Analisa Volumetri Gas.GASOMETRI

Materi bahasan :penentuan komponen campuran gas dan jumlah substan tertentu dengan mengukur jumlah gas yang dihasilkan pada reaksi kimia, selama proses pengukuran dg mengasumsikan berlakunya Hk Gas Ideal

* pengukuran vol (Volumetrik ads)Anal gas : * fisik * titrasi Volumetri *

kondisi stand * p & t, ter rtentu

Analisa volumetrik gas .

Sampel gas

adsorben

Perubahan volume (vol terukur) pada proses Adsorbsi digunakan untuk menghitung komposisi campuran gas

penyerap

katalisator

adsorbsi

Gas yang larut dalam air di analisa dengan titrimetri/ titrasi al : HCl, HCN, Amonia

I2O5

GASCO

Lrtn Ba(OH)2

Larutan Na2S2O3

BaCO3 timbang

CO2

&I2

Ilustrasi penentuan gas CO dg 2 metoda

Pembentukan endapan/gravimetri

Titrasi redoks

Reaksi yang terjadi :

I2O5 + CO I2 + CO2.gas + 2O2 (I2&O2 terlarut dlm larutan)

Gas CO2 bereaksi dengan Ba(OH)2 mengikuti reaksi CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O BaCO3 ditimbang, CO ditentukan secara stokhiometris.

I2 dlm larutan, dititrasi dgn lrtn Standar Na2S2O3, TAT/ TE titarsi mengindikasikan jumlah I2 yang terbentuk dan proporsional dengan sampel CO.

Reaksi yg terjadi I2 + 2Na2S2O3 2I- + 4Na+ + S4O6

=

Eqivalen I2 ∞ eqivalen Tio ∞ eqivalen CO

Beberapa alat yang dapat dipakai untuk analisa gas : * Hampel pesawat * Orsat * Amber * Bone/Whell

Prinsip kerja alat sama : gas dari penampungan gas (gas Halder) dilewatkan kolom kaca (buret) melalui pipa kaca.

dari buret gas melewati sederet tabung kaca yang berisi adsorben spesifik terhadap gas tertentu. dengan mengamati perubahan Vol yg terjadi dan jenis adsorben komponen dpt di tentukan.

GasStorage

gashalder

A B C D

Skala pengamat volume

Tabung adsorben

Ilustrasi pesawat analisis gas.

Dalam beberapa hal pada analisa gas selalu diperhatikankondisi Analisa yang berlaku, sehingga HK gas terpenuhi.Pada analisa gas biasanya gas dianggap sebagai gas ideal,

Hukum-hukum Gas Ideal

Hk.Boyle : Volume sejumlah tertentu gas pada t tetap berbanding terbalik dengan tekanan.

pv = p’v’ = k 1

pv dan p’v’ adalah tekanan x volume pada kondisi 1 dan 2 dari sejumlah tertentu gas,k konstanta.

1

Hk Charles : Volume sejumlah gas berbanding lurus terhadap suhu mutlaknya

V T------ = ------ V’ T’

V & V’ adalah volume 1 dan 2, T dan T’ adalah temperatur (temperatur dalam oK)

Hk 1 & 2 dapat digabung pV p’V’ ------- = -------- T T’

2

Hk Dalton : 3tekanan campuran beberapa gas merupakan jumlah dari tekanan masing masing gas.

Tekanan gas tunggal = tekanan parsial gas tersebut pada volume yang sama.

