Hukum-hukum tentang Gas

Warna gas Sebagian besar tak berwarna (colorless) Kecuali: Fluorine (F2), Chlorine (Cl2) keduanya kuning kehijau-hijauan (green-yellow) Bromine (Br2) coklat kemerahan (red-brown) Iodine (I2) ungu (violet) Nitrogen dioxide (NO2), dinitrogen trioxide (N2O3) keduanya coklat (brown)

Pergerakan dan perubahan volume gas Gas lambat mengalir Gerakannya menyebar ke semua arah Mampu menembus pori-pori Pemanasan menyebabkan ekspansi gas sehingga volumenya membesar Pendinginan menyusutkan volume gas

Tekanan gas 1 standard atmosphere = 1 atm = tekanan udara pada suhu 0 0C, ketinggian setara permukaan laut, = tinggi kolom air raksa (mercury/Hg) 760 mm. 1 mm Hg ketinggian air raksa = 1/760 atm = 1 torr (menghormati Evangelista Torricelli, 1643) 1 atm (tepatnya 0,99 atm) = 105 Pascal (menghormati Blaise Pascal) 0,99 atm = 1 bar (dari: barometer)

Asal mula 1 atm P =  g h P = Pressure = tekanan = 1 atm  (baca: rho) = massa jenis Hg = 13,5951 g/mL g = percepatan gravitasi bumi = 9,80665 m/sec2. (catt: sec = second = detik) h = height = ketinggian zat dari dasar ke permukaan = 760 mm 1 atm setara beban 1,033228 kg terhadap bidang seluas 1 cm2 atau 1 kg /cm2

Hukum Boyle Robert Boyle (1627-1691): PV = constant = hasil perkalian tidak berubah P = Pressure (tekanan gas) V = Volume gas Tekanan diperbesar  Volume turun Volume diperbesar  tekanan turun Dan sebaliknya

Catatan Boyle: PV = k (berlaku pada T dan N konstan) P = pressure (tekanan) atm maupun torr V = volume Liter maupun mL k = konstanta = bilangan tetap (berlaku pada T dan N konstan) T = temperature mutlak Kelvin N = banyaknya molekul gas

Contoh 1 Suatu tabung punya volume 10 L, mengandung gas yang tekanannya 760 torr. Kemudian tabung diperlonggar hingga tekanannya mengecil menjadi 700 torr. Berapa volume gas sekarang? V1 = 10 L P1 = 760 torr P2 = 700 torr V2 = .........? V1x P1 = V2 x P2 10 L x 760 torr = V2 x 700 torr V2 = (10 L x 760 torr) / 700 torr = 10,9 torr

Contoh 2 Suatu tabung punya volume 580 mL, mengandung gas yang tekanannya 0,2 atm. Kemudian gas dimampatkan hingga volumenya menjadi 100 mL. Berapa tekanan gas sekarang? P1 = 0,2 atm V1 = 580 mL V2 = 100 mL P2 = .........? P1 x V1 = P2 x V2 0,2 atm x 580 mL = P2 x 100 mL P2 = (0,2 atm x 580 mL) /100 mL = 1,16 atm

Hukum Charles Konstan = V T Jacques Charles (1787) V = Volume gas T = Temperatur gas dalam suhu mutlak (Kelvin) -273,15 0Celcius.....................0 0C...........100 0C 0 Kelvin..............................273,15 K....373,15 K Lord Kelvin (1824-1907)

Catatan k’ = V T Berlaku pada P dan N konstan V = Volume (L atau mL) T = Temperature mutlak harus dalam Kelvin k’ = konstanta Berlaku pada P dan N konstan P = Pressure (atm atau torr) N = Banyaknya molekul gas

Standar Temperature and Pressure (STP) Hukum-hukum tentang gas dikoreksi pada kondisi T dan P standard yakni: Temperature (T) = 0 0C atau 273,15 K Pressure (P) = 760 torr atau 1 atm

Contoh 3 Suatu gas volumenya 10 mL, suhunya 20 0C. Kemudian suhu didinginkan menjadi 0 0C. Berapa volumenya sekarang? V1 = 10 mL T1 = 20 0C = (20 + 273,15) K = 293,15 K T2 = 0 0C = (0 + 273,15) K = 273,15 K V2 = ........?

Jawab Contoh 3 = V1 T1 V2 T2 10 mL V2 = 293,15 K 273,15 K 10 mL x 273,15 K = V2 = 9,32 mL 293,15 K

Hukum Penggabungan Volume Gay-Lussac Joseph Louis Gay-Lussac (1808): Pada kondisi Standard Temperature and Pressure (STP) Gas yg bereaksi dan gas hasil reaksi selalu berbanding dengan bilangan sederhana 1 H2 + ½ O2  1 H2O 1 Liter ½ Liter  1 Liter 2 L 1 L  2 L 4 L 2 L  4 L 8 L 4 L  8 L

Hukum Avogadro Amedeo Avogadro (1811): Pada temperatur (T) dan tekanan (P) sama, dua macam gas yang volume(V)nya sama, pasti memiliki jumlah molekul (N) yang sama. T = temperature = suhu P = pressure = tekanan V = volume Jumlah molekul = N, hingga N / V = constant, berlaku untuk semua macam gas.

