TUGAS 2 FIX

Mari kita meringkas hukum gas yang telah kita diskusikan sejauh ini.

Persamaan Gas Ideal

persamaan gas ideal adalah persamaan yang mempresentasikan hubungan antara tekanan dan volume suatu gas dengan temperatur dan jumlah mol gas itu sendiri

 

Kita dapat menggabungkan ketiga sifat tersebut untuk membentuk persamaan master tunggal perilaku gas:

Dimana R, konstanta proporsionalitas, disebut konstanta gas. Persamaan (5.8),  disebut persamaan gas ideal, menggambarkan hubungan antara empat variabel P, V, T, dan n. Gas ideal adalah gas hipotetis yang perilaku tekanan-volume-temperaturnya dapat sepenuhnya diperhitungkan oleh persamaan gas ideal. Molekul gas ideal tidak menarik atau menolak satu sama lain, dan volumenya dapat diabaikan dibandingkan dengan volume wadah. Meskipun tidak ada hal seperti itu di alam sebagai gas ideal, pendekatan gas yang ideal bekerja dengan baik untuk rentang suhu dan tekanan yang paling masuk akal. Dengan demikian, kita dapat menggunakan persamaan gas ideal untuk memecahkan banyak masalah gas.

Berikut vidio yang bisa menunjang pengetahuan kita mengenai “Persamaan Gas Ideal”

Gambar 5.11 Perbandingan volume molar pada STP (sekitar 22,4 L) dengan bola basket.

Sebelum kita dapat menerapkan persamaan gas ideal ke dalam sistem nyata, kita harus mengevaluasi konstanta gas R. Pada 0⁰C (273,15 K) dan tekanan 1 atm, banyak gas nyata berperilaku seperti gas ideal. Percobaan menunjukkan bahwa dalam kondisi ini, 1 mol gas ideal menempati 22,414 L, yang agak lebih besar dari pada volume bola basket, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 5.11. Kondisi 0⁰C  dan 1 atm disebut suhu dan tekanan standar, atau  sering disingkat dengan STP. Dari Persamaan (5.8) kita bisa menulis    

Titik-titik antara L dan atm dan antara K dan mol mengingatkan kita bahwa L dan atm berada dalam pembilang dan K dan mol berada di penyebut. Untuk sebagian besar perhitungan, kami akan membulatkan nilai R ke dalam tiga angka signifikan (0,0821 L . atm/K . Mol) dan menggunakan 22,41 L untuk volume molar gas di STP.

Titik-titik antara L dan atm dan antara K dan mol mengingatkan kita bahwa L dan atm berada dalam pembilang dan K dan mol berada di penyebut. Untuk sebagian besar perhitungan, kami akan membulatkan nilai R ke dalam tiga angka signifikan (0,0821 L . atm/K . Mol) dan menggunakan 22,41 L untuk volume molar gas di STP.

Contoh 5.3 menunjukkan bahwa, jika kita tahu kuantitas, volume, dan temperatur gas, kita dapat menghitung tekanannya menggunakan persamaan gas ideal. Kecuali dinyatakan lain, kami mengasumsikan bahwa suhu yang dilambangkan dalam ° C dalam perhitungan tepat sehingga tidak mempengaruhi jumlah angka yang signifikan.

(SF 6) 

Sulfur heksafluorida (SF 6) adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, sangat tidak bereaksi. Hitung tekanan (dalam atm) yang diberikan oleh 1,82 mol gas dalam bejana baja volume 5,43 L pada 69,5⁰C

Strategi   Masalahnya memberikan jumlah gas dan volume dan temperaturnya. 

                Apakah gas mengalami perubahan di salah satu sifatnya? Persamaan apa 

Solusi     Yang harus kita gunakan untuk memecahkan tekanan? Berapa satuan suhu 

               yang harus kita gunakan. 

Karena tidak ada perubahan dalam properti gas, kita dapat menggunakan persamaan gas ideal untuk menghitung tekanan. Menata ulang Persamaan (5.8), kita tulis

Dengan menggunakan fakta bahwa volume molar suatu gas menempati 22,41 L pada STP, kita dapat menghitung volume gas pada STP tanpa menggunakan persamaan gas ideal.

CONTOH 5.4

NH₃

Hitung volume (dalam liter) ditempati oleh 7,40 g NH₃ pada STP.
Strategi  Berapa volume satu mol gas ideal pada STP? Berapa banyak mol yang ada 
                di 7,40 g NH₃

Solusi     1 mol gas ideal menempati 22,41 L pada STP dan menggunakan massa 
                molar NH₃ (17,03g), kita menulis urutan konversi sebagai

Seringkali terjadi dalam kimia, terutama dalam perhitungan hukum gas, bahwa masalah dapat

dipecahkan dengan lebih dari satu cara. Pertama-tama dapat diselesaikan dengan mengkonversi 7,40 g NH₃ ke sejumlah mol NH₃, dan kemudian menerapkan persamaan gas ideal (V = nRT/P).
Periksa                    Karena 7,40 g NH₃ lebih kecil dari massa molar, volumenya pada 
                                 STP  harus lebih  kecil dari 22,41 L. Oleh karena itu, jawabannya 
                                 masuk akal. 

