Gas Ideal [PDF]

Citation preview

PRAKTIKUM ENERGETIKA KIMIA MODUL 01 GAS IDEAL



Oleh : Lani Puspita



08



119270078



PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN SAINS INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA 2021



TUJUAN 1. Menentukan Massa Molar Gas 2. Menentukan Volume Molar dan Tetapan Gas Ideal DASAR TEORI Teori kinetik gas Gas merupakan bagian-bagian kecil yang disebut sebagai molekul.memiliki molekul yang sama seperti zat padatan dan cair namun molekul pada gas bebas bergerak.Berdasarkan teori kinetik gas,gas terbentuk dari tekanan yang dianggap sebagai akibat molekul-molekul kecil yang bergerak sembarang dengan kecepatan tinggi dan saling bertabrakan dengan molekul lain maupun dengan dinding secara terus menerus. [ CITATION Nur20 \l 1033 ].Suhu berhubungan dengan energi translasi rata-rata dari suatu molekul.[CITATION Leo20 \l 1033 ] Teori kinetik gas mempelajari mengenai fenomena-fenomena gerak (hukumhukum Newton) dan sifat-sifat gas yang dipengaruhi oleh suhu(T), tekanan(P), volume.Teori kinetik gas membahas tentang materi yang bersifat abstrak seperti termodinamika dan gas ideal.Selain itu teori kinetik gas juga menjelaskan mengenai gerak gas yang bersifat makroskopik.[CITATION Rin17 \l 1033 ] Gas Ideal Gas Ideal merupakan gas Hipotesis yang dianggap mengikuti hukum gabungan gas pada berbagai suhu dan tekanan tertentu.Hukum gas untuk suatu sampel gas menyatakan bahwa perbandingan PV/T adalah konstan. [CITATION EBr94 \l 1033 ] berdasarkan Teori kinetik gas, gas ideal adalah pendekatan dan asumsi-asumsi



mengenai sifat sifat gas.Gas ideal memiliki sifat-sifat sebagai berikut : a. Terdapat banyak molekul gas,tapi tidak terjadi gaya tarik menarik antar satu molekul dengan molekul lainnya. b. Molekul gas selalu bergerak dengan arah sembarang dan acak c. Volume gas diabaikan terhadap volume wadah. d. Setiap tumbukan yang terjadi merupakan lenting sempurna.



e. Molekul gas terdistribusi secara merata di dalam wadah f.



Berlaku hukum Newton tentang gerak.[ CITATION Nur20 \l 1033 ]



Gas merupakan cairan yang tidak memiliki resistensi perubahan bentuk,dapat meluas sesuai volume wadah yang ditempati gas.Interaksi antar molekul adalah interaksi yang sangat lemahsatu sama lain.Molekul gas bergerak cepat,bertumbuk secara acak dan sembarang.Sifat fisik gas ideal dijelaskan oleh empat parameter mol(n);suhu gas (T) satuan K;tekanan gas (P) satuan atm;volume gas (V) satuan liter. [CITATION Leo20 \l 1033 ]



Hukum-hukum gas 1. Hukum Boyle Tahun 1662,Robert Boyle seorang ahli kimia dan fisika dari Irlandia melaporkan bahwa pada saat suhu dari suatu sampel gas dibuat konstan,tekanan gas akan bertambah sedangkan volume gas berkurang dan sebaliknya.Volume gas akan berbanding tebaik dengan tekanan gasnya.Hubungan ini disebut hukum Boyle. [CITATION EBr94 \l 1033 ]



V ~ 1/P (pada T konstan), atau VP = konstan Penerapan hukum ini diterapkan pada kerja pompa yaitu pompa hisap dan pompa tekan.Volume udara pada pompa membesar sehingga udara tidak dapat masuk kecuali melalui katup dari karet apabila penghisap ditarik.Namun jika penghisap ditekan makan volume udara akan mengecil dan udara dapat masuk melalui katup karena tekanan membesar.[CITATION Leo20 \l 1033 ] 2. Hukum Charles Pada tahun 1787 seorang ahli kimia Prancis bernama Jacques Alexander Charles mempelajari hubungan volume dan suhu yang berubah-ubah terhadap tekanan konstan.Charles membuat grafik hubungan 3 parameter tersebut.Ia menemukan titik yang mewakili suhu dimana semua gas tidak terkondensasi disebut sebagai suhu 0 mutlak.Suhu nol mutlak sesuai dengan skala kelvin.konversi 1 C = 273 K.Percobaan



