makalah kimia fisika
Post on 30-Nov-2015
283 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
MAKALAH KIMIA FISIKA
GAS DAN LARUTAN
Kelompok : 5
Anggota : Atan Tuahta (1206227535)
Devi Candra (1206243601)
Maria Oktaviani (1206202116)
Paramitha Dona (1206263383)
Reza Syandika (1206240013)
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS INDONESIA
TAHUN AJARAN 2013/2014
DAFTAR ISI
Daftar Isi
Landasan Teori
Jawaban Pertanyaan Pemicu
Keimpulan
Referensi
I. LANDASAN TEORI
Gas
1. Gas Sempurna
Gas sempurna (perfect gas, tidak sama dengan ideal gas) adalah gas yang memenuhi asumsi-asumsi berikut:
- Gas terdiri dari partikel-partikel sangat kecil, dengan massa tertentu.
- Molekul-molekul bergerak secara acak, cepat, konstan, dan bertumbukan dengan dinding wadah.
- Tumbukan-tumbukan partikel gas terhadap dinding wadah bersifat lenting sempurna.
- Interaksi antarmolekul dapat diabaikan. Mereka tidak mengeluarkan gaya satu sama lain, karenanya tidak ada perubahan energi (artinya tidak ada energi translasi yang diubah menjadi energi rotasi, vibrasi maupun energi lainnya).
- Keseluruhan volume molekul-molekul gas individual dapat diabaikan bila dibandingkan dengan volume wadah. Ini setara dengan menyatakan bahwa jarak rata-rata antarpartikel gas cukuplah besar bila dibandingkan dengan ukuran molekul gas itu sendiri.
- Molekul-molekul berbentuk bulat (bola) sempurna, dan bersifat lentur (elastic).
- Energi kinetik rata-rata partikel-partikel gas hanya bergantung kepada suhu sistem.
- Efek-efek relativistik dapat diabaikan dan efek-efek mekanika kuantum dapat diabaikan. Artinya bahwa jarak antarpartikel lebih besar daripada panjang gelombang panas de Broglie dan molekul-molekul dapat diperlakukan sebagai objek klasik.
Gas sempurna memenuhi hukum gas sempurna, yaitu persamaan keadaan untuk gas sempurna, yang mencakup hukum Boyle, Charles, dan prinsip Avogadro:
pV = nRT
2. Gas nyata
Gas nyata tidak memenuhi hukum gas sempurna kecuali jika p 0. Penyimpangan
dari hukum tersebut cukup besar pada tekanan tinggi dan suhu rendah, terutama jika gas
berada dalam keadaan tepat akan berkondensasi menjadi cairan.
Tingkat penyimpangan dari perilaku sempurna dapat direpresentasikan oleh faktor
kompresi. Persamaan virial adalah sebuah perluasan empiris dari persamaan gas sempurna
yang menjelaskan perilaku gas nyata dalam jangkauan kondisi tertentu.
Terdapat beberapa persamaan keadaan yang dapat menjelaskan perilaku dari gas
nyata, salah satunya adalah persamaan Van der Waals:
Persamaan van der Waals adalah persamaan keadaan untuk gas nyata yang
dinyatakan dalam 2 parameter, salah satunya berpadanan dengan gaya tarik antarmolekul dan
satunya lagi gaya tolak. Persamaan tersebut mencakup sifat umum dari perilaku gas nyata,
termasuk perilaku kritisnya. Kemudian sifat-sifat gas nyata dikoordinasikan dengan cara
menyatakan persamaan keadaannya dalam variabel tereduksi.
Teori Kinetik Gas (Teori Tumbukan)
Hal ini menjelaskan tentang sifat-sifat makroskopik gas seperti tekanan, suhu, atau
volume. Gerakan dan komposisi molecular mempengaruhi tekanan yang dihasilkan dari
kecepatan yang berbeda-beda dari setiap molekul yang bertumbukan. Sifat-sifat dari molekul
gas ini adalah kontinu dan bergerak bebas. Tumbukan-tumbukan yang terjadi hanyalah
mengubah arah kecepatan partikel saja.
Kecepatan yang dialami oleh partikel yaitu menuju ke segala arah (bila dihubungkan
dengan koordinat kartesian maka akan membentuk sebuah vector posisi). Implikasinya
adalah bila dalam suatu ruangan tertutup suhunya dipanaskan, partikel-partikel itu akan
semakin bertambah kecepatannya dan akan menubruk ke dinding ruangan dan menyebabkan
perubahan momentum. Terdapat tiga jenis kelajuan yakni laju dengan peluang terbesar (vm)
laju rata-rata molekul (ῡ) , dan kelajuan root mean square (vrms)
Distribusi Hukum Maxwell-Boltzman menerangkan sebuah
pola pendistribusian kecepatan molekul. Hal ini karena tumbukan yang terjadi memberikan
rentang v molekul yang sangat jauh. Persamaan yang diturunkan merupakan fraksi dari
jumlah total molekul.
Titik maksimum pada kurva menunjukkan bahwa sebagian besar dari molekul-molekul
mempunyai kecepatan di sekitar titik maksimum ini. Bila temperatur dinaikkan maka titik
maksimum akan bergeser ke arah kecepatan yang lebih besar dan kurva menjadi lebih
melebar dan luas di bawah kurva-kurva ini adalah sama, yaitu sama dengan satu.
