Analisa Volumetri Gas. GASOMETRI Materi bahasan : penentuan komponen campuran gas dan jumlah substan tertentu dengan mengukur jumlah gas yang dihasilkan pada reaksi kimia, selama proses pengukuran dg mengasumsikan berlakunya Hk Gas Ideal * pengukuran vol (Volumetrik) Anal gas : * fisik * titrasi Volumetri * kondisi stand * p & t tertentu

Analisa volumetrik gas . penyerap adsorben Sampel gas katalisator adsorbsi Perubahan volume (vol terukur) pd proses Adsorbsi digunakan untuk menghitung komposisi campuran gas Gas yg larut dalam air di analisa dg titrimetri al : HCl, HCN, Amonia

Contoh ilustrasi analisa gas : Penentuan gas CO  gas CO dilewatkan pada Larutan I2O5  terbentuk CO2 dan I2. Cara : 1. CO2 ditangkap dalam lrt Ba(OH)2  BaCO3 , endapan ditimbang, CO ditentukan secara stokhiometris. 2. I2 yang terbentuk dititrasi dengan larutan Standar Na2S2O3, titik akhir titarsi meng indikasikan jumlah I2 yang terbentuk dan proporsional dengan sampel CO.

Beberapa alat yg dapat dipakai untuk anal gas * Hampel * Orsat Pesawat : * Amber * Bone/Whell. Prinsip kerja alat sama :  gas dari penam pungan gas (gas Halder) dilewatkan kolom kaca (buret) melalui pipa kaca. Dari buret gas melewati sederet tabung kaca yang berisi adsorben spesifik terhadap gas tertentu. dengan mengamati perubahan Vol yg terjadi dan jenis adsorben  komponen dpt di tentukan.

Ilustrasi pesawat analisis gas. Skala pengamat volume Gas Storagegas halder A B C D Tabung adsorben Ilustrasi pesawat analisis gas. Dlm beberapa hal pd analisa gas selalu diperhatikan kondisi Analisa yg berlaku, sehingga HK gas terpenuhi. Pada analisa gas biasanya gas dianggap sebagai gas ideal,

1 Hukum-hukum Gas Ideal Hk.Boyle : Volume sejumlah tertentu gas pada t tetap berbanding terbalik dengan tekanan. pv = p’v’ = k 1 pv dan p’v’ adalah tekanan x volume pada Kondisi 1 dan 2 dari sejumlah tertentu gas, k konstanta.

2 Hk Charles : Volume sejumlah gas berbanding lurus terhadap suhu mutlaknya 2 V T ------ = ------ V’ T’ V & V’ adalah volume 1 dan 2, T dan T’ adalah Temperatur dalam oK Hk 1 & 2 dapat digabung  pV p’V’ ------- = -------- T T’

pV = nRT n = jml mol = W/Mr R = konstanta gas T = temperatur 1 mol gas ideal n = 1 n = Z (tgt pd p&T) Hk Dalton : 3 tekanan dari beberapa gas merupakan jumlahan dari tekanan masing masing gas. Tekanan gas tunggal = tekanan parsial gas tersebut pada volume yang sama. P total = p1 + p2 + p3 ..... + pn

4 Untuk reaksi : 2.H2 + 1.O2  2.H2Ouap air 2 bag volume gas hidrogen bereaksi dg 1 bag vol gas oksigen menghasilkan 2 bag volume uap air

Contoh penerapan hk Gay Lussac 5 liter campuran gas terdiridari 0,5 bag H2 0,25 bag CO, sisanya CH4 , apabila campuran Dibakar berapa jumlah O2 yang dibutuhkan Reaksi pembakaran yg terjadi. 1.H2 + ½.O2  H2O 2.CO + 1.O2  2 CO2 1.CH4 + 2.O2  CO2 + 2 H2O

Volume masing-2 dalam campuran : V.H2 = ½ bag x 5 liter = 2,5 liter V.CO = ¼ bag x 5 liter = 1,25 liter V,CH4 = 5 liter – (2,5 + 1,25) liter = 1,25 liter Berdasar reaksi pembakaran  Vol O2 pd pembkrn H2 = ½ vol H2 = 1,25 L Vol O2 pd pembkrn CO = ½ vol CO = 0,625 L Vol O2 pd pembkrn CH4 = 2 x vol CH4 = 2,5 L -------------- Vol O2 yg diperlukan = 4,375 L

Hk Avogadro : 5 Pada kondisi p dan t yg sama, gas-gas ideal yang volumenya sama memiliki jumlah par tikel yang sama, Jumlah molekul dalam 1 mol gas = 6,023 x 1023 ( bil Avogadro) Setiap gas ideal p = 1 atm, 760 mmHg, t = 0oC Maka setiap 1 mol gas = vol 22,4 L Pengukuran vol gas-gas yang berada di atas suatu cairan harus mempertimbangkan faktor penjenuhan uap cairan, dan perubahan vol nya

