Tugas Kelompok Kimia Terapan

Kimia Gas

Oleh :Arya Duta P. : 6709040005Prahasdita P. : 6709040011Eko Prasetyo : 6709040017Ricky N. : 6709040024Fandi Nur A. : 6709040029

JurusanTeknik Pengelasan

PPNS – ITSTahun Ajaran2009 – 2010

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ………………………………………………………………… i

Pendahuluan ........................................................................................................ 2

Pembahasan Materi ............................................................................................ 2

Gas Alam .............................................................................................................. 2

Komponen Utama Gas Alam ................................................................... 2

Pemanfaatan Gas Alam ............................................................................ 3

Gas Ideal .............................................................................................................. 3

Kriteria Gas Ideal ..................................................................................... 3

Persamaan Gas Ideal ................................................................................ 4

Teori Kinetik Gas ................................................................................................ 6

Las Gas Asitelin ................................................................................................... 6

Struktur Tabung Gas Asitelin beserta Elektrodanya ........................... 7

Gambar Tabung Asetilen dan Oksigen untuk

Pengelasan Oksi-Asetilen ................................................................ 8

Skema Nyala Las Oksi - Asetilen dan Sambungan

Gasnya .............................................................................................. 9

Nyala dan Suhu yang Dicapai Pada Ujung

Pembakar ......................................................................................... 10

Kata Penutup ....................................................................................................... 13

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan rahmat

dan hidayah-Nya lah akhirnya tugas kami untuk menyusun makalah ini dapat

terselesaikan tepat pada waktunya. Semoga dengan tersusunnya makalah ini dalam

pembahasan mengenai Kimia Gas ini dapat memberikan dan menambah

pengetahuan yang berguna tentang hal tersebut pada kita sekalian.

Dari latar belakang Kimia Gas yang kini mulai berkembang pesat di kalangan

industri kecil, menengah, bahkan besar, maka kami mempelajari serta mempelajari

apa saja gas yang dipakai dalam teknologi pengelasan beserta reaksi - reaksi kimia

yang terjadi pada pengelasan tersebut. Oleh karena itu maka kita perlu mengetahui

bagaimana proses pengelasan dengan macam – macam gas kimia tersebut.

Makalah ini kami susun demi tugas Kimia terapan 1. Kami sadar bahwa makalah

ini jauh dari kesempurnaan dalam penyusunannya. Maka dari itu kami mengharap

kritik dan saran yang membangun dari para pembaca demi kesempurnaan dan

manfaat makalah ini.

Demikian makalah ini kami susun dengan sungguh – sungguh. Semoga hasil kerja

kami ini dapat berguna untuk sekarang dan kedepan. Dan atas semua pihak yang telah

mendukung dan membantu untuk terselesaikannya makalah ini, kami sampaikan rasa

terimakasih yang sedalam – dalamnya.

Surabaya, 29 Oktober 2009

Tim Penyusun

PENDAHULUAN

Gas adalah suatu fase benda. Seperti cairan, gas mempunyai kemampuan untuk

mengalir dan dapat berubah bentuk. Namun berbeda dari cairan, gas yang tak tertahan

tidak mengisi suatu volume yang telah ditentukan, sebaliknya mereka mengembang

dan mengisi ruang apapun di mana mereka berada. Tenaga gerak /energi kinetis

dalam suatu gas adalah bentuk zat terhebat kedua (setelah plasma). Karena

penambahan energi kinetis ini, atom-atom gas dan molekul sering memantul antara

satu sama lain, apalagi jika energi kinetis ini semakin bertambah.

Pembahasan Materi

Gas AlamGas alam sering juga disebut sebagai gas bumi atau gas rawa adalah bahan bakar

fosil berbentuk gas yang terutama terdiri dari metana CH4. Ia dapat ditemukan di

lading minyak dan ladang gas bumi dan juga tambang batu bara.