Diantara dua tumbukan, molekul dapat berjalan lurus dan jalan yang berada diantara
dua tumbukan molekul ini disebut sebagai jalan bebas rata-rata. Hal ini berbanding terbalik
dengan rapat molekul. Makin jarang molekul maka makin besar jalan bebas rata-ratanya dan
demikian pula sebaliknya. Bila jumlah molekul B per satuan volum adalah NB/V, maka
jumlah molekul B yang ditabrak oleh molekul A per satuan volum per satuan waktu adalah
z AB=πdAB
2 C A N B
V ; λ= v
z
Setiap fluida pastilah memiliki viskositas (kekentalan) sebagai konsekuensi dari
tahanan dirinya terhadap lapisan fluida lain. Sehingga kecepatan di tiap lapisan tidaklah
sama. Gaya yang dibutuhkan (F) sebanding dengan luas fluida yang bersentuhan (A) dan
dengan laju (v) berbanding terbalik dengan jarak antar lempeng (l).
Larutan
Sifat Molar Parsial
Sifat molar parsial adalah kontribusi yang diberikan oleh sebuah komponen dalam campuran
kepada total dari sifat tersebut pada sampel. Contohnya, volum molar parsial, adalah
kontribusi volum yang diberikan oleh sebuah komponen dalam campuran kepada volum total
sampel. Selain volum, terdapat beberapa sifat ekstensif molar parsial yang lain. Seluruh sifat
molar parsial dapat dilambangkan dengan “YJ”, yaitu Y molar parsial dari komponen J dalam
campuran. Contohnya, VH2O, melambangkan volum molar parsial dari H2O dalam campuran.
Persamaan berikut adalah definisi dari sifat molar parsial:
Y J=( ∂Y∂ nJ
)p ,T ,n '
di mana n’ menandakan jumlah mol dari zat selain J. Pada T dan P konstan, berlaku:
Y=∑i
niY i
Hukum-hukum Larutan
Terdapat beberapa hukum tentang larutan, 2 di antaranya adalah Hukum Raoult ( pA=x A p A¿ ¿
dan Hukum Henry ( pB=xB KB ¿. Di mana A dan B adalah 2 komponen dalam campuran
biner (biasanya A adalah pelarut, sedangkan B adalah zat terlarut), K adalah konstanta
empiris, dan tanda bintang menandakan keadaan murni.
Beberapa campuran memenuhi hukum Raoult dengan sangat baik, terutama jika komponen-
komponennya memiliki struktur yang mirip. Campuran yang memenuhi hukum Raoult
sepanjang interval komposisi dari A murni hingga B murni disebut larutan ideal.
Pada larutan ideal, zat terlarut dan pelarut mematuhi hukum Raoult; akan tetapi, larutan nyata
pada konsentrasi rendah mematuhi hukum Henry.
Campuran yang zat terlarutnya memenuhi hukum Henry dan pelarutnya memenuhi hukum
Raoult disebut larutan ideal-encer.
Campuran Azeotrop
Kata “Azeotrop” berasal dari bahasa Yunani yang artinya “mendidih tanpa perubahan”.
Dalam kimia fisika, campuran azeotrop adalah campuran dengan komposisi tertentu yang jika
dididihkan, uapnya memiliki komposisi yang sama dengan campuran tersebut, yaitu,
campuran tersebut tidak dapat diubah komposisinya (atau tidak dapat dimurnikan) lebih
lanjut dengan distilasi. Azeotrop terdiri dari 2, yaitu high-boiling azeotrope dan low-boiling
azeotrope.
Konduktansi
Nilai resistasni suatu konduktor dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
R=ρlA
; R=VI
Selain hambatan atau resitasni, terdapat pula suatu besaran yang dikenal dengan konduktansi,
yang berbanding terbalik dengan hambatan listrik, yaitu konduktansi. Konduktansi
merupakan kemampuan suatu zat untuk menghantarkan listrik. Besaran ini dapat dituliskan
sebagai :
L= 1R
=1ρ
Al
; L= IV
=Ls Al
Satuan dari besaran konduktansi (L) adalah ohm-1 atau mho atau Siemens(S). Sedangkan, Ls
=1/ρ merupakan konduktansi spesifik dari konduktor. Besaran ini dapat diartikan sebagai
daya hantar listrik dari 1cm3 zat yang memiliki satuan Siemens/cm. Pada kasus penghantaran
listrik A merupakan luas electrode dan l merupakan jarak anatara kedua electrode.
Selain konduktansi spesifik, di dalam penggunaan medium larutan elektrolit sebagai
penghantar listrik, dikenal pula konduktansi ekuivalen Ʌ. Besaran tersebut dapat dijabarkan
sebagai berikut :
Ʌ = 1000 Ls
C
Ls dapat ditentukan melalui perhitungan resistansi. Persamaan yang digunakan adalah
sebagai berikut:
Ls= lA
L= lA
1R
Perbandingan (l/A) merupakan suatu konstanta yang disebut dengan konstanta sel K. Dengan
persamaan di bawah ini, maka ketika nilai R sudah ditemukan, kita dapat mengetahui nilai
konstanta sel K.
Ls=KR
Konduktansi diperngaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : konsentrasi larutan, suhu, dan
konstanta dielektrik pelarut. Konduktansi pada umumnya bertambah seiring dengan
penambahan konsentrasi. Sedangkan, konduktansi ekuivalen bersifat sebaliknya. Pada
pengenceran tak hingga, konduktansi ekivalen dapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut : Ʌ = Ʌ0 – b √c
Temperatur juga berbanding lurus terhadap nilai konduktansi. Sedangkan, konstanta
dielektrik pelarut berbanding terbalik karena semakin besar nilainya, penghantaran listrik
oleh ion semakin terhambat. Namun pada kenyataannya terdapat berbagai anomali yang
berbeda pada masing-masing elektrolit kuat dan elektrolit lemah. Hal ini terjadi karena
kompleksnya gaya yang bekerja di dalam penghantaran tersebut. Metode pengukuran
konduktansi yang disebut dengan konduktometri banyak digunakan di dalam industri, salah
satunya adalah dalam proses titrasi.