Tabel I.Perub puap air terhadap temperatur Temperatur oC Tekanan mm/Hg 4,6 14 11,9 28 28,1 1 4,9 15 12,7 29 29,8 2 5,3 16 13,5 30 31,6 3 5,7 17 14,4 31 33,4 4 6,1 18 15,4 32 35,4 5 6,5 19 16,4 33 37,4 6 7,0 20 17,4 34 39,6 7 7,5 21 18,5 35 41,9 8 8,0 22 19,7 40 55,0 9 8,6 23 20,9 50 92,2 10 9,2 24 22,2 60 149,2 11 9,8 25 23,6 70 233,8 12 10,5 26 25,0 80 355,5 13 11,2 27 26,5 90 526,0

Contoh aplikasi: Dry gas dg kondisi p = 755 mlBar t = 26oC Vol = 50 mL Berapa vol gas bila dikonversi ke kead gas ideal : p = 760 mmHg, t =0oC p1 dinaikkan  po t1 diturunkan  to V1  Vo Cara I p1 To 755 273 Vo = ------ x ------ x V1 = ------- x -------- x 50 = 45,5 mL po T1 760 299 T1 = 273 + 26

Cara II Bila gas mengandung uap air  perlu dicari pterk (p*)  Tabel, t =26 oC dari tabel p26oC = 25 mmHg p* = pterk = (755 - 25) mmHg = 730 mmHg p* To 730 273 V = ------- x ------- x V = ------ x ------ x 50 = 43,85 mL po T1 760 299

1. ANALISA VOLUME GAS. Analisa berdasar reaksi kimia dari sevolume gas Berat substan hasil reaksi dapat dihitung. Prinsip HK Avogadro berlaku. Contoh aplikasi anlisis. Batuan kapur pada analisa dengan asam Dibebaskan gas CO2 sebanyak 98,7 mL. pengukuran pada kondisi t = 23oC dan puap air = 761 mmHg Berapa % CO2 dalam sampel.

ter-krs po T1 760 296 Penyelesaian : cara I dr tabel koreksi puap air t = 23 oC  p = 20,9 mmHg , maka pCO2 murni = 761 – 20,9 = 740 mmHg p1 To 740 273 V CO2 = ------ x ------- x V1 = ------- x ------- x 98,7 = 88,6 mL ter-krs po T1 760 296 Mr = 44 Hk Avogadro  semua gas pd kondisi standard memp Volume 22,4 L = 22.400 mL Berat CO2 = 44 x 88,6 / 22.400 = 0,174 gr 0,174 % CO2 = --------- x 100% = 34,8 % 0,5 ?

Cara II Dengan rumus dasar analisa gas pv =nRT p = 760 mmHg, R = 82,07 konstante gas 740 W ------ x 98,7 = ------ x (273 +23) 760 44 740 x 44 x 98,7 W = ------------------------------- = 0,174 gr 760 x 82,07 x 296 % CO2 = 0,174 / 0,5 x 100 % = 34,8 %

2. Methoda adsorbsi Metoda ini untuk analisa proporsi komponen gas dlm campuran Campuran gas dianalisa dg melewatkan pada satu seri adsorbent dg p dan t konstan sampai analisa selesai. Perubahan volume gas terbaca dari campuran sebelum dan sesudah melewati adsorben menunjukkan volume sebagai basis perlu jenis Adsorben yg dipakai diperhatian : kondisi analisa gas itu sendiri

Tabel.2 adsorbent / gas teradobsi Jenis gas terads Jenis adsorbent proses CO2 KOH larutan Adsorbsi NaOH larutan ,, CH /Gas tak jenuh H2SO4 berasap Air brom Ag2SO4 O2 Alkaline pyrogalol CaCl2 Na Thionit Phasphorus kuning CO Amoniakal Cupro Clorida pemanasan CuO t=285oC H2 Lrt poladium Cl , busa palladium Pemanasan Lrt colloidal palladium, CH4 / C2H6 CuO t= 600oC

Aplikasi analisis. Sejumlah campuran gas dioperasikan melalui sederet adsorben : KOH, H2SO4 berasap, Alk pyrogalol dan Amoniacal Cupro Cl secara bergantian dari gas halder. Vol awal camp = 80 mL Setelah tiap perlakuan residu gas pada p dan t tetap teramati perubahan vol : 78,7 ,- 75,5 ,- 75,1,- 68,3. Tentukan % komposisi gas dlm campuran tersebut. Penyelesaian : Ads KOH  vol CO2 = 80 – 78,7 = 1,3 mL H2SO4 berasap  vol illuminat = 78,7 – 75,5 = 3,2mL Pyrogalol  vol O2 = 75,5 – 75,1 = 0,4 mL Amm Cu Cl vol CO = 75,1 – 68,3 = 6,8 mL

