Makalah Tentang Gas

1. SIFAT-SIFAT GAS

Gas terdiri dari molekul-molekul yang bergerak menurut jalan-jalan yang lurus ke segala arah,dengan kecepatan yang sanagat tinggi.Molekul-molekul gas ini selalu bertumbukan dengan molekul-molekul yang lain atau dengan dinding bejana.Tumbukan terhadap dinding bejana ini yang menyebabkan adanya tekanan.

Volume dari molekul-molekul gas sangat kecil bila di bandingkan dengan volume yang ditempati oleh gas tersebut,sehingga sebenarnya banyak ruang yang kosong antara molekul-molekulnya.Karena molekul-molekul gas selalu bergerak ke segala arah,maka gas yang satu mudah bercampur degan gas yang lain (diffusi), asal keduanya tidak bereaksi.Misalnya N2dan O2 ;CO2dan H2; DAN sebagainya.

Dalam pembicaraan tentang gas,semua gas dibagi menjadi dua jenis:

1. Gas Ideal:

Yaitu gas yang mengikuti secara sempurna hukum-hukum gas (Boyle, Gay Lussac, dsb).

2. Gas Non Ideal atau Nyata

Yaitu gas yang hanya mengikuti hukum-hukum gas pada tekanan rendah.

2. HUKUM-HUKUM GAS

Sifat-sifat gas dapat dipelajari dari segi eksperimen dan dari segi teori hukum-hukum berikut diperoleh dari hasil-hasil eksperimen di bagian lain akan dibicarakan sifat-sifat gas dari segi teori.

1. Hukum Boyle (1662)

Dalam batas-batas kesalahan percobaan percobaan pada tahun 1662 mendapatkanbahwa :

Volume dan sejumlah tertentu gas pada temperatur tetap,berbanding terbalik dengan tekanannya.

Secara matematis dapat ditunjukkan :

V : 1P

V : k1P

PV = K1

Dapat pula di tulis sebagai :

P1 V1 = P2 V2 = K2

atau

P1P2 = V1V2

Untuk sejumlah gas tertentu, grafik P terhadap V pada tiap-tiap temperatur merupkan suatu hyperboladan disebut grafik isoterm (gambar 1.1)

P(atm)

Gambar.1.1. Grafik Isotermal untuk 1 mole Gas

2. Hukum Charles atau Gay Lussac

Pada tahun 1787 charles mendapatkan bahawa gas-gas H2,udara,CO2,dan O2,berkembang dengan jumlah volume yang sama pada pemanasan antara 0 - 800C pada tekanan tetap.Pada tahun 1802 Gay Lussac mendapatkan bahwa semua gas pada pemanasan dengan tekanan tetap,volumenya bertambah 1273 X volumenya pada 00C atau lebih tepat 1273,15. Bila V0 = volume gas pada O0C dan V = volume gas tersbut pada t0C maka :

V = V0  +  t273,15 V0

=V0 (1 + t273,15) = V0 ( 273,15+t273,15)

Bila (273,15 + t) dan 273,15 masing-masing diberi symbol baru T dan T0, yaitu derajat Kelvin kalau atau absolute, maka :

V = V0 (TT0)

atau

VV0 = TT0

atau

V2V1 = T2T1  V = K2.T2  .

Jadi, volume sejumlah tertentu gas pada tekanan tetap berbanding lurus dengan temperatur absolutnya.

V (liter)

Gambar.1.2. Grafik Isobar untuk 1 mole Gas

2.3. Hukum Boyle – Gay Lussac

Keadaan tekanan, volume dan suhu gas dimulai penjelasannya oleh Boyle. Boyle mengalami keadaan gas yang suhunya tetap. Pada saat gas ditekan ternyata volumenya mengecil dan saat volumenya diperbesar tekanannya kecil. Keadaan di atas menjelaskan bahwa pada suhu yang tetap tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya.

Persamaan di atas yang kemudian dikenal sebagai hukum Boyle.

Keadaan berikutnya dijelaskan oleh Guy Lussac. Menurut Guy Lussac, pada gas yang tekanannya tetap maka volumenya akan sebanding dengan suhunya. Jika ada gas dalam ruang tertutup dengan P = tetap dipanaskan maka volumenya akan berubah.

persamaan yang dapat menggambarkan keadaan perubahan P, V dan T (tidak ada yang tetap). Persamaan gabungan itulah yang dinamakan hukum Boyle-Guy Lussac. Persamaannya dapat di lihat di bawah ini :

Kita tentu sering melihat balon yang ditiup. Meniup balon berarti menambah jumlah partikel. Pada saat itu volume benda akan bertambah. Berarti jumlah partikel sebanding dengan volumenya.

