BAB 4. WUJUD ZAT

1. WUJUD GAS2. HUKUM GAS3. HUKUM GAS IDEAL4. GAS NYATA5. CAIRAN DAN PADATAN 6. GAYA ANTARMOLEKUL7. TRANSISI FASA8. DIAGRAM FASA

WUJUD ZAT:GAS

CAIRAN

PADATAN

PERMEN (sukrosa)

C12H22O11 (s) + 8KClO3 (aq) 8KCl (aq) + 11H2O (g) + 12CO2 (g)

SELAIN WUJUD GAS, CAIRAN, DANPADATAN, WUJUD ZAT LAINNYA :

• PLASMA - MIRIP WUJUD GAS- PARTIKEL BERMUATAN- MISAL : PETIR

• KRISTAL CAIR :- WUJUD DIANTARA CAIRAN DAN

PADATAN (KRISTAL)- MISAL : LCD (MONITOR/DISPLAY

KRISTAL CAIR)

4.1 WUJUD GAS

SEMUA GAS MEMILIKI SIFAT UMUM YANGSAMA :• GAS DAPAT DITEKAN• GAS MENIMBULKAN TEKANAN PADA

KONDISI SEKELILINGNYA• GAS MENGEMBANG DAN MENEMPATI

VOLUME YANG TERSEDIA• GAS MAMPU BERCAMPUR SEMPURNA

DENGAN GAS LAIN• GAS DAPAT DIJELASKAN

MENGGUNAKAN PARAMETER SUHU DAN TEKANANNYA.

4.2 HUKUM GAS

Hukum Boyle :V ~ 1/P (T & n tetap)

Hukum Charles :V ~ T (P & n tetap)

Hukum Avogadro :V ~ n ( P & T tetap)

Hukum Gas Ideal :V ~ n T / P = R n T / P

PV = nRTR = 0,082058 L atm mol-1 K-1

R = 8,3145 J mol-1 K-1

4.3 HUKUM GAS IDEAL

PV = nRT

• KEADAAN STP (suhu dan tekananstandar):

suhu 0 oC ( 273,25 K)tekanan 1 atm

• VOLUME MOLAR STANDARvolume 1 mol gas = 22,414 L

CONTOH 4.1Konversikan hasil pembacaan tekanan 736 mm Hg ke dalam unit: (a) atm, (b) torr, (c) kPa, (d) bar, (e) psi

Penyelesaian(a) atm: 736 mm Hg x 1 atm/760 mm Hg =0,968 atm

(b) torr: 736 mm Hg x 760 torr/760 mm Hg = 736 torr

(c) kPa: 736 mm Hg x 101,3 kPa/760 mm Hg = 98,1 kPa

(d) bar: 736 mm Hg x 1,013 bar/760 mm Hg = 0,981 bar

(e) psi: 736 mm Hg x 14,7 psi/760 mm Hg = 14,2 psi

Gas menempati volume 12 liter dengan tekanan 1,2 atm. Berapakah volume jika tekanannya naik menjadi 2,4 atm ?

PenyelesaianV1 = 12 L P1 = 1,2 atmV2 = ? L P2 = 2,4 atm

Hukum Boyle : P1V1 = P2V2

CONTOH 4.2

atm4,2)L12)(atm2,1(

PVPV2

112 ==

V2 = 6,0 L

CONTOH 4.3Sampel gas nitrogen menempati volume 117 mL pada 100,0 oC. Pada suhu berapa (oC) volume yang ditempati gas 234 mL jika tekanannya tidak berubah ?

PenyelesaianV1 = 117 mL V2 = 234 mLT1 = 373,0 K T2 = ?

mL 117K) mL)(373 (234

VTVT1

122 ==

T2 = 746 K (473 oC)

Hukum Charles : V1/T1 = V2/T2

CONTOH 4.4Balon cuaca yang diisi dengan helium mempunyai volume 1,0 x 104 L pada 1,00 atm dan 30 oC. Balon ini naik sampaiketinggian yang tekanannya turun menjadi 0,60 atm dansuhunya -20 oC. Berapa volume balon sekarang ?

Penyelesaian

TVP

TVP

2

22

1

11 =

)()(V K303K253

atm0,60atm1,00Lx100,1 4

2=

V2 = 1,4 x 104 L

CAMPURAN GAS

• HUKUM DALTON:

Tekanan total adalah jumlah tekanan parsial setiap gas.

Untuk campuran gas pada tekanan rendah, tekananparsial salah satu komponen, A ialah

VRTnP AA =

TEORI KINETIK GAS

1. Gas murni terdiri atas sejumlah besar molekul yang sama yang letaknya sangat berjauhan dibandingkandengan ukurannya.

2. Molekul gas terus-menerus bergerak dalam arah acakdengan kelajuan yang berbeda-beda.

3. Molekul-molekul tidak menimbulkan gaya jika tidakberbenturan, dan geraknya lurus dengan kecepatantetap.

4. Tumbukan molekul dengan dinding wadah bersifatelastik; tidak ada energi yang hilang selama tumbukan..

4.4 GAS NYATA

Persamaan van der Waals

2

2

Vna

nbVnRTP −−

=

nRTnb))(VVna(P 2

2

=−+

KONSTANTA VAN DER WAALSTergantung jenis gas

Senyawa a (L2 atm mol-2) b (L mol-1)He 0,03421 0,02370 H2 0,0244 0,02661O2 1,360 0,03183N2 1,390 0,03913CH4 2,253 0,04278H2O 5,464 0,03049C2H5OH 12,02 0,08407

