gas ideal & gas nyata

25
MAKALAH KIMIA FISIK GAS NYATA Oleh : Kelompok 2 a Widi Syamta : F0B010013 rina Napitupulu : F0A010006 tah Rahmat Kodri : F0A0 PROGRAM DIII ANALISIS KIMIA DAN KIMIA INDUSTRI FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2010/2011

Upload: haditiyaciptanugraha

Post on 24-Dec-2015

71 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

gas ideal dan gas nyata

TRANSCRIPT

Page 1: Gas Ideal & Gas Nyata

MAKALAH KIMIA FISIKGAS NYATA

Oleh : Kelompok 2

Reza Widi Syamta : F0B010013Seprina Napitupulu : F0A010006Miftah Rahmat Kodri : F0A0

PROGRAM DIII ANALISIS KIMIA DAN KIMIA INDUSTRI

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS JAMBI

2010/2011

Page 2: Gas Ideal & Gas Nyata

DAFTAR ISI

DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................1

KATA PENGANTAR..........................................................................................2

BAB I

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG.........................................................................................3

RUMUSAN MASALAH.....................................................................................3

TUJUAN PEMBAHASAN MASALAH................................................................4

BAB II

PEMBAHASAN

I.                    GAS NYATA...........................................................................................5a.       Persamaan keadaan van der Waals....................................................5

b.      Temperatur dan tekanan kritis...........................................................7

c.       Pencairan gas.....................................................................................8

d.      Beberapa model persamaan gas nyata...............................................9

e.       Gaya van der Waals...........................................................................12

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN ...........................................................................................................16

Page 3: Gas Ideal & Gas Nyata

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum wr.wb

Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat ALLAH swt, yang mana atas berkat

dan rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan tugas makalah yang berjudul “Gas

Nyata” ini tepat pada waktunya.

Dan kami semua mengucapkan terima kasih banyak kepada dosen pengampu

mata kuliah kimia fisik yaitu ibu Dra.Wilda Syahri yang telah mempercayakan judul

makalah ini kepada kami. Adapun jika ada didalam pembuatan makalah ini terjadi

kesalahan baik didalam penulisan maupun penjelasan, kami dari pihak pembuat

meminta maaf yang sebesar-besarnya.

Makalah ini dibuat bertujuan untuk bahan referensi dan tambahan ilmu bagi

yang membacanya, juga sebagai wacana untuk menambah wawasan ilmu

pengetahuan bagi kita semua.

Sekali lagi apabila ada kekurangan kami mohon maaf, kami akhiri dengan

ucapan

Wa’salaikum salam wr.wb

Jambi, 13 maret

2011

Penulis,

BAB I

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Page 4: Gas Ideal & Gas Nyata

Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum Charles, yakni hukum gas

ideal, disebut gas ideal. Namun, didapatkan, bahwa gas yang kita jumpai, yakni gas

nyata, tidak secara ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas

pada temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. Semakin tinggi

tekanan gas, atau dengan dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya,

semakin besar deviasinya.

Dalam makalah ini akan di bahas beberapa tentang gas nyata serta

perbedaan gas nyata dengan gas ideal serta beberapa model persamaan gas nyata.

RUMUSAN MASALAH

Beberapa yang menjadi topik sentral permasalahan dalam makalah ini yang akan

dibahas adalah:

1.2.1 Apakah gas nyata itu?

1.2.2 Adakah perbedaan gas nyata dengan gas ideal?

1.2.3 Bagaimana bunyi hukum gas nyata?

1.2.4 Seperti apa bentuk-bentuk gas nyata?

1.2.5 apa Gaya van der Waals itu?