Komponen Utama Gas Alam Komponen utama dalam gas alam adalah metana (CH4), yang merupakan

molekul hidrokarbon rantai terpendek dan teringan. Gas alam juga mengandung

molekul-molekul hidrokarbon yang lebih berat seperti etana (C2H6), propana

(C3H8) dan butana (C4H10), selain juga gas-gas yang mengandung sulfur

(belerang). Gas alam juga merupakan sumber utama untuk sumber gas helium.

Secara Garis Besar Pemanfaatan Gas Alam

Dibagi Atas 3 Kelompok yaitu :

Gas alam sebagai bahan bakar, antara lain sebagai bahan bakar

Pembangkit Listrik Tenaga Gas / Uap, bahan bakar industri ringan,

menengah dan berat, bahan bakar kendaraan bermotor, sebagai gas kota

untuk kebutuhan rumah tangga hotel, restoran dan sebagainya.

Gas alam sebagai bahan baku, antara lain bahan baku untuk soft drink, dry

ice pengawet makanan, hujan buatan, industri besi tuang, pengelasan, dan

bahan pemadam api ringan.

Gas alam sebagai komoditas energi untuk ekspor, yakni Liquefied Natural

Gas (LNG).

Gas Ideal

Kriteria Gas Ideal:

Partikel gas ideal tersebar merata dalam ruang yang sempit dan jumlahnya

banyak.

Partikel gas ideal senantiasa bergerak dan arahnya sembarang.

Tidak boleh ada gaya yang bekerja antar partikel gas ideal atau antara

partikel gas dengan dinding kecuali jika bertumbukan.

Tumbukan yang terjadi antar partikel gas berlangsung elastis sempurna;

dinding dianggap licin dan tegar, partikel gas ideal dianggap bola kecil

yang masif.

Jarak antar partikel gas ideal jauh lebih besar daripada ukuran partikel gas

ideal, sehingga ukuran partikel gas ideal dapat diabaikan.

Contoh gas ideal :

1. Dalam keadaan real tak ada satupun gas sejati yang memenuhi kriteria

gas ideal.

2. Gas sejati dapat diberlakukan sebagai gas ideal dengan pembatasan

tertentu.

3. Dalam keadaan khusus tersebut (aplikasi teknis), perumusan yang ada

menggunakan perumusan gas ideal.

Contoh sederhana :

Motor bensin menggunakan siklus Otto. Gas yang digunakan adalah

campuran udara dan bensin, tetapi rumus yang digunakan mengacu pada

gas ideal dengan meniadakan unsur gesekan (tumbukan antar partikel

dengan dinding) dan gaya geseknya. Gaya adhesi dan gaya kohesi udara

dan bensin juga ditiadakan

Simpulan pasti dalam aplikasi teknis, perumusan yang ada menggunakan

konsepsi gas ideal.

Persamaan Gas Ideal gas ideal itu gas yang memenuhi persamaan

P.V=N.k.T atau P.V=n.R.T

Keterangan:

P = tekanan udara

V = volume

N = jumlah partikel gas

n = jumlah mol gas

k = tetapan boltzman(0,082)

R = tetapan gas ideal

T = temperature

Gas Ideal merupakan gas nyata.

Contoh: Udara (Karbondioksida, Oksigen, Nitrogen, dsb.)

Teori untuk gas ideal memiliki asumsi-asumsi berikut ini:

Gas terdiri dari partikel-partikel sangat kecil, dengan [massa] tidak nol.

Banyaknya molekul sangatlah banyak, sehingga perlakuan statistika dapat

diterapkan.

Molekul-molekul ini bergerak secara konstan sekaligus acak. Partikel-

partike yang bergerak sangat cepat itu secara konstan bertumbukan dengan

dinding-dinding wadah.

Tumbukan-tumbukan partikel gas terhadap dinding wadah bersifat lenting

(elastis) sempurna.

Interaksi antarmolekul dapat diabaikan (negligible). Mereka tidak

mengeluarkan gaya satu sama lain, kecuali saat tumbukan terjadi.