II. JAWABAN PERTANYAAN
Pemicu 1
1. Gas nyata adalah gas yang tidak memenuhi asumsi-asumsi gas sempurna, yaitu seperti
yang disebutkan pada teori makalah. Akan tetapi, ada beberapa sifat yang
membedakan antara gas nyata dan gas sempurna, yaitu:
- Interaksi antarmolekul. Gas nyata melakukan gaya tarik dan gaya tolak
antarmolekul, sedangkan gas sempurna tidak.
- Volum molekul. Gas sempurna memiliki volum yang dapat diabaikan, sedangkan
volum gas nyata memiliki volum yang harus diperhitungkan.
2. Hukum Gas Ideal Hukum Boyle
Hukum Gay-Lussac
Hukum Charles p1T 1
= p 2T 2
Jika ketiga hukum ini digabungkan, diperoleh suatu persamaan keadaan yang dinamakan
persamaan gas sempurna, yaitu :
Hukum Gas Nyata
Persamaan van der Waals
(P+ n2 aV 2 ) (V−nb )=nRT
Nilai a dan b merupakan tetapan van der Waals.
Persamaan Berhelot
Persamaan ini berlaku pada gas dengan temperatur rendah (≤ 1 atm), yaitu:
PV =nRT [1+ 9 P T c
128 Pc T (1−6 T C2
T 2 )] Persamaan Beattie-Bridgeman
P= RTV m
+ β
V m2+ γ
V m3+ δ
V m4
V m=RTP
+ βRT
+ γ
( RT )2+ δ
(RT )3
dimana:
β=RT βO−A0−Rc
T 2
γ=−RT Bo b+ A0u−RcBO
T 2
δ=R Bobc
T 2
Nilai Ao, Bo, a, b, dan c merupakan konstanta gas yang nilainya berbeda pada setiap
gas. Persamaan ini memberikan hasil perhitungan yang sangat akurat dengan deviasi yang
sangat kecil terhadap hasil yang didapat melalui eksperimen sehingga persamaan ini mampu
diaplikasikan dalam kisaran suhu dan tekanan yang luas.
Persamaan Redlich-Kwong
Menggunakan faktor kompresibilitas: Persamaan keadaan Van der Waals
Persamaan Redlich-Kwong:
1/ 2
RT Ap
v B T v v B
2
1
1
pv v RT v aRT RT v b RT v
aZ
b vRTv
1/ 2
3/ 2
1
1
pv v RT v ART RT v B RT T v v B
AZ
B RT v Bv
3. Komposisi udara konstan berada hingga ketinggian 11 km di atas permukaan laut
sehingga daerah yang mempunyai komposisi udara berbeda dengan komposisi udara
normal adalah daerah dengan ketinggian 11 km di atas permukaan laut. (Atkins Edisi
Ke-4 Jilid 1).
4. Dengan menganggap ketinggian di mana komposisi udara mulai berubah adalah 11
km maka:
Pemicu 2
25,5259)15,288
5,711(101325 PaP
RL
gM
To
LhPoP )1(
mK
K
mmxKPaP .0065,0.314,8
4,28.8.9
)15,288
11000.0065,01(101325
25,5259)15,288
65,216.(101325PaP
1. Dari ketiga bahan alternatif yang telah disebutkan pada bacaan diatas, bahan bakar
yang merupakan bahan bakar alternatif yang paling memenuhi persyaratan adalah
Dimetil Eter (DME). DME merupakan senyawa eter yang paling sederhana dengan
rumus kimia CH3OCH3. DME atau biasa dikenal sebagai methyl ether atau wood
ether merupakan bahan bakar yang berbentuk gas pada suhu lingkungan dan dapat
dicairkan seperti halnya Liquefied Petroleum Gas (LPG) sehingga infrastruktur untul
LPG dapat juga digunakan untuk DME. Dimetil Eter (DME) merupakan bahan bakar
multi-source (dapat diperoleh dari banyak sumber) diantaranya dari gas alam, fuel oil,
batu bara, limbah plastik, limbah kertas, limbah pabrik gula dan biomassa.
Selain itu, DME merupakan bahan kimia yang tidak beracun, senyawa yag tidak
mengandung Sulfur (S) dan Nitrogen (N), sehingga memungkinkan emisi SOX, NOX,
particulate matter, dan jelaga jauh lebih rendah dari solar.
Persamaan reaksi kimia nya adalah:
2 CH3OH ----------> CH3OCH3 + H2O
Dalam proses pembuatannya, terdapat 2 metode yang dapat digunakan yaitu :
a. Metode Sintesis langsung
Reaksi yang terjadi adalah :
2CO(g) + 4H2(g) ------> (CH3)2O(g) + H2O(l)
Reaksi tersebut berlangsung pada suhu operasi 2500C – 3670C. Mekanisme
reaksi pembentukan DME melalui pembentukan metanol dan proses dehidrasi.
Kelemahan dari proses ini adalah prosesnya lebih panjang sehingga menjadi lebih
mahal karena harus ada unit-unit proses lain untuk menyediakan bahan baku gas
sintesis CO dan H. H, O yang terbentuk akan bereaksi dengan bahan baku CO
membentuk CO2, reaksi samping ini menimbulkan limbah yang memerlukan
penanganan khusus.
Keuntungan:
- Prosesnya sederhana, peralatan yang dipergunakan sedikit.
