sifat zat cair, padat, gas - blog dosen...

SIFAT ZAT CAIR, PADAT, GAS

VURI AYU SETYOWATI, S.T., M.Sc

TEKNIK MESIN - ITATS

WUJUD ZAT

• Wujud zat ada tiga yaitu gas, cair, danpadat

• Perbedaan wujud zat ditimbulkan olehfaktor jarak antara partikel zat tersebut

• Perbedaan zat dapat ditunjukkan padatabel berikut

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 2

Aspek Gas Cair Padat

Jarak antar partikel Jauh Dekat Dekat sekali

Daya tarik antarpartikel

Lemah sekali Lemah Kuat sekali

Gerak partikel Individu Berkelompok Bersama

Volume Berubah Tetap Tetap

Bentuk Berubah Berubah Tetap

Sifat mengalir mengalir Mengalir Tidak mengalir

PERUBAHAN WUJUD ZAT

• Melebur Suatu zat padat apabila diberi kalor, mula-mula suhunyanaik dan akan melebur

• Besarnya kalor untuk mengubah 1 mol zat padat dinamakan kalorlebur (ΔHfus)

• Setelah melebur maka suhu naik kembali sampai titik didih (Tb). Padakondisi ini suhu tetap karena mengalami penguapan.

• Jumlah kalor yang dipakai untuk menguapkan 1 mol zat disebut kalorpenguapan (ΔHvap)

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 3

Kalor Lebur dan Kalor Uap Beberapa Zat

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 4

Diagram Fasa Perubahan Wujud

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 5

Hukum Gas

Boyle’s law V 1/P

ViPi = C

V1P1 = V2P2

Charles’ law V T

Gay-Lussac’s law P T

Combination’s law

Avogadro’s law V n

for ideal gas: PV = nRT

R = konstanta ideal gas

R = 0,082 L.atm.mol-1K-1

R = 8,314 J mol-1 K-1

2

2

1

1

T

V

T

V

CT

V

i

i

2

2

1

1

T

P

T

P

CT

P

i

i

2

2

1

1

n

V

n

V

Cn

Vi

2

22

1

11

T

VP

T

VP

CT

VP

i

ii

SOAL

• Sebuah ban mobil bertekanan 2,1 atm pada suhu 18 oC.Setalah perjalanan, suhu ban menjadi 54 oC. Berapakahtekanan gas dalam ban bila volumenya tetap dan ban tidakbocor

• Suatu gas bervolume 1,5 L pada suhu 25 oC dan 1 atm. Berapa volume gas bila tekanan 1 atm dan suhu 100 oC

• Gas bervolume 50 L dan tekanan udaranya 0,85 atmdipindahkan ke ruang bervolume 65 L. Hitunglah tekanan jika

a). Tidak terjadi perubahan suhu

b). Suhu berubah dari 25 oC ke 35 oC

• Berapa volume dari 5,509 gas Cl2 pada 45 oC dan 745 mmHg

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 7

Kristal Zat Padat

• Kristal : zat yang memiliki suatu susunan partikel yang teratur

• Amorf : zat yang memiliki suatu susunan partikel yang tidak beraturan/acak

• Dua zat yang memiliki struktur kristal yang sama disebutisomorfik

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 8

Kristalisasi

• Kristalisasi, terbentuknya kristal pada saatpembekuan, terjadi dengan mekanisme:

1. Pembentukan inti atau pengintian (nucleation)

mulai membentuk kristal dengan ukuran sangat kecil

2. Pertumbuhan (growth)

makin banyak atom lain bergabung ke inti yang ada

• Pengintian dimulai dari tempat yang paling dingin, kemudian tumbuh ke arah yang lebih panas

• Pengintian biasanya terjadi di banyak tempat, sehingga jugaterbentuk banyak butiran kristal (polycrystalin)

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 9

Inti atom

Kabut

elektron

Ikatan Logam

ab

c

ga

b

c

ab

Space lattice Unit cell

• Kristal: susunan atom yang memperlihat-kanketeraturan posisi dan perulangan susunan (long range order).

• Space lattice: jaringan tiga dimensi dari garis-garis imajiner yang menghubungkan inti-inti atom yang berdekatan dlm kristal

• Unit cell: bagian terkecil dari space lattice yang bila disusun berulang ke arah sumbu-sumbunyaakan menyusun space lattice tsb

• Unit cell ditentukan oleh lattice parameter yaitu 3 buah lattice translation vector dan 3 buah interaxialangle

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 11

Hexagonal (P) Monoclinic (P) Monoclinic (C) Triclinic (P)

Orthorhombic (P) Orthorhombic

(C)

Orthorhombic (I) Orthorhombic

(F)

Tetragonal

(P)

Tetragonal (I) Rhombohedral

(P)

Cubic (P) Cubic (I) Cubic (F)

a

a

a aa

a

a

a

a

aa a

a

cc

cccc

aaaab b b b

b b baaa

a

a

a

cc c

c

aa

120o

aa

a

a aa

g

b

The 14 Bravais Lattices

(a) (b)

Body Centered Cubic (BCC)

(a) (b)

Face Centered Cubic (FCC)

(a) (b)

Hexagonal Close Packed (HCP)

Jenis – Jenis KristalFace Center Cubic (FCC)

Jumlah Atom pada FCCPada ujung = 1/8 x 8 =1Tiap sisi = 1/2 x 6 = 3Total atom pada FCC = 4

Jenis – Jenis KristalBody Center Cubic (BCC)

Jumlah Atom pada BCCPada ujung = 1/8 x 8 =1Pada body = 1 x 1 = 1Total atom pada BCC = 2

1. Metallic sodium crystallizes with a BCC lattice. The element has a density of 0.97 gcm-3. What is the length of the edge of the unit cell in Na (AW = 23 g mol-1)?

2. CsCl crystallizes with a cubic unit cell of edge length 412.3 pm. The density of CsCl is 3.99 gcm-3. Show that the unit cell cannot be face-centered or body-centered (CsCl MW = 168.5 g mol-1)

Penentuan Jumlah Kristal

A C

B

r

a

For Cu, a = 361.5 pmSo the radius = 127.8 pmVolume = a3 = (4r/21/2)3

FCC

Besides Cu, other familiar metals such as Al, Pb, Ag, and Au also crystallize in FCC structures.

ATOMIC AND IONIC RADII - FCC

4

2

24

24

)(4

2

22

ACr

ACr

ACr

BCACrAB

A C

B

r

a(2)1/2

BCC

a

ATOMIC AND IONIC RADII - BCC

4

3

34

34

24

)2(4

)(4

2

22

22

22

ar

ar

ar

aar

aar

BCACrAB

1. Chromium, used to protect and beautify other metals, crystallizes in aBCC structure in which the Cr atoms are in contact along the bodydiagonal of the unit cell. The edge of the unit cell is 288.4 pm.Calculate the atomic radius of Cr.

2. The density of Cr is 7.19 gcm-3 and the unit cell edge is 288.4 pm. Usethese data to compute the Avogadro’s number.

3. Al crystallizes in a FCC structure (cubic closest packed). If the Al atomhas an atomic radius of 143 pm, what is the length of the unit celledge in Al.

4. Silver has an atomic radius of 144 pm. What would be the density ofAg if it were to crystallize in the following structures: (a) simple cubic,(b) bcc, and (c) fcc. The actual density of Ag is 10.6 gcm-3. Which ofthese corresponds to the correct structure for Ag? Ar 107.8

Exercise

Teknik Mesin - ITATS Kimia Terapan – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 20