kimia teknik mesin
DESCRIPTION
KIMIA TEKNIK MesinTRANSCRIPT
GAS
1. Sifat-sifat Gas :
Gas tda :
Molekul-molekul :
a. Molekul bergerak menurut jalan yang lurus ke segala arah dengan kecepatan
tinggti
b. Molekul selalu bertumbukan, baik antar molekul maupun dengan bejana (→
tekanan)
c. Molekul-molekul gas volumenya <<< V bejana; → rapat gas << rapat cairan
<< rapat zat padat.
Karena a*), maka gas yang satu mudah bercampur dengan gas yang lain
(asal tidak bereaksi)
Misal : N2 dan O2 > CO2 dan H2
Gas ideal
Gas dibedakan
Gas Non ideal (Nyata)
Gas ideal : Yakni gas yang mengikuti secara sempurna hokum-hukum
Gas (Boyle, Gay LussaC)
Gas Non ideal (Nyata) : yaitu gas yang hanya mengikuti hokum-hukum gas
pada P. rendah)
Gas ideal sebenarnya tidak ada hanya merupakan gas hipotetis
Pada gas ideal dianggap, bahwa :
- molekul-molekulnya tidak tarik menarik
- volume molekulnya dapat diabaikan terhadap volume ruangan yang
ditempati
Sifat ideal dapat didekati oleh gas sejati beratom 2 atom pada “tekanan
rendah” dan pada “temperature yang relative tinggi”
2. Hukum-Hukum Gas
a. Hukum Boyle (1662).
Dalam batas-batas kesalahan percobaan Robert Boyle (1662) mendapatkan “
“Volume dari sejumlah tertentu gas pada temperature tetap,
1
berbanding terbalik dengan tekanannya”
Secara matematis dapat dinyatakan :
:: atau V =
= Volume gas
P = Tekanan gas
K1 = tetapan yang besarnya tergantung : temperature, massa gas, jenis gas
dan satuan P dan V
Pada T = Tetap :
atau
P (atm)
10000 K
`8000 K
6000 K
4000 K
2000 K
V (liter)
Grafik Isotermal untuk 1 mole gas
b. Hukum Charles dan Gay Lussac
Charles (1787) : dalam percobaan mendapatkan bahwa gas H2, udara,
CO2 dan O2, pada tekanan “(P) tetap”, pemanasan
antara 0 – 800 C Volumenya berkembang dengan
jumlah yang tetap.
Gay Lussac (1802) : percobaannya mendapatkan bahwa :
` Semua gas yang dipanaskan pada tekanan tetap,
2
volumenya bertambah sebesar volumenya
pada O0C atau
Oleh karena itu : Jika : V0 = Volume gas pada O0 C V = Volume gas pada t0 C, maka
: jika :273,15 + t = T (0 K)
273,15 = T0 (0 K)
maka;
atau :
Jadi : Volume sejumlah tertentu gas pada tekanan tetap berbanding
lurus dengan temperature absolutnya
Hubungan V dan T
P = 2 atm
P = 2 atm
- 30
V (ℓ) P = 3 atm
- 20
P = 5 atm
-10
0 200 400 600 800 1000
T (0 K)
Grafik Isobar untuk 1 mole gas.
c.Hukum Boyle - Gay Lussac
3
Keadaan I
Gas Keadaan II
Gas
A
(Isoterm) B (isobar)
Keadaan
Peralihan
Pada perubahan A, menurut hokum Boyle :
Pada perubahan B, menurut hokum Gay Lussac :
maka :
atau :
K = tetapan
merupakan rumus umum, yang menyataka
hubungan antara P, V, dan T suatu gas.
Hukum Boyle dan Gay Lussac, hanya menyatakan pada keadaan-keadaanYang khusus.
Pada T tetap PV = K1 (Boyle)
Pada P tetap (Gay Lussac)
Tetapan Gas Umum
4
PV = KT → K ditentukan oleh :
- Jumlah mole gas- Satuan P dan T, Hp tidak tergantung jenis gas
Pada P dan T tertentu, K :: V atau Jumlah mole gas
Tiap mole = R, makaK = n R → R = tetapan gas umum (untuk 1 mole gas)
AtauPV = n RT --- per. Gas ideal
R =
=
=
Bila V = ccP = atm
Biasanya R dinyatakan dalam erg, joule, atau kalori.