Keseluruhan volume molekul-molekul gas individual dapat diabaikan bila

dibandingkan dengan volume wadah. Ini setara dengan menyatakan bahwa

jarak rata-rata antarpartikel gas cukuplah besar bila dibandingkan dengan

ukuran mereka.

Molekul-molekul berbentuk bulat (bola) sempurna, dan bersifat lentur

(elastic).

Energi kinetik rata-rata partikel-partikel gas hanya bergantung kepada

suhu sistem.

Efek-efek relativistik dapat diabaikan.

Efek-efek Mekanika kuantum dapat diabaikan. Artinya bahwa jarak

antarpartikel lebih besar daripada panjang gelombang panas de Broglie

dan molekul-molekul dapat diperlakukan sebagai objek klasik.

Waktu selama terjadinya tumbukan molekul dengan dinding wadah dapat

diabaikan karena berbanding lurus terhadap waktu selang antartumbukan.

Persamaan-persamaan gerak molekul berbanding terbalik terhadap waktu.

Lebih banyak pengembangan menenangkan asumsi-asumsi ini dan didasarkan

kepada Persamaan Boltzmann. Ini dapat secara akurat menjelaskan sifat-sifat gas

padat, sebab mereka menyertakan volume molekul. Asumsi-asumsi penting

adalah ketiadaan efek-efek quantum, kekacauan molekular dan gradien kecil di

dalam sifat-sifat banyaknya. Perluasan terhadap orde yang lebih tinggi dalam

kepadatan dikenal sebagai perluasan virial. Karya definitif adalah buku tulisan

Chapman dan Enskog, tetepi terdapat pengembangan yang lebih modern dan

terdapat pendekatan alternatif yang dikembangkan oleh Grad, didasarkan pada

perluasan momentum.Di dalam batasan lainnya, untuk gas yang diperjarang,

gradien-gradien di dalam sifat-sifat besarnya tidaklah kecil bila dibandingkan

dengan lintasan-lintasan bebas rata-ratanya. Ini dikenal sebagai rezim Knudsen

regime dan perluasan-perluasannya dapat dinyatakan dengan Bilangan Knudsen.

Teori Kinetik juga telah diperluas untuk memasukkan tumbukan tidak lenting di

dalam materi butiran oleh Jenkins dan kawan-kawan.

Teori Kinetik Gas

Teori Kinetik ( teori kinetik pada gas ) berupaya menjelaskan sifat-sifat

makroskopik gas seperti tekanan, suhu, atau volume dengan memperhatikan

komposisi molekular mereka dan gerakannya. Intinya teori ini menyatakan bahwa

tekanan disebabkan oleh tumbukan antar molekul yang bergerak pada kecepatan

yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik Molekular

atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas.

Las Gas Asetilen

Las Gas/Karbit adalah proses penyambungan logam dengan logam

(pengelasan) yang menggunakan gas karbit ( gas aseteline=C2H2 )

sebagai bahan bakar, prosesnya adalah membakar bahan bakar gas

dengan O2 sehingga menimbulkan nyala api dengan suhu yang dapat

mencairkan logam induk dan logam pengisi. Sebagai bahan bakar dapat

digunakan gas-gas asetilen, propana atau hidrogen. Ketiga bahan bakar

ini yang paling banyak digunakan adalah gas asetilen, sehingga las gas

pada umumnya diartikan sebagai las oksi-asetelin. Karena tidak

menggunakan tenaga listrik, las oksi-asetelIn banyak dipakai di lapangan.