- Konversinya tinggi, rata-rata lebih dari 90%.
Kerugian:
- Suhu operator cukup tinggi (2500C)
b. Metode Sintesis Tidak Langsung
proses sintesa tidak langsung yaitu proses sintesa gas alam atau gas sintetis menjadi
metanol kemudian dilanjutkan dengan proses dehidrasi metanol.
Reaksi yang terjadi adalah:
Metanol sintesis-1 CO + 2 H2 –> CH3OH +90.7 kJ/mol (1)
Metanol sintesis-2 CO2 + 3 H2 –> CH3OH + H2O +49.4 kJ/mol (2)
Metanol dehydration 2CH3OH –> CH3OCH3 + H2O +23.4 kJ/mol (3)
Overall CO + CO2 + 5 H2 –> CH3OCH3 +2H2O +163.5 kJ/mol (4)
Bahan baku yang digunakan adalah metanol cair yang diuapkan
dengan vaporizer, kemudian diumpankan kedalam heat exchanger, setelah itu
dimasukkan kedalam reaktor yang berisi katalis Al2O3.SiO2. Reaksi berlangsung
dalam fase gas, menggunakan reactor fixedbed adiabatis karena panas reaksinya tidak
terlalu besar, hanya – 11,770 kJ/kmol pada 2600C. Dari reaktor, dimetil eter, metanol
dan air didistilasi dengan menara distilasi 01. Hasil atas MD-01 merupakan produk
yang diharapkan langsung disimpan ke alat penyimpan, sedang hasil bawahnya
metanol dan air didistilasi kembali dalam menara distilasi kedua. Hasil atas MD-02
metanol di recycle ke vaporizer dan hasil bawah adalah air buangan. Proses dehidrasi
metanol, merupakan proses yang dipakai secara luas sebab sederhana dan kemurnian
produknya tinggi.
Kentungan:
- Suhu dan tekanan operasi reaktor relatif rendah.
Kerugian:
- Peralatan yang digunakan lebih banyak.
- Menggunaakan asam sulfat yang berfsifat korosif sehingga diperlukan peralatan dengan
bahan konstruksi yang tahan terhadap korosi yang harganya lebih mahal.
- Konversinya rendah, yaitu : 45%
2. Suatu gas dapat dikatakan ideal apabila gas tersebut memenuhi persyaratan hukum
gas ideal yaitu:
Rumus Persamaan Gas Ideal
PV=n R T
Berdasarkan soal yang diberikan, satuan tekanan yang digunakan adalah kPa atau Kilo
Pascal, sedangkan satuan tekanan gas ideal adalah 1 atm. Oleh karena itu, untuk dapat
mengetahui tekanan gas yang dapat dikatakan sebagai gas ideal maka kita harus
mengkonversikan satuan kPa menjadi atm.
1 2 3 4 5 6
P, kPa 12,223 25,2 36,97 60,37 85,23 101,3
ρ, gcm-3 x 10-3 0,225 0,456 0,664 1,062 1,468 1,734
1 atm = 760 mmHg (atau 760 mm) = 760 torr
= 1.01325 x 105 pascal (pa)
= 14,7 pound perinch kuadrat (psi)
a. P di 1 : 12,223 kPa x 10−5atm10−3 kPa
: 0,12223 atm
b. P di 2 : 25,2 kPa x 10−5atm10−3 kPa
: 0,252 atm
c. P di 3 : 36,97 kPa x 10−5atm10−3 kPa
: 0,3697 atm
d. P di 4 : 60,37 kPa x 10−5atm10−3 kPa
: 0,6037 atm
e. P di 5 : 85,23 kPa x 10−5atm10−3 kPa
: 0,8523 atm
f. P di 6 : 101,3 kPa x 10−5atm10−3 kPa
: 1,013 atm
Setelah mengetahui gas yang dikatakan ideal, kita harus menghitung massa molar
gas tersebut dengan cara menurunkan rumus persamaan gas ideal yaitu:
P V = n R T ρ = mv
Pmρ=n R T
P= nm
ρ R T
P= ρ R TMr
Mr= ρ R TP
P di 6 : 101.3 kPa
ρ di 6 : 1.734 gcm-3 x 10-3
Mr= ρ R TP
Mr=( 1.734 g cm−3 x10−3 ) (0.082 atm L K−1 . mol−1) (273 K )
(101.3 ×103 Pa)
Mr=38. 85 kgmol−1
Massa Molar dari gas 6 adalah 38.85 kg mol-1.
Cara lain dalam menentukan massa molar adalah dengan menggunakan beberapa
metode, yaitu:
Dengan menimbang sevolume tertentu gas pada P dan T tertentu dengan memakai rumus
diatas dapat ditentukan berat molekul.
1. Metode regnault
Metode ini dipakai untuk menentukan BM zat pada suhu kamar berbentuk gas
untuk itu suatu bola gelas (300-500cc) dikosongkan ditimbang kembali dari tekanan dan
temperatur gas dengan memakai rumus diatas dapat ditentukan M berat gas adalah selisih
berat kedua penimbangan.
2. Metode Victor Meyes
Dipakai untuk menentukan BM zat cair yang mudah menguap. Alat ini terdiri dari
tabung B (± 500cc) yang didalamnya dimasukkan pula tabung C. Tabung A berisi zat
cair dengan titik didih ± 30oC lebih tinggi dari zat cair yang akan ditentukan BM nya.
3. Metode Limiting density
BM yang ditentukan berdasarkan hukum – hukum gas ideal hanya kira – kira,
namun hasilnya telah cukup untuk penentuan rumus – rumus molekul. Hal ini
disebabkan karena hukum gas ideal sudah menyimpang, walaupun pada tekanan
atmosfer.
