Hukum-hukum tentang Gas

1

Warna gas

Sebagian besar tak berwarna (colorless) Kecuali: Fluorine (F2), Chlorine (Cl2) keduanya kuning

kehijau-hijauan (green-yellow) Bromine (Br2) coklat kemerahan (red-brown)

Iodine (I2) ungu (violet)

Nitrogen dioxide (NO2), dinitrogen trioxide (N2O3) keduanya coklat (brown)

2

Pergerakan dan perubahan volume gas

Gas lambat mengalir Gerakannya menyebar ke semua arah Mampu menembus pori-pori Pemanasan menyebabkan ekspansi gas

sehingga volumenya membesar Pendinginan menyusutkan volume gas

3

Asal mula 1 atm

P = g h P = Pressure = tekanan = 1 atm (baca: rho) = massa jenis Hg = 13,5951 g/mL g = percepatan gravitasi bumi = 9,80665 m/sec2.

(catt: sec = second = detik) h = height = ketinggian zat dari dasar ke

permukaan = 760 mm 1 atm setara beban 1,033228 kg terhadap

bidang seluas 1 cm2 atau 1 kg /cm2

5

Hukum Boyle

Robert Boyle (1627-1691): PV = constant = hasil perkalian tidak berubah

P = Pressure (tekanan gas) V = Volume gas Tekanan diperbesar Volume turun Volume diperbesar tekanan turun Dan sebaliknya

6

Catatan

Boyle: PV = k P = pressure (tekanan) atm maupun torr

V = volume Liter maupun mL

k = konstanta = bilangan tetap (berlaku pada T dan N konstan)

T = temperature mutlak Kelvin

N = banyaknya molekul gas

7

Contoh 1

Suatu tabung punya volume 10 L, mengandung gas yang tekanannya 760 torr. Kemudian tabung diperlonggar hingga tekanannya mengecil menjadi 700 torr. Berapa volume gas sekarang?

V1 = 10 L P1 = 760 torr P2 = 700 torr V2 = .........? V1x P1 = V2 x P2

10 L x 760 torr = V2 x 700 torr V2 = (10 L x 760 torr) / 700 torr = 10,9 torr

8

Contoh 2

Suatu tabung punya volume 580 mL, mengandung gas yang tekanannya 0,2 atm. Kemudian gas dimampatkan hingga volumenya menjadi 100 mL. Berapa tekanan gas sekarang?

P1 = 0,2 atm V1 = 580 mL V2 = 100 mL P2 = .........? P1 x V1 = P2 x V2 0,2 atm x 580 mL = P2 x 100 mL P2 = (0,2 atm x 580 mL) /100 mL = 1,16 atm

9

Hukum CharlesKonstan=

V

T

Jacques Charles (1787) V = Volume gas T = Temperatur gas dalam suhu mutlak (Kelvin) -273,15 0Celcius.....................0 0C...........100 0C 0 Kelvin..............................273,15 K....373,15 K Lord Kelvin (1824-1907)

10

Catatan

V = Volume (L atau mL)

T = Temperature mutlak harus dalam Kelvin

k’ = konstanta Berlaku pada P dan N konstan

P = Pressure (atm atau torr)

N = Banyaknya molekul gas

k’=V

T

11

Standar Temperature and Pressure (STP) Hukum-hukum tentang gas dikoreksi pada

kondisi T dan P standard yakni: Temperature (T) = 0 0C atau 273,15 K Pressure (P) = 760 torr atau 1 atm

12

Contoh 3

Suatu gas volumenya 10 mL, suhunya 20 0C. Kemudian suhu didinginkan menjadi 0 0C. Berapa volumenya sekarang?

V1 = 10 mL

T1 = 20 0C = (20 + 273,15) K = 293,15 K

T2 = 0 0C = (0 + 273,15) K = 273,15 K

V2 = ........?

13

=V1

T1

V2

T2

=10 mL

293,15 K

V2

273,15 K

V2

= 10 mL x

293,15 K

273,15 K= 9,32 mL

Jawab Contoh 3

14

Hukum Penggabungan VolumeGay-Lussac Joseph Louis Gay-Lussac (1808): Pada kondisi Standard Temperature and

Pressure (STP) Gas yg bereaksi dan gas hasil reaksi selalu

berbanding dengan bilangan sederhana 1 H2 + ½ O2 1 H2O 1 Liter ½ Liter 1 Liter 2 L 1 L 2 L 4 L 2 L 4 L 8 L 4 L 8 L

15

Hukum Avogadro

Amedeo Avogadro (1811): Pada temperatur (T) dan tekanan (P) sama, dua

macam gas yang volume(V)nya sama, pasti memiliki jumlah molekul (N) yang sama. T = temperature = suhu P = pressure = tekanan V = volume Jumlah molekul = N, hingga N / V = constant, berlaku untuk semua macam gas.

