makalah kimia fisika

7/17/2019 MAKALAH KIMIA FISIKA

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-kimia-fisika-568db56c1e3f5 1/26

MAKALAH KIMIA FISIKA

PEMICU 1: SIFAT CAIRAN DAN GAS

Tanggal Pengumpulan : 25 Septeme! 2"15

Kel#mp#$ %

Al&e! 'e!l(anta Ma)*apat( +1,"--"%%5,.

'a!neu/ 0angl(e +1,"--"%%-".Fa!(/a Nu!($ +1,"--"%3-2.

G)(na Ma!/a N4 +1,"--""25.

Inne Pu/p(ta Sa!( +1,"--""%-.

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK UNI6ERSITAS IND7NESIA

2"15

'A' I 8 PENDAHULUAN



Wujud zat merupakan bentuk-bentuk berbeda yang diambil oleh berbagai fase materi berlainan.

Pembedaan ini dibuat berdasarkan perbedaan kualitatif dalam sifat bulk , dalam keadaan padatan zat

mempertahankan bentuk dan volume; dalam keadaan cairan zat mempertahankan volume tetapi menyesuaikan

dengan bentuk wadah tersebut; dan sedangkan gas mengembang untuk menempati volume apa pun yang tersedia.

Perbedaan antara wujud zat saat ini didasarkan pada perbedaan dalam hubungan antar molekul. alam

keadaan padatan gaya - gaya intermolekul menjaga molekul - molekul berada dalam hubungan spasial tetap. alam

cairan, gaya - gaya antar molekul menjaga molekul tetap berada berdekatan, namun tidak ada hubungan spasial yang

tetap. alam keadaan gas molekul lebih terpisah dan gaya tarik antar molekul relatif tidak memengaruhi

gerakannya.

!as merupakan salah satu dari tiga wujud zat dan walaupun wujud ini merupakan bagian tak

terpisahkan dari studi kimia, sifat fisik gas bergantung pada struktur molekul gasnya dan sifat kimia gas

juga bergantung pada strukturnya. !as dapat didefinisikan dengan parameter tekanan "P#, volume "$#,

temperature "%#, dan jumlah mol "n#.

!as dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gas ideal dan gas nyata . &uatu gas disebut gas ideal

bila memenuhi hukum gas ideal, yaitu hukum 'oyle, !ay (ussac, dan )harles dengan persamaan P.$ * n.+.%.

kan tetapi, pada kenyataannya gas yang ada tidak dapat benar-benar mengikuti hukum gas ideal tersebut yang

disebut dengan gas nyata.

!as memiliki sifat dapat dicairkan, proses liuidifikasi gas bertujuan untuk mempermudah transport,

pengangkutan dan penyimpanan. elalui proses ini volume gas dapat ditekan /diperkecil 011 kali. !as mentah yang

diambil dari alam masih mengandung molekul-molekul gas yang tidak diperlukan seperti karbon dioksida, air dan

perak. aka dari itu gas mentah dialirkan melalui beberapa pipa, setiap pipa bertujuan untuk mengubah suhu dan

tekanan yang diatur untuk memisahkan gas dari molekul-molekul yang tidak diperlukan.

odel kinetika gas memberikan gambaran kuantitatif dari peristiwa peristiwa yang berlangsung dalam gas,

dan dapat juga dipergunakan untuk menghitung frekwensi tumbukan dan jarak bebas rata-rata yang dialami oleh gas

dalam pergerakannya yang acak. 2rekwensi tumbukan merupakan jumlah tumbukan yang dilakukan oleh molekul

gas per satuan waktu. 3arak bebas rata-rata merupakan perjalanan rata-rata molekul yang bebas tumbukan "jarak

rata-rata di antara tumbukan#. %umbukan terjadi jika dua molekul saling mendekat dalam jarak d "diameter

tumbukan#. olekul gas diasumsikan sebagai bola keras, dan besar d "diameter tumbukan# untuk molekul yang

identik sama dengan diameter molekul.

engan adanya panas, molekul gas bergerak ke segala arah dan dari pergerakan ini, kita mencari distribusi kecepatan

molekul itu pada arah pergerakan tersebut. 'esar kecepatan pergerakan molekul bermacam-macam, demikian juga arahnya.

engan perantara system koordinat, kita dapat menguraikan vector kecepatan ini ke dalam komponen, dan setingkat demi

setingkat kita memperhatikan pergerakan dari satu arah hingga seluruh arah.

