REVIEW
KIMIA DASAR
LUSI
SULISTIANI
RRA1C217001
DOSEN
PENGAMPU :
Dr.
YUSNELTI M.Si
PROGRAM
STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA
JURUSAN
PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA
FAKULTAS
KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS
JAMBI
2017
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengetahuan akan kimia dasar
sangatlah dibutuhkan dalam rangka membangun konsep pemahaman terhadap
penggunaan kimia dalam kehidupan sehari-hari. Mengingat kimia sebagai fondasi
dari ilmu alam, maka sudah sewajarnyalah bila ilmu kimia menjadi ilmu wajib
bagi para ilmuwan, peneliti dan para mahasiswa. Seiring berjalannya waktu, ilmu
kimia pun menjadi semakin kompleks.
Gas, sebagai salah satu sifat dan
bentuk alam, memiliki karakteristik yang khas. Berbeda dengan bentuk zat lainnya, karakteristik gas sangat erat kaitannya
dengan tekanan, temperatur dan volume. Beberapa teori dan hukum yang sangat
mempengaruhi dalam pemahaman sifat gas yang diantaranya adalah teori kinetik
gas dan hukum termodinamika. Teori
kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan
teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat
secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat
tersebut.
Subyek termodinamika berkaitan dengan kesimpulan yang dapat ditarik dari
hukum-hukum eksperimen tertentu, dan memanfaatkan kesimpulan ini untuk
menghubungkan sifat-sifat material seperti kapasitas panas, koefisien ekspansi,
kompresibilitas etc. Terlihat tidak ada hipotesa apa pun tentang sifat-sifat
atau penyusun materi. Kedua teori dan hukum tentang gas tersebut sampai
sekarang masih digunakan dan masih terus diteliti.
1.2 Tujuan
1. Dapat mengetahui
pengertian gas
2. Dapat mengetahui
etimologi gas
3. Dapat mengetahui
karakteristik gas
4. Dapat mengetahui sifat
gas ideal dan tidak ideal
5. Dapat mengetahui hukum-hukum
gas
BAB
II
PEMBAHASAN
PENGERTIAN
GAS
Gas merupakan satu dari tiga wujud zat dan walaupun
wujud ini merupakan bagian tak terpisahkan dari studi kimia, bab ini terutama
hanya akan membahasa hubungan antara volume, temperatur dan tekanan baik dalam
gas ideal maupun dalam gas nyata, dan teori kinetik molekular gas, dan tidak
secara langsung kimia. Bahasan utamanya terutama tentang perubahan fisika, dan
reaksi kimianya tidak didisuksikan. Namun, sifat fisik gas bergantung pada
struktur molekul gasnya dan sifat kimia gas juga bergantung pada strukturnya.
Perilaku gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah contoh yang baik
kebergantungan sifat makroskopik pada struktur mikroskopik.
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
ETIMOLOGI
GAS
Istilah gas pertama
kali digunakan pada awal abad ke-17 oleh kimiawan Flandria J.B. van Helmont. Istilah van
Helmont muncul untuk menyederhanakan transkripsi fonetik istilah bahasa Yunani kuno χάος Khaos – g dalam bahasa Belanda
diucapkan seperti kh dalam "akhir" – dalam hal ini Van Helmont
hanya mengikuti penggunaan alkimia mapan yang
pertama kali dibuktikan dalam karya Paracelsus. Menurut
terminologi Paracelsus, khaos berarti sesuatu seperti "air
ultra-langka".
Kisah lainnya adalah bahwa
kata-kata van Helmont terpotong dari gahst (atau geist), yang
artinya hantu atau arwah. Ini karena gas tertentu menggambarkan asal mula
supernatural, seperti dari kemampuan mereka menyebabkan kematian, memadamkan
api, dan terjadi di "tambang, dasar sumur, halaman gereja dan
tempat-tempat sepi lainnya".
KARAKTERISTIK GAS
Ekspansibilitas (dapat
dikembangkan)
Gas dapat
mengembang untuk mengisi seluruh ruangan yang ditempatinya.
Kompresibilitas (dapat
dimampatkan)
Gas sangat mudah dimampatkan dengan memberikan
tekanan.
Mudah berdifusi
Gas dapat berdifusi
dengan cepat membentuk campuran homogen.
Tekanan
Gas memberikan
tekanan ke segala arah.
Pengaruh suhu
Jika gas dipanaskan
maka tekanan akan meningkat, akibatnya volume juga meningkat.
Gas digambarkan melalui empat sifat fisik
atau karakteristik makroskopis:
tekanan,
volume, jumlah partikel
(kimiawan mengelompokkannya dengan mol) dan suhu.