16

Catatan

V / N = k’’1. V = Volume gas (L atau mL)

2. N = Banyaknya molekul gas (“butiran2 gas”)

3. k’’ = Konstanta = bilangan tetap Berlaku pada T dan P konstan

T = Temperature mutlak Kelvin

P = Pressure = tekanan (atm maupun torr)

17

Contoh 4

Satu gram Radium melepaskan partikel alpha berupa ion He2+ dengan laju 1,16 x 1018 partikel / tahun. Tiap-tiap partikel tersebut menjadi gas Helium:

He2+ + 2 e- He Pada kondisi standar, tiap 1,16 x 1018 molekul

He memiliki volume 0,043 mL Berapa banyak molekul dalam 1 Liter He?

18

Jawab Contoh 4

N1 = 1,16 x 1018 molekul He

V1 = 0,043 mL

V2 = 1 L = 1000 mL

N2 ..............?

N2 / V2 = N1 / V1

N2 / 1000 mL = 1,16 x 1018 molekul He / 0,043 mL

N2 = (1,16 x 1018 molekul He / 0,043 mL) x 1000 mL

N2 = 2,7 x 1022 molekul He

19

N / V konstan untuk semua gas

2,7 x 1022 molekul He = 1000 mL He 2,7 x 1022 molekul Ne = 1000 mL Ne 2,7 x 1022 molekul O2 = 1000 mL O2 2,7 x 1022 molekul Cl2 = 1000 mL Cl2 2,7 x 1022 molekul H2 = 1000 mL H2 pada kondisi Standard berlaku untuk semua macam gas tapi massa masing-masing berbeda

20

Bilangan Avogadro

Pada kondisi Standard Temperature (0 0C)and Pressure (1 atm) tiap 1 mole gas apa saja pasti memiliki volume 22,4138 Liter dengan jumlah molekul sebanyak 6,02 x 1023.

mole bicara unit reaksi zat molekul bicara banyaknya “butiran2 gas”

21

Penyederhanaan Hukum Gas Ideal

Gabungan Boyle (PV konstan), Charles (V/T konstan), dan Avogadro (V/N konstan)P = tekanan, V = Volume, T = suhu Kelvin, N =

banyaknya molekul gas Hukum gas ideal: PV / T = konstan P1V1 / T1 = P2V2 / T2 = P3V3 / T3 = dst

22

Tire Gauge TestPengukur Tekanan Ban Ciptaan Gauge Mengandung gas bertekanan 7,25 atm 0,99 atm = 105 Pascal 103 Pascal = 1 kiloPascal = 1 kPa 1 atm = 101 kPa 1 atm = beban 1,03 kg/cm2 = 14,7 lb/cm2

Permukaan tubuh manusia tiap hari menerima tekanan udara 1 kg/cm2.

23

Hukum Dalton (1803)

P total = P1 + P2 + P3 + dst

P = Pressure = tekanan gas Berlaku pada Volume (V) dan suhu (T)

konstan

24

Hukum Graham

Thomas Graham (1846): Aliran gas melalui saluran kecil (pori-pori)

disebut “effusion”. kecepatan effusi berbagai gas tidak sama. Kecepatan effusi gas berbanding terbalik

dengan kuadrat dari massa jenis gas Kecepatan effusi gas berbanding terbalik

dengan kuadrat dari massa molar gas

25

Hukum Graham

Pada suhu (T) dan tekanan (P) yang sama, dua macam gas memiliki energi kinetik (Ek) yang sama:

Ek1 = Ek2

½ m1 v12 = ½ m2 v2

2

v12 / v2

2 = m2 / m1

(v1 / v2)2= (m2 / m1)

(v1 / v2) = (m2 / m1)

26

2222

12112

1 VmVm

Hukum Graham

(v1 / v2) = (m2 / m1)

Laju effusi1 / Laju effusi2 = (massa jenis2 / massa jenis1) =

Laju effusi1 / Laju effusi2 = (massa molar2 / massa molar1)

bisa juga Laju effusi1 / Laju effusi2 =

massa molar2 / massa molar1)

27

1

2

2

1

m

m

V

V

Contoh

Seorang pasien paru-paru didukung pernafasan buatan dalam bentuk aliran gas Oksigen (O2) dan Helium (He). Pada kondisi STP (Standard Temperature and Pressure) massa jenis O2 adalah 1,43 g/L, sedang He 0,179 g/L. Mana gas yang lebih cepat laju effusinya?

28

Laju effusi He / Laju effusi O2 =

(O2 /He) = {(1,43 g/L)/(0,179g/L)} =

2,83 jadi: Laju effusi He lebih cepat 2,83 kali dibanding

Laju effusi O2

29