P .V =n . R .T

P .V =constant P1V 1=P2V 2

A. Sifat-sifat Gas dan Campuran GasGas merupakan molekul-molekul yang bergerak ke segala arah, acak namun tetap

berkesinambungan dengan kecepatan yang terus bertambah jika temperature dinaikkan. Tekanan pada gas disebabkan akibat adanya tumbukan terhadap dinding bejana dengan molekul-molekul gas tersebut. Perbandingan volume dari molekul-molekul gas dengan volume yang ditempati oleh gas tersebut sangat berbeda jauh. Hal itulah yang menyebabkan gas mempunyai rapat atau massa jenis yang lebih kecil dibandingkan zat padat atau zat cair, sehingga zat bersifat kompresibel atau mudah ditekan. Molekul-molekul gas yang bergerak ke segala arah mnyebabkan gas mudah bercampur dengan gas lainnya. Sifat gas ini disebut difusi.

Gas dibagi menjadi 2 jenis :1. Gas ideal : dikatakan sebagai larutan ideal apabila di dalam campuran tersebut molekul yang

berbeda tidak saling berinteraksi. gaya intermolekul diabaikan atau tidak ada. Tumbukan antar molekul dan tumbukan antar molekul dengan dinding bejana adalah lenting sempurna sehingga memenuhi persamaan gas sempurna.

2. Gas nyata : dikatan sebagai larutan nyata apabila di dalam campuran tersebut molekul yang berbeda saling berinteraksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus dan tekanan ke dinding menjadi kecil, lebih kecil dari gas idel

B. Hukum-Hukum Gas IdealSemua gas akan semakin mematuhi persamaan gas ideal ketika tekanannya semakin berkurang dan mendekati nol. Persamaan gas ideal, yaitu

Keterangan:P = tekanan absolut gas (atm)V =volume spesifik gas (liter)R = konstanta gas (0,082 L.atm/mol atau 8,314J/Kmol)T =suhu /temperatur absolut gas (K)

Dari persamaan gas ideal tersebut maka hukum-hukum gas terbagi menjadi beberapa bagian yang mengacu pada persamaat gas ideal.1. Hukum Boyle

“ Volume dari sejumlah gas pada temperature tetap, berbanding terbalik dengan tekanannya”

Jika dibuat grafik, maka akan menghasilkan sebuah kurva yang disebut kurva isothermal, yang bersuhu sama.

Grafik hubungan volume dan tekanan gas pada suhu konstan (isotermal).

2. Hukum Gay Lussac“Tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlaknya sehingga volume gas meningkat secara linear dengan

VT

=constantV 1

T 1

=V 2

T2

V ∝n Vn

=constantV 1

n1

=V 2

n2

PT

=constantP1

T1

=P2

T 2

P .V =n . R .T

peningkatan suhu” Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang berbeda pada tekanan konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

Apabila hubungan antara volume dan suhu pada hukum Charles kita lukiskan dalam grafik, maka hasilnya kurva isobaric yang artinya bertekanan sama.

Grafik hubungan volume dan suhu gas pada tekanan konstan (isobarik)

3. Hukum Avogadro“Pada temperatur dan tekanan konstan, volume gas akan berbanding lurus secara proporsional dengan jumlah mol dari gas tersebut.”

4. Hukum Charles“Volume gas dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. ”

5. Hukum Boyle, Charles, AvogadroGabungan hukum boyle, Charles dan Avogadro menjadi satu maka akan membentuk hukum gas ideal dengan persamaan

6. Hukum Graham (Difusi)“ Pada temperature dan tekanan tetap, kecepatan difusi berbagai gas berbanding terbalik dengan akar kuadrat rapat jenisnya atau berat molekulnya.”