Empat karakteristik ini berulang-ulang diamati oleh para ilmuwan seperti Robert Boyle,
Jacques Charles,
John Dalton,
Joseph Gay-Lussac dan Amedeo Avogadro
untuk beragam gas dalam berbagai situasi. Studi terperinci mereka pada akhirnya
menghasilkan hubungan matematis di antara sifat-sifat ini yang dinyatakan
melalui hukum gas ideal (lihat bagian model
yang disederhanakan di bawah ini).
Partikel gas dipisahkan berjauhan satu sama lain,
dan akibatnya, memiliki ikatan antarmolekul yang lebih lemah daripada cairan
atau padatan. Gaya antarmolekul ini dihasilkan dari
interaksi elektrostatik antar partikel gas. Daerah gas bermuatan sejenis dengan
partikel gas yang berbeda saling tolak-menolak, sementara daerah yang bermuatan
berbeda saling tarik menarik satu sama lain; gas yang mengandung ion bermuatan
permanen dikenal sebagai plasma. Senyawa gas dengan ikatan kovalen polar
mengandung ketidakseimbangan muatan permanen dan dengan demikian mengalami gaya
antarmolekul yang relatif kuat, walaupun muatan bersih senyawanya tetap netral.
Sementara itu, muatan yang diinduksi secara acak berada pada molekul berikatan kovalen
non-polar dan interaksi elektrostatik yang disebabkan olehnya disebut sebagai gaya Van der Waals. Interaksi gaya
antarmolekul ini bervariasi di dalam zat yang menentukan banyak sifat fisik
yang unik untuk setiap gas.
Perbandingan titik didih untuk senyawa yang terbentuk oleh ikatan ionik
dan kovalen membawa kita pada kesimpulan ini.
Partikel asap yang bergerak melayang pada gambar memberikan beberapa wawasan
tentang perilaku gas bertekanan rendah.
Dibandingkan wujud materi lainnya, gas memiliki densitas
dan viskositas
rendah. Tekanan
dan suhu
mempengaruhi partikel dalam volume tertentu. Variasi pemisahan dan kecepatan
partikel ini disebut sebagai kompresibilitas. Pemisahan dan ukuran
partikel ini mempengaruhi sifat optik gas seperti dapat ditemukan dalam daftar indeks bias
berikut. Akhirnya, partikel gas menyebar terpisah atau berdifusi
agar terdistribusi secara merata ke seluruh wadah.
SIFAT
GAS IDEAL DAN GAS TIDAK IDEAL / NYATA
Suatu gas dikatakan
ideal jika memenuhi kriteria sebagai berikut:
1. Molekul-molekul
gas tidak mempunyai volum
2. Tidak ada
interaksi antara molekul molekulnya, baik tarik menarik maupun tolak
menolak.
3. Gas terdiri atas
partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan
arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
4. Jarak antara
partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran
partikel gas dapat diabaikan.
5. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel
dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
6. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.
Pada kenyataannya,
gas-gas yang memenuhi kriteria seperti itu sangat jarang ditemukan. Namun, gas
nyata dapat mendekati sifat gas ideal pada tekanan yang rendah dan suhu yang
relatif tinggi.
PARAMETER
YANG MENENTUKAN KEADAAN GAS
- VOLUME (V)
Volume gas adalah
volume bejana yang ditempati dan dinyatakan dalam liter (L) atau mililiter
(mL).
1 1itre (l) = 1000 ml dan 1 ml = 10-3 l
Satu mililiter praktis sama dengan satu sentimeter
kubik (cc). sebenarnya
1 liter (l) = 1000,028 cc
1 liter (l) = 1000,028 cc
Satuan SI untuk volume adalah meter kubik (m3)
dan unit yang lebih kecil adalah decimeter3 (dm3).
- TEKANAN (P)
Tekanan udara
dinyatakan dalam atmosfer atau mmHg.
1
atm = 760 mmHg = 1,013 x 105 pa
Tekanan gas didefinisikan sebagai gaya yang
diberikan oleh dampak dari molekul per unit luas permukaan kontak.
Tekanan dari sampel gas dapat diukur dengan bantuan
manometer Merkuri. (Gambar 1.2)
manometer Merkuri. (Gambar 1.2)
Demikian pula, tekanan atmosfer dapat ditentukan
dengan barometer merkuri.
- SUHU (T)
Suhu gas dinyatakan
dalam derajat celcius (oC) atau kelvin (K).
K = oC +
273
- JUMLAH MOL (n)
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.
- 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.
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.
DAFTAR
PUSTAKA