Charles ini membuktikan bahwa volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlak pada tekanan tetap.[ CITATION EBr94 \l 1033 ] V~T ( pada P konstan) V/T = konstan 3. Hukum Gay-Lussac Joseph Gay-Lussac melakukan percobaan terhadap gas yaitu Hubungan tekanan dan suhu mutlak pada saat volume konstan.Hasil percobaan menunjukkan bahwa pada volume tetap,tekanan(T) berbanding lurus dengan suhu mutlak(T).dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar tekanan maka akan semakin banyak suhu yang dibutuhkan dan sebaliknya. P~T (pada V konstan) P/T =konstan Apabila hubungan antara tekanan dan suhu mutlak ini dibuatkan grafik,maka grafiknya akan menyerupai kerva isokhorik.[CITATION Leo20 \l 1033 ] 4. Hukum Avogadro Pada tekanan dan temperatur tertentu,sebuah bejana bervolume tertentu mengandung sejumlah tertentu molekul gas tanpa melihat pada jenis molekul gas.hubungan ini di kemukakan oleh Amadeo Avogadro pada tahun 1811 dan dikenal sebagai Hukum Avogadro.Hukum ini berbunyi “ molekul yang sama banyak terdapat gas-gas lain yang memiliki volume sama,pada tekanan,suhu yang sama.” Kondisi dasar adalah kondisi saat suhu 0° C(273°K),tekanan 1 atm atau keasaan temperatur dan tekanan standar (STP).Banyaknya gas biasanya diukur dalam bentuk mol (n).Pada T dan P tetap,hukum Avogadro ditulis[CITATION WKe89 \l 1033 ] V~n atau V/n Persamaan Umum Gas Persamaan gas dapat diturunkan dari 4 komponen yaitu n,V,P dan T.Berdasarkan hukum-hukum gas Volume dari suatu gas berbanding terbalik dengan tekanan(P) dan berbanding lurus dengan suhu mutlak (T) dan banyaknya molekul



gas(n).Gabungan dari hukum-hukum gas disebut Hukum Gas Ideal.Secara matematis ditulis : V~ nT 1/p atau V= nT /P Biasanya ditulis V=nRT/P VP=nRT R merupakan tetapan gas ideal yang besarnya nilai R adalah 0.082057 (L.atm/Kmol) ALAT dan BAHAN 1. Alat



2. Bahan



a. Ember



a. Air



b. Gelas ukur 500 mL



b. butana cair(Korek api gas)



c. Gelas beker 1000 mL



c. HCl 1M



d. Neraca Analitik



d. Lempeng Besi



e. Stopper



e. Kawat Cu f. Sealing



PROSEDUR PERCOBAAN 1. Penentuan Massa Molar Gas Diagram alir cjhed Korek Api Gas Timbang dan catat massa korek api dengan permukaan transparan sebagai M0. Masukkan gelas ukur kedalam ember dengan posisi terbalik. Tekan klep korek api lalu posisikan di bawah gelas ukur. Ganti gelas ukur dan lakukan 3 langkah diatas apabila volum air gelas ukur sudah dipenuhi gas. Catat perubahan volum air hingga gas pada korek api habis Timbang korek api kosong sebagai M1. Hasil



2. Penentuan Volume Molar Gas dan Tetapan Gas Ideal Diagram Alir Larutan HCL 1 M



Encerkan hingga diperoleh 0.25 M.Masukkan ke dalam gelas ukur hingga tersentuh mulut gelas. Timbang dan catat beberapa lempengan besi sebagai M0. Ikat lempeng besi pada stopper dengan bantuan kawat Cu,berikan celah. Pasang stopper pada gelas ukur ,balikkan gelas ukur 180° lalu masukkan ke dalam gelas beker. Amati dan catat perubahan volume. Lakukan percobaan sebanyak 3x. Hasil



PENGOLAHAN DATA 1. Massa Molar Gas Tabel data pengamatan Percobaan dilakukan disuhu 25 C atau 298 K,pada tekanan 1atm. No 1 2 3



Massa korek gas awal (g) 12.0548 12.0256 11.995



Massa korek gas akhir (g) 12.0256 11.995 11.9588



Ditanya : massa molar(Mr) Jawab : n



= Massa / Mr



PV



= nRT



PV



=



m RT Mr



Massa gas (g)



Volume gas (mL)



0.0292 0.0306 0.0362



12 13 15



Mr



=



mRT PV



Mr



=



m1 RT PV



Percobaan 1



=



atm ° K x 298 ° K mol 1atm x ( 12 x 10−3 L )