Ptotal=P1+P2+P3+…

P1 , P2 , P3 = tekanan masing-masing gas (tekanan

V total=V 1+V 2+V 3+…

V 1 ,V 2 ,V 3 = volume masing-masing gas (volume

v1

v2

=√ρ2

√ρ1

v1

v2

=√M 2

√M 1

7. Hokum Dalton (Teknan Parsial)“ Pada temperatur tetap, tekanan total suatu campuran gas sama dengan tekanan parsialnya”

8. Hokum Amagat (Volume Parsial)“Di dalam tiap campuran gas, volume total gas sama dengan jumlah volume parsial masing-masing komponen”

C. Hukum- Hukum Gas Nyata1. Persamaan Van Der Waals

Persamaan Van Der Waals dasarnya adalah persamaan gas ideal : P.V = n.R.T dengan mempertimbangkan volume yang ditempati oleh molekul-molekul gas dan gaya tarik antara molekul-molekul gas. Hal ini menunjukkan bahwa molekul bergerak tidak di dalam V melainkan di dalam volume yang lebih kecil yaitu (V-nb), dengan nb adalah volume total yang ditempati molekul-molekul itu sendiri sehingga P = n.R.T/V menjadi P = n.R.T/(V-nb). Tekanan gas bergantung pada frekuensi tabrakan dengan dinding dan gaya setiap tabrakan. Baik frekuensi maupun gaya tabrakan berkurang akibat gaya tarik yang sebanding dengan kosentrasi molar n/V molekul di dalam sampel sehingga tekanan berkurang sebanding dengan kuadrat kosentrasi ini, -a(n/V)2 . Maka persamaan van der waals dapat dinyatakan :

[ P + (an² / V²) ] [ V-nb ] = n R T

2. Persamaan Barthelot

PV=nRT [1+ 9 P TC

128 PC T (1−6T C2

T 2 )]Keterangan:Pc = tekanan kritis (atm)Tc =suhu kritis gas (K)

SOAL DAN JAWABAN , PEMICU 1 BAGIAN A

P1V 1=P2V 2

No. 1 Tugas pertama yang diberikan kepada tiap kelompok mahasiswa adalah menjelaskan perbedaan siifat wujud materi, seperti nama kelompok mereka. Jika Anda adalah kelompok gas, jelaskan sifat gas, dan kemudian bandingkan dengan sifat cair dan padat.

Perbandingan Sifat Padat, Cair dan GasPadat Cair Gas

Mempunyai bentuk dan volume tertentu.

Jarak antar-partikel zat padat sangat rapat.

Partikel-pertikel zat padat tidak dapat bergerak bebas.

Mempunyai volume tertentu, tetapi tidak mempunyai bentuk yang tetap, bergantung pada media yang digunakan.

Jarak antar-partikel zat cair lebih renggang.

Partikel-pertikel zat cair dapat bergerak bebas namun terbatas.

Tidak mempunyai volume dan bentuk yang tertentu.

Jarak antar-partikel gas sangat renggang.

Partikel-partikel gas dapat bergerak sangat bebas.

No. 3Sebuah tabung 12 L akan diisi dengan gas N2, dengan cara mengalirkan gas tersebut dari tabung 1 L dengan tekanan 20 atm. Dengan mengasumsikan bahwa gas adalah gas ideal, hukum siapakah yang bisa Anda gunakan untuk menetukan tekanan akhir dari gas N2 ini? Jika gas nyata, bagaimanakah caranya kita mendapatkan tekanan akhir gas tersebut? Terangkan juga hukum-hukum gas ideal yang lain, baik untuk gas ideal ataupun hukum gas nyata.

Untuk menentukan tekanan akhir dari gas N2 dengan asumsi bahwa suhu awal dan akhir tetap, maka dapat digunakan hukum boyle :

Dik : V 1=12 LV 2=1 LP1=20 atm

Dit : P2=?Jawab :

P1V 1=P2V 2

20. 1=P2 12

P2=1,67 at m

• Jika gas tersebut adalah gas nyata, tekanan akhir dapat dicari menggunakan persamaan Van der Waals, yaitu

(P1+n2 aV 1

2 ) (V 1−nb )

(P2+n2 aV 2

2 ) (V 2−nb )=nRT

nRT

(20+ 1,391 ) (1−0,0391 )=(P2+

1,39144 ) (12−0,0391 )

(21,39 ) (0,9609 )=( P2+0,0096 ) (11,9609 )1,718=( P2+0,0096 )

