Upload
indra-yatna
View
263
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
haha
Citation preview
15. WUJUD ZAT
1.1. Perbedaan Umum Ketiga Wujud Zat
Keadaannyadiantara gas danpadatanPartikel dapatbergerak, bertabrakan danmenumbuk dindingwadahMemiliki energitranslasi dan energivibrasiPunya energitranslasi FLUIDA
Partikelnya tidakdapat bergerakbebas, terpaku padatempatnya sambilbervibrasi energivibrasiJarak partikelberdekatanPadatan yang berbentuk kristalpartikel tersusunrapih secarageometrik punyapola tertentu
Atom, Ion danmolekul gas bergerak bebas. Bertabrakan danmenumbuk dindingwadah.Jarak lintasan jauhlebih besar daridiameter partikel gasEnergi geraktranslasiEnergi tarik menarikrealatif lemah drpd e. translasi
CAIRANPADATANGAS
1.2. Wujud dan Teori Kinetik
Partikel materi dalam keadaan gerak Gerakan tergantung pada energi kinetik
2Tabel 1. Wujud dan Teori Kinetik
Translasi, vibrasi danrotasiTabrakan lentingsempurnaEk rata-rata berbanding lurusdengan temperatur
Translasi, vibrasi danrotasi
Gerakan vibrasi
Berjauhan, tidakterjadi tarik menarik
Berikatan dengangaya sedang
Saling terikat erat
Bergerak mengikutigaris lurus, sangattidak teratur
Partikelnya relatifmudah bergerak
Partikelnya terletaksecara teratur dlmstruktur kisi
Partikelnya sangatberjauhan
Partikelnya rapatKerapatan relatifbesar (berjejal)
GASCAIRANPADATAN
Tabel 2. Beberapa Sifat Materi
Sangatbesar
Sangatkecil
Sangat kecilKompresibilitas
Relatif kecilLebih rapatdari gas
Umumnyalebih kecildaricairannya
Kerapatan
MengalirMengalirKakuFluiditas
Bergantungtekanan
TertentuTertentuVolume
Sesuaiwadah
Sesuaiwadah
TertentuBentukGASCAIRANPADATANSIFAT
31.3. Perubahan Wujud
PADATAN CAIRAN GAS
meleleh
mencair
menguap
mengembun
Temperatur 0C
Kaloryang diberikan
A
B
C
D
E A. Energi kinetik zat padatnaik
B. Perubahan fasa padatcair (titik leleh a0C)
C. Temperatur cairanbertambah secara teratur
D. Perubahan fasa cair jadigas ( titik didih = b0C)
a b
1. 4. Peralihan dan KesetimbanganFasa
Wujud zat ( gas, padat atau cair) ditentukan olehTEKANAN dan TEMPERATUR
P dan T juga menentukan kapan zat tersebutberada dalam kesetimbangan fasa.
Kesetimbanga fasa :- Sistem punya lebih dari satu fasa walaupun
materinya sama- Terjadi perpindahan reversibel dari satu spesi ke
spesi yang lain- P dan T pada seluruh sistem merata.
41.4.1. Fasa ( P ) Homogen dan dapat dipisahkan dari bagian lain
sistem oleh batas yang jelas Sifat fisik dan/atau sifat kimia berbeda dari baian
lain sistem Dapat dipisahkan secara mekanik Contoh :
Satu Fasa : Campuran gas, dua cairan yang bercampurDua fasa : Gas dan padatan, gas dan cairan, duacairan yang tidak bercampurTiga fasa : padatan,cairan dan gas / dua cairanyang tidak bercampur dan gas
1.4.2. KOMPONEN ( C )
Jumlah komponen adalah jumlah minimum spesi kimia yang membentuk sistemtersebut, yang dapat menentukan susunansetiap fasa sistem
Contoh :- H2O (l) H2O (g) C = 1- Penguraian kalsium karbonat
CaCO3 (s) CaO(s) + CO2(g) C = 2
Dalam keadaan tidak seimbang untuk mengetahuikeadaan sistem perlu 3 komponen. C = 3
Larutan NaCl C = 2
Larutan NaCl jenuh terdapat NaCl (s) dan uap air
P = 3, C = 2
5Derajat Kebebasan (F)
Jumlah derajat kebebasan adalah jumlah variabelyang diperlukan untuk menentukan keadaan suatusistem
Sistem yang mempunyai satu derajat kebebasandisebut UNIVARIAN
Sistem yang mempunyai dua derajat kebebasandisebut BIVARIAN
Sistem yang tidak mempunyai derajat kebebasandisebut INVARIAN
Aturan Fasa
Sistem satu komponen ( C= 1) F = 3-P Jika satu fasa (P = 1), maka F = 2 (BIVARIAN),
ada dua variabel yang dapat bebas bervariasi yaitutekanan (P) dan temperatur (T)
Jika dua fasa ( P = 2), maka F = 1 (UNIVARIAN), hanya ada satu variabel bebas , tekanan (P) atautemperatur (T)
F = C P + 2
Jika terdapat 3 fasa dalam satu sistem (P = 3) maka F = 0 (INVARIAN) tidak adavariabel yang bebas berubah
P
T
padat
gas
cair
Titik tripel
Gambar 4. Diagram Fasa
6Sistem dua komponen ( C = 2) F = 4 P
Jika terdapat satu fasa (P = 1), maka F = 3 (TRIVARIAN) diperlukan 3 variabel , yaituTekanan (P), temperatur (T) dan komposisi.