% komposisi dalam campuran gas : %CO2 = 1,3 / 80 x 100 % = 1,6 % %CH(illuminat) = 3,2/80 x 100% = 4 % %O2 = 0,4 / 80 x 100% = 0,5 % %CO = 6,8 / 80 x 100% = 8,5 % %gas inert = 68,3 / 80 x 100% = 85,4% 3. Metode pembakaran Bila suatu campuran gas mengandung satu atau lebih komp dan dpt terbakar oleh O2 ,  komp camp dpt ditentukan dg pengukuran penurunan vol gas, jumlah CO2 terbentuk, vol O2 yg dikonsumsi, atau gab pengukuran tsb

Hk Gayllusac menerangkan adanya perubahan vol / Kontraksi vol akibat pembakaran yg terjadi. Contoh reaksi pembakaran : 2.COg + 1.O2 g  2.CO2 2 unit vol CO dibakar dg 1 unit O2  2 unit vol CO2 Kontraksi volume yg terjadi == ½ 1.Unit vol CO ½ unit vol O2 CO2 1 unit vol

Tabel.4 kontraksi vol gas pada pembakaran Reaksi stokhiometri Vol gas O2 yg diperlukan Kontraksi vol CO2 yg dihasilkan 2H2O + O2  2 H2O 1 ½ 1 ½ 2CO + O2  2CO2 CH4 + 2O2 CO2 + H2O 2 2C2H2 + 5O2  4CO2 + H2O 2 ½ C2H4 + 3O2  2CO2 + 2H2O 3 2C2H6 + 7O2  4CO2 + 6H2O 3 ½ 2 C3H6 + 9O2  6CO2 + 6H2O 4 ½ C3H8 + 5O2  3CO2 + 4H2O 5 2C4H10 + 13O2  8CO2 + 10H2 O 6 ½ 4

Bila pembakaran dilakukan dg udara maka O2 yg aktif di udara yg diperhitungkan = 21 % dan 79 % N2 Contoh aplikasi : O2 80 mL CO CH4 = 20 mL N2 CO2 H2O N2 O2 KOH ------ Terbaca Akhir 61 mL 79 mL CO2 + N2 + O2 Berapa vol (mL) tiap komponen dalam gas asli,

Data matriks perubahan yang terjadi. kompn mL Kebut O2 Pe +/- vol CO2 hsl H2O N2 X ½ X - CH4 Y 2Y Z 20 X+Y+Z 80 Tot awal 100 KOH 79 61 79-61 80-1/2X-2y Perubahan vol 100 - 79 21

Dari data matrik dapat disusun persamaantukan: X + Y + Z = 20 CO2 pembent X + Y = 18 Perubahan vol 21 = ½ X + 2Y Dari 3 persamaan terselesaikan : X = 10 , Y = 8 , Z = 2

Berapa % tiap komponen dalam sampel. Contoh 2 I KOH CO2 H2O N2 O2 88 mL CO CH4 20 mL N2 II pirogalol 82,1 mL Udara 100 mL 21% O2, 79% N2 Berapa % tiap komponen dalam sampel.

Data matriks perubahan yang terjadi komponen mL Kebut O2 Pe +/- vol CO2 hsl H2O N2 CO X ½ X - CH4 Y 2Y Z 20 21 79 Total awal 120 O2 sisa = 88 - 82,1 5,9 O2 utk pembkr = 21 – 5,9 = 15,1 Perubahan vol 120 - 88 32

Dari data matriks perubahan diperoleh persamaan matematika ;  1. X + Y + Z = 20 X = 63,5 % 2. ½ X + 2Y = 15,1  diperoleh Y = 21,5 % 3. 1 ½ X + 3Y = 32 Z = 15 % PR ,1 Suatu gas dr cerobong asap mengandung : 3,8 % O2, 15%CO2 , 95% N2. sampel diambil dr lokasi dan di Lewatkan pada sederet tabung adsorbent, Hitung vol terbaca setelah proses melewati adsorben KOH, CuCl Amoniacal, dan pyrogalol.

Tentukan % campuran gas tersebut. Contoh 2. Campuran gas diperkirakan mengandung : CO, CH4 dan Asetilen pendinginan pembakaran sisa vol terbaca 54 mL Tentukan % campuran gas tersebut. 140 mL O2 Terbaca vol 116 mL 50 mL sampel KOH adsorben

Silahkan berlatih mandiri