P total = p1 + p2 + p3 ..... + pn

pV = nRT n = jml mol = W/Mr R = konstanta gas T = temperatur

1 mol gas ideal n = 1 n = Z (tgt pd p&T)

Contoh reaksi :

2.H2 + 1.O2 2.H2Ouap air

2 bag volume gas hidrogen bereaksi, dengan 1 bag vol gas oksigen, menghasilkan 2 bag volume uap air

HK Gay Lussac :

Gas-gas yang bergabung atau produk gas yang terbentuk,proporsi voume gas yang diukur pada temperatur dan tekanan yang sama, merupakan ratio bilangan bulat kecil

Contoh penerapan hk Gay Lussac

5 liter campuran gas terdiridari 0,5 bag H2, 0,25 bag CO, sisanya CH4 , apabila campuran dibakar, berapa jumlah O2 yang dibutuhkan

Reaksi pembakaran yg terjadi.

1.H2 + ½.O2 H2O

2.CO + 1.O2 2 CO2

1.CH4 + 2.O2 CO2 + 2 H2O

Volume masing-2 dalam campuran :

V.H2 = ½ bag x 5 liter = 2,5 liter

V.CO = ¼ bag x 5 liter = 1,25 liter

V,CH4 = 5 liter – (2,5 + 1,25) liter = 1,25 liter

Berdasar reaksi pembakaran

Vol O2 pd pembkrn H2 = ½ vol H2 = 1,25 LVol O2 pd pembkrn CO = ½ vol CO = 0,625 L

Vol O2 pd pembkrn CH4 = 2 x vol CH4 = 2,5 L -------------- Vol O2 yg diperlukan = 4,375 L

Hk Avogadro : 5

Pada kondisi p dan t yg sama, gas-gas ideal yang volumenya sama memiliki jumlah partikel yang sama,

Jumlah mol dalam 1 mol gas = 6,023 x 1023 ( bil Avogadro)

Setiap gas ideal p = 1 atm, 760 mmHg, t = 0oCMaka setiap 1 mol gas = vol 22,4 L

Pengukuran vol gas-gas yang berada di atas suatu cairan harus mempertimbangkan faktor penjenuhan uap cairan, dan perubahan vol nya

Tabel I.Perub puap air terhadap temperatur

Temperatur oC

Tekanan mm/Hg

Temperatur oC

Tekanan mm/Hg

Temperatur oC

Tekanan mm/Hg

0 4,6 14 11,9 28 28,1

1 4,9 15 12,7 29 29,8

2 5,3 16 13,5 30 31,6

3 5,7 17 14,4 31 33,4

4 6,1 18 15,4 32 35,4

5 6,5 19 16,4 33 37,4

6 7,0 20 17,4 34 39,6

7 7,5 21 18,5 35 41,9

8 8,0 22 19,7 40 55,0

9 8,6 23 20,9 50 92,2

10 9,2 24 22,2 60 149,2

11 9,8 25 23,6 70 233,8

12 10,5 26 25,0 80 355,5

13 11,2 27 26,5 90 526,0

Contoh aplikasi:

Dry gas dengan kondisi p = 755 mlBar t = 26oC Vol = 50 mL

Berapa vol gas bila dikonversi ke keadaan gas ideal :p = 760 mmHg, t =0oC

p1 dinaikkan po t1 diturunkan to V1 Vo

Cara I

p1 To 755 273Vo = ------ x ------ x V1 = ------- x -------- x 50 = 45,5 mL po T1 760 299

T1 = 273 + 26

Cara II

Bila gas mengandung uap air perlu dicari pterk (p*)

Tabel, t =26 oC dari tabel p26oC = 25 mmHg

p* = pterk = (755 - 25) mmHg = 730 mmHg

p* To 730 273 V = ------- x ------- x V = ------ x ------ x 50 = 43,85 mL po T1 760 299

1. ANALISA VOLUME GAS.

Analisa berdasar reaksi kimia dari sejumlah volume gas

Berat substan hasil reaksi dapat dihitung.Prinsip HK Avogadro berlaku.

Contoh aplikasi anlisis.