Tabel Payung Aturan Fasa
332Distribusi zat terlarutantara dua pelarut yang tidak becampur
4.
222Larutan gas dalam air3
123Zat padat (hidrat, karbonat)
2
112Zat murni tunggalCairan uapPadatan uapCairan padatan
1
F=C-P+2CPSistemNo.
1.5. PERUBAHAN TEMPERATUR DAN TEKANAN
A. Perubahan Temperatur
Jika tekanan tetap di atas titik tripel (line 1). Jika dibawah titik tripel (line 2) Sublimasi
P
T
1
2
padat
cair
gas
3
7B. Perubahan Tekanan
Pada temperatur konstan pada umumnya jika
temperatur naik gas jadi cair ( line 3).
1.6. Diagram Fasa Air
0,00603 atm
0,010C
1 atm
Td = 1000C
1.7. Diagram Fasa Karbondioksida
5,2 atm
- 78 - 57 0C
1 atm
1.8 Aturan Troutron Perubahan entropi transisi : (P, T tetap)
S (transisi) = q rev = H(transisi)T T
Padat tahun 1884, F.Trouton menemukan keteraturanH(b) = 21 kal / mol. K S (b) = 21 s.e/molTb
Atau H(b) = 88 J / mol. KTb
Berlaku pada zat yang tidak berasosiasi, Mr kira-kira100, titik didih tidak terlalu tinggi
8Sifat Umum Gas
Empat sifat gas yang dapat diukur adalah tekanan, volume, suhu, dan jumlah (gram atau mol).
Dalam kimia, tekanan adalah gaya per satuan luas, biasanya digambarkan dalam satuan torr atau atmosfir.
Volume gas selalu sama dengan volume wadahnya, karena gas tersebar di setiap penjuru ruang. Simbolnya V, satuannya Liter atau miliLiter.
Suhu gas dilambangkan T, satuannya Kelvin.
Jumlah zat dalam sampel gas biasanya dinyatakan dalam mol (n).
Unsur gas dalam table periodik di bawah ini, berwarna biru
9Tekanan
Tekanan adalah gaya per satuan luas. Gravitasi bumi bekerja pada molekul-molekul udara yang menimbulkan suatu gaya yang dapat menekan permukaan bumi. Gaya tersebut per satuan unit luas disebut tekanan atmosfer.
Barometer adalah suatu alat untuk mengukur tekanan atmosfer. Barometer sederhana adalah barometer Torricelli.
Gambar Barometer Torricelli.
Dalam SI, unit tekanan adalah Pascal (Pa). 1 atm = 101,325 Pa = 760 torr
ManometerManometer digunakan untuk mengukur tekanan
dalamsuatu bejana atau ruang tertutup.
10
Hubungan Tekanan-Volume-Suhu Beberapa Gas Tertentu
Hukum Boyle: Volume sejumlah gas pada suhu konstan berbanding terbalik dengan tekanannya.
V 1/P
Hukum CharlesSesuai dengan Hukum Suhu-Volume atau Hukum
Charles, volume sejumlah gas tertentu berbanding lurus dengan suhu (K) jika tekanan gas dijaga konstan.
V T
11
Hukum Gay-Lussac
Hukum Tekanan-Suhu atau Hukum Gay-Lussac: Tekanan sejumlah gas tertentu pada volume konstan
berbanding langsung dengan suhu (K).
P T
Hukum Kombinasi GasHukum Kombinasi Gas; perbandingan PV/T konstan
untuk sejumlah gas tertentu.