Page 5: Gas Ideal & Gas Nyata

TUJUAN PEMBAHASAN MASALAH

Setiap kegiatan yang dilakukan scara sistematis pasti mempunyai tujuan yang

diharapkan, begitu pula makalah ini. Tujuan pembahasan makalah ini adalah:

1.3.1 Mengetahui apakah gas nyata itu

1.3.2 Mengetahui bunyi gas nyata itu

1.3.3 Mengetahui peranan gas nyata dalam kehidupan

1.3.4 Mengetahui model persamaan dari gas nyata

1.3.5 mengetahui gaya van der waals

Page 6: Gas Ideal & Gas Nyata

BAB II

PEMBAHASAN

Gas Nyata

a. Persamaan keadaan van der Waals

Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum Charles, yakni hukum gas

ideal, disebut gas ideal. Namun, didapatkan, bahwa gas yang kita jumpai, yakni gas

nyata, tidak secara ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas

pada temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. Semakin tinggi

tekanan gas, atau dengan dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya,

semakin besar deviasinya.

Paling tidak ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. Peratama, definisi

temperatur absolut didasarkan asumsi bahwa volume gas real sangat kecil sehingga

bisa diabaikan. Molekul gas pasti memiliki volume nyata walaupun mungkin sangat

kecil. Selain itu, ketika jarak antarmolekul semakin kecil, beberapa jenis interaksi

antarmolekul akan muncul.

Fisikawan Belanda Johannes Diderik van der Waals (1837-1923)

mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan

keadaan van der Waals atau persamaan van der Waals. Ia memodifikasi

persamaan gas ideal (persamaaan 6.5) dengan cara sebagai berikut: dengan

menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi antarmolekul;

mengurango dari suku V yang menjelaskan volume real molekul gas. Sehingga

didapat:

[P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT (persamaaan 6.5)

a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas

dan disebut dengan tetapan van der Waals (Tabel 6.1). Semakin kecil nilai a dan b

Page 7: Gas Ideal & Gas Nyata

menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. Besarnya

nilai tetapan ini juga berhbungan denagn kemudahan gas tersebut dicairkan.

Page 8: Gas Ideal & Gas Nyata

Tabel 6.1 Nilai tetapan gas yang umum kita jumpai sehari-hari.

gasa

(atm dm6 mol-2)b

(atm dm6 mol-2)

He 0,0341 0,0237

Ne 0,2107 0,0171

H2 0,244 0,0266

NH3 4,17 0,0371

N2 1,39 0,0391

C2H 4,47 0,0571

CO2 3,59 0,0427

H2O 5,46 0,0305

CO 1,49 0,0399

Hg 8,09 0,0170

O2 1,36 0,0318

Latihan 6.4 Gas ideal dan gas nyata

Suatu sampel 10,0 mol karbon dioksida dimasukkan dalam wadah 20 dm3 dan

diuapkan pada temperatur 47 °C. Hitung tekanan karbon dioksida (a) sebagai gas

ideal dan (b) sebagai gas nyata. Nilai hasil percobaan adalah 82 atm. Bandingkan

dengan nilai yang Anda dapat.

Jawab: Tekanan menurut anggapan gas ideal dan gas nyata adalah sbb:

P = nRT/V = [10,0 (mol) 0,082(dm3 atm mol-1 K-1) 320(K)]/(2,0 dm3) = 131 atm

Nilai yang didapatkan dengan menggunakan persamaan 6.11 adalah 82 atm yang

identik dengan hasil percobaan.

Hasil ini nampaknya menunjukkan bahwa gas polar semacam karbon dioksida tidak

akan berperilaku ideal pada tekanan tinggi.

Gas nyata (real gas) bersifat menyimpang dari gas ideal, terutama pada tekanan

tinggi dan suhu rendah.

Teori Kinetika gas menjelaskan Postulat 1: massa gas dapat diabaikan jika

dibandingkan dengan volume bejana.

Page 9: Gas Ideal & Gas Nyata

Pada tekanan tinggi, atau jika jumlah molekul banyak, volume gas harus

diperhitungkan à volume ideal sebetulnya lebih kecil dari volume real.

à Menurut Van Der Waals, koreksi volume tergantung dari n (junlah mol gas)

b = tetapan koreksi volume

Pada tekanan tinggi à rapatan gas tinggi à molekul2 sangat berdekatan à gaya antar

molekul harus diperhitungkan à karena ada gaya tarik menarik à tekanan yang

sebenarnya lebih rendah dari tekanan ideal.

