1 / 61

Bahan Kuliah Kimia TPB Bab IV

Wujud Zat. Bahan Kuliah Kimia TPB Bab IV. Departemen Kimia FMIPA IPB. DAFTAR ISI. Mmm …, yummy; I believe this will be an interesting lesson. 4.1 Wujud Gas 4.2 Tekanan dan Suhu Gas 4.3 Hukum Gas Ideal 4.4 Cairan dan Padatan 4.5 Gaya Antarmolekul 4.6 Transisi Fase

garrett-potts
Download Presentation

Bahan Kuliah Kimia TPB Bab IV

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Wujud Zat Bahan Kuliah Kimia TPB Bab IV Departemen Kimia FMIPA IPB

  2. DAFTAR ISI Mmm …, yummy; I believe this will be an interesting lesson 4.1 Wujud Gas 4.2 Tekanan dan Suhu Gas 4.3 Hukum Gas Ideal 4.4 Cairan dan Padatan 4.5 Gaya Antarmolekul 4.6 Transisi Fase 4.7 Diagram Fase

  3. Bentuk Fisik Suatu Bahan (Fase) a. Gas b. Cairan c. Padatan d. Plasma gas yang mengion Ionisasi elektron keluar dari molekul membuat plasma bersifat konduktif. Misalnya, aurora Borealis dan petir. e. Kristal cair Fase di antara cairan dan padatan Fase smektik Fase cair Fase nematik (untuk monitor LCD, kalkulator, jam tangan digital) Fase kolesterik

  4. 4.1 WUJUD GAS Sifat umum gas: • Dapat ditekan • Menimbulkan tekanan pada kondisi sekelilingnya • Mengembang dan menempati volume yang tersedia • Mampu bercampur sempurna dengan gas lain • Dapat dijelaskan menggunakan parameter suhu dan tekanannya, volume yang ditempatinya, dan jumlah molekul yang ada  BACK

  5. Beberapa gas yang lazim ditemui beserta penggunaannya

  6. 4.2 TEKANAN DAN SUHU GAS 4.2.1 Hukum Boyle: V vs P “Pada suhu tetap, volume (V) yang ditempati oleh massa gas yang tertentu berbanding terbalik terhadap tekanan (P)” V 1/P (pada n dan T tetap) P1V1 =P2V2  BACK

  7. 4.2.2 Hukum Charles: V vs T “Pada tekanan tetap, volume yang ditempati oleh massa tertentu gas berbanding lurus terhadap suhu mutlak (T)” V T (pada n dan P tetap) 4.2.3 Hukum Avogadro: V vs n “Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas dengan volume yang sama memiliki jumlah molekul (n) yang sama” V n (pada T dan P tetap)

  8. Contoh 4.1: Konversikan hasil pembacaan tekanan 736 mm Hg menjadi (a) atm, (b) torr, (c) kPa, (d) bar, dan (e) psi. (a) atm: 736 mm Hg x Jawab: = 0,968 atm (b) torr: 736 mm Hg x = 736 torr (c) kPa: 736 mm Hg x = 98,1 kPa (d) bar: 736 mm Hg x = 0,981 bar (e) psi = 736 mm Hg x = 14,2 psi

  9. Contoh 4.2: Gas menempati volume 12 L dengan tekanan 1,2 atm. Berapa volumenya jika tekanannya naik menjadi 2,4 atm? Jawab: V1 = 12 L P1= 1,2 atm V2 = ? L P2 = 2,4 atm Hukum Boyle: P1V1 = P2V2 = 6,0 L

  10. Contoh 4.3: Contoh gas nitrogen menempati volume 117 mL pada 100,0 oC. Pada suhu berapa (oC) volume yang ditempati gas menjadi 234 mL, jika tekanannya tetap? Jawab: V1= 117 mL V2 = 234 mL T1 = 100,0 °C + 273 = 373 K T2 = ? Hukum Charles: = 746 K Suhu dalam satuan °C = 746 K – 273 = 473 °C

