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