.
9. Eksperimen menunjukan bahwa gas yang lebih rapat berdifusi lebih lambat
daripada gas yang kurang rapat pada suhu yang sama.
Dari perilaku gas diatas dapat dirumuskan suatu teori yang disebut Teori
Kinetika Gas. Teori ini dapat diringkas dalam suatu model sebagai berikut :
1. Gas terdiri dari partikel-partikel sangat kecil yang disebut molekul yang
banyak jumlahnya.
2. Molekul-molekul selalu bergerak secara ack kesegala arah dengan kecapatan
sangat tinggi dan lintasan lurus.
3. Molekul-molekul gas saling bertabrakan satu sama lain dengan dinding
wadahnya. Tabrakan tidak mengakibatkan molekul kehilangan energi atau
bersifat elastis sempurna.
4. Volume sesungguhnya dari molekul gas dapat diabaikan terhadap volume
wadah sesungguhnya karena diameter rata-rata molekul sangat kecil
dibandingkan jarak rata-rata molekul.
5. Gaya tarik menarik atau tolak menolak antara molekul gas dapat di abaikan
karena jarak rata-rata antara molekul sangat besar.
6. Energi kinetik rata-rata molekul gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.
Rumus secara matematis yang diperoleh atas dasar teori di atas ternyata
sesuai dengan hasil percobaan.
23
2.6 PENYIMPANGAN DARI HUKUM GAS IDEAL
Hukum-hukum yang telah dibicarakan sebelumnya hanya tepat untuk gas
ideal. Secara eksak bila diterapkan untuk gas nyata maka hasilnya agak
menyimpang, karena sifat dari gas berbeda dengan gas ideal. Namun demekian
pada tekanan rendah ( ≤ 1 atm ), hukum gas ideal sangat memuaskan untuk
kebanyakan gas.
Pada molekul gas ideal diasumsikan tidak terjadi gaya tarik menarik dan
tidak memerlukan ruang. Sedangkan gas nyata antara molekulnya terjadi tarikmenarik dan memerlukan ruang untuk ditempati.
Gas ideal yang didinginkan sampai suhu nol mutlak tanpa terkondensasi
menjadi cairan. Molekul-molekul gas nyata umumnya bila di tekan dan
didinginkan akan mencair. Akibatnya gas tarik-menarik antar molekul menjadi
semakin besar. Hal ini menunjukan bahwa gas bersifat tidak ideal pada tekanan
tinggi dan suhu rendah. Sifat-sifat ideal dapat didekati gas nyata pada tekanan
rendah dan suhu tinggi jauh diatas suhu kritisnya, dimana gas itu dapat dicairkan
betapapun besarnya tekanan yang diberikan.
Secara empris, untuk menyatakan suatu gas bersifat ideal atau tidak adalah
bertitik tolak pada persamaan gas ideal PV = nRT . Persamaan ini diberi suatu
faktor baru disebut Faktor Konpresibilitas (Z), sehingga menjadi :
PV = Z nRT
Atau
PV
=Z
nRT
Jika gas ideal memiliki Z = 1, bila tidak ideal memiliki Z ≠ 1. Untuk Z < 1
menyatakan gas ini lebih dapat dimampatkan (kompresibel) dan Z > 1 kurang
kompresibel dari gas ideal.
Bila digambarkan grafik Z terhadap P pada T tetap , maka untuk gas ideal
diperoleh grafik lurus sedangkan gas nyata tidak lurus tergantung dari jenis
gasnya (Gambar 1.12). Dari grafik terlihat bahwa gas CO 2 dibawa tekanan 600
atm grafiknya selalu dibawah grafik gas ideal (Z < 1) dikatakana bahwa CO 2 lebih
kompresibel daripada gas ideal. Sebaliknya grafik gas H 2 selalu diatas grafik gas
ideal (Z > 1), sehingga dikatakan gas H 2 kurang kompresibel dibandingkan gas
ideal.
24
Gambar 1.12 Grafik Z terhadapn P gas nyata pada 0˚C
Besarnya simpangan dari sifat gas ideal tergantung dari jenis gas. Gas-gas
seperti O2, N2, H2 , dan He mempunyai suhu kritis rendah dan antar molekulnya
tidak terlalu tarik-menarik,sehingga pada tekanan dan suhu biasa bersifat ideal.
Pada tekanan sampai 50 atm hanya akan menjadi penyimpangan sebesar 5%.
Untuk gas CO2, Cl2 dan NH3, suhu kritisnya tinggi dan antara molekulnya terjadi
cukup interaksi sehingga pada tekanan yang sama agak menyimpang dari sifat
ideal. Pada tekanan 1 atm kira-kira menyimpang 2-3 %.
Contoh 1.15 :
Pada suhu 27oC , 16 g O2 terdapat dalam ruang bervolume 10 L dan tekanan
1,0 atm. Buktikan dengan perhitungan apakah gas O2 bersifat ideal atau tidak ?
Jawab :
16
Mol O2 =
= 0,5 mol
32
z =
PV
nRT
( 1 ) (10)
= 0,81
( 0,5 )( 0,0821 ) (300)
Karena harga Z < 1, maka gas O₂ bersifat tidak ideal (kompresible).
=
2.7 PERSAMAAN GAS NYATA
Sifat-sifat gas nyata menyimpang dari gas ideal terutama pada tekanan
tinggi dan suhu rendah, sehingga rumus gas ideal tidak tepat digunakan pada gas
nyata. Untuk mengatasi terjadinya penyimpangan itu dapat digunakan dua cara.