Kal = 4,184 joule
2.5. Hukum Dalton
Pada temperature tetap, tekanan total suatu campuran gas sama
dengan jumlah tekanan parsialnya.
Ptotal = P1 + P2 + P3 + ………… Pn
P1, P2, P3 dan seterusnya = tekanan parsiil
5
Tekanan Parsiil gas = tekanan dari gas tersebut bila sendirian di
Dalam ruangan.
Bila untuk masing-masing gas dalam campuran dikenakan hokum gas
ideal, maka :
Ptotak =
=
Masing-masing tekanan parsial gas mempunyai hubungan dengan
tekanan tptal sebagai berikut :
Dengan cara yang sama; maka :
Dst
mole fraksi gas pertama dalam campuran (N)
Jumlah mole fraksi dalam campuran = 1
6
2.6. Hukum Amagat
Di dalam tiap-tiap campuran gas, Volume total gas sama dengan
jumlah volume parsialnya
Volume parsial gas di dalam campuran ialah volume gas tersebut, bila
sendiran dalam ruang, pada temperature dan tekanan campuran.
Sesuai dengan H. Dalton, di sini juga dapat dinyatakan bahwa :
2.7. Hukum Graham
Pada temperatur dan tekanan tetap, kecepatan diffusi berbagai-bagai
gas berbanding terbalik dengan akar rapatnya atau berat molekulnya.
Pada P dan T sama, dua gas mempunyaivolume moler sama
M1, M2 = berat molekul gas
Vm = Volume molar gas
NB M (berat molekul) = Jumlah berat atom
3. Teori Kinetik Gas
Sifat gas berdasarkan Teori Kinetik Gas (oleh Bernawi 1738, Clausius,
Boltzmann, Vander Waals dan Jeans)
Teori tersebut berdasarkan anggapan sebagai berikut :
3.5. Gas tda partikel-partikel sangat kecil (= molekul) massa dan besanrya
sama untuk tiap-tiap jenis gas
3.6. Molekul-molekul selalu bergerak ka segala arah & selalu bertumbukan,
baik antar molekul maupun dengan dinding.
7
3.7. Tumbukan molekul >< dinding → Tekanan (F/A)
3.8. Tumbukan lenting sempurna, tidak ada Tenaga yang hilang
3.9. Pada P relatif rendah, jarak antar molekul >>> Ø molekul itu sendiri →
gaya tarik antar molekul diabaikan
3.10. Karena molekul sangat kecil <<< jarak antar molekul, → V molekul
dapat diabaikan dan molekul-molekul dianggap sebagai titik-titik bermassa.
3.11. Temperatur absolut Tenaga Konetik rata-rata dari semua m,olekul
dalam sistem.
Rumus gas yang diturunkan secara matematis atas dasar anggapamn di atas,
sesuai dengan hasil-hasil percobaan.
Kita ambil suatu Kubus yang berisi n1 melekul gas
m = massa masing-masing molekul
= Kecepatan molekul, yang diuraikan menjadi 3 komponen x > y dan z,
pada sumbu x, sumbu y dan sumbu z
2 = 2x + 2x + 2x
= kecepatan akar rata-rata kuadrat
“CAIRAN”
Cairan mempunyai volume tetap dan hanya sedikit dipengaruhi oleh tekanan.
Rapat dan Viscousitasnya > gas
bercampur sempurna
Cairan-cairan bercampur sebagian
tidak bercampur
8
Dari Teori Kinetik Gas :
- Cairan adalah kelanjutan dari fase gas
- Cairan mempunyaai gaya tarik antar molekul (kohesi) yang kuat, sehingga dapat
menahan volumenya untuk tetap.
- Namun demikian molekul-molekulnya masih dapaat bergerak bebas, hanya
gerakannya tidak sebebas Gas.
- Cairan merupakan bagian darri Zat alir (fluid), kemampuan alirnya tergantung
besar kecilnya Kohesi dan adhesi.
- Kohesi Viscousitas kemampuan alir
- Gaya yang bekerja antara molekul-molekul cairan berupaa “gaya Vander Waals”
- Gaya Vander waals assosiasi molekul
1. Keadaan Kritis Cairan
Cairan
Bila air diletakkan dalam bejana tertutup, akan mempunyai tekanan uap tertentu.