Latihan Praktik      Berapa volume (dalam liter) yang ditempati oleh 49,8 g HCl pada 
                                  STP?
Tinjauan Konsep asumsi perilaku ideal, manakah dari gas berikut ini yang akan 
                               memiliki volumeterbesar di STP? 
                               (a) 0,82 mol He. 
                               (b) 24 g N₂.                 
                               (c) 5,0 . 10²³ molekul Cl₂.

Persamaan gas ideal berfungsi untuk masalah yang tidak melibatkan perubahan P, V, T

 , dan n untuk sampel gas. Jadi, jika kita tahu ada tiga variabel, kita dapat hitung yang keempat menggunakan persamaan. Kadang-kadang berkaitan dengan perubahan tekanan, volume, dan suhu, atau bahkan dalam jumlah gas. Ketika kondisi berubah, kita harus menggunakan bentuk turunan dari persamaan gas ideal yang memperhitungkan kondisi awal dan akhir. Kita dapatkan persamaan yang diturunkan sebagai berikut. Dari Persamaan (5.8),

 

Karena itu,

Sangat menarik untuk dicatat bahwa semua hukum gas yang dibahas dalam Bagian 5.3 dapat diturunkan dari Persamaan (5.9). Jika n₁ =  n₂, umumnya terjadi karena jumlah gas biasanya tidak berubah, maka persamaannya menjadi

Aplikasi Persamaan (5.9) ditunjukkan pada Contoh 5.5, 5.6, dan 5.7.

CONTOH 5.5

Balon helium dalam penelitian ilmiah.

Balon helium dengan volume 0,55 L di permukaan laut (1,0 atm) dibiarkan naik ke ketinggian 6,5 km, di mana tekanannya sekitar 0,40 atm. Dengan asumsi bahwa suhu tetap konstan, berapakah volume terakhir dari balon?

Strategi  Jumlah gas di dalam balon dan suhunya tetap konstan, tetapi tekanan dan 
               volumenya berubah. Hukum gas apa yang Anda butuhkan?
Solusi     Kita mulai dengan Persamaan (5.9)

               Karena n₁ = n₂ dan T₁ = T ₂,

               yang merupakan hukum Boyle [lihat Persamaan (5.2)]. 
               Informasi yang diberikan  ditabulasikan: Kondisi

                                                  kondisi awal                           kondisi akhir

                                                  P₁ = 1.0 atm                             P₁ = 0.40 atm
                                                  V₁ = 0,55 L                             V₂ ? 

Periksa  Ketika tekanan yang diterapkan pada balon berkurang (pada suhu konstan), 
               gas helium mengembang dan volume balon meningkat. Volume akhir lebih 
               besar dari volume awal, jadi jawabannya masuk akal.

           CONTOH 5.6

Bola lampu listrik biasanya diisi argon

 Argon adalah gas inert yang digunakan dalam bola lampu untuk memperlambat penguapan dari tungsten fi lament. Bola lampu tertentu yang mengandung argon pada 1,20 atm dan 18⁰C dipanaskan hingga 85⁰C pada volume konstan. Hitung tekanan finalnya (dalam atm).

Strategi    Suhu dan tekanan argon berubah tetapi jumlah dan volume gas tetap sama. 
                  Persamaan apa yang akan Anda gunakan untuk memecahkan tekanan 
                  akhir? 
                  Berapa satuan suhu yang harus  Anda gunakan?

Solusi       Karena n₁ = n₂ dan V₁ = v_{2 ,} Persamaan (5.9) menjadi

yang merupakan hukum Charles [lihat Persamaan (5.6)]. 

Selanjutnya kita tulis 
                                  Kondisi Awal                          Kondisi Terakhir
                                  P₁ = 1,20 atm                          P₂?

Peri                                  T₁ =  (18 1 273) K = 291 K     T₂ = (85 1 273) K = 358 K

CONTOH 5.7
Gelembung kecil naik dari dasar danau, di mana suhu dan tekanannya 8⁰C dan 6,4 atm, ke permukaan air, di mana suhunya 25⁰C dan tekanannya 1,0 atm. Hitung volume akhir (dalam mL) dari gelembung jika volume awalnya 2,1 mL

Strategi Dalam memecahkan masalah semacam ini, banyak informasi 
              diberikan, kadang-kadang bermanfaat untuk membuat sketsa 
               situasi, seperti yang ditunjukkan di sini:

                 Awal                                       akhir

                 P₁ = 6.4 atm                             P₂ = 1.4 atm            

                 V₁ = 2.1 atm                            V₂ = ?  n₁ = n₂

                                                     T₁ = 8⁰C                                   T₂ = 25⁰C 

             Berapa satuan suhu yang harus digunakan dalam perhitungan?

