G A S _KIMIA INDUSTRI_
DEWI HARDININGTYAS, ST, MT, MBA
WIDHA KUSUMA NINGDYAH, ST, MT
AGUSTINA EUNIKE, ST, MT, MBA
Elemen Berwujud Gas pada 250C dan 1 atm
Karakteristik Fisika dari Gas
Gas diasumsikan mempunyai volume dan bentuksesuai tempatnya.
Gas adalah wujud materi yang (paling) dapatterkompresi (mendapat variasi tekanan) untukmampat (atau memuai).
Gas akan bercampur jika tergabung dalam satutempat.
Gas mempunyai kerapatan dan berat jenis lebihringan dibandingkan wujud cair atau padat.
Terpengaruh tekanan pada lingkungannya.
Perubahan Tekanan
Satuan Tekanan
1 pascal (Pa) = 1 N/m2
1 atm = 760 mmHg = 760 torr
1 atm = 101.325 Pa
Tekanan = GayaArea
Satuan Tekanan
6
Sea level 1 atm
4 miles 0.5 atm
10 miles 0.2 atm
Tekanan Udara
Manometer
Barometer
Hukum Boyle (Boyle’s Law)
Dikemukakan pada 1660 oleh Robert Boyle
Jika temperatur tetap konstan, volume suatu gas dengan massa tertentu, berbanding terbalik dengantekanan
V 1/P
P.V = konstanV1/V2 = P2/P1
Hukum Boyle (Boyle’s Law)
Hukum Boyle (Boyle’s Law)
As P (h) increases V decreases
P 1/V
P x V = constant
P1 x V1 = P2 x V2
Constant temperatureConstant amount of gas
Hukum Boyle (Boyle’s Law)
Hukum Boyle (Boyle’s Law)
Pressure x Volume = Constant (T = constant)
P1V1 = P2V2 (T = constant)
V 1/P (T = constant)
(*Holds precisely only at very low pressures.)
Tekanan ditambah, volume SO2 menurun
A sample of chlorine gas occupies a volume of 946 mL at a pressure of 726 mmHg. What is the pressure of the gas (in mmHg) if the volume is reduced at constant temperature to 154 mL?
P1 x V1 = P2 x V2
P1 = 726 mmHg
V1 = 946 mL
P2 = ?
V2 = 154 mL
P2 =P1 x V1
V2
726 mmHg x 946 mL154 mL
= = 4460 mmHg
Contoh Perhitungan
Hukum Charles (Charles’s Law)
Dikemukakan pada 1787 oleh Jacques Charles dandirumuskan pada 1802 oleh Joseph L. Gay Lussac
Jika tekanan tak berubah, volume gas dengan massatertentu, berbanding lurus dengan temperatur
V T
As T increases V increases
Hukum Charles (Charles’s Law)
Hukum Charles (Charles’s Law)
The volume of a gas is directly proportional to temperature, and extrapolates to zero at zero Kelvin.
V = bT (P = constant)
b = a proportionality constant
Hukum Charles (Charles’s Law)
V
T
V
TP1
1
2
2
( constant)
Hukum Charles (Charles’s Law)
A sample of carbon monoxide gas occupies 3.20 L at 125 0C.At what temperature will the gas occupy a volume of 1.54 L ifthe pressure remains constant?
V1 = 3.20 L
T1 = 398.15 K
V2 = 1.54 L
T2 = ?
T2 =V2 x T1
V1
1.54 L x 398.15 K3.20 L
= = 192 K
V1/T1 = V2/T2
Contoh Perhitungan
Dikemukakan pada 1703 oleh Joseph L. Gay Lussacdan Guillaume Amontons
Tekanan suatu gas dengan massa tertentuberbanding lurus dengan temperatur
P T
Hukum Gay Lussac
Hukum Avogadro
Dikemukakan pada 1811 oleh Amadeo Avogadro
Molekul yang sama banyak terdapat dalam gas-gas berlainan yang volumenya sama, jika tekanan dantemperaturnya sama
V n
V number of moles (n)V = constant x n
V1/n1 = V2/n2
Constant temperatureConstant pressure
Hukum Avogadro
Efek penambahan mol partikel gas padatemperatur dan tekanan konstan.