Pengurangan tekanan karena kerapatan gas adalah:

1. Berbanding lurus dengan jml tabrakan dgn dinding atau dengan konsentrasi gas

2. Berbanding lurus dengan gaya tabrakan à berbanding lurus dengan konsentrasi gas

b. Temperatur dan tekanan kritis

Karena uap air mudah mengembun menjadi air, telah lama diharapkan

bahwa semua gas dapat dicairkan bila didinginkan dan tekanan diberikan. Namun,

ternyata bahwa ada gas yang tidak dapat dicairkan berapa besar tekanan diberikan

bila gas berada di atas temperatur tertentu yang disebut temperatur kritis. Tekanan

yang diperlukan untuk mencairkan gas pada temperatur kritis disebut dengan

tekanan kritis, dan wujud materi pada temperatur dan tekanan kritis disebut dengan

keadaan kritis.

Temperatur kritis ditentukan oleh atraksi intermolekul antar molekul-

molekul gas. Akibatnya temperatur kritis gas nonpolar biasanya rendah. Di atas nilai

temperatur kritis, energi kinetik molekul gas jauh lebih besar dari atraksi

intermolekular dan dengan demikian pencairan dapat terjadi.

Page 10: Gas Ideal & Gas Nyata

Tabel 6.2 Temperatur dan tekanan kritis beberapa gas yang umum dijumpai.

Gas Temperatur

kritis (K)

Tekanan

kritis (K)

Gas Temperatur

kritis (K)

Tekanan kritis

(atm)

H2O 647,2 217,7 N2 126,1 33,5

HCl 224,4 81,6 NH3 405,6 111,5

O2 153,4 49,7 H2 33,3 12,8

Cl2 417 76,1 He 5,3 2,26

c. Pencairan gas

Di antara nilai-nilai koreksi tekanan dalam tetapan van der Waals, H2O,

amonia dan karbon dioksida memiliki nilai yang sangat besar, sementara oksigen dan

nitrogen dan gas lain memiliki nilai pertengahan. Nilai untuk helium sangat rendah.

Telah dikenali bahwa pencairan nitrogen dan oksigen sangat sukar. Di

abad 19, ditemukan bahwa gas-gas yang baru ditemukan semacam amonia dicairkan

dengan cukup mudah. Penemuan ini merangsang orang untuk berusaha mencairkan

gas lain. Pencairan oksigen atau nitrogen dengan pendinginan pada tekanan tidak

berhasil dilakukan. Gas semacam ini dianggap sebagai “gas permanen” yang tidak

pernah dapat dicairkan.

Baru kemudian ditemukan adanya tekanan dan temperatur kritis. Hal ini

berarti bahwa seharusnya tidak ada gas permanen. Beberapa gas mudah dicairkan

sementara yang lain tidak. Dalam proses pencairan gas dalam skala industro,

digunakan efek Joule-Thomson. Bila suatu gas dimasukkan dalam wadah yang

terisolasi dengan cepat diberi tekan dengan menekan piston, energi kinetik piston

yang bergerak akan meningkatkan energi kinetik molekul gas, menaikkan

temperaturnya (karena prosesnya adiabatik, tidak ada energi kinetik yang

dipindahkan ke dinding, dsb). Proses ini disebut dengan kompresi adiabatik. Bila

gas kemudian dikembangkan dengan cepat melalui lubang kecil, temperatur gas akan

menurun. Proses ini adalah pengembangan adiabatik. Dimungkinkan untuk

Page 11: Gas Ideal & Gas Nyata

mendinginkan gas dengan secara bergantian melakukan pengembangan dan

penekanan adiabatik cepat sampai pencairan.