Salah satu cara yang tepat untuk menentukan BM ialah cara himiting density. Cara
ini berdasarkan rumus gas ideal :
PV = nRT
PV =w/m x RT P = w/v x RT/m
P = d x RT/m
d / p = RT/m = Tetap
Dimana d / p untuk gas ideal tetap, tidak tergantung P.
Pemicu 3
1. Cara menentukan kecepatan sesuai dengan teori distribusi Maxwell yakni:
a. Menghitung kecepatan root mean square (atau dalam istilah lainnya adalah Cakr
Cakr2 = 1
N(c1
2+c22+c3
2+C42+C5
2 )
1) Untuk yang ke jakarta
Cakr2 = 1
169(80.40+85.62+90.53+95.12+100.2 )
Cakr2 =14580
169
Cakr=¿86,27 km/jam2) Untuk yang ke Bogor
Cakr2 = 1
169(80.38+85.59+90.50+95.10+100.2 )
Cakr2 =13705
159
Cakr=86,19 km / jam
Rerata Cakr adalah (86,27 + 86,19)* 0.5 = 86,23 km/jam
b. Menghitung laju peluang terbesar (vm) dan laju rata-rata molekul (ῡ) Menghitung kedua jenis kecepatan ini langsung berdasarkan perbandingan sebagai berikut:
vm = = 86,23 / 1,224 = 70,45 km/jam
ῡ = 70,45 x 1,128 = 79,47 km/jam
2. Jumlah tumbukan yang terjadi
ZAB=π d2C AB N B ; C AB=¿cos α)
C AB=¿
C AB=172,46
ZAB=π σ2172,46 .159 = 86102,38 tumbukan
Jalan bebas rata-ratanya adalah:
λ= vz
v=panjang jalan
z=ban yak tumbukan
λ= jalan bebas rata−rata
Maka λ=100−(−100)
86102,38=0,002
3. Viskositas
a. η= m .c(3√2 ) σ
η= m .86,27(3√2 ) π d2
b. η= m .c(3√2 ) σ
η= m .86,19(3√2 ) π d2
Pemicu 4
1. - Jika hanya berdasarkan pada bacaan, tidak dapat diketahui apakah campuran etanol-
air memenuhi hukum Raoult. Akan tetapi, berdasarkan ketidak-miripan struktur
keduanya, dapat diketahui bahwa campuran tersebut tidak memenuhi hukum Raoult.
Selain itu, campuran tersebut memiliki diagram fasa suhu-komposisi yang
menunjukkan bahwa campuran tersebut merupakan low-boiling azeotrope, yang mana
campuran semacam itu adalah campuran yang memiliki gaya antarmolekul yang
lemah untuk komponen yang berbeda (yaitu tidak ideal).
- Berdasarkan hukum Dalton, fraksi mol zat pada uap, yA dan yB, adalah:
y A=pA
p dan yB=
pB
p
Berdasarkan hukum Raoult, p=p A+ pB=pB¿ +( pA
¿ −pB¿ )x A.
Gabungkan kedua hukum, didapat:
y A=xA p A
¿
pB¿ +( p A
¿ −pB¿ )x A
dan yb=1− y A
- Hukum Henry dapat dimanfaatkan pada larutan ini jika konsentrasi etanol cukup
kecil; dalam hal ini, konsentrasi 5% volum sudah cukup encer, yaitu konsentrasi
etanol yang biasa digunakan sebagai standar, seperti terdapat pada bacaan di
pemicu.
2. - Sifat molar parsial adalah kontribusi yang diberikan oleh sebuah komponen dalam
campuran kepada total dari sifat tersebut pada sampel.
- Untuk soal ini, digunakan basis 100 g campuran, yaitu terdiri dari 50 g etanol dan
50 g air, berdasarkan persen komposisi massa.
Volum campuran, V = mcampuran/ρcampuran = 100 / 0.914 = 1.09×102cm3
V = VEnE + VWnW
dengan sedikit perhitungan, didapat VE = 5.5×101cm3/mol
3. Berdasarkan buku referensi, persen kemurnian etanol yang bisa diperoleh berdasarkan
kurva kesetimbangannya, adalah 96% massa.
4. Selain dengan distilasi dan dehidrasi, pemurnian alkohol dari air dapat pula dilakukan
dengan ekstraksi cair-cair, yaitu suatu proses pemisahan campuran cairan dengan
menggunakan agen berupa cairan lain yang cenderung melarutkan salah satu
komponen dalam campuran tersebut.
Dalam kasus campuran etanol-air ini, proses ekstraksi cair-cair tersebut diawali
dengan penambahan eter ke dalam campuran. Kemudian campuran yang sekarang
terdiri dari 3 komponen tersebut dikocok sedemikian rupa sehingga homogen dan eter
melarutkan etanol dan terbentuklah campuran dengan 2 fasa yang berbeda. Fasa
pertama mengandung air saja, sedangkan fasa kedua mengandung etanol yang terlarut
dalam eter. Kemudia kedua fasa tersebut dipisahkan.
Proses tersebut di atas biasanya dilakukan sampai 3 kali agar air yang terpisah
maksimum dan etanol akhir yang didapat berada dalam kondisi semurni mungkin.
Langkah akhir dari proses ini adalah penguapan eter dengan pemanasan biasa. Hal ini
karena eter jauh lebih mudah menguap disbanding etanol, yaitu disebabkan oleh
ikatan hydrogen pada etanol.