Tekanan uap air dalam bejana tergantung “suhu “
misal : P pada t = 25 0C = 23, 76 mm Hg
P pada t = 100 0C = 760 mm Hg
Jika suhu dinaikkan terus, tekanan uapjuga bertambah, tetapi selalu ada dalam
kesetimbangan antara air dan uap.
Air Uap
9
Pada suhu 374,4 0C, batas antara air dan uang hilang
Air dalam keadaan ini disebut pada titik Kritis dan Volume molarnya disebut
“Volume Kritis”.
Untuk air : tc = 374,4 0C
pc = 219,5 atm
Vc = 58,7 CC/mole
Hubungan P-V-T Cairan dan Gas
Andreas :mengatur variasi volume CO2 dengan tekanan pada temperatur
tetap
Didapat hasil : CO2 mempunyai temperatur kritis 20,98 0C dan tekanan
Kritis 73 atm.
Pada : 48,1 0C gas CO2 tidak mungkin dicairkan
30,980C dan tekanan 7333 atm, mulai terdapat CO2 cair
Sehingga : 30,98 0C,
Misal : 21,5 0C, bila CO2 ditekan akan mencair
Selama pencairan tekanan tetap
Selama ini ada keseimbangan :
Setelah semua CO2 mencair, penambahan tekanan hanya menambah
tekanan dari CO2 dan grafik naik dengan tegak.
C D
Grafik
120
48,1 0C
110
100
10
V = Vapour = gas
Teka
nan
(atm
)
35,5 0C
32,5 0C
31,1 0C 30,98 0C
A 21,5 0C B
1 sothermol CO2
90
80
70
6013,1 0C
50
40
0 80 120 160 200 240 280
Volume CC
Prinsip Kontinuitas Keadaan
Menurut prinsip ini, fase cair merupakan kelanjutan dari fase gas.
(lihat grafik P – V – T CO2).
Kalau kita mengubah cairan CO2 dari A ke B pada temperatur sama,
akan melalui perubahan fase yang jelas. Tetapi kalau perubahan itu melalui
C, D kemudian B, maka perubahan fase cair ke gas pada saat melalui garis
isoternal kritis, tidak dapat diikuti.
Atas dasar ini, persamaan keadaan untuk gas berlaku pula untuk
keadaan kritis atau bahkan keadaan cair.
Persamaan Van der Waals untuk Isotermal CO2
Persamaan Van der Waals :
bola : n = 1
Menurut prinsip kontinouitas keadaan, pers tersebut dikenakan pada
temperatur.
- di atas
- pada Temperatur kritis
- di bawah
11
Untuk temperatur : di atas dan pada temperatur kritis, hasil hitungan
sama dengan percobaan
Unruk temperatur : di bawah temperatur kritis terdapat sedikit
perbedaan.
Namun demikian bila penekanan dilakukan perlahan-lahan keadaan akan
cocok dengan percobaan, hanya keadaan ini tidak stabil.
Penetapan tetapan Vaan Deer Waals
Bila peersamaan Vander Waals berlaku pada temperatur kritis, maka
tetapan Van der Waals, a dan b dapat dihitung :
P + V – b = RT
PV3 - V2 (Rt + Pb) + aV – ab = 0
V3 - V2 + V - = 0
Persamaan ini akan menghasilkan 3 harga V = untuk tiap harga P dan T
Pada 25 0C, harga V ialah b, c dan d
Pada 50 0C, harga V nyata satu, sedangkan pada temperatur kritis ketiga
harga tersebut sama, yaitu sama dengan Vc
V = Vc → V – Vc = 0
hingga :
V3 - (3 Vc) V2 + (3 Vc 2) V – Vc 3 = 0
Persamaan ini identik dengan persamaan di atas, hingga :
3 Vc =
3 Vc 2 =
12
Vc3 =
=
Harga : Vc paling tidak tepat dibandingkan dengan Pc dan Tc, sehingga lebih
baik a dan b dicari dari Pc dan Tc.
b = , 3 Vc =
b =
a = ; b = ; b =
a = 3 (3b)2 Pc =
Harga R juga dapat diperoleh dari pers :
1.6. Tetapan Kritis Gas
Dalam tabel berikut diberikan tetapan Gas pada temperatur kritis, yaitu
tc, Pc dan dc (rapat kritis).