Dalam laboratorium, es, atau campuran es dan garam, campuran es kring

(padatan CO2) dan aseton biasa digunakan sebagai pendingin. Bila temperatur yang

lebih rendah diinginkan, nitrogen cair lebih cocok karena lebih stabil dan relatif

murah.

d. Beberapa model persamaan gas nyata

van der Waals model

Real gas sering dimodelkan dengan memperhatikan berat molar dan volume molar

Dimana P adalah tekanan, T adalah suhu, gas ideal R konstan, dan m V volume

molar. a dan b adalah parameter yang ditentukan secara empiris untuk masing-

masing gas, tapi kadang-kadang diperkirakan dari mereka temperatur kritis (T c) dan

tekanan kritis (P c) menggunakan hubungan:

Kwong model Redlich

The -Kwong Persamaan Redlich lain-parameter persamaan dua yang digunakan

untuk model gas nyata.Hampir selalu lebih akurat daripada van der Waals persamaan

, dan sering kali lebih akurat daripada beberapa persamaan dengan lebih dari dua

parameter. Persamaan ini

Page 12: Gas Ideal & Gas Nyata

dimana a dan b dua parameter empiris yang tidak parameter yang sama seperti

dalam persamaan van der Waals.

Berthelot dan dimodifikasi model Berthelot

Persamaan Berthelot sangat jarang digunakan,

tapi versi dimodifikasi agak lebih akurat

model Dieterici

Ini adalah model baik jika kita mempertimbangkan tergantung pada suhu.

model Clausius

Persamaan Clausius adalah persamaan tiga-parameter yang sangat sederhana yang

digunakan untuk gas model.

dimana :

Page 13: Gas Ideal & Gas Nyata

Virial Model

The Virial persamaan berasal dari perlakuan perturbatif mekanika statistik.

atau alternatif

dimana A, B, C, ', B' A, dan C 'adalah konstanta tergantung suhu.

Peng-Robinson Model

Persamaan kedua parameter memiliki properti menarik yang berguna dalam

pemodelan beberapa cairan serta gas nyata.

Wohl Model

Persamaan Wohl tersebut diformulasikan dalam bentuk nilai-nilai kritis, sehingga

berguna saat konstanta gas nyata tidak tersedia.

mana

Beattie-Bridgeman

Persamaan Surri-Alipin

Page 14: Gas Ideal & Gas Nyata

dimana d adalah kepadatan molal dan a, b, c, A, dan B adalah parameter empiris.

Benedict-Webb-Rubin Model

Persamaan BWR, kadang-kadang disebut sebagai persamaan BWRS

Dimana d adalah kepadatan molal dan di mana a, b, c, A, B, C, α, dan γ adalah

konstanta empiris.

 

e.    Gaya van der Waals

Gaya van der Waals dalam ilmu kimia merujuk pada jenis tertentu gaya

antar molekul. Istilah ini pada awalnya merujuk pada semua jenis gaya antar

molekul, dan hingga saat ini masih kadang digunakan dalam pengertian tersebut,

tetapi saat ini lebih umum merujuk pada gaya-gaya yang timbul dari polarisasi

molekul menjadi dipol.

Hal ini mencakup gaya yang timbul dari dipol tetap (gaya Keesom), dipol

rotasi atau bebas (gaya Debye) serta pergeseran distribusi awan elektron (gaya

London).

Gaya van der waals : gaya tarik di antara atom atau molekul, gaya ini

jauh lebih lemah dibandingkan gaya yang timbul karena ikatan valensi dan besarnya

ialah 10-7 kali jarak antara atom-atom atau molekul-molekul. Gaya ini menyebabkan

sifat tak ideal pada gas dan menimbulkan energi kisi pada kristal molekular.

Page 15: Gas Ideal & Gas Nyata

Ada tiga hal yang menyebabkan gaya ini :

1. Interaksi dwikutub-dwikutub, yaitu tarikan elektrostatistik di antara dua

molekul dengan moment dwikutub permanen.

2. Interaksi dwikutub imbasan, artinya dwikutub timbul karena adanya

polarisasi oleh molekul tetangga.

3. Gaya dispersi yang timbul karena dwikutub kecil dan bersifat sekejap dalam

atom.

Asal mula gaya dispersi van der Waals

Dipol-dipol yang berubah-ubah sementara

Dayatarik yang ada di alam bersifat elektrik. Pada molekul yang simetris

seperti hidrogen, bagaimanapun, tidak terlihat mengalami distorsi secara elektrik

untuk menghasilkan bagian positif atau bagian negatif. Akan tetapi hanya dalam

bentuk rata-rata.