P2=1,71 atm Hukum-hukum gas ideal lainnya:

a. Hukum Gay Lussac, mengatakan bahwa “Volume sejumlah tertentu gas pada tekanan tetap berbanding lurus dengan temperatur absolutnya”

b. Hukum Dalton, mengatakan bahwa “Pada temperatur tetap, tekanan total suatu campuran gas sama dengan jumlah tekanan parsialnya”

c. Hukum Charles, mengatakan bahwa “Volume gas dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya. ”

d. Hukum Avogadro, mengatakan bahwa “Pada temperatur dan tekanan konstan, volume gas akan berbanding lurus secara proporsional dengan jumlah mol dari gas tersebut.”

e. Hukum Amagat, mengatakan bahwa “Didalam tiap-tiap campuran gas, volume total gas sama dengan jumlah volume parsialnya”

f. Hukum Graham, mengatakan bahwa “Pada temperatur dan tekanan tetap, kecepatan difusi berbagai gas berbanding terbalik dengan akar rapatnya atau berat molekulnya”

g. Hukum gas nyata yaitu :

a. persamaan Van der Waals [ P + (an² / V²) ] [ V-nb ] = n R

b. Persamaan Barthelot

PV =nRT [1+ 9 P TC

128 PC T (1−6 T C2

T 2 )]No. 5Selain gas murni, industri tersebut juga menjual gas dalam bentuk campuran. Jika industri tersebut mendapatkan pesanan campuran gas yang terdiri dari 30% vol N2, 50% vol CO, 15% vol H2, dan 5% O2. Bantulah industri tersebut untuk menentukan fraksi berat, fraksi mol, berat molekul rata-rata, tekanan parsial, dan densitas campuran. Buatlah asumsi yang logis jika dibutuhkan

Dik : campuran gas terdiri dari 30% vol N2, 50% vol CO, 15% vol H2, dan 5% O2

Dit : fraksi berat, fraksi mol, berat molekul rata-rata, tekanan parsial, dan densitas campuranJawab :

Asumsi 100 liter campuran gasSehingga didapat masing-masing volume : Volume N2 = 30 L Volume O2 = 5 L Volume H2 = 15 L Volume CO = 50Densitas literature masing-masing gas: Densitas N2 = 1,251 g/L Densitas O2 = 1,43g/L Densitas H2 = 0,0899 g/L Densitas CO = 1,250 g/LMassa masing-masing komponen gas :• Massa N2 = 1,251 . 30 = 37,53 gram

• Massa O2 = 1,43 . 5 = 7,15 gram• Massa H2= 0,0899 . 15 = 1,3485 gram• Massa CO =1,250 . 50 = 62,5 gramMol masing-masing komponen gas : Mol N2 = 37,53/28 = 1,34 mol Mol CO = 62,5/28= 2,23 mol Mol H2 = 1,3485/2 = 0,67 mol Mol O2 = 7,15/32 = 0,22 mol

a. Fraksi Mol masing-masing gas adalah (mol total = 4,46 mol) : Fraksi mol N2 = 1,34/4,46 = 0,3 Fraksi mol CO =2,23/4,46= 0,5 Fraksi mol H2 = 0,67/4,46 = 0,15

Fraksi mol O2 = 0,22/4,46 = 0,05b. Fraksi massa masing-masing gas

adalah (massa total = 108,48): Fraksi massa N2 = 37,5/108,48 = 0.35 Fraksi massa CO = 62,5/108,48 = 0.58 Fraksi massa H2 =1,34/108,48 = 0,01 Fraksi massa O2 =7,14/108,48= 0.07

c. Berat Molekul rata-rataMassa total = 108,48gramMol total = 4,46 mol Mn = massa total / mol total Mn = 108,48 / 4,46 = 24,3gr/mol

d. Tekanan Parsial

- Diasumsikan T = 800 K karena gas akan mendekati ideal jika pada temperature yang tinggi

- PV = n RT P N2 = (1,34 . 0,082 . 800) / 100

= 0,879atm P CO = (2,23 . 0.082 . 800) / 100

= 1,263 atm P H2 = (0,67 . 0,082. 800)/100 =

0,439 atm P O2 = (0,22 . 0,082 . 800)/100 =

0,144 atme. Densitas campuran

ρ n=¿ massa total/volume total ρn = 108,48/100 = 1,18803 g/L