Struktur Tabung Gas Asitelin beserta Elektrodanya

A. Peralatan

Untuk dapat mengelas atau memotong ataupun fungsi lainya dari proses las gas

maka diperlukan peralatan yang dapat menunjang fungsi-fungsi itu. Secara

umum, peralatan yang digunakan dalam gas iniadalah : 

1. Tabung gas Oksigen dan tabung gas bahan bakar,

2. Katup silinder/tabung,

3. Regulator,

4. Selang gas,

5. Torch,

6. Peralatan pengaman

1. Tabung Gas

Tabung gas berfungsi untuk menampung gas atau gas cair dalam kondisi

bertekanan. Umumnya tabung gas dibuat dari Baja, tetapi sekarang ini sudah

banyak tabung-tabung gas yang terbuat dari paduan Alumunium. Tabung gas

tersedia dalam bentuk beragam mulai berukuran kecil hingga besar. Ukuran

tabung ini dibuat berbeda karena disesuaikan dengan kapasitas daya tampung gas

dan juga jenis gas yang ditampung.

Untuk membedakan tabung gas apakah didalamnya berisi gas Oksigen,

Asetilen atau gas lainya dapat dilihat dari kode warna yang ada pada

tabung itu. 

Gambar Tabung Asetilen dan Oksigen

untuk Pengelasan Oksi-Asetilen

2. Katup Tabung

Sedang pengatur keluarnya gas dari dalam tabung maka digunakan

katup. Katup ini ditempatkan tepat dibagian atas dari tabung. Pada tabung

gas Oksigen, katup biasanya dibuat dari material Kuningan, sedangkan

untuk tabung gas Asetilen, katup ini terbuat dari material Baja.

3. Regulator

Regulator atau lebih tepat dikatakan Katup Penutun Tekan, dipasang

pada katub tabung dengan tujuan untuk mengurangi atau menurunkan

tekann hingga mencapai tekana kerja torch. Regulator ini juga berperan

untuk mempertahankan besarnya tekanan kerja selama proses

pengelasan atau pemotongan. Bahkan jika tekanan dalam tabung

menurun, tekana kerja harus dipertahankan tetap oleh regulator.

Pada regulator terdapat bagian-bagian seperti saluran masuk, katup

pengaturan tekan kerja, katup pengaman, alat pengukuran tekanan

tabung, alat pengukuran tekanan kerja dan katup pengatur keluar gas

menuju selang.

Skema Nyala Las Oksi - Asetilen dan

Sambungan Gasnya

Nyala dan Suhu yang Dicapai Pada Ujung

Pembakar

4. Selang Gas

Untuk mengalirkan gas yang keluar dari tabung menuju torch digunakan

selang gas. Untuk memenuhi persyaratan keamanan, selang harus

mampu menahan tekan kerja dan tidak mudah bocor. Dalam

pemakaiannya, selang dibedakan berdasarkan jenis gas yang dialirkan.

Untuk memudahkan bagimana membedakan selang Oksigen dan selang

Asetilen mak cukup memperhatikan kode warna pada selang. Berikut ini

diperlihatkan table yang berisi informasi tentang perbedaan warna untuk

membedakan jenis gas yang mengalir dalam selang.

Torch

Gas yang dialirkan melalui selang selanjutnya diteruskan oleh torch,

tercampur didalamnya dan akhirnya pada ujuang nosel terbentuk nyala

api. Dari keterangan diatas, toch memiliki dua fungsi yaitu :

a.Sebagai pencampur gas oksigen dan gas bahan bakar.

b.Sebagai pembentuk nyala api diujung nosel.

Torch dapat dapat dibagi menjadi beberapa jenis menurut klasifikasi

berikut ini :

1. Menurut cara/jalannya gas masuk keruang pencampur.

Dibedakan atas :

Injector torch (tekanan rendah)

Pada torch jenis ini, tekanan gas bahan bakar selalu dibuat lebih rendah

dari tekanan gas oksigen.

Equal pressure torch (torch bertekanan sama)

Pada torch ini, tekanan gas oksigen dan tekanan gas bahan bakar pada

sisi saluran masuk sama besar.proses pencampuran kedua gas dalam

ruang pencampur berlangsung dalam tekanan yang sama.

