1

MAKALAH PBL 1

MATA KULIAH KIMIA FISIKA

GAS DAN CAIRAN

Senin, 21 September 2015

Disusun oleh :

KELOMPOK 1

Juli Ayu Ningtyas (1406531864)

Manggala Pasca (1306409375)

Melody Gita (1406531593)

Muhammad Jamaludin (1406531776)

Mutiara Primaster (1306405723)

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2

DAFTAR ISI

Daftar Isi ________________________________________________________ 2

Daftar Gambar dan Tabel ___________________________________________ 2

Peta Konsep ______________________________________________________ 3

BAB I Dasar Teori

PART A _______________________________________________________ 4

PART B _______________________________________________________ 4

PART C _______________________________________________________ 5

BAB II Jawaban Pertanyaan

PART A _______________________________________________________ 6

PART B _______________________________________________________ 10

PART C _______________________________________________________ 11

BAB III Kesimpulan _______________________________________________ 14

Daftar Pustaka ___________________________________________________ 14

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 ___________________________________________________________ 6

Gambar 2 __________________________________________________________ 13

DAFTAR TABEL

Tabel 1 ______________________________________________________________ 7

3

PETA KONSEP

4

BAB I

DASAR TEORI

PART A

GAS IDEAL

Gas ideal adalah konsep teoritis, yang kita gunakan untuk tujuan penelitian.

Untuk gas menjadi ideal, mereka harus memiliki karakteristik sebagai berikut. Jika salah

satu dari ini hilang, maka gas tersebut tidak dianggap sebagai gas ideal. Gaya molekul

Inter antara molekul gas dapat diabaikan. Molekul-molekul gas dianggap sebagai partikel

titik. Oleh karena itu, dibandingkan dengan ruang di mana molekul gas menempati,

volume molekul „tidak signifikan.

Biasanya molekul gas mengisi setiap ruang yang diberikan. Karena itu, ketika

ruang besar ditempati oleh udara, molekul gas itu sendiri sangat kecil dibandingkan

dengan ruang. Oleh karena itu, dengan asumsi molekul gas sebagai partikel titik sejati

sampai batas tertentu. Namun, ada beberapa molekul gas dengan volume yang cukup

besar. Mengabaikan volume memberikan kesalahan dalam hal ini. Menurut asumsi

pertama, kita harus mempertimbangkan bahwa tidak ada interaksi antar molekul antara

molekul gas. Namun, dalam kenyataannya, ada interaksi setidaknya lemah antara mereka.

Tapi, molekul gas bergerak cepat dan secara acak. Oleh karena itu, mereka tidak memiliki

cukup waktu untuk membuat interaksi antar molekul dengan molekul lain. Karena itu,

ketika melihat di sudut ini, agak berlaku untuk menerima asumsi pertama juga. Meskipun

kita mengatakan gas yang ideal adalah teoritis, kita tidak dapat mengatakan itu adalah

100% benar. Ada beberapa kesempatan di mana gas bertindak sebagai gas ideal. Gas

ideal ditandai oleh tiga variabel, tekanan, volume dan suhu. Persamaan berikut

mendefinisikan gas ideal.

PV = nRT = NKT

GAS NYATA

Ketika salah satu dari dua atau kedua asumsi yang diberikan di atas tidak valid,

bahwa gas yang dikenal sebagai gas nyata. Kita benar-benar menemukan gas nyata dalam

lingkungan alam. Sebuah gas nyata bervariasi dari kondisi ideal pada tekanan yang sangat

tinggi. Hal ini karena, ketika tekanan yang sangat tinggi diterapkan, volume di mana gas

diisi menjadi sangat kecil. Kemudian dibandingkan dengan ruang kita tidak mengabaikan

ukuran molekul. Selain itu, gas ideal berada dalam keadaan sesungguhnya pada suhu

yang sangat rendah. Pada suhu rendah, energi kinetik molekul gas sangat rendah. Oleh

karena itu, mereka bergerak perlahan-lahan. Karena itu, interaksi antar molekul antara

molekul gas, yang kita tidak abaikan. Untuk gas nyata, kita tidak menggunakan

persamaan gas ideal di atas karena mereka berperilaku berbeda. Ada persamaan yang

lebih rumit untuk perhitungan gas nyata. Salah satu persamaannya dikenal dengan

sebutan persamaan Van der Waals.