Pemicu 5
1. Bagian-bagian yang dibutuhkan dari suatu alat konduktometri secara umum, yaitu :
a. Sumber Listrik
Sumber listrik yang digunakan adalah sumber listrik AC dan bukan DC karena
penggunaan jenis sumber listrik DC akan menghasilkan reaksi eletrokimia
pada elektroda-elektrodanya sehingga dapat mengubah sifat listrik sel.
b. Tahanan Jembatan
Hambatan Wheatstone merupakan jenis alat yang digunakan dalam
pengukuran daya hantar.
c. Sel
Sel terdiri atas sepasang electrode yang terbuat dari bahan yang sama.
Biasanya electrode berupa logam yang dilapisi platina untuk menambah
efektifitas permukaan electrode.
2. Analisis konduktometri adalah metode analisis kimia berdasarkan daya hantar listrik
suatu larutan.
Konduktivitas atau konduktansi merupakan kemampuan suatu zat untuk
menghantarkan listrik.
Konduktansi ekuivalen adalah kemampuan suatu zat terlarut untuk menghantarkan
arus listrik disebut dengan daya hantar ekuivalen yang didefinisikan sebagai daya
hantar satu gram ekivalen zat terlarut di antara dua electrode yang terpisah sejauh 1
cm.
3. Analisis kami tentang sifat dari suatu larutan berdasarkan hasil pengukuran yang
terdapat pada tabel 1.
Larutan Arus (mA)
0,1 M C2H5OH 0
0.1 M NaCl 12.5
0.1 M HCl 75
0.1 M CH3COOH 5
Berdasarkan tabel di atas terlihat bahwa terdapat perbedaan besar arus listrik
yang mencolok. Perbedaan di atas terjadi karena jenis larutan yang bersangkutan
berbeda-beda. Arus listrik yang mengalir melalui suatu bahan, berdasarkan Hukum
Ohm berbanding terbalik dengan konduktansi, yaitu kemampuan suatu larutan untuk
menghantarkan muatan listrik. Kemampuan menghantarkan listrik berkaitan dengan
kemampuan suatu larutan untuk terurai menjadi ion-ionnya. Berdasarkan kemampuan
tersebut, terdapat dua jenis larutan yaitu larutan elektrolit dan larutan nonelektrolit.
Larutan elektrolit yang dilarutkan ke dalam air dapat menghantarkan listrik,
sedangkan larutan nonorganik tidak dapat menghantarkan listrik. Secara umum,
menurut Teori Arrhenius mengenai desosiasi elektrolit, kemampuan menghantaran
listrik yang dimiliki oleh suatu larutan bergantung pada kemampuan larutan tersebut
untuk terurai menjadi partikel-partikel bermuatan yang disebut ion. Suatu elektrolit di
dalam air tidak harus terdesosiasi semuanya atau dengan kata lain elektrolit boleh
terdesosiasi parsial/sebagian tergantung pada konsentrasi dan beberapa keadaan
lainnya. Oleh karena itu, sifat dari larutan elektrolit tidak dipengaruhi oleh jenisnya,
tetapi oleh jumlah partikel yang terbentuk. Berdasarkan kekuatan penghantaran
listriknya, larutan elektrolit dibagi lagi menjadi dua macam, yaitu : elektrolit kuat dan
elektrolit lemah. Elektrolit kuat memiliki derajat disosiasi yang lebih tinggi sedangkan
derajat disosiasi elektrolit lemah lebih rendah. Elektrolit kuat terdiri atas garam,
asam, dan basa kuat, sedangkan elektrolit lemah terdiri atas asam organic, seperti
asetat, propionat, dan benzoat serta asam nonorganic seperti karbonik, hidrosulfurik,
dan hidrosianida serta basa seperti ammonium, basa seng, dan lead hydroxide. Namun
ada juga beberapa zat yang sifat-sifatnya di antara elektrolit kuat dan elektrolit lemah,
contohnya : o-klorobenzoat, o-nitrobenzoat, 3,5-dinitrobenzoat, dan asam
cyanoasetat. Pada tabel di atas, C2H5OH merupakan suatu larutan yang nonelektrolit.
NaCl dan HCl merupakan eletrolit kuat dan CH3COOH merupakan elektrolit lemah.
Pada konsentrasi yang sama, berdasarkan data terlihat bahwa arus yang dihantarkan
C2H5OH adalah 0 mA. Hal ini sesuai dengan kenyataan bahwa zat tersebut tidak dapat
terurai menjadi ion-ionnya ketika dimasukkan ke dalam air. Hal yang menarik adalah
kedua elektrolit kuat tersebut memiliki stoikiometri elektrolit yang sama, yaitu 2,
tetapi terjadi perbedaan arus listrik yang mampu dihantarkannya. Pada HCl dapat
terurai menjadi H+ dan Cl- sedangkan NaCl terurai menjadi Na+ dan Cl-. H+ pada
larutan HCl merupakan proton yang daya penghantaran listriknya sangat kuat.