Contoh kedua adalah saat memompa ban dalam roda sepeda atau mobil. Saat dipompa berarti jumlah partikelnya bertambah. Pertambahan itu dapat memperbesar tekanan sedangkan volume dan suhu tetap. Dari penjelasan itu terlihat bahwa sebanding dengan jumlah partikelnya. Pembandingnya dinamakan konstanta Stefan-Boltzmann, dan disimbolkan k.

PV = n KT

Dengan :

P = tekanan gas (N/m2 atau Pa)

V = volume gas (m3)

T = suhu gas (K)

N = jumlah partikel

k = 1,38 . 10-23 J/K

2.4. Tetapan Gas Umum ( R )

Harga K pada persamaan PV = KT ditentukan oleh jumlah gas, satuan P dan T, tetapi tidak tergantung jenis gas.Pada P dan T tertentu, K berbanding lurus dengan V atau jumlah mole gas.Bila jumlah mole gas = n dan tetapan gas tiap mole = R, maka :

K =  n R

atau

PV = n RT

Persamaan ini disebut persamaan gas ideal. Satuan R berbeda-beda, tergantung satuan dari P dan V, tetapi semua merupakan satuan tenaga.

Contoh :

Suatu gas mempunyai volume 2 liter pada tekanan 720 mmHg,dan 250C. Berapa volume gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar.

Jawab :

Vo = ? V2 = 2 liter

To = 273,150 K T2 = 250C = 298,150K

P0 = 76 cm Hg = 1 atm. P2 = 720 mmHg.

P0 V0T0 = P2 V2T2    = 7276  atm

V0 =  T0P0  .  P2 V2T2

= 273,151  x  72/76  x  2298,15   = 1,736 liter

2.5. Hukum Dalton

John Dalton (1766-1844) adalah ahli fisika dan kimia Inggris, penemu Teori Atom, penemu Hukum Dalton, hukum Proporsi Ganda, Daltonisme, Tanda Atom, daftar bobot atom, penemu sebab hujan, perintis meteorolgi, pengarang, guru, doktor, dan anggota Royal Society. Ia tidak pernah kawin karena katanya tidak punya waktu.

Pada temperatur tetap,tekanan total suatu campuran gas sama dengan jumlah tekanan parsialnya.

Ptotal = P1 + P2 + P3 + ……… Pn

Tekanan parsial gas ialah tekanan dari gas tersebut bila sendirian ada di dalam ruangan.Bila untuk masing-masing gas dalam campuran dikenakan hukum gas ideal,maka diperoleh :

Ptotal = n1 RTV + n2 RTV + n3 RTV

= (n1+n2+n3)RTV

=ntV RT.

2.6. Hukum Amagat

Hukum ini hamper sama dengan hokum Dalton, tetapi untuk volume parsialnya. Di dalam tiap-tiap campuran gas, volume total gas sama dengan jumlah volume parsialnya.

Vtotal = V1 + V2 + V3 + ……… Vn

V1, V2 dst = Vol parsial gas

Volume parsialnya gas di dalam campuran ialah volume gas tersebut, bila sendirian dalam ruang, pada temperatur dan tekanan campuran. Sesuai dengan hokum Dalton, disini dapat dinyatakan bahwa :

V1Vtotal = N1 ; V2Vtotal = N2 , dan seterusnya

2.7. Hukum Graham (1829)

Thomas Graham (1805-1869) seorang ahli kimia Inggris mempelajari kecepatan efusi beberapa gas dan mendapatkan hubungan yang disebut hukum Graham. Pada suhu dan tekanan yang sama, maka kecepatan efusi gas berbanding terbalik dengan akar kerapatannya. Pernyataan ini dikenal dengan hukum Graham. Postulat dari teori kinetik yang menghubungkan energi kinetik rata-rata dengan suhu dapat digunakan untuk menurunkan hukum Graham. Misalkan kita mempunyai dua macam gas A dan gas B. Apabila suhunya sama maka energi kinetik rata-rata dari molekulnya harus sama.

Hukum graham menyatakan : “Hukum difusi dan efusi menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan tetap,kecepatan difusi dan efusi gas berbanding terbalik terhadap akar pangkatdua dari kerapatannya”.Efusi gas adalah gerakan partikel- partikel gas melalui luban-lubangkecil ke dalam daerah yang tekanannya lebih rendah.

Pada temperatur dan tekanan tetap kecepatan difusi berbagai-bagai gas berbanding terbalik dengan akar rapatnya atau berat molekulnya.

V1V2 = √d2d1

Pada tekanan dan temperatur sama, dua gas mempunyai volume molar sama :

V1V2 = √d2 .  Vm d1 .Vm = √M2M1

M2 , M1 = berat molekul gas.

Vm = volume molar gas.