Analisa Volumetri Gas.GASOMETRI

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

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

* kondisi stand* p & t tertentu

Analisa volumetrik gas .

Sampel gas

adsorben

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

penyerap

katalisator

adsorbsi

Gas yg larut dalam air di analisa dg titrimetri al : HCl, HCN, Amonia

Contoh ilustrasi analisa gas :

Penentuan gas CO gas CO dilewatkan padaLarutan I2O5 terbentuk CO2 dan I2.Cara :1. CO2 ditangkap dalam lrt Ba(OH)2 BaCO3 , endapan ditimbang, CO ditentukan secarastokhiometris.

2. I2 yang terbentuk dititrasi dengan larutan Standar Na2S2O3, titik akhir titarsi mengindikasikan jumlah I2 yang terbentuk dan proporsional dengan sampel CO.

Beberapa alat yg dapat dipakai untuk anal gas * Hampel * Orsat•Pesawat : * 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 kacayang berisi adsorben spesifik terhadap gas tertentu. dengan mengamati perubahan Vol ygterjadi dan jenis adsorben komponen dpt ditentukan.

GasStoragegas

halder

A B C D

Skala pengamat volume

Tabung adsorben

Ilustrasi pesawat analisis gas.

Dlm beberapa hal pd analisa gas selalu diperhatikankondisi Analisa yg berlaku, sehingga HK gas terpenuhi.Pada analisa gas biasanya gas dianggap sebagaigas 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’ adalahTemperatur dalam oK

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

2

Hk Dalton : 3tekanan dari beberapa gas merupakan jumlahan 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)

Untuk reaksi :

2.H2 + 1.O2 2.H2Ouap air

2 bag volume gas hidrogen bereaksi dg1 bag vol gas oksigen menghasilkan2 bag volume uap air

4

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

Hk Avogadro : 5Pada kondisi p dan t yg sama, gas-gas idealyang volumenya sama memiliki jumlah partikel yang sama, Jumlah molekul dalam1 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 atassuatu cairan harus mempertimbangkan faktorpenjenuhan 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 dg kondisi p = 755 mlBar t = 26oC Vol = 50 mL

Berapa vol gas bila dikonversi ke kead 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 sevolume gas Berat substan hasil reaksi dapat dihitung.Prinsip HK Avogadro berlaku.

Contoh aplikasi anlisis.

Batuan kapur pada analisa dengan asam Dibebaskan gas CO2 sebanyak 98,7 mL. pengukuran pada kondisi t = 23oC danpuap air = 761 mmHgBerapa % CO2 dalam sampel.

Penyelesaian : cara I

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

p1 To 740 273V 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 mempVolume 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 98,7W = ------------------------------- = 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 dlm campuran

Campuran gas dianalisa dg melewatkan padasatu seri adsorbent dg 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

Aplikasi analisis.

Sejumlah campuran gas dioperasikan melalui sederetadsorben : KOH, H2SO4 berasap, Alk pyrogalol dan Amoniacal Cupro Cl secara bergantian dari gas halder.Vol awal camp = 80 mLSetelah tiap perlakuan residu gas pada p dan t tetap teramati perubahan vol : 78,7 ,- 75,5 ,- 75,1,- 68,3.Tentukan % komposisi gas dlm campuran tersebut.

Penyelesaian :AdsKOH vol CO2 = 80 – 78,7 = 1,3 mLH2SO4 berasap vol illuminat = 78,7 – 75,5 = 3,2mLPyrogalol vol O2 = 75,5 – 75,1 = 0,4 mLAmm Cu Cl vol 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 , komp camp dpt ditentukan dg pengukuran penurunan vol gas, jumlah CO2 terbentuk, vol O2 yg dikonsumsi, atau gab pengukuran tsb

Hk Gayllusac menerangkan adanya perubahan vol / Kontraksi vol akibat pembakaran yg terjadi.

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

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 2CO2 1 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 dg udara maka O2 ygaktif di udara yg diperhitungkan = 21 % dan 79 % N2

Contoh aplikasi :

O2 80 mL

COCH4 = 20 mLN2

------

CO2

H2ON2

O2

79 mL CO2 + N2 + O2

KOHTerbacaAkhir61 mL

Berapa vol (mL) tiap komponen dalam gas asli,

kompn mL KebutO2

Pe +/-vol

CO2hsl

H2Ohsl

O2hsl

N2hsl

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 dr lokasi dan di Lewatkan pada sederet tabung adsorbent,Hitung vol terbaca setelah proses melewati adsorbenKOH, CuCl Amoniacal, dan pyrogalol.

Contoh 2.

Campuran gas diperkirakan mengandung :CO, CH4 dan Asetilen

pendinginan

pembakaran

sisa vol terbaca 54 mL

Tentukan % campuran gas tersebut.

50 mLsampel

140 mL O2

Terbaca vol116 mL

KOHadsorben

Silahkan berlatih mandiri