Pertama, dengan mengubah keadaan gas sehingga memenuhi persamaan gas
ideal. Dalam hal ini keadaan mendekati sifat-sifat ideal bila dilakukan pada
tekanan rendah dan suhu tinggi. Kedua, memodifikasi persamaan gas ideal dengan
25
memasukan factor - faktor yang menyebabkan terjadinya perbedaan antara gas
nyata dan gas ideal, sehingga diperoleh persamaan baru yang dapat di terapkan
pada gas nyata.
Pada tahun 1873 Van Waals memberikan factor koreksi terhadap volume
dan tekanan pada persamaan gas ideal ( PV = nRT ). Volume memerlukan koreksi
karena molekul-molekul gas nyata mempunyai volume yang tidak dapat
diabaikan. Pada gas ideal, molekul-molekulnya dianggap tidak mempunyai
volume, sehingga tempat merupakan ruang kosong, kedalam molekul-molekul gas
laindapat dimasukan bila gas dimampatkan. Dalam persamaan barunya Van Der
Waals mengurangi volume gas terukur dengan volume gas efektif total molekulmolekul gas sebesar nb. Dengan kata lain, volume suatu molekul bukanlah V
melainkan (V – nb), dengan b adalah factor koreksi dari volume yang diabaikan
per mol, dan n adalah mol gas.
Factor koreksi juga diperlukan pada tekanan karena adanya interaksi antara
molekul pada gas nyata yang mengakibatkan gerakannya menjadi tidak lurus dan
kecepatannya menjadi lebih kecil dibandingkan gas ideal. Keadaan ini
mengakibatkan tumbukan molekul-molekul gas nyata pada dinding lebih jarang
terjadi di banding gas ideal sehingga tekanannya lebih kecil dari tekanan gas ideal.
Van Der Waals memberikan koreksi sebesar
n²a
V²
yang ditambahkan pada
tekanan terukur.
Dengan memasukan kedua factor koreksi kedalam persamaan gas idel, maka
diperoleh persamaan :
n²a
P+
( V −n b )=nRT
V²
Atau
(
)
P=
nRT
n²a
−
V −nb V ²
Persamaan ini disebut persamaan Van Der Waals untuk gas nyata, dengan a
dan b adalah suatu tetapan yang nilainya tergantung pada jenis gas. Meskipun
rumusnya agak kompleks tetapi dapat diterapkan untuk berbagai gas pada suhu
dan tekan yang berbeda.
26
Contoh 1.16 :
Hitung tekanan yang dihasilkan oleh 1 mol CO 2 pada 0oC dalam volume 1,0 ,
bila gas bersifat ideal. a = 3,59 L2 atm mol-2 dan b = 0,047 L mol-1. Bandingkan
harganya bila gas iideal
Jawab :
nRT
n²a
−
P=
V −nb V ²
( 1 ) ( 0,0821 ) (273) ( 1 )2 (3,59)
−
=
( 1,0−0,0427)
(1,0)²
= 19,82 atm
Bila dihitung dengan persamaan gas ideal, maka diperoleh :
nRT
P= V
( 1 ) ( 0.0821 ) (273)
=
= 22,41 atm
(1,0)
Setelah dibandingkan, ternyata tekanan yang diperoleh dari tekanan gas ideal pada
kondisi yang sama.
BAB III PENUTUP
3.1 SIMPULAN
Gas terdiri dari molekul-molekul yang jaraknya saling berjauhan sehingga
gaya tarik-menariknya sangat lemah. Gaya tarik yang lemah mengakibatkan
27
molekul-molekul gas bebas bergerak ke segala arah. Molekul-molekul gas itu
bergerak sangat cepat dan terus bertumbukan satu sama lain dan juga dengan
dinding wadahnya. Adanya tumbukan ini menghasilkan tekanan. Tekanan
didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu bidang per satuan luas. Udara
mempunyai berat sehingga menimbulkan tekanan. Untuk mengetahui adanya
tekanan udara, digunakan suatu alat yang disebut barometer. Barometer sederhana
dibuat pertama kali oleh Evangista Torricelli (1643).
Ada beberapa ilmuwan yang melakukan penelitian tentang gas. Penemuan mereka
mengenai gas dikenal dengan hukum-hukum gas berdasarkan nama ilmuwan
tersebut. Seperti hukum Boyle, hukum Charles-Gay Lussac, hukum Avogadro.
Kombinasi dalam satu pernyataan hukum Boyle, Charles, Gay
Lussac dan Avogadro diperoleh suatu persamaan baru, yaitu hukum gas
ideal.
Berdasarkan sifatnya, semua gas dibedakan menjadi dua, yaitu gas
ideal dan gas nyata. Gas Ideal, yaitu suatu gas hipotesis yang mengikuti
semua hukum-hukum gas sedangkan gas nyata, yaitu gas yang ada dalam
kehidupan sehari-hari, seperti gas N2, CO2, O2, dan yang lainnya yang
mengikuti hukum gas pada tekanan rendah.
3.2 SARAN
Dengan mempelajari teori mengenai gas, kita menjadi tahu bagaimana
Tuhan menganugerahkan kemampuan yang luar biasa yang dimiliki manusia
untuk meneliti ilmu pengetahuan sehingga apa yang diteliti dapat bermanfaat
dalam kehidupan sehari-hari. Penyusun berharap dengan adanya makalah ini,
pembaca terpacu untuk selalu memiliki rasa ingin tahu terhadap bidang
keilmuwan dan melakukan penelitian di masa mendatang.
Daftar Pustaka
Yazid, Estien. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. Andi : Yogyakarta
http://grasianto-chemistry.blogspot.com/p/materi-gas-ideal.html
28
http://kimiatip.blogspot.com/2013/04/materi-gas-dan-contoh-soalnya.html
http://sitirisnayah.blogspot.com/2013/06/tiga-wujud-materi-padat-cair-dangas.html
DAFTAR PUSTAKA
29