Diagram dalam bentuk lonjong (the lozenge-shaped) menggambarkan

molekul kecil yang simetris - H2, boleh jadi, atau Br2. Tanda arsir menunjukkan

tidak adanya distorsi secara elektrik.

Akan tetapi elektron terus bergerak, serta merta dan pada suatu waktu

elektron tersebut mungkin akan ditemukan di bagian ujung molekul, membentuk

ujung -. Pada ujung yang lain sementara akan kekurangan elaktron dan menjadi +.

Catatan: (dibaca “delta”) berarti “agak” (slightly) - karena itu + berarti “agak

positif”.

Page 16: Gas Ideal & Gas Nyata

Kondisi yang terakhir elektron dapat bergerak ke ujung yang lain,

membalikkan polaritas molekul.

“Selubung lingkarang” yang konstan dari elektron pada molekul

menyebabkan fluktuasi dipol yang cepat pada molekul yang paling simetris. Hal ini

terjadi pada molekul monoatomik - molekul gas mulia, seperti helium, yang terdiri

dari atom tunggal.

Jika kedua elektron helium berada pada salah satu sisi secara bersamaan,

inti tidak terlindungi oleh elektron sebagaimana mestinya untuk saat itu.

Dipol-dipol sementara yang bagaimana yang membemberikan kenaikan dayaarik

antarmolekul

Bayangkan sebuah molekul yang memiliki polaritas sementara yang

didekati oleh salah satu yang terjadi menjadi termasuk non-polar hanya saat itu saja.

(kejadian yang tidak disukai, tetapi hal ini menjadikan diagram lebih mudah

digambarkan! Pada kenyataannya, satu molekul lwbih menyukai memiliki polaritas

yang lebih besar dibandingkan yang lain pada saat seperti itu - dan karena itu akan

menjadi yang paling dominan).

Seperti molekul yang ditemukan pada bagian kanan, elektronnya akan

cenderung untuk ditarik oleh ujung yang agak positif pada bagian sebelah kiri.

Hal ini menghasilkan dipol terinduksi pada penerimaan molekul, yang berorientasi

pada satu cara yang mana ujung + ditarik ke arah ujung - yang lain.

Page 17: Gas Ideal & Gas Nyata

Pada kondisi yang terakhir elektron pada bagian kiri molekul dapat bergerak ke

ujung yg lain. Pada saat terjadi hal ini, meraka akan menolak elektron pada bagian

kanan yang satunya.

Polaritas kedua molekul adalah berkebalikan, tetapi kamu masih

memiliki yang + tertarik -. Selama molekul saling menutup satu sama lain

polaritas akan terus berfluktuasi pada kondisi yang selaras karena itu dayatarik akan

selalu terpelihara.

Tidak ada alasan kenapa hal ini dibatasi pada dua molekul. Selama molekul saling

mendekat pergerakan elektron yang selaras dapat terjadi pada molekul yang

berjumlah sangat banyak.

Diagram ini menunjukkan bagaimana cacat secara keseluruhan dari

molekul yang berikatan secara bersamaan pada suatu padatan dengan menggunakan

gaya van der Waals. Pada kondisi yang terakhir, tentunya, kamu akan

menggambarkan susunan yang sedikit berbeda selama meraka terus berubah - tetapi

tetap selaras.

Page 18: Gas Ideal & Gas Nyata

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

   Semakin rendah tekanan gas pada temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari

perilaku ideal. Semakin tinggi tekanan gas, atau dengan dengan kata lain, semakin

kecil jarak intermolekulnya, semakin besar deviasinya.

   [P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT

   Gas nyata (real gas) bersifat menyimpang dari gas ideal.

     tidak ada gas permanen, beberapa gas mudah dicairkan sementara yang lain tidak.

     Ada tiga hal yang menyebabkan gaya van der Waals ini :1.    Interaksi dwikutub-dwikutub, yaitu tarikan elektrostatistik di antara dua molekul

dengan moment dwikutub permanen.

2.    Interaksi dwikutub imbasan, artinya dwikutub timbul karena adanya polarisasi oleh

molekul tetangga.

3.    Gaya dispersi yang timbul karena dwikutub kecil dan bersifat sekejap dalam atom.