PART B

TEORI KINETIKA GAS

Terdapat beberapa hal yang dapat diterangkan dengan teori kinetika gas, antara lain:

1. Hukum Boyle: Pada Hukum Boyle, tenaga kinetis berbanding lurus dengan

temperatur absolut.

PV = 2/3 K1 T (Pada T tetap, PV nya adalah tetap)

2. Hukum Charles: PV = 2/3 K1T

(Pada P tetap, V = K2T)

5

3. Hukum Avogadro

Pada temperatur dan tekanan sama, gas-gas yang volumenya sama memiliki

jumlah molekul yang sama pula.

4. Hukum Graham

µ1 / µ2 = (d2/d1)1/2

5. Distribusi Kecepatan Molekuler

Untuk suatu gas pada temperatur tetap, semua molekul gas bergerak dengan kecepatan

sama, yaitu µ. Molekul-molekul gas dengan kecepatan kecil dan besar sangat sedikit.

Sebagian besar gas mempunyai kecepatan α, yaitu kecepatan yang paling mungkin.

6. Tenaga Kinetik Translasi

Ek = 3/2 n R T (Tenaga kinetik hanya bergantung pada temperatur absolut gas.)

7. Frekuensi Tumbukan dan Jalan Bebas Rata-rata

Dalam gas dengan n molekul gas per volume, jumlah molekul yang ditumbuk

oleh sebuah molekul per detik adalah z = (2)1/2

π Ϭ2 n

Jalan bebas rata-rata adalah jarak yang ditempuh oleh molekul sebelum

tertumbuk dengan molekul lain.

8. Viskositas gas

Fluida (gas dan cairan) memiliki sifat yang disebut viskositas, yaitu gaya tahan

suatu lapisan fluida terhadap gerakan lapisan lain fluida tersebut.

PART C

TITIK KRITIS

Fluida superkritis adalah fluida dengan tekanan dan suhu diatas kritisnya, yaitu

suatu keadaan dimana fluida berada dalam keadaan seimbang antara fasa gas dan fasa

cairnya.titik kritis terletak pada akhir kurva penguapan, dimana fase cair dan gas

bergabung unutk membentukk fase fluida homogen tunggal. Daereah superkritis terletak

pada bagian luar titik ini. Kondisi fluida superkritis memiliki daya melarutkan yang lebih

tinggi dan lebih selektif dari pada bentuk cari atau bentuk gas. Fluida superkritis

mempunyai sifat yang unik, yaitu pada sifat-sifat yang menyerupai gas dan juga sifat sifat

yang menyerupai cairan. Densitas dan kemampuan melarutkan dari fluida superkritis

menyerupai cairan. Sifat transpor dari fluida superkritis menyerupai gas, yaitu

difusivitas yang tinggi dan viskositas yang rendah ditambah lagi dengan tegangan

permukaan yang bernilai nol pada fluida superkritis akan memperlancar penetrasi fluida

superkritis ke materi mikoporous. Sifat yang tidak biasa ini, menjadikan fluida

superkritis sebagai pelarut yang ideal dan potensial. Kelarutan komponen dalam fluida

superkrkisi tergantung pada densitas dari pelarut, juga afinitas fisik kimia dari zat terlarut

terhadap pelarut.

TITIK DIDIH

Tekanan uap cairan meningkat dengan kenaikan suhu dan gelembung akan

terbentuk dalam cairannya. Kondisi ini dapat disebut dengan “mendidih”, dan suhu saat

mendidih disebut dengan titik didih. Titik didih pada tekanan 1 atm disebut titik didih

6

normal. Perubahan titik didih terjadi bila tekanan lebih tinggi dari 1 atm, titik didih akan

lebih tinggi dari titik didih normal dan sebaliknya. Energi yang diperlukan untuk

mengubah cairan menjadi gas pada STP 12 (0oC, 1 atm) disebut dengan kalor penguapan.