  11. 4.3 HUKUM GAS IDEAL V 1/P (pada n dan T tetap) V T (pada n dan P tetap) PV = nRT Hukum gas ideal V n (pada T dan P tetap) (R = 0,082058 L atm mol-1 K-1) Contoh 4.4: Nyatakan tetapan gas ideal R dalam J mol-1 K-1. Jawab:  1  10-3  101325 R = 0,082058 R = 8,3145 J mol-1 K-1  BACK

  12. Contoh 4.5: Dengan menggunakan hukum gas ideal, hitunglah volume molar gas pada STP (0 oC, 1 atm)? Jawab: PV = nRT Volume molar = volume per mol Vm = = = 22,414 L mol-1

  13. 1 mol O2 32 g O2 • mol O2 = 0,2 g O2 x = 0,00625 mol O2 Contoh 4.6: Berapa volume yang ditempati oleh 0,2 g oksigen pada tekanan 1 atm dan 20 oC? Jawab: T = 20 °C + 273 = 293 K m = 0,2 g P= 1 atm V = ? • PV = nRT nRT P 0,00625 mol x 0,0821 L atm mol-1 K-1 x 293 K 1,0 atm V = = = 0,150 L = 150 mL

  14. Contoh 4.7: Helium diisikan ke dalam balon gas yang digunakan untuk membawa instrumen ilmiah ke atmosfer. Balon diluncurkan pada hari yang bersuhu 22,5 oC dan pembacaan barometer 754 mm Hg. Jika volume balon adalah 1,00  106 L, apa yang terjadi pada ketinggian 37 km ketika tekanan 76,0 mm Hg dan suhu 240 K? Jawab: Penggabungan 2 set kondisi: P1V1 n1T1 P2V2 n2T2 dan R = R = Selama peluncuran balon n dianggap konstan:

  15. P1= 754 mm Hg P2 = 76,0 mm Hg T1 = 22,5 °C + 273 = 295,5 K T2 = 240 K V1= 1,00  106 L V2 = ? = 8,06  106 L Jadi, balon gas memuai 8,06 kali pada ketinggian 37 km.

  16. 4.3.1 Gas Nyata Tidak Mengikuti Hukum Gas Ideal Salah satu perluasan hukum gas ideal untuk menghampiri sifat gas nyata ialah persamaan van der Waals: a, b = tetapan van der Waals (bergantung jenis zat) Satuan a: L2 atm mol-2 Satuanb: L mol-1

  17. 4.4CAIRAN DAN PADATAN 4.4.1 Tegangan Permukaan Molekul cairan di bagian dalam mengalami tarikan antarmolekul dari segala arah. Molekul di permukaan hanya tarik-menarik dengan molekul di bawah dan di sampingnya. Ketidakseimbangan gaya di permukaan zat cair tegangan permukaan.  BACK

  18. Tegangan permukaan berhubungan dengan kemampuan cairan membasahi permukaan, dan bergantung pada nisbah kekuatan gaya kohesi dan adhesi. * Gaya kohesi: gaya antarmolekul sejenis. * Gaya adhesi: gaya antarmolekul tak sejenis.

  19. Adhesi Kohesi (a) (b) (a) (b) • Air ( = 7,29  10-2 J/m2 pada 20 oC): Ikatan hidrogen • Gaya kohesi < adhesi  Membasahi permukaan  Meniskus cekung • Raksa( = 46  10-2 J/m2 pada 20 oC): Ikatan logam • Gaya kohesi > adhesi  Membentuk bulatan  Meniskus cembung

  20. 4.4.2 Viskositas Ukuran hambatan suatu fluida untuk mengalir. Gaya antarmolekul kuat Viskositas tinggi

  21.  aseton <  etilena glikol Contoh: Etilena glikol Aseton Interaksi dwikutub-dwikutub Ikatan hidrogen Viskositas  apabila suhu : energi kinetik yang lebih besar mampu mengatasi gaya antarmolekul.