Rapat Kritis ialah massaa zat tiap cc pada “titik Kritis”.
Mathias & Cailletet mendapatkan, bahwa :
13
b =
harga rata-rata hitung rapat dalam keadaan cair dan uapnya yang
setimbang merupakan fungsi linier dari temperaturnya dalam 0C.
t = A + B
dl = rapat cairan dv = rapat vaper (uap)
Pada temperatur kritis tc, maka dv = dl = dc sehingga persamaan menjadi :
tc = A + B = A + Bdc
Bila tc diketahui, maka dc dapat ditentukan lebih tepat dari pada mengukur dc
secara langusng.
Temp 0C
Tc = 157,5 0C Gambar :
Variasi rapat rata-rata SO2 terhadap
Yemperatur
160
120
80
40
dv dl
0 0,4 0,8 1,2 1,6 rapat (gr/cc)
Tabel. 4.1. Tetapan Kritis Gas
Gas Tc (0C) Pc (atm) Dc (gr/cc)
NH3 132,4 111,5 0,235
Ar - 122 48 0,531
CO2 30,98 73,0 0,460
Cl2 144,0 76,1 0,573
Ho - 267,9 2.26 0,0692
H2 O 374,4 219,5 0,307
Persamaan Keadaan Tereduksi
Persamaan Van der Waals :
14
a = 3 Vc2 . Pc
b =
berlaku untuk semua zat
cair dan gas.
= Pr = tekanan tereduksi
= Vr = volume tereduksi
= Tr = temperatur tereduksi
Pencairan Gas
Cara pencairan suatu gas tergantung dari jenisnya. Untuk gas-gas yang
mempunyai titik caair di sekitar suhu kamar dan tekanan atm, mudah
dicairkan hanya dengan penekanan.
Contoh :
- Gas Cl2 - Gas NH3
- Gas SO2 - Gas CH4Cl
- Gas H2S - Gas freon (CF2 Cl 2)
Gas-gas tersebut di atas :
- mempunyai temperatur Kritis yang tinggi
- mudah dicairkan sehingga banyak digunakan untuk refregenerator
rumah tangga
Untuk gas dengan temperatur kritis rebndah, sebelum dapat dicairkan,
temperaturnya harus diturunkan di bawah temperatur kritis.
Untuk memperoleh temperatur rendapat dilakukan :
- pengembangan adiabatis
15
(joule – Thomson – effect : Linde Proses)
- pengembangan adiabatis dengan melakukan kerja (Claude-
Proses)
(Dibahas lebih lanjut pada Thermodinamika).
2. Tekanan Uap Cairan
2.1. Arti Tekanan Uap
Penguapan cairan terjadi karena molekul;-molekul cairan di permukaan
cairan meninggalkan cairan. Molekul-molekul ini mempunyaai tenaga lebih
besar daripada tenaga rata-rata dalam cairan :
Penguapan tidak terjadi terus menerus, sebab sebagian dari uap kembali
ke dalam cairan
Bila kecepatan penguapan dan pengembunan sama maka terjadi
kesetimbangan. Tekanan uap pada kondisi setimbang disebut “tekanan
uap jenuh” atau tekanan uap.
Banyaknya panas yang diperlukan untuk menguapkan cairan tergantung
dari :
- jenis cairan
- banyaknya cairan
- temperatur
Untuk suatu temperatur tertentu, banyaknya panas yang diperlukan untuk
menguapkan 1 mole cairan disebut “panas penguapan molar” ( Δ Hv)
Δ Hv = Hv - Hl
Hv = entalpi Uap
Hl = entalpi Cairan
Karena : Δ H = Δ E + PΔ V
maka :
Δ Hv = berharga positif
Δ V = Vv - Vl
P = tekanan Uap cairan
2.2. Variasi Tekanan
Tekanan Uap = fungsi dari temperatur
Makin tinggi temperatur, makin besar tekanan uapnya dan mencapai “harga
maksimal” pada “temperatur Kritis”
16
Δ Hv = Δ E + PΔ v
Menurut Teori Kinetik, bilai temperatur diperbesar maka :
Molekul-molekul cairan dengan tenaga tinggi bertambah, hingga lebih banyak yang meninggalkan cairan
Pada Tc
Tidak adaFase Cair
Tekanan Uap lebih besar
Kenaikan tekanan Uap :
- lambat pada temperatur rendah
- sangat cepat pada temperatur tinggi
perubahan tekanan uap terhadap temperatur dapat dinyatakan deeengan
persamaan
Clausius – Clapeyron :
P = tekanan uap pada temperatur T
V2 = Volume Uap (Vv)
V1 = Volume Cairan (Vl)
Δ H = panas penguapan (Δ Hv)
=
Pada temperatur jauh dari temperatur Kritis
Vl <<< Vv dan bila Uap dianggap ideal,
maka :
=
P Vv = RT
Vv = Bila
17
= -
C dan C1 = tetapan
Ini berarti bahwa grafik Log P terhadap linier dengan tg = -
dan titik potong terhadap sumbu log P = C.