Titik didih ditentukan oleh massa molekul dan kepolaran molekul. Jika jenis fungsional

polar yang sama, semakin besar massa molekulnya, semakin tinggi titik didihnya.

Disamping itu, untuk massa molekul rendah dan molekul dengan kepolaran besar akan

mengalami gaya intermolekul yang kuat yang mengakibatkan titik didihnya lebih tinggi.

TITK BEKU

Titik beku adalah suhu saat bahan berubah dari keadaan padat ke keadaan cair.

Bila temperatur cairan diturunkan, energi kinetik molekul juga akan menurun, dan

tekanan uapnya pun juga akan menurun. Hal tersebut mengakibatkan gaya

antarmolekulnya menjadi dominan, sehingga gaya translasi randomnya akan menjadi

lebih perlahan sehingga viskositas cairan semakin bertambah besar.

TEKANAN UAP

Berdasarkan sifatnya, cairan memiliki energi kinetik yang tidak seragam

melainkan bervariasi. Beberapa molekul yang nergy kinetiknya lebih besar dari

nergy nergy rata-rata dapat lepas dari gaya tarik antarmolekul dan menguap.

Kondisi ini dapat dilihat pada cairan dalam wadah terbuka, dimana cairan perlahan

menguap sehingga akhirnya habis dan cairan dalam wadah tertutup, molekul cairan

kehilangan energinya dengan tumbukan dan nergy nergy molekul menjadi rendah

sehingga molekul tertarik dengan gaya antarmolekul pada permukaan cairan dan kembali

masuk ke cairan. Akhirnya, jumlah molekul yang menguap dari permukaan cairan dan

jumlah molekul uap yang kembali ke cairan menjadi sama, mencapai kestimbangan

dinamik. Keadaan ini disebut kesetimbangan uap-cair.

PRINSIP KONTINUITAS KEADAAN

Persamaan Van der Waals (untuk Isotermal CO2)

(

) ( )

Bila n=1 (

) ( )

Menurut prinsip kontinuitas keadaan, persamaan terssebut dikenakan pada

temperatur diatas, pada, dan dibawah tempeeratur kritis.

TEGANGAN PERMUKAAN

Adanya gaya-gaya ke arah dalam yang menyebabkan adanya

kecenderungan untuk mengerut, juga menyebabkan permukaan cairan seakan-

akan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut Tegangan Muka, yang

didefinisikan sebagai gaya dalam dyne yang bekerja sepanjang 1 cm pada

permukaan zat cair. Satuan tegangan muka = dyne/cm, jadi sama dengan Tenaga

Permukaan.

2

BAB II

JAWABAN

PART A

1. Perbedaan sifat wujud materi:

Gas terdiri atas partikel yang bergerak dengan cepat melewati satu partikel ke partikel

yang lain. Oleh karena itu, volume dari gas bergantung pada bentuk dan volume dari

kontainernya. Selain itu, gas juga dikatakan kompresibel dikarenakan terdapat banyak

ruang kosong diantara partikel-partikelnya. Beda halnya dengan gas, cairan tidak mudah

dikompres/ditekan, dikarenakan ruang kosong yang berada pada cairan tidak sebanyak

ruang kosong pada gas. Meskipun demikian, partikel pada cairan juga dapat bergerak

melewati satu sama lain. Oleh karena itu, tidak jauh beda dengan gas, bentuk dan volume

cairan mengikuti bentuk dari ruang yang ditempatinya. Padatan memiliki sifat yang

berbeda dengan gas dan cairan. Partikel pada zat padat tidak dapat bergerak melewati satu

sama lain, melainkan hanya dapat bergetar pada posisi masing-masing. Oleh karena itu

volume gas padat bersifat tetap. Selain itu, dikarenakan tidak adanya ruang kosong antara

partikel, zat padat tidak dapat dikompres/ditekan.

2. Perbedaan Gas Nyata dan Gas Ideal a. Gas Ideal tidak memiliki gaya antarmolekul dan molekul gas dianggap sebagai

partikel titik. Sebaliknya molekul gas nyata memiliki ukuran dan volume.