PV/T = konstan
P1V1/T 1= C
P2V2/T 2= C
Sehingga P1V1/T 1= P2V2/T 2
12
Prinsip AvogadroVolume gas berbanding langsung dengan molnya, n:
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)Koefisien 1 1 2Volume 1 vol 1 vol 2 vol (percobaan)Molekul(mol) 1 1 2
(Prinsip Avogadro)
V n
Volume Standar MolarMembandingkan percobaan volume molar, pada tekanan 1 atm dan suhu 273,15K (0oC) sebagai kondisi standar suhu dan tekanan atau disingkat STP.
Pada keadaan STP volume satu mol gas adalah 22,4 L.
13
Stoikiometri Reaksi Antar GasContoh: Berapa Liter oksigen pada STP yang dibutuhkan untuk bergabung secara tepat dengan hidrogen pada STP?Jawab: 2H2(g)+2O2(g) 2H2O(g)Kalikan 1,5 L H2 dengan menggunakan faktor konversi equivalensi dengan 2 vol H2(g) 1vol O2(g). Gunakan Liter sebagai unit volume.
Liter O2(g) = 1,5 L H2 x 1 L O22 L H2
= 0,750 L O2
Hukum Dalton Untuk Tekanan Parsial
Dalam campuran gas yang tidak bereaksi, masing-masing gas berkontribusi terhadap tekanan total, Dalton mengatakannya tekanan parsial. Hukum Dalton untuk Tekanan Parsial: Tekanan total campuran gas yang tidak bereaksi adalah jumlah tekanan parsial masing-masing gas. Persamaannya ditulis sebagai berikut:
P total = Pa + Pb + Pc +
Hukum Dalton
14
Fraksi Mol dan Persen Mol Campuran Gas dari Tekanan Parsial
Fraksi mol beberapa komponen dalam campuran adalah perbandingan jumlah molmua dengan mol total semua komponen. Bila dituliskan dalam persamaan matematiknya adalah:
XA = nA/(nA + nB + nC + nD + nZ)Kadang-kadang fraksi mol dikali 100 menghasilkan persen mol komponen, dengan simbol mol %.
Hukum Efusi GrahamEfusi : peristiwa
berpindahnya partikel gas dari konsentrasi
besar ke vacuum melalui celah sempit
Kecepatan efusi gas berbanding terbalik
dengan akar densitasnya, d pada P dan T konstan.
= (MA/MB)=Kecepatan efusi (A) dB Kecepatan efusi (B) dA
Teori Kinetika GasPostulat Teori Kinetika Gas
1. Gas terdiri atas partikel-partikel kecil yang konstan dan bergerak
acak.
2. Partikel gas menempati volume bersih sangat kecil dibandingkan
volume wadah, sehingga kontribusinya dapat diabaikan.
3. Partikel-partikel sering bertumbukan elastik dengan
dinding wadah, dan berberak lurus
15
Hukum-hukum Gas diterangkan oleh Teori Kinetika Gas
Teori Kinetika dan Suhu Gas Energi kinetika rata-rata dari partikel-partikel gas
sebanding dengan suhu absolut.
Teori Kinetika dan Hukum Tekanan-Volume (Hukum Boyle)
Molekul-molekul gas sangat kecil dan berjauhan, akibatnya gas dapat ditekan, sehingga molekulnya menjadi berdekatan. Hal ini sesuai dengan Hukum Boyle.
P 1/V atau V 1/P
Teori Kinetika dan Hukum Tekanan-Suhu (Hukum Gay-Lussac)
Dalam teori kinetika disebutkan naiknya suhu gas akan menaikkan kecepatan rata-rata partikel gas. Dengan kata lain teori kinetika menerangkan bagaimana tekanan gas
berbanding lurus dengan suhu gas.
16
Teori Kinetika dan Hukum Suhu-Volume (Hukum Charles)
Dalam teori kinetika disebutkan naiknya suhu gas akan menaikkan rata-rata energi kinetika partikelnya, yang cenderung menaikkan tekanan gas. Gas berekspansi
dengan menaiknya T pada P konstan, dengan kata lain
V T.
Teori Kinetika dan Hukum Dalton Tekanan Parsial
Molekul gas ideal tidak mengenal adanya molekul lain disekitarnya, kecuali bila bertumbukkan, sebab
masing-masing akan berlaku secara bebas, dan memberikan tekanan yang sama, seolah-olah gas
tersebut menempati ruang tersebut sendirian.