  22. 4.4.3 Difusi Difusi semakin mudah jika pergerakan molekul semakin bebas dengan tumbukan antarmolekul yang lebih jarang. Kemudahan difusi fase gas > cair >> padat.

  23. 142 pm 335 pm 4.4.4 Struktur Padatan 4.4.4.1 Struktur Grafit • Ikatan antaratom C yang melibatkan 3 orbital sp2 dalam bidang planar trigonal (120o) dan 1 orbital p yang tegak lurus ke atas dan ke bawah bidang tersebut. • Hubungan antaratom C yang planar trigonal membentuk lapisan-lapisan heksagonal. • Ikatan intralapisan lebih kuat (lebih pendek) daripada antarlapisan.

  24.  lapisan-lapisan dapat bergeser dengan mudah satu sama lain pelumas, isi pensil. • Semua elektron pterdelokalisasi.  dalam pengaruh medan listrik, elektron p dapat berpindah antaratom C  konduktor listrik (elektrode baterai)

  25. 4.4.4.2 Struktur Intan • Ikatan antaratom C yang melibatkan 4 orbital sp3 dalam struktur tetrahedral (109,5o). Kontras dengan grafit, intan adalah • Benda alam terkeras (tl 3500 oC). • Isolator listrik, karena elektron valensinya terlokalisasi. • Jika separuh atom intan diganti dengan silikon, diperoleh silikon karbida (karborundum; tl 2700 oC).

  26. 4.4.4.3 Struktur Silika • Setiap atom Si (putih) terikat pada 4 atom O (merah) & setiap atom O mengikat 2 atom Si  jejaring tetrahedral • Amorf: melunak jika dipanaskan  komponen penyusun kaca. • Seperti intan, silika sangat keras (tl 1700 oC) dan non-konduktor.

  27. 4.5GAYA ANTARMOLEKUL 4.5.1 Gaya Dispersi (London) (a) Gaya dispersi terjadi antarmolekul nonpolar. (b) + dst.  BACK

  28. Kemudahan awan elektron berubah bentuk oleh pengaruh medan listrik [tahap (a)] disebut polarisabilitas. Polarisabilitas dan karena itu, kekuatan gaya London, bertambah dengan (1) Naiknya bobot molekul. td Rn (Mr = 222) : 221 K td He (Mr = 4) : 4 K Contoh:

  29. (2) Memanjangnya bentuk molekul. propana (CH3CH2CH3)  td –42 oC, tl –189 oC butana (CH3(CH2)2CH3)  td 0 oC, tl –138 oC Contoh: Percabangan  molekul membulat  luas bidang singgung untuk gaya London   td dan tl  n-pentana (td = 36,1 °C; tl = 196,5 °C) neopentana (td = 9,5 °C; tl = 160 °C)

  30. Luas bidang singgung untuk gaya London menyempit karena molekul membulat. Bidang singgung untuk gaya London lebih luas karena molekul memanjang.

  31. Arah Molekul Polar dalam Padatan 4.5.2 Interaksi Dwikutub-dwikutub (Dipol-dipol) • Terjadi antarmolekul polar.

  32. Lebih kuat daripada gaya London. Jika BM (hampir) sama, td & tl senyawa polar > nonpolar Contoh: n-butana (Mr = 58; nonpolar) (tl = –138,3 °C; td = 0,5 °C) aseton (Mr = 58, polar) (tl = –94,8 °C; td = 56,5 °C)

  33. cis-1,2-dikloroetena (td = 60,3 °C) trans-1,2-dikloroetena (td = 47,7 °C) Momen ikatan C–Cl pada isomer trans saling meniadakan  nonpolar  gaya London (td lebih rendah) Momen ikatan C–Cl pada isomer cis saling memperkuat  polar  interaksi dwikutub-dwikutub (td lebih tinggi)