Selanjutnya mereka memiliki gaya antarmolekul.

b. Gas Ideal tidak dapat ditemukan dalam kenyataan. Tapi gas berperilaku dengan

cara ini pada suhu dan tekanan tertentu.

c. Gas cenderung berperilaku sebagai gas nyata dalam tekanan tinggi dan suhu

rendah. Gas nyata berperilaku gas sebagai ideal pada tekanan rendah dan suhu

tinggi.

d. Gas Ideal dapat berhubungan dengan persamaan PV = nRT = NKT, sedangkan

gas nyata tidak ner. Untuk menentukan gas nyata, ada persamaan jauh lebih

rumit.

Faktor Kompresibilitas

Kompresi atau pengembangan gas sejati memerlukan atau menimbulkan kerja dan tenaga.

Hal ini temyata juga dari pengertian molekul gas sejati dengan gaya atau potensial

antarmolekul. Tetapi seperti diketahui pula gaya antar molekul tidaklah konstan sehingga

dengan sendirinya kerja atau tenaga pada gas ini bergantung kepada jarak antar-molekul.

Tekanan dan volume menentukan jarak antar-molekul dan pelaksanaan perubahan

tekanan atau volume dipengaruhi juga oleh temperatur gas, sehingga oleh karenanya kerja

atau tenaga gas bergantung kepada parameter gas.

Gambar 1. Hubungan antara kerja PV dengan tekanan

Kita melihat pada gambar 1, hubungan antara kerja pV dengan tekanan bagi bermacam-

macam temperatur dari karbon dioksida C02‟ Kerja ini pada temperatur tertentu berubah

menurut tekanan. Dan hal ini tidak terjadi pada gas sempuma. Pada temperature 1ebih

rendah temyata untuk daerah tekanan yang lebih kecil terdapat kerja atau tenaga

minimum yang lebih kecil daripada untuk gas sempuma. Untuk temperatur tinggi, kerja

3

atau tenaga minimum ini tidak ada. Jadi dari temperatur rendah ke temperatur tinggi,

kerja atau tenaga kompresi isotermis berlangsung dari keadaan mempunyai harga

minimum ke keadaan tidak mempunyai harga minimum dan di antara kedua keadaan ini

terdapat suatu temperatur yang mengandung peralihan, yakni kompresi isotermis pada

suatu daerah tekanan yang agak luas, mempunyai kerja atau tenaga yang konstan. Karena

kompresi isotermis gas sempuma menurut nerg Boyle mempunyai kerja atau tenaga

yang konstan, sehingga bagi temperatur tersebut di atas gas sejati untuk kompresi

isotermis berlangsung sebagai gas sempuma. Oleh sebab itu, temperatur ini disebut juga

sebagai titik Boyle atau temperatur Boyle. Jadi titik Boyle terdapat pada kompresi

isotermis.

3. Jika gas tersebut ideal, maka:

Hukum Boyle

Jika gas tersebut nyata, maka:

Persamaan Van der Waals

( ) ( )

( ) ( )

(

) ( ) (

) ( )

( )( ) ( )( ) ( )

Hukum Gas Ideal

a. Hukum Boyle

b. Hukum Charles/Gay-Lussac

c. Hukum Boyle-Gay Lussac (The Combined Gas Law)

d. Avogadro’s Principle

e. Gas Campuran (Hukum Dalton)

Hukum Gas Nyata

Pada gas nyata, digunakan berbagai macam persamaan, seperti:

a. Persamaan Van der Waals

(

)( )

b. Persamaan Kammerlingh Onnes

c. Persamaan Beattle Bridgeman

4

4. Cara mendapatkan persamaan Van der Waals dan cara menentukan 2 nilai

konstanta (a dan b):

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 dengan cara

sebagai berikut: dengan menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi

antarmolekul; mengurangi dari suku V yang menjelaskan volume real molekul gas.