0.0292 gram x 0.082 L



= 59.4609 gram/mol Percobaan 2 Mr



=



=



m2 RT PV atm ° K x 298 ° K mol 1atm x ( 13 x 10−3 L )



0.0306 gram x 0.082 L



= 57.5186 gram/mol Percobaan 3 Mr



Mr



=



m3 RT PV



atm ° K x 298 ° K mol = 1 atm x ( 15 x 10−3 L ) = 58.9722 gram/mol 0.0362 gram x 0.082 L



Mr gas =



Mr 1+ Mr 2+ Mr 3 3



=



59.4609+ 57.5186+58.9722 3



=



175.9517 3



= 58.65 gram/mol



2. Volum Molar dan tetapan gas ideal Tabel data pengamatan Tekanan 750.6 mmHg P H2O (298 K) adalah 23.75 atm N o 1 2 3



Massa lempeng besi (g) 0.0577 0.0581 0.0573



Massa rata-rata Fe



Volume gas (mL) 39 41 36 0.0577+0.0581+0.0573 = = 0.0577 gram 3



Volume gas rata-rata = PH2



39+41+36 = 38.66 mL = 0.0386 L 3



= P – PH2O = 0.98763172 atm - 23.75 atm = -22.76 atm



Volum H2



= 38.66 mL – 0.2 mL = 38.46 mL = 0.03846 L



T



= 298 K



Reaksi : Fe (s) + 2HCl (aq)  FeCl2 (aq) + H2(g) Massa 0.0577 gram = mr Fe 56 gram/mol



n Fe



=



n Fe



= 0.00103 mol



n H2



= 0.00103 mol



V H2/nH2



=



0.03846 L 0.00103 mol



= 37.34 L/mol Jadi volume molar gas H2 yang terbentuk adalah 0.03734 L/mol. Penentuan Tetapan gas ideal pada keadaan standar



PV



= nRT



R



=



PV nT



=



−22,76 atm x 0.03846 L 0.001 03 mol x 298 ° K



R



= 2.85



atm x L mol ° K



PEMBAHASAN Praktikum modul satu dilakukan dengan tujuan untuk praktikan memahami materi gas idesal dengan cara menentukan massa molar,volum molar dan tetapan gas dalam suatu gas ideal.Percobaan pertama ialah menentukan massa molar atau yang lebih biasa disebut Mr dari suatu gas yang ada disalam korek api.Langkah pertama korek api ditimbang,siapkan gelas ukur yang sudah diisi dengan aqua dm,pengisian aqua kedalam labu ukur dilakukan sampai batas maksimum labu ukur,tujuannya agar tidak ada celah rongga udara yang akan mengganggu hasil volume gas yang akan diamati.Masukkan labu ukur kedalam ember dalam posisi labu terbalik dengan cara mulut labu ukur ditutup telapak tangan.Selanjutnya masukkan korek api kedalam mulut labu ukur dan tekan klep pada korek api agar volume gas menggantikan volume aqua.Terdapat gelembung gas saat klep ditekan,Gelembung ini ialah gas H2.Percobaan ini dilakukan sebanyak 3x dengan masing masing massa gas yang diperoleh 0.0292 gram, 0.0306gram dan 0.0362 gram dengan volume gas (12,13,15)mL.Dari data percobaan diperoleh massa molar dari gas ialah sebesar = 58.65 gram/mol menggunakan rumus PV = nRT. Percobaan kedua mengenai penetuan volum molar gas.Volum molar gas adalah volume gas persatuan mol.Pertama kami menimbang logam Fe,lalu menyiapkan HCl yang sudah diencerkan menjadi 0.25M.Menyiapkan labu ukur yang telah diisi dengan larutan HCl dan aqua,isi labu ukur hingga tanda batas.Masukkan lempeng Fe kedalam labu ukur berisi HCl dan air tadi lalu tutup dengan penyumbat.Masukkan labu ukur dengan posisi terbalik kedalam ember.Terbentuk gelembung gas akibat larutan HCl bereaksi dengan lempeng Fe.Reaksi Reaksi : Fe (s) + 2HCl (aq)  FeCl2 (aq) + H2(g) Reaksi antara lempeng besi dan HCl ini lah yang menyebabkan timbulnya gas H2.Dalam penentuan volume molar ini dicari dulu VH2 dan tekanan H2.PH2



diperoleh dari hukum dalton yaitu PH2 = Pu – PH2O.Dari data percobaan diketahui bahwa besar volume molar pada percobaan kedua sebesar 0.03734 L/mol.Dapat ditentukan juga bahwa tetapan gas Ideal atau nilai R pada percobaan kedua ini adalah 2.85



atm x L mol ° K



KESIMPULAN 



Massa molar gas pada percobaan 1 sebesar 58.65 gram/mol







Untuk menentukan volume molar pada percobaan kedua bisa ditentukan dengan menggunakan hukum dalton tentang tekanan,volume molar sebesar 37.34 L/mol dan diperoleh R sebesar 2.85







atm x L mol ° K



Diperoleh gelembung gas akibat adanya interaksi antara lempengan besi dan larutan HCl.