  34. Catatan: Jika bobot molekulnya jauh lebih besar,titik didih molekul nonpolar dapat melebihi molekul polar,. CCl4 (Mr = 154; nonpolar)  td 76,7 oC CH3Cl (Mr = 50,5; polar)  td –24 oC Contoh: Gaya antarmolekul pada isomer cistidak selalu lebih kuat daripada isomer trans-nya. HO2CCH=CHCO2H Isomer cis (asam maleat)  tl 139–140 oC Isomer trans (asam fumarat)  tl 300–302 oC Contoh:

  35. 4.5.3 Ikatan Hidrogen Gaya London & interaksi dwikutub-dwikutub disebut gaya van der Waals, karena menyebabkan penyimpangan dari gas ideal. Ikatan hidrogen (15–40 kJ/mol) lebih kuat daripada gaya van der Waals ( 2–20 kJ/mol). Ikatan ini terjadi antara atom elektronegatif (N, O, F, S, Cl) dan atom H yang diikat oleh atom elektronegatif lainnya.

  36. Contoh ikatan hidrogen: antarmolekul alkohol alkohol dengan air antarmolekul amina keton dengan air

  37. pentamer dari HF dimer asam karboksilat

  38. Jejaring ikatan hidrogen es yang unik: setiap molekul air terikat dengan 4 molekul air terdekat (garis putus-putus).

  39. Rapatan maksimum 3,98 0C Pelelehan es: ikatan hidrogen putus secara bertahap (kalor lebur hanya 6,02 kJ/mol). Sedikit di atas tl: Sebagian struktur es masih bertahan  Rapatan naik terhadap suhu (anomali air)

  40. Mr td  Pengaruh ikatan hidrogen pada titik didih Kenaikan td NH3, HF, dan H2Okarena ikatan hidrogen.

  41. Contoh 4.8: Sebutkan jenis gaya tarik-menarik antarmolekul (London, dwikutub-dwikutub, atau ikatan hidrogen) pada molekul (a) HF (b) PCl3 (c) SF6 (d) SO2 Jawab: (a) HF  ikatan hidrogen (b) PCl3 notasi VSEPR: AX3E  geometri molekul: piramida segitiga (polar)  interaksi dwikutub-dwikutub (c) SF6 notasi VSEPR: AX6 geometri molekul: oktahedral (nonpolar)  gaya London

  42. (d) SO2 notasi VSEPR: AX2E  geometri molekul: bentuk V (polar)  interaksi dwikutub-dwikutub

  43. 4.6 TRANSISI FASE 4.6.1 Kesetimbangan Fase  BACK

  44. 4.6.2 Penguapan Lepasnya molekul-molekul dengan energi kinetik > energi kinetik rerata sistem. Entalpi (kalor) penguapan, Hvap: Jumlah kalor yang diperlukan untuk menguapkan sejumlah tertentu zat cair pada suhu tertentu.

  45. Tekanan uap: tekanan yang ditimbulkan oleh uap. Tekanan uap  (Hvap umumnya) atsiri (volatil, mudah menguap). Kurva tekanan uap

  46. Contoh 4.9: Berikut ini adalah tekanan uap beberapa senyawa yang diukur pada 20 oC. Susunlah senyawa-senyawa tersebut mengikuti kenaikan gaya tarik-menarik antarmolekul. Tekanan uap   Senyawa atsiri  Gaya tarik-menarik antarmolekul . Jadi, urutannya Dietil eter < Aseton < Benzena < Air < Asam asetat Jawab:

  47. 4.6.3 Mendidih dan Titik Didih Zat cair yang dipanaskan pada wadah terbuka dikatakan mendidih jika penguapan berlangsung di seluruh cairan. Titik didih normal: tekanan uap zat cair = 1 atm. Titik didih standar: tekanan uap zat cair = 1 bar.

  48. 4.6.4 Peleburan Entalpi (kalor) lebur, Hfus: Jumlah kalor yang diperlukan untuk melelehkan sejumlah tertentu padatan pada suhu tertentu.

  49. PELEBURAN DAN PEMBEKUAN

More Related