Sehingga didapat:

(

)( )

Konstanta a didapatkan dari gaya tarik menarik antar molekul yang akan mengurangi

gaya tumbukan pada dinding wadah. Hal tersebut sebanding dengan konsentrasi molar

molekul gas (n/V). Karena p bergantung pada frekuensi tumbukan, maka tekanan gas rill

berkurang sebanding dengan (n/V)2. Sehingga persamaan pV = nRT menjadi:

(

)

Konstanta b didapatkan karena adanya gaya tolak menolak antar molekul yang

menyebabkan volume molekul gas walaupun kecil tidak dapat diabaikan. Molekul gas

tidak lagi bergerak bebas dalam wadah dengan volume V, melainkan dalam ruangan

yang lebih kecil, yaitu V-nb). Sehingga persamaan pV=nRT menjadi:

( )

5. Campuran gas terdiri atas 30% vol N2, 50% vol CO, 15% vol H2, 5% vol O2.

a. Fraksi berat:

Berat total = 90

MW N2 = 0.31

MW CO= 0.31

MW H2= 0.02

MWO2= 0.36

b. Fraksi mol: Mol total = 10.53 mol

xN2 = 0,1

xCo = 0,17

xH2 = 0,71

XO2 = 0,015

c. Berat Molekul Rata-rata:

90/100 = 0.9

d. Tekanan parsial:

Asumsi tekanan total = 2 atm

P N2 = 0,6 atm

P CO = 1 atm

PH2 = 0,3 atm

PO2 = 0,1 atm

e. Densitas campuran:

= 1 g/cm

3

6. Pencairan Gas:

Pencairan gas alam terdiri dari berbagai macam proses, mulai dari

pemurnian/pembersihan hingga proses pencairan Proses dasar pencairan gas alam

menjadi LNG adalah sebagai berikut:

1. Proses Treating (pembersihan) Proses ini bertujuan untuk menghilangkan fraksi berat serta impuritis lainnya, seperti

O2 dan gas-gas berat (mercury dan sulfur) serta metal-metal berbahaya seperti air raksa

dengan memakai solvent sebagai pelarut atau penyerap.

2. Dehydration (Penghilangan Air)

3

Proses ini sering juga disebut sebagai pengeringan, yaitu proses penghilangan uap air

dengan menggunakan molecular sieve adsorbtion.

Proses treating dan dehidrasi perlu dilakukan sebelum gas

alam tersebut

memasuki proses pencairan supaya zat-zat yang tidak diinginkan tidak ikut

terbawa ke dalam proses pencairan, karena apabila zat tersebut terikut

maka dapat mengganggu proses pencairan gas alam

3. Fraksinasi Selanjutnya gas akan dipisahkan sesuai dengan komponen penyusunnya pada proses

fraksinasi.

4.Proses Pencairan Pada tahap ini gas akan didinginkan hingga mencapai suhu dimana gas tersebut akan

mengalami pengembunan serta menaikkan tekanan gas untuk mempermudah proses

pengembunannya/pencairan.

7. Proses pembuatan, penyimpanan, dan pemanfaatan O2, H2, N2

Pembuatan gas N2 dan O2

Tahap pertama yaitu Filtrasi. Udara bebas yang menjadi bahan baku pembuatan gas

nitrogen disaring terlebih dahulu menggunakan filter dengan kerapatan (mesh) tertentu

sesuai dengan spesifikasi tekanan dan flow compressor. Kemudian Kompresi, udara

yang telah di filter, diumpankan ke inlet kompresor untuk dinaikkan tekanannya.Cooling,

outlet kompresor akan sangat panas, ini akan mengurangi efisiensi pada proses

selanjutnya,maka dibutuhkan pendinginan sampai pada energi yang diinginkan.

Purification(penjernihan), sebagai perangkap untuk unsur pengotor udara (H2O, CO2,

dan hidrokarbon). Titik beku H2O dan CO2 lebih tinggi dari N2 sehingga H2O dan CO2

akan membeku terlebih dahulu sehingga berpotensi menyumbat di bagian tertentu proses.