Menurut Grotthuss, hal ini terjadi karena keberadaan asam kuat di dalam pelarut air
menyebabkan terjadinya gerakan efektif yang secara kasat mata terlihat seperti adanya
perpindahan H+, tetapi gerakan yang sebenarnya terjadi hanyalah penataan ulang
molekul-molekul air dengan perpindahan H+ (proton) secara berkesinambungan
sehingga terbentuk molekul-molekul air yang baru. Mekanisme tersebut disebut
dengan mekanisme rantai dan prosesnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
(Gambar 25.3)
Konduktivitas, yang sebanding arus listrik diatur oleh laju rotasi larutan
membentuk orientasi di atas yang dapat menerima dan mendonorkan proton dan laju
suatu proton mampu menerobos molekul air lainnya. Laju mekanisme ini cenderung
lebih cepat dibandingkan dengan mekanisme penghantaran listrik oleh ion-ion, karena
pada penghantaran listrik oleh ion terdapat berbagai hambatan seperti gaya gesek
antar ion yang cukup besar, gaya gesek antara air dengan ion , relax effect pada
elektron dan sebagainya. Keadaan ion-ion tersebut dapat diilustrasikan sebagai berikut
:
Dengan mekanisme rantai, suatu asam kuat di dalam pelarut air tidak
mengalami adanya hambatan karena yang terjadi hanyalah penataan ulang molekul
air. Sedangkan, arus listrik yang dapat dihantarkan oleh elektrolit lemah, seperti
CH3COOH lebih rendah karena tidak terionisasi sempurna.
4. Pengaruh konsentrasi terhadap nilai konduktansi dari larutan berdasarkan hasil
pengukuran yang terdapat pada Gambar 1 adalah secara umum seiring dengan
kenaikan konsentrasi suatu larutan, konduktansi yang sebanding dengan arus listrik
yang dihantarkan suatu zat meningkat. Hal tersebut dapat terlihat dari Gambar 1
dimana pada larutan NaCl terbentuk suatu garis linier yang menandakan bahwa
konsentrasi larutan berbanding lurus dengan konduktansi zat tersebut. Terdapat tiga
jenis larutan yang dibandingkan. Pada HCl yang merupakan asam yang termasuk ke
dalam elektrolit kuat, terlihat bahwa pada awal kenaikan konsentrasi, nilai
konduktansi meningkat sangat sedikit. Hal ini disebabkan karena H+ yang terbentuk
masih sedikit. Seperti yang telah dibahas pada soal nomor 4, asam kuat di dalam
pelarut memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Namun, karena jumlah H+ yang
tersedia masih sangat minim sehingga laju pembentukan orientasi mekanisme rantai
seperti pada Gambar 25.3 masih rendah, tidak banyak molekul air yang siap ditata
ulang yang terbentuk. Sehingga, seolah-olah pada keadaan awal ini, ion yang
menghantarkan listrik hanya Cl-. Inilah yang menyebabkan mengapa pada konsentrasi
yang sama grafik yang terbentuk berbeda dengan grafik pada NaCl. Hal ini terjadi
karena pada NaCl terdapat dua jenis ion, yaitu Na+ dan Cl- yang dapat menghantarkan
muatan listrik. Namun seiring dengan kenaikan konsentrasi yang lebih besar, orientasi
yang memungkinkan terjadinya mekanisme rantai mulai terbentuk dengan baik dan
terjadi penghantaran listrik yang cukup baik dengan adanya penataulangan molekul
air. Namun, sampai titik tertentu apabila konsentrasi terus ditambah, dpat terjadi
kejenuhan pada rangkaian molekul air yang menghantarkan listrik. Selain itu, pada
keadaan tersebut, terjadi penghambatan mobilitas ion Cl- karena terjadinya efek yang
diungkapkan di dalam Teori Huckel-Osanger. Menurut teori tersbut, setiap ion di
dalam pelarut diselubungi oleh atmosfer dari ion-ion lain. Pada keadaan tanpa medan
listrik, atmosfer ion di anggap bulat simetris seperti pada gambar a dan dalam keadaan
yang terdapat medan listriknya, atmosfer tersebut terdistorsi. Terjadi perpindahan
muatan atmosfer ion yang berbeda muatannya dengan pusat ion kea rah tertentu. Efek
keseluruhannya adalah pergeseran pusat muatan atmosfer kea rah seblaiknya. Karena
kedua muatan yang ada berlawanan, akibatnya terjadi perlambatan gerak ion.
Pengurangan mobilitas ion ini disebut dengan efek relaksasi. Sedangkan, efek
elektroforetik muncul akibat fakta bahwa pergerakan ion di dalam larutan tidaklah
statis, tetapi dipengaruhi oleh gerak pelarut yang berlawanan arah. Dengan adanya
atmosfer pada ion, yang juga bergerak kea rah yang berlawanan denngan ion, maka
gerakan ion semakin diperlambat, sehingga konduktansinya juga semakin kecil.
Fenomena akumulasi hambatan bagi ion ini disebut efek elektroforetik. Demikian
pula yang terjadi pada NaCl. Perbedaannya dengan larutan HCl adalah pada NaCl
tidak terjadi mekanisme rantai. Elemen yang menghantarkan listrik hanyalah ion-ion
Na+ dan Cl-. Sehingga, pada bagian awal penambahan konsentrasi tidak terjadi
anomali peningkatan konduktansi yang rendah.
Sedangkan, pada CH3COOH, pada dasarnya sama, tetapi pada konsentrasi yang sama
dengan HCl maupun NaCl, kenaikan konduktansinya lebih rendah karena CH3COOH
tergolong elektrolit lemah dan elektrolit lemah tidak terionisasi secara sempurna ke
dalam bentuk ion-ionnya. Seiring dengan kenaikan konsentrasi, konduktansinya juga
menurun karena semakin besar konsentrasi larutan, derajat desosiasi pada suatu titik
akan semakin rendah karena jenuhnya larutan.