Batuan kapur CaCO3 pada analisa dengan asam Dibebaskan gas CO2 sebanyak 98,7 mL. pengukuran pada kondisi t = 23oC dan

puap air = 761 mmHg

Berapa % CO2 dalam sampel.Berat batuan =5 gr

Penyelesaian : cara I

dari tabel koreksi puap air t = 23 oC p = 20,9 mmHg , makapCO2 murni = 761 – 20,9 = 740 mmHg

p1 To 740 273 V CO2 = ------ x ------- x V1 = ------- x ------- x 98,7 = 88,6 mL ter-krs po T1 760 296

Mr = 44

Hk Avogadro semua gas pd kondisi standard mempunyaiVolume 22,4 L = 22.400 mLBerat CO2 = 44 x 88,6 / 22.400 = 0,174 gr 0,174 % CO2 = --------- x 100% = 34,8 % 0,5

Cara II

Dengan rumus dasar analisa gas pv = nRT

p = 760 mmHg, R = 82,07 konstante gas

740 W ------ x 98,7 = ------ x (273 +23) 760 44

740 x 44 x 98,7 W = ---------------------------- = 0,174 gr 760 x 82,07 x 296

% CO2 = 0,174 / 0,5 x 100 % = 34,8 %

2. Methoda adsorbsi

Metoda ini untuk analisa proporsi komponen gas dalam campuran

Campuran gas dianalisa dg melewatkan pada satu seri adsorben dengan p dan t konstan sampai analisa selesai.

Perubahan volume gas terbaca dari campuran sebelum dan sesudah melewati adsorben menunjukkan volume sebagai basis perlu jenis Adsorben yg dipakai diperhatian : kondisi analisa gas itu sendiri

Tabel.2 adsorbent / gas teradobsi

Jenis gas terads Jenis adsorbent proses

CO2 KOH larutan Adsorbsi

NaOH larutan ,,

CH /Gas tak jenuh H2SO4 berasap ,,

Air brom

Ag2SO4 ,,

O2 Alkaline pyrogalol ,,

CaCl2 ,,

Na Thionit

Phasphorus kuning

CO Amoniakal Cupro Clorida pemanasan

CuO t=285oC

H2 Lrt poladium Cl , busa palladium Pemanasan

Lrt colloidal palladium,

CH4 / C2H6 CuO t= 600oC

Cmpr gas

H2SO4 BER

ASAP

ALKALIPIROGALOL

AMONIAKAL

CUPRO CLORI

KOH

80 ml

78,7 75,575,1

68,3

Contoh. Analisa campuran gas secara adsorbsi.

dilewatkan adsorben secara bergantian.

? % Komponen gasDalam sampel.

Penyelesaian :Adsorben : macam gas perubahan vol gas

KOH ----------------- CO2 80,0 – 78,7 = 1,3 mLH2SO4 berasap----- illuminat 78,7 – 75,5 = 3,2mLPyrogalol ------------ O2 75,5 – 75,1 = 0,4 mLAmm Cu Cl ---------- CO 75,1 – 68,3 = 6,8 mL

% komposisi dalam campuran gas :

%CO2 = 1,3 / 80 x 100 % = 1,6 %%CH(illuminat) = 3,2/80 x 100% = 4 %%O2 = 0,4 / 80 x 100% = 0,5 %%CO = 6,8 / 80 x 100% = 8,5 %%gas inert = 68,3 / 80 x 100% = 85,4%

3. Metode pembakaran

Bila suatu campuran gas mengandung satu atau lebih komp dan dpt terbakar oleh O2 , komponen campuran dapat ditentukan dg pengukuran penurunan vol gas, jumlah CO2 terbentuk, vol O2 yg dikonsumsi, atau gab pengukuran tsb

Hk Gayllusac menerangkan Akibat pembakaran akan terjadi adanya perubahan vol / kontraksi vol.