Sedangkan hidrokarbon yang terakumulasi akan berpotensi menyebabkan ledakan. Udara

yang telah bebas pengotor memasuki Heat Exchanger yang akan membawa udara pada

temperatur kriogenik ( -185 C). Kemudian tahap Distilasi, pemisahan gas-gas yang

terkandung pada udara bebas berdasarkan perbedaan titik didih.Oksigen lebih cenderung

untuk berubah menjadi cairan (titik didih O2 = -183 C) dan menuju bawah kolom.

Sedangkan Nitrogen cenderung bertahan pada bentuk gas (titik didih N2 = -195,8 C) dan

menuju bagian atas kolom. Cairan yang kaya akan oksigen selanjutnya dilewatkan pada

heat exchanger dengan umpan langsung udara, sehingga dihasilkan produk gas oksigen.

Pembuatan gas H2

1. Steam Reforming: Dalam proses ini, gas alam seperti metana atau etana

direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi (700~1000oC) dengan

bantuan katalis.

CH4+H2OCO+3H2

CO+H2OCO2+H2

2. Gasifikasi Biomasa

3. Gasifikasi Batu Bara 4. Elektrolisa Air (H2O): Elektrolisa air memanfaatkan arus listrik untuk

menguraikan air menjadi unsur-unsur pembentuknya, yaitu H2 dan O2. Gas

hidrogen akan muncul di katoda.

Pemanfaatan gas N2, O2, dan H2

No NITROGEN OKSIGEN HIDROGEN

4

1 Pembuatan Amoniak Diperlukan dalam nergy

pernapasan Pembuatan Xylitol

2 Sebagai gas inert

dalam pabrik

Membantu nergy

peredaran darah Mendeteksi kebocoran gas

3

Dalam bentuk cair

dapat membakar kutil

dan tumor jinak

menular

Bersama Gas Asetilen

digunakan dalam proses

pengelasan

Digunakan dalam proses

penghilangan sulfur pada bahan

bakar fosil

4

Melindungi bahan

makanan dari

gangguan bakteri dan

jamur

Digunakan dalam campuran

zat anestesi

Meningkatkan tingkat kejenuhan

minyak

5

Nitrogen cair banyak

digunakan sebagai

refrigerant (pendingin)

Mengubah zat makanan

menjadi nergy hidup

Digunakan dalam produksi

methanol

6 Daur Ulang Material

Komposit

Bahan pembuatan peledak

oxyliquit Gas pengisi balon

Tabel 1. Pemanfaatan Gas N2, O2, dan H2

Penyimpanan O2, N2, dan H2

Oksigen

Oksigen pada umumnya disimpan dalam tabung oksigen. Tabung oksigen adalah kapal

tekanan yang digunakan untuk menyimpan gas oksigen pada tekanan atmosfer di dalam

tabung dengan tekanan tinggi atau juga sering disebut “botol oksigen”

Nitrogen

1. Pada bentuk gas disimpan dan ditransport dalam wadah kontainer bejana yang

terbuat dari bahan baja atau dari bahan aluminium yang pada umumnya disebut

tabung baja (high pressure cylinders) dengan berbagai ukuran volume.

2. Nitrogen (N2 pada bentuk cair atau kadang disingkat LIN disimpan dan

ditransport dalam wadah kontainer bejana antara lain:

- Tabung Dewar: dipergunakan untuk menyimpan Nitrogen cair kapasitas

dibawah 50 L.

- Tabung Vessel Gas Liquid (VGL) atau Portable Gas Supply (PGS):

dipergunakan untuk menyimpan Nitrogen cair kapasitas 150 L keatas.

- Tanki/Cryogenic Tank atau Bulk atau Isotank: dipergunakan untuk

menyimpan Nitrogen cair kapasitas 1000 L.