2. Menurut ukuran dan berat. Dibedakan atas :

- Toch normal

- Torch ringan/kecil

3. Menurut jumlah saluran nyala api. Dibedakan atas :

- Torch nyala api tunggal

- Torch nyala api jamak

4. Menurut gas yang digunakan. Dibedakan atas :

- Torch untuk gas asetilen

- Torch untuk gas hydrogen, dan lain-lain.

5. Menurut aplikasi. Dibedakan atas :

- Torch manual

- Torch otomatik/semi otomatik

Dalam industri polimerisasi poliolefin, bahan baku gas etilen seringkali

terkontaminasi dengan gas asetilen dan pemisahannya cukup sulit karena memiliki

titik didih serupa. Kontaminan ini dapat meracuni katalis ( Ziegler-Natta ) dan bahkan

bisa bereaksi dengan material reaktor dari tembaga membentuk senyawa tembaga-

asetilida yang dapat menyumbat reaktor dan mudah meledak Oleh karena itu asetilen

perlu disingkirkan dari aliran gas etilen. Salah satu cara yang populer dan dikenal di

industri adalah reaksi hidrogenasi selektif ( selective hydrogenation ) menggunakan

katalis paladium-silver yang dipakai oleh karbon atau alumina. Proses ini ternyata

masih memiliki banyak masalah diantaranya adalah pemakaian katalis dari logam

transisi yang mahal dan terjadi reaksi hidrogenasi samping yang mengubah etilen

menjadi etana.

Dalam praktek, asetilen disimpan dalam tabung silinder logam dengan cara

dilarutkan dalam aseton dan diberi tekanan kurang lebih 15 psi. Aseton berfungsi

semacam pelarut yang bisa menampung dan meredam kereaktifan asetilen karena

molekul asetilen dan aseton saling berasosiasi. Tapi pelarut ini lagi-lagi adalah pelarut

organik yang mudah menguap dan terbakar. Selain itu tekanan yang diberikan hanya

sebatas 15 psi karena asetilen pada tekanan lebih tinggi (yang artinya konsentrasi

lebih tinggi) memiliki potensi ledakan dan terpolimerisasi ( self polimerization ).

Kimia Asetilen dan Proses Ekstraksi

Mengapa menggunakan DMF atau NMP? Salah satu alasannya adalah (selain

pelarut tersebut diproduksi massal dan umum digunakan), DMF dan NMP

digolongkan sebagai senyawa amida dan memiliki sifat basa lemah. Sementara itu,

asetilen walaupun berbentuk gas memiliki karakter asam. Asetilen memiliki dua buah

atom hidrogen yang masing-masing terikat pada dua atom karbon berikatan rangkap

3. Ikatan antar karbon rangkap 3 ini meningkatkan kepolaran masing-masing atom,

sehingga hidrogen memiliki sedikit muatan positif dan karbon memiliki muatan

negatif. Kepolaran inilah yang memberikan derajat Keasaman atom hidrogen pada

molekul asetilen (pKa = 25). Walaupun asam sangat lemah tapi sifat ini memiliki

dampak besar dan bisa dieksploitasi, apalagi dalam konsentrasi yang besar (bulk

quantity). Dengan DMF atau NMP yang mempunyai sifat basa lemah, diharapkan

ekstraksi asetilen berlangsung tuntas dan selektif karena gas - gas hidrokarbon lain

misalnya etilen, butana, metan, dan lain-lain tidak memiliki karakteristik seperti

asetilen.

KATA PENUTUP

Demikianlah makalah kami dengan tema Kimia Gas yang telah kami buat.

Mudah – mudahan makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua dalam

memperdalam materi kuliah yang berikut ini. Kami mohon maaf apabila terdapat

kesalahan kata – kata maupun ucapan yang tak berkenan di hati Anda sekalian.

Sekali lagi kami mohon maaf.Terima kasih atas diberikannya waktu untuk

mengerjakan makalah ini, mudah - mudahan dapat memberikan ilmu yang

bermanfaat bagi kita semua.

Terima kasih.