Persamaan Gas Ideal
Charles’ law : V T (at constant n and P)
Avogadro’s law : V n (at constant P and T)
Boyle’s law : V (at constant n and T)1P
V nT
P
V = constant x = RnT
P
nT
P
R is the gas constant
PV = nRT
Gay Lussac’ law : P T (at constant n and V)
PV = nRTP = pressure in atm
V = volume in liters
n = moles
R = proportionality constant
= 0.08206 L atm K-1 mol-1
T = temperature in Kelvins
Holds closely at P < 1 atm
Hukum Gas Ideal
Gas Rumus Volume Tetapan R
Ideal 22,414 0,082057
Hydrogen H2 22,428 0,082109
Helium He 22,426 0,082101
Neon Ne 22,425 0,082098
Nitrogen N2 22,404 0,082021
Carbon
MonoxideCO 22,403 0,082017
Oxygen O2 22,394 0,081984
Argon Ar 22,393 0,081981
Gas Rumus Volume Tetapan R
Nitrogen
OxydeNO 22,389 0,081966
Methane CH4 22,360 0,081860
Carbon
DioxideCO2 22,256 0,081845
Hydrogen
ChlorideHCl 22,249 0,081453
Ethilene C2H4 22,241 0,081424
Asetilene C2H2 22,190 0,081240
Ammonia NH3 22,094 0,080870
Chloride Cl2 22,063 0,080760
Tetapan R
The conditions 0 0C and 1 atm are called standard temperature and pressure (STP).
PV = nRT
R =PV
nT=
(1 atm)(22.42L)
(1 mol)(273.15 K)
R = 0.082067 L • atm / (mol • K)
Experiments show that at STP, 1 mole of an ideal gas occupies 22.42 L.
Tetapan R
What is the volume (in liters) occupied by 49.8 g
of HCl at STP?
PV = nRT
V =nRT
P
T = 0 0C = 273.15 K
P = 1 atm
n = 49.8 g x1 mol HCl
36.45 g HCl= 1.37 mol
V =1 atm
1.37 mol x 0.0821 x 273.15 KL•atm
mol•K
V = 30.6 L
Contoh Perhitungan
Argon is an inert gas used in lightbulbs to retard the vaporization ofthe filament. A certain lightbulb containing argon at 1.20 atm and18 0C is heated to 85 0C at constant volume. What is the finalpressure of argon in the lightbulb (in atm)?
PV = nRT n, V and R are constant
nRV
= PT
= constant
P1
T1
P2
T2=
P1 = 1.20 atm
T1 = 291 K
P2 = ?
T2 = 358 K
P2 = P1 xT2
T1
= 1.20 atm x 358 K291 K
= 1.48 atm
Contoh Perhitungan
G A S _KIMIA INDUSTRI_
DEWI HARDININGTYAS, ST, MT, MBA
WIDHA KUSUMA NINGDYAH, ST, MT
AGUSTINA EUNIKE, ST, MT, MBA
Perhitungan kerapatan, Density (d)
d = mV
=PMrRT
m is the mass of the gas in g
Mr is the molar mass of the gas
Perhitungan Molar Mass (Mr )
dRT
PMr = d is the density of the gas in g/L
Density & Molar Mass
35Stoikiometri Gas
What is the volume of CO2 produced at 370 C and 1.00
atm when 5.60 g of glucose are used up in the reaction:
C6H12O6 (s) + 6O2 (g) 6CO2 (g) + 6H2O (l)
g C6H12O6 mol C6H12O6 mol CO2 V CO2
5.60 g C6H12O6
1 mol C6H12O6
180 g C6H12O6
x6 mol CO2
1 mol C6H12O6
x = 0.187 mol CO2
V =nRT
P
0.187 mol x 0.0821 x 310 KL•atm
mol•K
1.00 atm= = 4.76 L
SOAL
Seorang kimiawan melakukan sintetis senyawa gas
berwarna kuning kehijauan yang terdiri dari klorin dan
oksigen dan ditemukan bahwa kerapatannya adalah 7,71 g/L
pada suhu 36oC dan tekanan 2,88 atm. Hitunglah Mr serta
tentukan rumus molekuldari senyawa tersebut.