Pada system koordinat kartesius, vector kecepatan molekul v dapat diuraikan ke dalam ketiga komponennya masing-masing

sehingga4

&alah seorang yang mencoba menentukan distribusi kecepatan ini adalah 3ames a5well dan hasil penentuannya disebut sebagai

6



distibusi Maxwell .

istibusi kecepatan a5well-'oltzmann4

istribusi a5well-'oltzmann menggambarkan kecepatan partikel dalam gas, dimana partikel tidak terus menerus berinteraksisatu sama lain, tetapi bergerak bebad antara tabrakan pendek. 7ni menggambarkan kemungkinan kecepatan partikel "besarnya

vector kecepatannya# yang dekat dengan nilai yang diberikan sebagai fungsi dari suhu dari system, massa partikel, dan nilai

kecepatan.

istribusi a5well-'oltzmann biasanya dianggap sebagai distribusi kecepatan molekul, tetapi yang dapat merujuk kepada

distribusi untuk kecepatan, momentum, dan besarnya momentum molekul, yang masing-masing akan memiliki fungsi

probabilitas distribusi yang berbeda, semua dari yang terkait.

8



'A' II 9 ISI

Lan*a/an Te#!(

A4 S(at *an ;u<u* at

Wujud zat merupakan bentuk-bentuk berbeda yang diambil oleh berbagai fase materi berlainan.

Pembedaan ini dibuat berdasarkan perbedaan kualitatif dalam sifat bulk , dalam keadaan padatan zat

mempertahankan bentuk dan volume; dalam keadaan cairan zat mempertahankan volume tetapi menyesuaikan

dengan bentuk wadah tersebut; dan sedangkan gas mengembang untuk menempati volume apa pun yang

tersedia.

Perbedaan antara wujud zat saat ini didasarkan pada perbedaan dalam hubungan antar molekul. alam

keadaan padatan gaya - gaya intermolekul menjaga molekul - molekul berada dalam hubungan spasial tetap.

alam cairan, gaya - gaya antar molekul menjaga molekul tetap berada berdekatan, namun tidak ada hubungan

spasial yang tetap. alam keadaan gas molekul lebih terpisah dan gaya tarik antar molekul relatif tidak

memengaruhi gerakannya.

Gama! 14 M#le$ul pa*a at pa*at= >a(!= *an ga/

9at padat mempunyai sifat bentuk dan volumenya tetap. 9at padat betnuknya tetap dikarenakan

partikel-partikel pada zat padat saling berdekatan, tersusun teratur dan mempunyai gaya tarik antra

partikel sangat kuat. $olumenya tetap dikarenakan partikel pada zat padat dapat bergerak dan berputar

pada kedudukannya saja.

9at cair mempunyai sifat bentuk berubah-ubah dan volumenya tetap. 9at cair 'entuknya berubah-ubah

dikarenakana partikel-partikel pada zat cair berdekatan tetapi renggang, tersusun teratur, gaya tarik

antar partikel agak lemah. $olumenya tetap dikarenakan partikel pada zat cair, mudah berpindah tetapi

tidak dapat meninggalakan kelompoknya. 9at gas mempunyai sifat bentuk berubah-ubah dan volume berubah-ubah. 'entuknya berubah-ubah

dikarenakan partikel-partikel pada zat gas berjauhan, tersusun tidak teratur, gaya tarik antar partikel

sangat lemah. $olumenya berubah-ubah dikarenakan partikel pada zat gas dapat bergerak bebas

meninggalkan kelompoknya.

'4 Ga/ (*eal *an ga/ nata

:



!as dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gas ideal dan gas nyata . &uatu gas disebut gas

ideal bila memenuhi hukum gas ideal, yaitu hukum 'oyle, !ay (ussac, dan )harles dengan persamaan P.$ *

n.+.%. kan tetapi, pada kenyataannya gas yang ada tidak dapat benar-benar mengikuti hukum gas ideal

tersebut yang disebut dengan gas nyata.