Hidrogen

Tangki bertekanan Tinggi: Merupakan teknologi yang paling umum dan simpel

walaupun secara volumetrik dan grafimetrik tidak efisien.Semakin tinggi tekanan,

semakin besar energi per unit volume. Hidrogen tidak terkompresi mempunyai densitas

energi 10,7 KJ/L, pada saat dikompresi pada tekanan 750 bar, densitas energinya

meningkat menjadi 4,7 MJ/L. Namun masih jauh lebih kecil daripada gasoline yaitu

34,656 MJ/L. Tangki Hidrogen Cair (Cryogenic): Pada teknologi ini, gas hidrogen

idcairkan pada suhu yang sangat rendah. Pada tekanan 1 atm, dibutuhkan temperatur

hingga 22 K. Energi yang dibutuhkan untuk mendinginkan hidrogen cukup besar hingga

mencapai 1/3 energi yang disimpan. Densitas Energi hingga mencapai 8,4 MJ/L.

Walaupun sangat berat, namun volumenya lebih kecil daripada tangki tekanan tinggi

sehingga cocok untuk aplikasi statis. Logam dan alloy: Logam atau paduan logam

5

(alloy) menyerupai sponge yang dapat menyerap hidrogen. Hidrogen akan terabsorpsi

pada ruang interstitial pada kisi kristal logam sehingga hidrogen tidak mudah terbakar

dan lebih aman.Contohnya TiFe (1,5 wt%) dan Mg2NiH4 (3,3 wt%) Kimiawi: Pada

metode ini, hidrogen disimpan dalam bentuk senyawa kimia lain yang lebih aman. Pada

saat akan digunakan, baru senyawa ini diubah menjadi hidrogen melalui reaksi

kimia.Fisisorpsi: Pada metode ini, hidrogen diadsorpsi pada permukaan bahan berpori

seperti nanofiber grafit, nanotube karbon, zeolit dan Metal Organic Framework (MOF).

PART B

1. Terdapat beberapa postulat yang mendasari teori kinetika gas, yaitu Hukum

Boyle, Hukum Charles, Hukum Avogadro, dan Hukum Graham. Hukum Boyle

menerangkan bahwa tenaga kinetik berbanding lurus dengan tekanan absolut,

sehingga pada T tetap, PV juga tetap. Hukum Charles menerangkan bahwa pada

P tetap, K2T tetap. Hukum Avogadro menerangkan bahwa pada temperature dan

tekanan sama, gas-gas yang volumenya sama mempunyai jumlah molekul yang

sama pula.

Menurut penjelasan distribusi kecepatan molekul, semakin kecil massa suatu

molekul, maka kecepatan molekul tersebut akan semakin besar. Jika kita

mengasumsikan kendaraan-kendaraan pada problem ini sebagai molekul-molekul

gas dengan nilai yang sama, maka hubungan tersebut benar dan masuk akal.

2. Pada soal ini, yang diinginkan adalah nilai frekuensi tumbukan, jalan bebas rata-

rata, dan viskositas gas bila diasumsikan nilai diameter mobil/molekul adalah s.

Untuk mencari frekuensi tumbukan, dapat digunakan persamaan ini :

√

dimana,

f = frekuensi

= kecepatan molekul rata-rata (km/jam)

= diameter molekul (s)

= jumlah molekul

sehingga,

√

√

untuk arah kendaraan ke Jakarta.

Sedangkan, untuk jalan bebas rata-rata, kita menggunakan persamaan :

√

√

untuk kendaraan arah Jakarta.

Terakhir untuk mengetahui nilai viskositas gas, dapat digunakan persamaan

6

PART C

1. Kurva P-V-T

Kurva P-V-T menjelaskan bagaimana keadaan fase suatu zat dengan hubungan suhu,

tekanan, dan volume. Apabil suatu cairan dipanaskan maka akan terbentuk uap, akan

tetapi batas antara fase cair dengan fase gas tidak dapat berlanjut melainkan akan berhenti

di suatu titik dimana fase gas atau pun fase cairan tidak dapat dibedakan lagi. Titik

tersebut dinamakan titik kritis sedangkan titik superkritis adalah titik diatas titik kritis.

Cairan superkritis memiliki beberapa manfaat antara lain:

Kromatografi, pemisahan didasarkan pada program dengan cairan superkritis

sebagai fase umum. Kelebihan dalam kromatografi gas adalah ektrasinya lebih

cepat dari yang biasa.