SARAN Audio vidionya lebih diperjelas pak dan backsoundnya diperkecil saja suaranya.



DAFTAR PUSTAKA E.Brady, J. (1994). KIMIA UNIVERSITAS ASAS & STRUKTUR Jilid I. Jakarta: Erlangga. Retrieved April 16, 2021 Leony Sanga Lamsari Purba, S. (2020). KIMIA FISIKA I. (M. Dr.Hotmaulina Sihotang, & S. Indri Jatmoko, Eds.) Jakarta: UKI Press. Retrieved April 16, 2021 Nurazmi, A. H., Khawair, N. A., Harni, Sutriana, S., & Riska. (2020, Januari 30). Analisis Hubungan Jumlah Partikel dengan Volume Menggunakan Model Teori Kinetik Gas. Jurnal Pendidikan Fisika Universitas Muhammadiyah Makassar, 8, 1-2. Retrieved April 16, 2021 Rini Yunawati, N. H. (2017, Januari). PENERAPAN PEMBELAJARAN KONTEKSTUAL BERBANTUAN MINDSCAPING UNTUK REMEDIASI



MISKONSEPSI SISWA SMA MATERI TEORI KINETIK GAS. Unnes Physics Education Journal, 76. Retrieved April 16, 2021, from https://www.google.com/search? q=jurnal+fidika+teori+kinetik+gas&oq=jurnal&aqs=chrome.0.69i59l3j69i57j 0i433l2j69i60l2.4361j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF-8 W.Keenan, C., C.Klenfelter, D., & H.wood, J. (1989). ILMU KIMIA UNIVERSITAS,Edisi VI Jilid I. (P. Aloysius Hadyana Pudjaatmaka, Trans.) Jakarta: Erlangga. Retrieved April 16, 2021



LAMPIRAN TUGAS PENDAHULUAN 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan gas ideal dan kriterianya ? 2. Jelaskan saat kapan gas ideal memiliki kemiripan sifat dengan gas nyata ? 3. Jelaskan hubungan antara massa molar gas,volume molar gas dan tetapan gas ideal? Jawab : 1. Gas ideal adalah gas teoritis yang terdiri dari partikel-partikel titik yang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi dan tidak memiliki volume.Gas ideal memiliki karakteristik 



Memiliki jumlah partikel gas yang banyak,tidak terjadi gaya tarik menarik antar partikel.







Volume gas diabaikan terhadap volume wadah.







Tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna.







Partikel gas terdistribusi secara merata dan bergerak sembarang dengan kecepatan tetap.







Partikel gas memenuhi Hukum Newton gerak.



2. Gas ideal memiliki kemiripan sifat dengan gas nyata apabila massa jenis dan tekanan gas nyata tidak terlalu besar dan saat suhu gas nyata tidak mendekati titik didih.hukum gas ideal berlaku untuk semua kondisi gas ideal, baik ketika tekanan atau massa jenis gas ideal sangat besar maupun ketika suhu gas ideal mendekati titik didih. Sebaliknya, hukum gas ideal tidak berlaku untuk semua kondisi gas nyata.Hukum gas ideal hanya berlaku ketika tekanan dan massa jenis gas nyata tidak terlalu besar. 3. Massa molar adalah massa dari 1 mol gas,volume molar adalah volume 1 mol gas yang diukur pada keadaan standar,yaitu pada suhu 273 K dan tekanan 1 atm(STP).Tetapan gas ideal adalah tetapan dasar dari persamaan fisika yang nilainya 0.082057338 L atm K −1 mol−1.Hubungan ketiga nya adalah PV = nRT



Atau PV = massa/Mr RT



Vm= Vstp = nRT/P Vm = 1 mol (0.082057338 L atm K −1 mol−1 )(273 K) / 1 atm Vm = 22,4 L/mol Dari persamaan diatas dapat disimpulkan semakin besar volume molar dan tetapan gas ideal maka massa molar dari suatu molekul gas akan semakin kecil,dan sebaliknya