Gas NyataGas nyata seperti oksigen, memiliki ciri-ciri gas ideal dalam dua hal, pertama model gas ideal diasumsikan
bahwa molekul gas individual tidak mempunyai volume. Kedua, gas nyata partikel-partikelnya saling berinteraksi
satu sama lain, tidak seperti gas ideal. Akibatnya molekul-molekul suatu gas nyata, perjalanannya akan
lebih panjang untuk mencapai dinding wadah, sehingga tumbukan memakan waktu lebih lama. Artinya,
tumbukan molekul-molekul gas nyata pada dinding tidak sesering gas ideal. Koreksi Van der Waals untuk gas nyata adalah n2a/V2 yang ditambahkan pada tekanan
terukur agar sesuai dengan tekanan gas ideal.
P ideal = P ukur + n2a/V2
17
Padatan Kristalin dan Nonkristalin
Kristal NaCl
Partikel dalam kristal
disusun dengan pola pengulangan yang sangat
teratur, disebut kisi
kristal. Satuan
pengulangan kisi disebut
sel unit.
Tujuh macam sel unit:
18
- (a) Sel unit kubus sederhana atau sel unit kubus sederhana. Bila oksigen dibekukan maka sel unitnya mempunyai bentuk sisi kubus primitif.
- (b) Sel unit kubus pusat badan (body-centered cubic, bcc). Beberapa logam yang umum seperti krom, besi, dan tungsten, adalah contoh kristal bcc.
(c) Sel unit kubus pusat muka (face-centered cubic, fcc) Kisi-kisi semacam ini biasanya terdapat pada kristal seperti logam-logam nikel, tembaga, emas, perak, dan aluminium.
Setiap sel unit tersusun membentuk kisi kristal
19
Jumlah Partikel dalam Satuan Sel
N = 1/8 n pojok + n muka + n badan
CC = 1 BCC = 2 FCC = 4
CC
20
Volume Satuan Sel
CC (a = 2r)Volume sel = 8 r3
BCC ( a3 = 4 r)Volume sel = ( 4r / 3 )3
FCC ( a 2 = 4r)Volume sel = (4r /2)3
Dimana a = panjang rusuk sel, r = jari-jari partikel
CC
Hubungan rapat massa dengan panjang rusuk sel
= n x ArN x a3
= rapat massa ( g / cm3)n = jumlah partikel persatuan sel ( CC = 1, BCC = 2,
FCC = 4)Ar = massa atom relatif ( g / mol)N = Bil. Avogadro = 6,02 x 1023a = panjang rusuk (cm)
Difraksi Sinar X
21
Hubungan ini dikenal dengan persamaan Bragg adalah:n = 2 d sin
n adalah bilangan bulat (n = 1, 2, 3 dst), = panjang gelombang sinar X, d = ruang antara lapisan yang berulang yang memantulkan sinar X, = sudut yang sinar X masuk dan keluar dari lapisan-lapisan bersangkutan.
Kristal IonikPada umumnya keras, titik lelehnya relatif tinggi, dan sangat rapuh. Bila dipukul akan hancur karena sejumlah ion saling lepas satu sama lain maka terjadi perubahan keadaan dari tarik-menarik menjadi tolak-menolak. Pada keadaan padat senyawa ion merupakan konduktor yang buruk, karena ion-ionnya diikat kuat pada tempatnya. Bila dilelehkan ion-ion akan bergerak sehingga menjadi konduktor listrik yang baik.
Sifat Fisik Dan Tipe Kristal
22
Hubungan antara panjang rusuk dengan jari-jari ion
pada kristal garam NaCl.
(a) Kristal CsCl (b) ZnS (c) CaF2, dibeberapa kristal ukuran kation lebih kecil daripada
anion
Kristal MolekularDalam kristal molekular, baik molekul ataupun atom tersendiri mengisi tempat-tempat kisi. Gaya tarik antara molekul atau atomnya lebih lemah dibandingkan dengan ikatan kovalen. Mempunyai titik leleh yang rendah karena gaya intermolekularnya lemah. Merupakan konduktor listrik yan buruk, karena semua elektronnya terikat pada molekulnya sendiri dan tidak bebas bergerak dalam padatan.
23
Kristal KovalenPada kristal kovalen terdapat jaringan ikatan kovalen antara atom-atomnya yang diperluas ke seluruh zat padat. Karena ikatan kovalen yang saling mengunci maka kristal kovalen mempunyai titik leleh yang sangat tinggi dan biasanya sangat keras, titik leleh tinggi, konduktor listrik lemah.
Kristal LogamZat padat terikat satu sama lain karena adanya gaya tarik-menarik elektrostatik antara kisi ion positif dengan semacam lautan elektron. Elektron dapat bergerak bebas, sehingga logam merupakan konduktor lisrik yang baik.
Padatan NonkristalinBeberapa cairan didinginkan membeku, tidak
menjadi padatan kristal, tetapi berbentuk padatan amorf, contoh: gelas.