5. Cara kami menentukan nilai konduktansi ekuivalen pada pengenceran tak terhingga
(infinite dilution) dengan memanfaatkan data yang ada pada Tabel 2 adalah dengan
menggunakan Teori Kohlrausch mengenai pengenceran tak hingga. Menurut teori
tersebut, konduktansi ekuivalen dapat dinyatakan sebagai persamaan berikut :
Ʌ = Ʌ0 – b √c
Karena pada soal diketahui data konduktansi ekuivalen suatu larutan pada konsentrasi
tertentu maka nilai Ʌ0 dan b dapat dicari.
Ʌ dimisalkan sebagai y dan √c sebagai x :
i x y Xi2 Yi2 Xiyi
1 12,41 87,89 154,0081 7724,6521 1090,7149
2 18,63 87,44 347,0796 7645,7536 1629,0072
3 25,11 86,91 630,5121 7553,3481 2183,3101
4 40,27 85,80 1621,6729 7361,64 3455,166
5 53,19 84,87 2829,1761 7202,9169 4514,2353
6 69,00 83,78 4761 7019,0884 5780,82
Σ 218,61 516,69 10343,4461 44507,3991 18652,2535
Misalkan, y = ax+b ; maka pada hasil perhitungan regresi linier, didapatkan hasil
sebagai berikut :
Jadi, nilai Ʌ0 dan b pada persamaan di atas adalah -0,0729 dan -88,77.
Konduktansi ekuivalen dapat dihitung dengan persamaan : Ʌ = -0,0729 + 88,77 √c
6. Seperti yang kita ketahui, konduktansi memiliki hubungan sebanding dengan arus
listrik yang dapat dihantarkan oleh suatu bahan. Sehingga dapat dikatakan bahwa
kurva tersebut sama dengan kurva perbandingan konduktansi terhadap konsentrasi
larutan. Konsentrasi titran pada titik ekuivalen yang ditunjukkan pada gambar 2
terjadi ketika volume NaOH yang ditambahkan sebanyak 6 ml ketika dititrasikan pada
HCl yang memiliki konsentrasi sebesar 0,1 M. Untuk menghitung besar konsentrasi
titran, yaitu NaOH adalah MNaOH . VNaOH = MHCl . VHCl.
7. Menurut kami, alat tersebut belum cukup efektif untuk digunakan sebagai analisis
konduktometri karena proses penggunaannya hanya dengan melakukan pencelupan.
Padahal, ion-ion yang terionisasi berbeda-beda seiring berjalannya waktu. Pencelupan
yang hanya dilakukan dalam jangka waktu beberapa saat, sehingga tidak akurat,
karena belum tentu pada saat tersebut belum tentu sudah berjalan sempurna.
KESIMPULAN
Gas
Gas sempurna adalah gas yang memenuhi asumsi-asumsi gas sempurna dan mematuhi
hukum-hukum gas sempurna. Sedangkan gas nyata tidak demikian. Terdapat hukum-hukum
yang mengatur gas sempurna maupun gas nyata.
Pemanfaatan dari teori gas dan larutan dalam kehidupan sehari-hari adalah bahan
bakar. Bahan bakar dapat berupa bahan bakar minyak maupun bahan bakar alternatif. Dari
ketiga plihan antara Biosolar, gas Hydrocarbon, dan Dimetil Eter, DME lah yang paling
memenuhi persyaratan sebagai bahan bakar alternatif.
Jumlah tumbukan yang terjadi dipengaruhi oleh kecepatan dari tiap molekul. Hal itu
juga mempengaruhi panjang jalan bebas rata-rata yang terjadi. Semakin besar kecepatan akan
semakin banyak pula tumbukannya sehingga jalan bebas rerata akan semakin kecil.
Disamping itu, viskositas juga mempengaruhi keadaan tersebut karena berhubungan langsung
dengan kecepatan molekul suatu zat apabila dipicu dengan kenaikan suhu.
Larutan
Sifat molar parsial adalah kontribusi yang diberikan oleh sebuah komponen dalam
campuran kepada total dari sifat tersebut pada sampel. Terdapat beberapa hukum tentang
larutan, 2 di antaranya adalah Hukum Raoult dan Hukum Henry. Campuran azeotrop adalah
campuran dengan komposisi tertentu yang jika dididihkan, uapnya memiliki komposisi yang
sama dengan campuran tersebut.
Konduktivitas atau konduktansi merupakan kemampuan suatu zat untuk
menghantarkan listrik. Konduktometri merupakan metode analisis kimia berdasarkan daya
hantar listrik. Alat untuk mengukur konduktansi disebut konduktometer, yang secara umum
terdiri atas sel, sumber listrik, dan Jembatan Wheatstone. Konduktansi dipengaruhi oleh
konsentrasi, temperatur, dan angka dielektrik pelarut. Namun, dalam pelaksanaannya terdapat
banyak anomali yang terjadi pada nilai konduktansi berkaitan dengan faktor-faktor di atas.
Salah satu penggunaan metode konduktometri adalah pada perhitungan proses titrasi.
DAFTAR PUSTAKA
P.W. Atkins and J. De Paula, Physical Chemistry 9th edition. Oxford (2010)
N. L. Isa, Physical Chemistry 6th edition. McGRAW-Hill (2009)
Suyono. Tanpa Tahun. TEORI KINETIKA GAS
P.W. Atkins, Physical Chemistry 8th edition. Oxford University. New York.
Maron, Samuel. 2002. Fundamentals of Physical Chemistry. New York : Machmillan
Publishing Co. Inc.
Atkins, P.W. 1993. Kimia Fisika. Edisi ke 4. Diterjemahkan oleh : Kartohadiprojo, Irma.
Jakarta : Erlangga.
Raharjo, Purwadi. Tanpa Tahun. Kecepatan atom gas dengan distribusi Maxwell-Bolztman
(1).
www.oberonfuels.com
top related