Catatan V / N = k’’ Berlaku pada T dan P konstan V = Volume gas (L atau mL) N = Banyaknya molekul gas (“butiran2 gas”) k’’ = Konstanta = bilangan tetap Berlaku pada T dan P konstan T = Temperature mutlak Kelvin P = Pressure = tekanan (atm maupun torr)

Contoh 4 Satu gram Radium melepaskan partikel alpha berupa ion He2+ dengan laju 1,16 x 1018 partikel / tahun. Tiap-tiap partikel tersebut menjadi gas Helium: He2+ + 2 e-  He Pada kondisi standar, tiap 1,16 x 1018 molekul He memiliki volume 0,043 mL Berapa banyak molekul dalam 1 Liter He?

Jawab Contoh 4 = N1 V1 N2 V2 N1 = 1,16 x 1018 molekul He V1 = 0,043 mL V2 = 1 L = 1000 mL N2 ..............? N2 / V2 = N1 / V1 N2 / 1000 mL = 1,16 x 1018 molekul He / 0,043 mL N2 = (1,16 x 1018 molekul He / 0,043 mL) x 1000 mL N2 = 2,7 x 1022 molekul He = N1 V1 N2 V2

N / V konstan untuk semua gas 2,7 x 1022 molekul He = 1000 mL He 2,7 x 1022 molekul Ne = 1000 mL Ne 2,7 x 1022 molekul O2 = 1000 mL O2 2,7 x 1022 molekul Cl2 = 1000 mL Cl2 2,7 x 1022 molekul H2 = 1000 mL H2 pada kondisi Standard berlaku untuk semua macam gas tapi massa masing-masing berbeda

Bilangan Avogadro Pada kondisi Standard Temperature (0 0C)and Pressure (1 atm) tiap 1 mole gas apa saja pasti memiliki volume 22,4138 Liter dengan jumlah molekul sebanyak 6,02 x 1023. mole  bicara unit reaksi zat molekul  bicara banyaknya “butiran2 gas”

Penyederhanaan Hukum Gas Ideal Gabungan Boyle (PV konstan), Charles (V/T konstan), dan Avogadro (V/N konstan) P = tekanan, V = Volume, T = suhu Kelvin, N = banyaknya molekul gas Hukum gas ideal: PV / T = konstan P1V1 / T1 = P2V2 / T2 = P3V3 / T3 = dst Konstan = P V T

Tire Gauge Test Pengukur Tekanan Ban Ciptaan Gauge Mengandung gas bertekanan 7,25 atm 0,99 atm = 105 Pascal 103 Pascal = 1 kiloPascal = 1 kPa 1 atm = 101 kPa 1 atm = beban 1,03 kg/cm2 = 14,7 lb/cm2 Permukaan tubuh manusia tiap hari menerima tekanan udara 1 kg/cm2.

Hukum Dalton (1803) P total = P1 + P2 + P3 + dst P = Pressure = tekanan gas Berlaku pada Volume (V) dan suhu (T) konstan

Hukum Graham Thomas Graham (1846): Aliran gas melalui saluran kecil (pori-pori) disebut “effusion”. kecepatan effusi berbagai gas tidak sama. Kecepatan effusi gas berbanding terbalik dengan kuadrat dari massa jenis gas Kecepatan effusi gas berbanding terbalik dengan kuadrat dari massa molar gas

Hukum Graham Pada suhu (T) dan tekanan (P) yang sama, dua macam gas memiliki energi kinetik (Ek) yang sama: Ek1 = Ek2 ½ m1 v12 = ½ m2 v22 v12 / v22 = m2 / m1 (v1 / v2)2= (m2 / m1) (v1 / v2) = (m2 / m1)

Hukum Graham (v1 / v2) = (m2 / m1) Laju effusi1 / Laju effusi2 = (massa jenis2 / massa jenis1) = Laju effusi1 / Laju effusi2 = (massa molar2 / massa molar1) bisa juga Laju effusi1 / Laju effusi2 = massa molar2 / massa molar1)

Contoh Seorang pasien paru-paru didukung pernafasan buatan dalam bentuk aliran gas Oksigen (O2) dan Helium (He). Pada kondisi STP (Standard Temperature and Pressure) massa jenis O2 adalah 1,43 g/L, sedang He 0,179 g/L. Mana gas yang lebih cepat laju effusinya?

Laju effusi He / Laju effusi O2 =  (O2 /He) =  {(1,43 g/L)/(0,179g/L)} = 2,83 jadi: Laju effusi He lebih cepat 2,83 kali dibanding Laju effusi O2