Persamaan di atas dapat diselesaikan dengan cara lain :
Billa Δ Hv dan T, baru persamaan :
diintegrasikan
Bila data ini tidak ada, P dapat dicari dari persamaan :
Contoh Soal :
Untuk benzena tekanan Uap pada 0 0C = 26,5 mm Hg dan pada 60 0C =
388,6 mm Hg. Berapa Δ Hv benzena?.
TEGANGAN MUKA CAIRAN
Gaya tarik antara molekul-molekul yang sejenis disebut : “KOHESI”, sedang
gaya tarik antara molekul tidak sejenis disebut “ADHESI”. Molekul-molekul air dan
gelas mempunyai adhesi yang besar, hingga air dapat membasahi gelas. Sebaliknya
18
antara air raksa dan gelas adhesinya kecil sekali, hingga air raksa tidak membasahi
gelas.
Molekul-molekul cairan bagian dalam ditarik oleh molekul-molekul lain ke
segala arah, tetapi molekul-molekul pada permukaan cairan hanya ditarrik ke arah
dalam.
Akibat hal ini, cairan selalu ingin memiliki permukaan terkeccil atau cairan selalu
ingin mengkerut. Misalnya tetesan cairan selalu berbentuk bulat. Berhubungan
dengan hal ini, bila permukaan cairan diperluas, ada gaya yang melawan/ menahan,
seakan-akaan permukaan cairan diperluas, ada gaya yang melawan/menahan,
seakan akan permukaan cairan mempunyai tegangan.
Tenaga yang diperlukan untuk memperluas permukaan sebesar 1 cm2 disebut
tegangan muka (erg/cm2).
Tegangan muka juga didefinisikan sebagai :
Gaya yang bekerja pada permukaan cairan sepanjang 1 cm, sejajar dengan
permukaan cairan (dyne/cm).
F
Permukaan cairan dapat diperluas dengan gaya tetapi bila gaya ini hilang, cairan
kembali ke keadaan semula. Ini disebabkan adanya gaya tarik antar molekul cairan
pada permukaan.
Kala tegangan muka besarnya , gaya ke kiri akibat tegangan muka : 2
lebar kawat L cm
Angka 2 menunjukkan dua sisi permukaan cairan (dua film). Maka dalam
kesetimbangan :
F = 2 =
Penetapan Tegangan Muka
a. Cara Kenaikan Kapiler
19
F1
h
F2
F1 : 2 r Cos F2 : r2h d gr : Jari-jari Kapilerd : Rapat cairang : Percepatan grafitasi : Tegangan muka cairan
H2O h : Tinggi cairan dalam kapiler
Keadaan Setimbang :
Fy = 0 F1 – F2 = 0
2 r Cos = r2h d g
=
= sangat kecil, hingga dianggap maka =
Contoh : Etand pada 20 0C dalam kapiler naik 5,76 Cm. Bila radius Kapiler =
0,010 Cm rapat etanol pada 20 0C = 0,769.
Berapakah etanol?
Jawab :
= 22,3 dyne/cm
b. Cara dua Pouy
Cincin platina dimasukkan dalam
Cairan.
F1 Gaya yang diperlukan untuk me-
lepaskan cincin dari cairan diteliti
dengan kesetimbangan. Gaya
karena tegangan muka = 2
20
= panjang cincin (lingkaran)
Gaya beban : F = mg 2 = mg
= mg ------------ 2
Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan muka () :
1. Kecuali dipengaruhi oleh jenis cairan, juga dipengaruhi oleh temperatur. Bila
temperatur makin tinggi, makin turun. Untuk air antara 20 – 30 0C perubahan
rata-rata 0,16 dyne/cm/0C.