Digunakan teknik pengolahan lingkungan dengan remediasi tanah dan karbon

aktif untuk zat berbahaya seperti heksana

CO2 digunakan dalam industry makanan minuman

Gambar 2. Kuva P-V-T

2. Pemanfaatan CO2 superkritis

Superkritis CO2 memiliki karakteristik yang sangat unik yaitu memiliki kerapatan

seperti cairan lalu memiliki sifat difusi seperti gas, dan juga memiliki nilai tegangan

muka nol. Dengan sifat yang unik inilah CO2 digunakan sebagai altenatif “green

solvent” untuk mengektrak atau mengambil senyawa senyawa yang dibutuhkan.

Kemampuan difusi seperti gas, membuat CO2dapat diuapkan dari material tanpa

meninggalkan residu.

Pada industry makanan CO2 superkritis dapat digunakan untuk memisahkan zat

yang tidak diperlukan manusia. Superkritis CO2 dapat digunakan untuk memisahkan

cafein dan kopi. Pada bidang medis proses proses pembuatan, modifikassi dari

polymer polymer sudah penggunaan bergeser dari penggunaan pelarut organik ke

penggunaan CO2 superkritis. Dalam biomedis, diperlukan material berpori yang dapat

menjadi media tumbuh dari sel dalam tubuh manusia. Dengan sifat gas CO2 maka gas

tersebut akan meninggalkan material biomedis tanpa meninggalkan residu. sehingga

produk – produk biomedis tidak mengandung sisa pelarut seperti yang seringkali

terjadi pada penggunaan pelarut organik.

7

Pada bidang biopolymer, dikembangkan penelitian proses-proses pembuatan atau

modifikasi menggunakan superkritis karbon dioksida. Perkembangan terkini,

Biomaterial Research Center Korea Institute of Science and technology telah

mengoptimalisasi pemanfaatan superkritis CO2 dipadu dengan sedikit pelarut organik

untuk proses modifikasi biopolimer polilaktida. Sistem yang dikembangkan dikenal

sebagai superkritis CO2-pelarut (Supercritical CO2-solvent system). Produk

modifikasi biopolimer tersebut dikenal sebagai stereokomplek polilaktida yang

memiliki titik leleh lebih tinggi 50oC dibanding polilaktida biasa. Stereokomplek

polilaktida terbentuk karena adanya interaksi antara poli D-laktida dengan poli L-

laktida.

BAB III

KESIMPULAN

PART A:

Pada soal perhitungan tekanan yang dimiliki oleh gas ideal dan gas nyata,

hasilnya tidak jauh berbeda, yaitu sebesar 1,67 atm dan 1,71 atm.

PART B:

Gas terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil disebut molekul.

Molekul-molekul ini selalu bergerak ke segala arah dan selalu bertumbukan

dengan molekul-molekul yang lain.

Tumbukan molekul terhadap dinding menyebabkan terjadinya tekanan pada

dinding.

Pada tumbukan tidak ada tenaga yang hilang (elastis sempurna).

Pada tekanan relative rendah, jarak antara molekul terlalu besar dibandingkan

dengan jarak antar molekul sehingga gaya tarik antar molekul dapat diabaikan

Karena molekul-molekul sangat kecil dibandingkan dengan jar kantar molekul,

maka volume molekul dapat diabaikan dan molekul dianggap sebagai titik-titik

massa

Temperatur absolut berbanding lurus dengan tenaga kinetic rata-rata dari semua

molekul dalam sistem.

PART C:

Sifat cairan superkritis memiliki manfaat yang banyak yang dapat diaplikasikan

dalam kehidupan sehari-hari, contohnya karbon dioksida cair.

BAB IV

DAFTAR PUSTAKA

https://www.chem.purdue.edu/gchelp/liquids/character.html (diakses 19 September 2015)

www.einow.org/liquified_natural_gases (diakses 20 September 2015)

Atkins, P.W. 1986. Physical Chemistry Third Edition. Oxford: Oxford University

Press.

Bird, Tony. 1987. Kimia Fisika untuk Universitas. Jakarta: Gramedia.