4.5 CAIRAN DAN PADATAN

• CAIRAN: VOLUME TETAP TETAPI DAPAT MENGALIR SESUAIBENTUK WADAH

• PADATAN : VOLUME DAN BENTUK TETAP

CAIRAN - Tegangan permukaangaya kohesi (sejenis)gaya adhesi ( tidak sejenis)

- VISKOSITAS- DIFUSI (gas > cairan > padatan)

PADATAN

GRAFIT : - ikatan sp2 dan p pada atom C- konduktor arus listrik- bahan baku pensil

INTAN : - ikatan sp3 pada atom C- nonkonduktor- benda alam terkeras, tc = 3500 oC

SILIKA : - SiO2 , tetrahedral- nonkonduktor- kuarsa (sangat keras)- bahan baku gelas

4.6. GAYA ANTARMOLEKUL

(1) GAYA VAN DER WAALS

gaya dispersi (gaya London)

POLARISABILITAS ↑ - BOBOT MOLEKUL (BM)↑- PANJANG MOLEKUL ↑ - TITIK DIDIH ( td)

TITIK CAIR ↑

TITIK DIDIH :He (4 K) < Rn (221 K)neopentana (9,5 oC) < n-pentana (36,1 oC)

CONTOH 4.5Susunlah zat-zat berikut ini berdasarkan kenaikantitik didihnya: Cl2, H2, N2, F2.

Penyelesaian

Titik didih akan naik dengan kenaikan BM

H2 < N2 < F2 < Cl2

Titik Didih : H2 = -253 oCN2 = -196 oCF2 = - 88 oCCl2 = - 34 oC

(2) INTERAKSI DWIKUTUB-DWIKUTUB

TITIK DIDIH SENYAWA POLAR > NONPOLAR

n-butana, BM = 58, nonpolartd 0,5 oC dan tc -138,3 oC

aseton, BM = 58, polartd 56,5 oC dan tc -94,8 oC

td cis > trans : trans-dikloroetilena, nonpolartd 47,7 oC

cis –dikloroetilena, polar td 60,3 oC

(3) IKATAN HIDROGEN.

• Atom H ……..O, N, F (atom sangatelektronegatif)

H O O …… H H

H perhatikan titik didih H2O, HF, dan NH3

Titik Didih Senyawa Hidrida Golongan 4A, 5A, 6A, dan 7A

STRUKTUR ESSetiap molekul air terikat dengan empat molekul air terdekat melalui ikatan hidrogen (garis terputus)

4.7. TRANSISI FASAEnam transisi fasa terjadi di antaraketiga wujud zat

KURVA TEKANAN UAP BEBERAPA ZAT CAIR

4.8. DIAGRAM FASA

beku didih

• DIAGRAM FASA AIRTitik beku normal : 0 oC (1 atm)Titik didih normal : 100 oC (1 atm)T = Titik tripel : +0,01 oC, 0,006 atmC = Titik kritis : 374,2 oC, 218 atm

TB = kurva peleburanTC = kurva tekanan uapAT = kurva sublimasi

DIAGRAM FASA Ar, CO2, dan H2O

1. Pada suhu 70 oC suatu sampel gas memiliki volume 550 mL. Jika volume gas tadi direduksi menjadi 500 mL, pada suhu berapa gas harus didinginkan?

2. Asam klorida direaksikan dengan logam magnesium sbb:

2HCl (aq) + Mg (s) → MgCl2 (aq) + H2 (g)

Reaksi ini menghasilkan gas hidrogen sebanyak 37,6 mLpada tekanan 760 torr dan suhu 20oC. Hitung berapabanyak magnesium yang direaksikan

3. Berapakah volume yang ditempati oleh 0,136 gram gas O2 pada suhu 20oC dan tekanan 748 torr

4. Sebutkan jenis gaya tarik menarik antarmolekul(dwikutub-dwikutub, London, ikatan hidrogen) yang adapada molekul : (a) HF, (b) PCl3, (c) SF6, (d) SO2

5. Berikut adalah tekanan uap beberapa senyawa yang diukur pada suhu 20oC. Susunlah senyawa-senyawaberikut mengikuti kenaikan gaya tarik menarikantarmolekul.

Benzena (C6C6) 80 torr

Asam asetat (HC2H3O2) 11,7 torr

Aseton (C3H6O) 184,8 torr

Dietil eter (C4H10O) 442,2 torr

Air (H2O) 17,5 torr

6. Urutkan zat berikut dengan titik didihnormal, td, meningkat dan jelaskanalasan Anda: NO, NH3, Ne, RbCl.

7. Buatlah sketsa diagram fasa dari suatusenyawa yang memiliki titik tripelpada 15,0oC dan 0,30 atm, meleburpada – 10oC pada 1 atm dan memilikititik didih normal 90oC.