Pengertian !as 7deal, suatu gas hipotetis yang memiliki molekul yang dipantulkan satu sama lain"dalam batas-batas wadah mereka# dengan elastisitas yang sempurna dan memiliki ukuran yang diabaikan, dan

di mana gaya antarmolekul yang bekerja antara molekul tidak bersentuhan satu sama lain juga diabaikan. !as

tersebut akan mematuhi hukum gas "seperti hukum )harles dan hukum 'oyle# tepat pada semua suhu dan

tekanan. !as ideal didefinisikan sebagai salah satu di mana semua tumbukan antara atom atau molekul bersifat

elastis sempurna dan di mana tidak ada kekuatan menarik antarmolekul. ukum < hukum yang berlaku pada

gas ideal diantaranya adalah 4

ukum 'oyle

ukum 'oyle berbunyi ? Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka

tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”, dari definisi tersebut dapat terbentuk persamaan

berupa 4

p=$= * p6$6

ukum )harles

ukum )harles berbunyi, “Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan,

maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”, dari definisi tersebut dapat terbentuk

persamaan berupa 4

V 1T 1

=V 2T 2

ukum !ay < (ussac

ukum !ay-(ussac berbunyi, “Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga

konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya” , dari definisi tersebut dapat

terbentuk persamaan berupa 4

P1T 1= P2

T 2

ukum vogadro

ukum vogadro berbunyi, “Gas-gas yang memiliki volum yang sama, pada suhu dan tekanan yang

sama, memiliki jumlah molekul yang sama juga” , dari definisi tersebut dapat terbentuk persamaan

>



berupa 4

V n =konstan

ukum !as 7deal

ukum 'oyle, )harles dan vogadro dapat digabungkan menjadi satu membentuk hukum gas ideal

dengan persamaan4

P $ * n + %

dimana P adalah tekanan, $ adalah volume, n adalah jumlah mol, + adalah konstanta gas senilai ?,8=>

3/mol.@, dan % adalah temperature gas.

C4 Pe!/amaan ga/ nata

Persamaan $an der waals

Persamaan van der Waals yang memperhatikan gaya interaktif pada molekul membuat modifikasi

terhadap tekanan dalam persamaan gas ideal. %ekanan yang diakibatkan oleh resultan gaya antara molekul-molekul dan molekul dengan dinding wadah "gaya ke dinding akan lebih besar daripada gaya antar

molekul# dilambangkan dengan P’ . %ekanan yang diobservasi dalam sistem dilambangkan dengan P dan

tekanan ideal dilambangkan dengan Pi . &ehingga persamaan yang meliputi tekanan menjadi

P= Pi− P '

@arena persamaan gas ideal merupakan PiV =nRT , maka persamaan van der Waals akan

menjadi

( P+ P' ) (V −nb )=nRT

van der Waals mendeduksi bahwa jumlah dari P’ untuk sejumlah n molekul dalam volume $

adalah

P' =

n2

a

V 2

&ehingga persamaan van der Waals "yang sering digunakan# menjadi

( P+ n

2

aV 2 ) (V −nb )=nRT

ua konstanta yang dimaksud oleh soal merupakan konstanta b dan a. b merupakan volume

efektif karakteristik suatu molekul gas. a merupakan konstanta karakteristik gas yang berhubungan dengan

temperatur dan tekanan secara independent. @edua konstanta tersebut dapat dicar melalui percobaan /

eksperimen dan menentukan dengan persamaan van der Waals dengan syarat mengetahui variabel lainnya.

0



Persamaan 'eattie-'ridgeman

erupakan modifikasi dari persamaan $irial, yang diformulasikan sebagai 4

66 #"

#="

v

A Bv

v

RT p −+

−=

ε

D4 Fa$t#! $#mp!e/(

2aktor kompresibilitas "9# adalah rasio molar volume gas terhadap volume gas ideal pada tekanan dan

temperatur sama. 2aktor kompresibilitas didefinisikan sebagai 4

dengan $m adalah volume molar , P adalah tekanan, + adalah konstanta gas dan % adalah temperatur. Pada

gas ideal faktor kompresibilitasnya adalah z * =, sedangkan pada gas nyara faktor kompresibilitasnya

adalah z A=.