- Adanya elektrolyt pada air menaikkan
- Adanya : sabun zat surface activeagans
alkohol dan asam
atau surfactance, menurunkan air
2. Viscousitas Cairan
Cepat
Cairan dapat mengalir lambat
Cairan yang mengalir cepat : air, bensin, alkohol, dll
Cairan yang mengalir lambat : oil, ter, pelumas dll.
Cepat/lambat aliran liquid dipengaruhi oleh besar kecilnya kohesi/adhesi.
Viscousitas Kecepatan aliran cairan
Viscousitas = gaya tahan lapisan cairan dengan lapisan lainnya.
Satuan Viscousitas = “poise” V1
V2
Satu poise = Viscousitas cairan bila gaya ldyne dipergunakan untuk meng-gerakkan lapisan yang luasnya 1 cm2, yang jaraknya 1 cm dari
lapisan lain, sebesar 1 cm/detik lebih cepat.
21
Cairan mempunyai gaya gesek lebih besar untuk mengalir dari pada gas
Viscousitas Cairan > Viscousitas gas
Viscousitas gas bertambah dengan naiknya suhu.
Viscousitas Cairan berkurang dengan naiknya suhu.
- Koefisien Viscousitas gas pada tekanan tidak terlalu besar tidak
tergantung tekanan
- Koefisien Viscousitas Cairan naik dengan naiknya tekanan
Penetapan Viscousitas Cairan.
Menurut Poiscuille : =
V = Volume cairan (cm3)
P = tekanan (dyne/cm2)
r = jari-jari pipa kapiler (cm)
= panjang pipa (cm)
t = Waktu mengalir (detik)
Viscousitas Cairan biasanya dinyatakan sebagai Viscousitas relatif terhadap air.
Karena p d maka untuk dua zat caair dengan tabung kapiler sama sehingga :
Contoh :
Waktu untuk mengalirnya air dan benzena dalam viscousimeter pada 20 0C
adalah 120,0 dan 88,0 detik.
Rapat Benzena : 0,879 gram/cm3 dan rapat air = 1 gram/cm3
air = 10,05 x 10-3 poise
Tentukan viscousitas benzena :
Jawab :
22
= 6,48 x 10-3 poise
Viscoisitas relatif =
LARUTAN
Campuran homogen antara dua zat atau lebih
Sedikit gula
Sedikit gula +
air
air Larutan gula
Gula = Zat terlarut = Soluteair = Zat pelarut = Solvent
Perbedaan antara zat terlarut dengan pelarut adalah relatif (tergantung kuantitasnya)
Contoh :
Alkohol 15% alkohol zat terlarut
air zat pelarut
Alkohol 95% alkohol pelarut
air zat terlarut
Kemungkinan Jenis larutan :
Pelarut Terlarut Contoh
Gas Gas O2 dalam H2
Gas Cair Uap air di udaraGas Padat J2 dalam udara
23
Cair Gas *) CO2 dalam airCair Cair *) Alkohol dalam airCair Padat *) Garam dalam airPadat Gas H2O dalam PdPadat Cair H2O dalam Cu SP4
Padat Padat C dalam Fc
1. Larutan Gas Dalam Cair
Daya larut gas dalam cair tergantung jenis gas dan pelarutnya
Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan gas
Untuk gas yang dapat larut secara fisika dalam cair dipengaruhi :
- jenis gas
- tekanan gas
H. Henry : Konsentrasi gas yang larut dalam suatu pelarut cair berbanding
lurus dengan tekanan gas di atas pelarut.
C : Konsentrasi
P : tekanan
k : tetapan
Hukum ini tidak berlaku untuk gas yang larut dalam zat cair dan bereaksi
dengan pelarutnya. Contoh NH3 dan Hcl dalam air
Cara Menentukan Konsentrasi Gas
a. Mole fraksi : Menurut Henry, c = k P, maka bila mole fraksi gas pada
tekanan tertentu diketahui, berarti pada tekanan lain dapat dihitung.
Kelarutan gas juga dapat dinyatakan sebagai mole presen, yaitu :
mole fraksi x 100 %
Contoh : Hitung mole fraksi CO2 dalam air pada O 0C dan tekanan
2 atm. Dalam keadaan ini 6,72 gram gas larut dalam 1 liter
air.