Solusi   Menurut Persamaan (5.9)

Kami berasumsi bahwa jumlah udara dalam gelembung tetap konstan, yaitu n₁ = n₂, sehingga

yang merupakan Persamaan (5.10). Informasi yang diberikan diringkas:

                  Kondisi Awal                                      Kondisi Akhir

                  P₁ = 6.4 atm                                        P₂ = 1.0 atm

                  V₁ = 2,1 mL                                        V₂ =?

                   T₁ - (8 + 273) K = 281 K                    T₂ = (25 + 273) K = 298 K

Periksa   

Dapat dlihat bahwa volume akhir melibatkan mengalikan volume awal dengan rasio tekanan                (P₁ / P₂) dan rasio suhu (T₂ / T₁). Ingat bahwa volume berbanding terbalik dengan tekanan,               dan volume berbanding lurus dengan suhu. Karena tekanan menurun dan suhu meningkat                   saat gelembung naik, kami berharap volume gelembung meningkat. Bahkan, di sini                             perubahan tekanan memainkan peran yang lebih besar dalam perubahan volume.

               Asumsikan jumlah tahi lalat tetap tidak berubah.

 Perhitungan Densitas

Jika kita mengatur ulang persamaan gas ideal, kita dapat menghitung densitas gas:

Jumlah mol gas, n, diberikan oleh

di mana m adalah massa gas dalam gram dan  adalah massa molarnya. Karena itu 

Karena densitas, d, adalah massa per satuan volume, kita bisa tulis

Tidak seperti molekul dalam benda padat (yaitu, dalam cairan dan padatan), molekul gas dipisahkan oleh jarak yang besar dibandingkan dengan ukurannya. Akibatnya, kerapatan gas sangat rendah di bawah kondisi atmosfer. Untuk alasan ini, kerapatan gas biasanya dinyatakan dalam gram per liter (g / L) daripada gram per mililiter (g / mL), seperti yang ditunjukkan Contoh 5.8.

CONTOH 5.8

CO₂

Hitung kerapatan karbon dioksida (CO₂) dalam gram per liter (g / L) pada 0,990 atm dan 55⁰C.

 Strategi   Kita membutuhkan Persamaan (5.11) untuk menghitung densitas gas. 
                  Berapa satuan suhu yang harus digunakan?

Solusi        Untuk menggunakan Persamaan (5.11), kita mengubah suhu menjadi 
                  kelvin (T = 273 + 55 = 328 K) dan menggunakan 44,01 g untuk 
                  massa molar dari CO₂:

Sebagai alternatif, kita bisa memecahkan kerapatan dengan menulis

Dengan asumsi bahwa kita memiliki 1 mol CO₂, massa adalah 44,01 g. Volume gas dapat diperoleh dari persamaan gas ideal

Komentar  Dalam satuan gram per mililiter, kerapatan gas adalah 

                    1,62 x 10²³ g / mL, yang  merupakan jumlah yang sangat kecil. 

                    Sebagai perbandingan, kerapatan air adalah 1,0 g /                     

                     mL dan emas adalah 19,3 g / cm³.

 Latihan Praktik Apa densitas (dalam g / L) dari uranium hexafl uoride (UF 6) 
                           pada 779 mmHg   dan  62⁰C?

Molar Massa Zat Gaseous

Dari apa yang telah kita lihat sejauh ini, Anda mungkin memiliki kesan bahwa massa molar suatu zat ditemukan dengan memeriksa rumusnya dan menjumlahkan massa molar atom komponennya. Namun, prosedur ini hanya berfungsi jika rumus sebenarnya dari zat tersebut diketahui. Dalam prakteknya, ahli kimia sering berurusan dengan zat yang tidak diketahui atau hanya komposisi yang sebagian ditentukan. Jika zat yang tidak diketahui adalah gas, massa molarnya tetap dapat ditemukan berkat persamaan gas ideal. Semua yang diperlukan adalah nilai densitas yang ditentukan secara eksperimental (atau massa dan data volume) untuk gas pada suhu dan tekanan yang diketahui. Dengan menata ulang Persamaan (5.11) kita dapatkan

Dalam percobaan yang khas, bohlam volume dikenal diisi dengan zat gas yang diteliti. Suhu dan tekanan sampel gas dicatat, dan total massa bola ditambah sampel gas ditentukan. Bola lampu kemudian dievakuasi (dikosongkan) dan ditimbang lagi. Perbedaan massa adalah massa gas. Kepadatan gas sama dengan massanya dibagi dengan volume bola lampu. Setelah kita mengetahui densitas gas, kita dapat menghitung massa molar dari substansi menggunakan Persamaan (5.12). Tentu saja, spektrometer massa akan menjadi instrumen yang ideal untuk menentukan massa molar, tetapi tidak setiap ahli kimia mampu membelinya. Contoh 5.9 menunjukkan metode kerapatan untuk penentuan massa molar.