Hukum Dalton tentang
tekanan parsial
Dikemukakan pada 1803 oleh Dalton
Tekanan parsial merupakan tekanan masing-
masing komponen gas didalam campuran.
Tekanan total dalam suatu campuran gas
adalah jumlah tekanan parsial anggota-anggota
campurannya
Ptotal = P1 + P2 + … + Pn
Hukum Dalton pada Tekanan Parsial
P1 P2Ptotal = P1 + P2
V and T
are constant
Ketika 2 gas A dan B berada dalam wadah dengan
volume V.
PA = nART
V
PB = nBRT
V
nA Jumlah mol gas A
nB jumlah mol gas B
PT = PA + PB XA = nA
nA + nB
XB = nB
nA + nB
PA = XA PT PB = XB PT
Pi = Xi PT
• Fraksi mol merupakan ukuran
jumlah yang tidak memiliki dimensi
dan menyatakan rasio jumlah mol
komponen terhadap jumlah mol
semua komponen yang ada.
• Total dalam campuran gas harus
bernilai satu
A sample of natural gas contains 8.24 moles of CH4, 0.421
moles of C2H6, and 0.116 moles of C3H8. If the total pressure
of the gases is 1.37 atm, what is the partial pressure of
propane (C3H8)?
Pi = Xi PT
Xpropane = 0.116
8.24 + 0.421 + 0.116
PT = 1.37 atm
= 0.0132
Ppropane = 0.0132 x 1.37 atm = 0.0181 atm
2KClO3 (s) 2KCl (s) + 3O2 (g)
Bottle full of oxygen
gas and water vapor
PT = PO + PH O22
dipanaskan
Peralatan untuk mengumpulkan
gas diatas permukaan air.
• Oksigen yang dihasilkan dari
pemanasan kalium perklorat
(KClO3) dengan kehadiran
sejumlah kecil mangan
dioksida untuk mempercepat
laju reaksi berupa gelembung
dalam air dan terkumpul dalam
botol.
Teori Kinetik Molekul Gas
1. Gas mengandung molekul-molekul yang terpisah satusama lain dengan jarak jauh lebih besar daripada ukuranmolekulnya. Molekul dapat dianggap “titik-titik” yang mempunyai massa tetapi volumenya dapat diabaikan (V zero).
2. Molekul gas bergerak dengan kecepatan konstan danarah acak. Tumbukan antar molekul elastis sempurnaenergi dapat dipindahkan dari satu molekul ke molekul lain, namun energi total dalam sistem tetap sama.
3. Molekul gas tidak mengalami baik gaya tarik-menarikmaupun tolak-menolak satu sama lain.
4. Energi kinetik rata-rata molekul sebanding dengan temperatur gas (OK). Dua gas dalam temperatur yang sama akan mempunyai energi kinetik rata-rata yang sama.
Secara kualitatif dimungkinkan untuk menjelaskan sifat-
sifat umum zat yang berwujud gas
• Mudah tidaknya gas dimampatkan karena molekul
fasa gas diasumsikan dipisahkan oleh jarak yang cukup
lebar.
• Hukum Boyle
P a laju tumbukan (jumlah tumbukan molekul tiap detik)
Laju tumbukan a besarnya kerapatan gas (jumlah molekul per satuan volume)
Besarnya kerapatan gas a 1/V
P a 1/V
Penerapan Hukum-hukum Gas
• Hukum Charles
•Karena energi kinetik rata-rata molekul gas sebanding dengan suhu dari sampel (teori poin4),kenaikan suhu meningkatkan energi kinetik rata-rata.