Jawab : CO2 = 6,722 gram = = 0,153 mole
H2O = 1.000 gram = mole
24
C = kP
Mole fraksi CO2 =
Mole presen CO2 = 0,00274 x 100% = 0,274%
b. Koefisien Kelarutan ”S”
Menurut Henry : S tidak tergantung tekanan tetapi tergantung
temperatur.
2. Larutan Cairan dalam cairan
bercampur sempurna
Dua Cairan bercampur sebagian
tidak bercampur
Cara-cara menyatakaan Konsentrasi Larutan
Cara Pertama :
a. Susunan berat : Konsentrasi dinyatakan sebagai jumlah gram zat
terlarut tiap 1.000 gram pelarut
b. Persen Berat : adalah jumlah gram zat terlarut dalam 100 gram larutan
Larutan 25% asam cuka artinya larutan 25 gram asam cuka dalam 100
gram larutan atau 75 gram air.
c. Molalitas : adalah jumlah mole zat terlarut tiap 1.000 gram pelarut
Larutan 0,1 m glukosa artinya 0,1 mole glukosa tiap 1.000 gram air
d. Mole fraksi (N) : adalah jumlah mole zat terlarut dibagi jumlah mole zat
terlarut dan pelarut
n = jumlah mole
e. Persen Mole : adalah mole fraksi x 100
= N x 100 ; N = mole fraksi
Cara Kedua :
a. Berat Persatuan Volume
Konsentrasi dinyatakan dalam jumlah gram per liter larutan
b. Molaritas (M) = adalah jumlah mole zat terlarut tiap liter larutan
Larutan 0,1 M H2 O artinya 0,1 mole H2 O per liter larutan.
25
Untuk Larutan encer dallam air (0,1 mole atau kurang), perbedaan
antara molaritas dan molalitas sangat kecil.
Untuk larutan pekat atau larutan bukan air, molaritas dapat dicari dari
molalitas dan sebaliknya, bila rapat larutan diketahui.
c. Persen milligram
Konsentrasi larutan biologis biasanya dalam persen milligram, yaitu
jumlah milligram zat terlarut tiap `00 ml larutan.
d. Normalitas: adalah jumlah gram ekivalen zat terlarut tiap liter larutan.
Larutan O, I, N, H2SO4 aritnya 0,1 grat H2SO4 per liter larutan.
Contoh :
Larutan asam asetat dibuat dengan melarutkan 164,2 gram asam ke
dalam air dan volumenya dibuat 800 ml pada 20 0C. Rapaat larutan
pada temperatur tersebut = 1,026 gram/ml
Hitunglah :
a. molaritas
b. molalitas
c. mole fraksi zat terlarut
d. molefraksi pelarut
e. mole presen zat terlarut dan pelarut
f. persen berat asam cuka
Jawab :
Mole asam asetat =
a. Molaritas = M =
b. Molalitas : m
Berat larutan = 800 x 1,026 = 820,8 gram
Berat asam asetat = = 164,2 gram (-)
Berat pelarut (air) = 656,6 gram
m =
26
c. Molle fraksi :
mole air =
mole fraksi asam asetat =
mole fraksi air =
d. Mole persen : mole persen asam = 0,0699 x 100 = 6,99
mole persen air = 0,9301 x 100
= 93,01
e. Mole berat :
persen berat asam =
LARUTAN IDEAL DAN HUKUM ROULT
Larutan Ideal : adalah suatu larutan yang tekanan uap parsiil komponen-
komponennya sama dengan mole fraksi dikalikan tekanan uap murni dari masing-
masing komponen.