CONTOH 5.9

Seorang ahli kimia telah mensintesis senyawa klorin dan oksigen berwarna kuning kehijauan dan menemukan bahwa densitasnya adalah 7,71 g / L pada 36⁰C dan 2,88 atm. Hitung massa molar dari senyawa dan tentukan rumus molekulnya.

Strategi  Karena Persamaan (5.11) dan (5.12) adalah penataan ulang satu sama lain, 
                jadi dapat dihitung massa molar gas jika kita tahu densitas, suhu, dan 
                tekanannya. Rumus molekul senyawa harus konsisten dengan massa 
                molarnya. Apa unit suhu yang harus kita gunakan?

 Solusi     Dari Persamaan (5.12)

Sebagai alternatif, kita dapat memecahkan massa molar dengan menulis

Dari kerapatan yang diberikan kita tahu ada 7,71 g gas dalam 1 L. Jumlah mol gas dalam volume ini dapat diperoleh dari persamaan gas ideal

Oleh karena itu, massa molar diberikan oleh

ClO₂

Kita dapat menentukan rumus molekul senyawa dengan percobaan  and kesalahan, hanya menggunakan pengetahuan tentang massa molar klorin (35,45 g) dan oksigen (16,00 g). Kita tahu bahwa senyawa yang mengandung satu atom Cl dan satu atom O akan memiliki massa molar 51,45 g, yang terlalu rendah, sedangkan massa molar dari senyawa yang terdiri dari dua atom Cl dan satu atom O adalah 86,90 g, yang terlalu tinggi. Dengan demikian, senyawa tersebut harus mengandung satu atom Cl dan dua atom O dan memiliki rumus ClO₂, yang memiliki massa molar 67,45 g.

Latihan Praktik Kerapatan senyawa organik gas adalah 3,38 g / L pada 40⁰C 
                          dan 1,97 atm. Apa massa molarnya?

Karena Persamaan (5.12) berasal dari persamaan gas ideal, kita juga dapat menghitung massa molar zat gas menggunakan persamaan gas ideal, seperti yang ditunjukkan pada Contoh 5.10.

CONTOH 5.10

Si₂F₆

 Strategi      Analisis kimia senyawa gas menunjukkan bahwa mengandung 
                    33,0 persen silikon (Si) dan 67,0 persen fluorine (F) oleh 
                    massa. Pada 35 ° C, 0,210 L senyawa  memberikan tekanan 
                    1,70 atm. Jika massa 0,210 L senyawa adalah 2,38 g, 

                    hitung rumus molekul senyawa tersebut.   masalahnya bisa 
                    dibagi menjadi dua bagian.  Pertama, ia meminta rumus 
                    empiris senyawa dari persen dengan massa Si dan F. Kedua,

                    informasi yang disediakan memungkinkan kita untuk menghitung 
                    massa molar senyawa  dan karenanya menentukan rumus 
                    molekulnya. Apa hubungan antara massa molar 

                    empiris dan massa molar dihitung dari rumus molekul?

Solusi          Kami mengikuti prosedur dalam Contoh 3.9 untuk menghitung 
                    rumus empiris dengan mengasumsikan bahwa kami memiliki 
                    100 g senyawa, sehingga persentase 

                    dikonversi menjadi gram. Jumlah mol Si dan F diberikan oleh

 

Oleh karena itu, rumus empiris adalah Si _1,17 F _3,53, atau, dibagi dengan subskrip 

yang lebih kecil (1,17), kita memperoleh SiF₃. Untuk menghitung 

massa molar senyawa, pertama-tama kita perlu menghitung jumlah mol 

yang terkandung dalam 2, 38 g senyawa. Dari persamaan gas ideal

Karena ada 2,38 g dalam 0,0141 mol senyawa, massa dalam 1 mol, 

atau massa molar, diberikan oleh

Massa molar dari rumus empiris SiF₃ adalah 85,09 g. Ingat bahwa rasio 

(massa molar / massa molar empiris) selalu merupakan bilangan 

bulat (169/85.09 ~ 2). Oleh karena itu, rumus 

molekul senyawa harus (SiF₃)₂ atau Si₂ F₆. 

REVIEW MATERI