• T a Energi kinetik rata-rata
• P a laju tumbukan
• Laju tumbukan a energi kinetik rata-rata
• V a T
• Hukum Avogadro
• Tekanan berbanding lurus dengan kerapatan dan
suhu gas
• P a laju tumbukan Laju tumbukan akerapatan
• Kerapatan a n V a n
Pada poin 3 : jika molekul tidak saling tarik menarik atau
tolak menolak tekanan yang ditimbulkan satu jenis
molekul tidak dipengaruhi kehadiran gas lain tekanan
totalnya merupakan tekanan parsial masing-masing gas.
Ptotal = SPi
Hukum Dalton tentang
tekanan parsial
Rute (path) pergerakan
partikel dalam gas. Partikel
bergerak lurus dengan arah
terus berubah karena
benturan dengan partikel lain
atau dengan dinding tempat
gas, namun mengikuti
Konsep Kecepatan rata-
rata (concept of Average
Speed)
Distribusi kecepatan molekul gas nitrogen
pada tiga temperatur
Distribusi kecepatan tiga gas berbeda
pada temperature sama.
49
Energi Kinetik Rata-rata
Hasil teori kinetik gas bahwa energi kinetik total
gas apapun = 3/2 RT
(KE)3
2avg RT
urms = 3RTMr
Bila digunakan R = 8,314 J/K.mol dan mengkonversi
Mr menjadi kg/mol maka urms dapat dihitung dalam
meter/detik (m/s)
Hitunglah kecepatan akar rata-rata kuadrat untuk
atom helium dan molekul nitrogen dalam m/s pada
suhu 25oC (R yang digunakan 8,314 J/K.mol)
SOAL
Campuran antara molekul satu gas dengan molekul
gas lainnya yang terjadi secara sedikit demi sedikit
berdasarkan sifat kinetiknya. Berlangsung dari daerah
dengan konsentrasi lebih tinggi ke lebih rendah
• Gambaran difusi gas NH3(dari
botol yang berisi larutan amonia)
yang bergabung dengan gas HCl
(berasal dari botol yang berisi
asam klorida), menghasilkan
padatan NH4Cl.
DIFFUSION
Hukum Graham
(Graham’s Law)
Dikemukakan pada 1830 oleh Thomas Graham
Laju Difusi dua gas berbanding terbalik dengan
akar kuadrat densitas mereka
r1r2
2
1
ρ
ρ
PENYIMPANGAN GAS
IDEAL
Suatu gas dikatakan memperlihatkan perilaku ideal
apabila :
Molekul-molekul dalam keadaan gas tidak
memiliki gaya apapun baik gaya tarik menarik
maupun gaya tolak menolak antara satu dengan
lainnya.
Volume molekul diabaikan karena begitu
kecilnya dibandingkan dengan wadahnya.
Anggapan bahwa gas nyata berperilaku mirip
dengan gas ideal tidak dapat diberlakukan untuk
semua kondisi.
Plot antara PV/nRT terhadap P beberapa gas nyata dan 1
gas ideal pada suhu tertentu (200 K).
(a)Gas at low
concentration—
relatively few
interactions between
particles.
(b)Gas at high
concentration—
many more
interactions between
particles.
Gas Nyata
[ ]P a V nb nRTobs2( / ) n V
corrected pressure corrected volume
Pideal Videal
• Persamaan van der waals merupakan modifikasi dari persamaan gas
ideal yang menjelaskan perilaku non ideal gas nyata,mengoreksi 2 fakta
molekul-molekul gas nyata melakukan gaya antara satu dengan yang
lainnya dan memiliki volume
• Konstanta van der waals untuk setiap gas ditentukan secara percobaan.
Diketahui 3,5 mol NH3 menempati 5,2 L pada suhu 47oC.
Hitung tekanan gas (atm) dengan menggunakan
a). Persamaan gas ideal
b). Persamaan van der waals
SOAL
Oksigen yang dihasilkan dari penguraian kalium perklorat,
dikumpulkan, dimana volume oksigen yang terkumpul pada
suhu 24oC dan tekanan atmosfer 762 mmHg adalah 128 mL.
Hitunglah massa (gr) gas oksigen yang diperoleh. Tekanan
uap air pada suhu 24oC adalah 22,4mmHg
SOAL