Definisi tersebut = hukum Roult
Untuk larutan dengan komponen A dan B, maka
= Tekanan Uap parsiil A
= Tekanan Uap parsiil B
= Tekanan Uap murni A
= Tekanan Uap murni B
= Molefraksi Zat A
= Molefraksi Zat B
27
Dan
masing-masing merupakan persamaan garis lurus
P mmhg 74,7
Pt = PA + PB
PB
P0A
P*B
PA
A = toluena
22 B = benzena
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 A B
Mole fraksi
Hub. tekanan uap pasangan
cairan ideal pada t = 200
Misal :
Mole fraksi benzena = 0,6, maka : tekanan totalnya = Pt = PA + PB
Pt = P0A . NA + P0
B NB
= 22 . 0,4 + 74 . 0,6
= 8,8 + 44,2
Pt = 53,62 mm Hg
28
Hukum Romt : ===========================
PPA = P0A NA PoA (1 – NB)
PA = PoA – PoA . NB
PoA . NB = Po
A – PA ← PoA - PA = ∆ PA
PoA . NB = ∆PA
Jika A = Zat pelarut maka : Penurunan tekanan Uap dari pelarut (∆ PA) sama dengan
tekanan Uap pelarut kali mole fraksi zat terlarut.
Pada contoh di atas dan juga pada pasangan cairan yang lain, karena
mudahnya menguap kedua cairan berbeda, maka mole fraksi dalam cairan berbeda
dengan mole fraksi dalaam keadaaaan uap.
Dalam keadaan uap selalu terdapat lebih banyak uap yang tekanan uapnya tinggi atau
yang lebih mudah menguap.
74,7PmmHg
Garis susunan cairanGrs susunan uap
22
x Y0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
toluena benzena
Gbr : Hubungan susunan cairan dan uap
Campuran Zat cair dengan susunan x mempunyai uap dengan susunan y
Contoh : Tekanan uap air pada 200 C = 17,4 mm Hg
Berapa tekanan uap larutan bila 2 mole
Zat yang sukar menguap dilarutkan dalam 1000 gram air?
29
2. Tekanan Uap dan Titik Didih Pasangan Cairan
2.1.Pasangan dua cairan yang tidak bercampur
Bila dua cairan yang tidak bercampur ditempatkan dalam suatu bejana, maka
masing-masing cairan akan menguap seperti cairan murni.
Tekanan uap campuran demikian adalah jumlah tekananuap murninya.
Untuk campuran air dan beomobenzena pada 1000 C.
(1000) = 760 mm Hg
P Bromobenzena = 141 mm Hg
------------------
Ptotal = 901 mm Hg
Karena hal tersebut di atas, bila uap dialirkan kepada cairan bromobenzena,
zat ini akan mendidih di bawah 1000 C. Pengaliran uap demikian disebut
“destilasi uap”, yang berguna untuk memurnikan zat-zat organic yang pada
titik didihnya mudah mengurai.
Bromobenzena dapat didestiler dengan uap air pada 610 C dan
klorobenzena pada 400 C, dei bawah tekanan armosfer.
Bila kita melakukan destilasi uap, maka kita dapat menentukan perbandingan
berat air dan zat yang didestiler.
= mole fraksi x Ptotal
= x Ptotal
Pzat x = mole fraksi zat x x Ptotal
Pzat x = Nx x Ptotal
30
Sifat-sifat Koligatif Larutan.
Sifat-sifat Koligatif larutan adalah sifat-sifat larutan yang ditentukan oleh jumlah
partikel dalam larutan dan tidak tergantung jenis partikelny. Dalam bagian ini
dibicarakan sifat koligatif larutan yang berisi zat terlarut yang sukar menguap atau
non valatif.
Termasuk di dalamnya adalah :
a. penurunan tekanan uap pelarut
b. penurunan titik beku larutan
c. Kenaikan titik didih larutan
d. tekanan osmase larutan
non elektrolit
larutan
elektrolit
1. Sifat – sifat Koligatif Larutan non elektrolit
1.1.Penurunan Tekanan uap Pelarut olh zat terlarut
Bila zat non elektrolit yang sukar menguap dilarutkan maka menurut WR.
Roult, besarnya tekanan uap.
P = P0 . N1. P = tekanan uap di atas larutan
P0 = tekanan uap pelarut murni
N1 = fraksi mole pelarut
Karena zat terlarut non vitail, maka ;
Ptot = P = P0 . N1 → N1 < 1
Ptot < P0
Jadi di sini terjadi penurunan tekanan uap dari pelarut.
Besarnya penurunan tekanan uap . ∆P :
∆P = P0 – Ptot = P0 – P = P0 – P0 N1
= P0 (1 – N1) → ∆P = P0 . N2
Penurunan tekanan uap relatif :
31
N1 + N2 = 1
Untuk larutan yang sangat encer :
2.2.
32