Contoh reaksi pembakaran :

2.COg + 1.O2 g 2.CO2

2 unit vol CO dibakar dg 1 unit O2 2 unit vol CO2

Kontraksi volume yg terjadi == ½

Prosespembakara

n

1.Unit vol CO

½ unit vol O2

CO2 1 unit vol

Tabel.4 kontraksi vol gas pada pembakaran

Reaksi stokhiometri Vol gas O2 yg diperlukan

Kontraksi vol

CO2 yg dihasilkan

2H2O + O2 2 H2O 1 ½ 1 ½ 0

2CO + O2 2CO21 ½ ½ 1

CH4 + 2O2 CO2 + H2O 1 2 2 1

2C2H2 + 5O2 4CO2 + H2O 1 2 ½ 1 ½ 2

C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O 1 3 2 2

2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O 1 3 ½ 2 ½ 2

2 C3H6 + 9O2 6CO2 + 6H2O 1 4 ½ 2 ½ 3

C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O 1 5 3 3

2C4H10 + 13O2 8CO2 + 10H2 O 1 6 ½ 3 ½ 4

Bila pembakaran dilakukan dengan udara O2 yang aktif di udara yang diperhitungkan O2 21 % dan N2 79 %

Contoh aplikasi :

O2 80 mL

COCH4 = 20 mLN2

------CO2

H2ON2

O2

79 mL CO2 + N2 + O2

KOHTerbacaVol Akhir61 mL

Berapa vol (mL) tiap komponen dalam gas asli,

kompn mL awal mL KebutO2

Pe +/-vol

CO2

hslH2Ohsl

O2

hslN2

hsl

CO2 X ½ X ½ X X - - -

CH4 Y 2Y 2Y Y 2Y - -

N2 Z - - - - - Z

∑ 20 X+Y+Z

O2 80

Tot awal 100

KOH 79* 61*

CO2 - - 79-61*

N2 - - - - - Z

O2 - - - - 80-1/2X-2y

Perubahan vol

100 - 79 21

Data matriks perubahan yang terjadi.

Dari data matrik dapat disusun persamaantukan:

1. X + Y + Z = 20

2. CO2 pembent X + Y = 18

3. Perubahan vol 21 = ½ X + 2Y

Dari 3 persamaan terselesaikan :

X = 10 , Y = 8 , Z = 2

COCH4 20 mL N2

CO2 H2O

N2

O2

KOH 88 mL

pirogalol 82,1 mL

I

II

Udara 100 mL21% O2, 79% N2

Berapa % tiap komponen dalam sampel.

Contoh 2

Data matriks perubahan yang terjadi

komponen mL KebutO2

Pe +/-vol

CO2

hslH2Ohsl

O2

hslN2

hsl

CO X ½ X ½ X ½ X 0 - -

CH4 Y 2Y 2Y Y 2Y

N2 Z - Z

20

O2 21

N2 79 79

Total awal 120

O2 sisa = 88 - 82,1 5,9

O2 utk pembkr =

21 – 5,9 = 15,1

Perubahan vol

120 - 88 32

Dari data matriks perubahan diperoleh persamaanmatematika ;

1. X + Y + Z = 20 X = 63,5 % 2. ½ X + 2Y = 15,1 diperoleh Y = 21,5 %

3. 1 ½ X + 3Y = 32 Z = 15 %

PR ,1Suatu gas dr cerobong asap mengandung : 3,8 % O2, 15%CO2 , 95% N2. sampel diambil dari lokasi dan di lewatkan pada sederet tabung adsorbent,Hitung vol terbaca setelah proses melewati adsorbenKOH, Amoniacal CuCl, dan pyrogalol.

Contoh 2.

Campuran gas diperkirakan mengandung :CO,CH4 & Asetilen,dibakar dg O2didinginkan,vol116 mLvol gas terbaca setelah melewati adsorben KOH = 54 mL

pendinginan

pembakaran

sisa vol terbaca 54 mL

tentukan % campuran gas tersebut.

50 mLsampel

140 mL O2

Terbaca vol116 mL

KOHadsorben

Silahkan berlatih mandiri