E4 L(@u(*(($a/( ga/

%ujuan utama dari proses liuidifikasi gas adalah mempermudah transport, pengangkutan dan

penyimpanan. elalui proses ini volume gas dapat ditekan /diperkecil 011 kali. !as mentah yang diambil dari

alam masih mengandung molekul-molekul gas yang tidak diperlukan seperti karbon dioksida, air dan perak.

aka dari itu gas mentah dialirkan melalui beberapa pipa, setiap pipa bertujuan untuk mengubah suhu dan

tekanan yang diatur untuk memisahkan gas dari molekul-molekul yang tidak diperlukan. Pipa-pipa tersebut

antara lain adalah4

=. @nock But drum4 bertujuan unutk memisahkan larutan hydrocarbon6. )B6 removal unit4 unutk memisahkan karbon dioksida

8. ehydration and mercury removal4 memisahkan molekul air dan perak menggunakan molecular silve

:. eaver )4 memisahkan gas fraksi berat )8 dan ): dengan gas fraksi ringan )= dan )6

>. )+ refrigeration4 berguna untuk mendinginkan gas0. (iudfaction4 !as yang didinginkan akan bersuhu -=01o) lalu dialirkan ke pengemasan dan penyimpanan.

Proses Penyimpanan gas4

=. )ondensat stabilizer4 mengolah cairan hydrocarbon menjadi bahan bakar 6. %angki penampung refrigerant4 menampung gas-gas seperti metana, etana, etc.

8. %angki penyimpan (C!4 untuk menampung gas (C!

:. Pompa unit D sirkulasi (C!4 pompa untuk mengalirkan/mengembalikan gas cair berdasarkan perbedaan

tekanan>. 'oil-off compressor4 untuk menjaga tekanan di dalam tangka dengan cara mengkompresi gas-gas di

dalamnya.

F4 F!e$uen/( tumu$an

odel kinetika gas memberikan gambaran kuantitatif dari peristiwaperistiwa yang berlangsung dalam

gas, dan dapat juga dipergunakan untuk menghitung frekwensi tumbukan dan jarak bebas rata-rata yang dialami

E

https://id.wikipedia.org/wiki/Volume_molar






oleh gas dalam pergerakannya yang acak. 2rekwensi tumbukan merupakan jumlah tumbukan yang dilakukan

oleh molekul gas per satuan waktu. 3arak bebas rata-rata merupakan perjalanan rata-rata molekul yang bebas

tumbukan "jarak rata-rata di antara tumbukan#. %umbukan terjadi jika dua molekul saling mendekat dalam jarak

d "diameter tumbukan#. olekul gas diasumsikan sebagai bola keras, dan besar d "diameter tumbukan# untuk

molekul yang identik sama dengan diameter molekul.

3umlah tumbukan yang dihasilkan oleh suatu molekul adalah sama dengan volum wadah dikalikan

dengan rapat jumlah molekul "C#. Cilai C sama dengan C/$, dimana C adalah jumlah molekul dan $ adalah

volum gas. Wadah gas tersebut memiliki luas penampang "collision cross section# σ * πd 6 , dan panjang

penampang v ∆t, sehingga volum wadah gas sama dengan σ v ∆t. 3ika suatu molekul gas memiliki volum yang

besarnya sama dengan σ v ∆t, maka molekul tersebut akan mengalami tumbukan dengan gas lainnya. 3umlah

tumbukan yang terjadi dalam wadah tersebut sama dengan σ v ∆t.C.

Persamaan di atas diturunkan dari suatu asumsi bahwa hanya satu molekul yang bergerak menumbuk

molekul yang lainnya. i dalam kenyatannya, masingmasing molekul bergerak dengan kecepatan yang belum

tentu sama, apalagi molekul tersebut memiliki masa yang tidak sama "m A m'# dengan diameter yang berbeda

pula "d A d'#. Bleh karena itu, v dalam rumus di atas seharusnya kecepatan rata-rata relatif " v rel# yang

besarnya4

vrel=√8k B T

πμ

μ= m A .mB

m A+mB

3ika mengacu pada hukum gas ideal maka akan didapatkan rumus4

z=21 /2 σv N A C

Persamaan ini menunjukkan bahwa pada suhu tertentu, frekwensi tumbukan berbanding lurus dengan

tekanan p dan konsentrasi gas ). 3ika tekanan sistem atau konsentrasi gas diperbesar, maka kerapatan molekul

gas akan meningkat. &ebagai akibatnya, frekwensi tumbukan juga menjadi lebih besar.

G4 Te#!( $(net($ ga/

%eori kinetik gas merupakan hasil pengamatan dari kelakuan gas yang dilakukan oleh 'oyle, )harles,

vogrado. Pengamatan ini menghasilkan prostulat sebagai berikut4

=. !as terdiri atas sejumlah besar partikel-partikel kecil "molekul# yang bergerak dengan cepat dalam garis

lurus, yang saling bertabrakan dan yang bertabrakan dengan dinding.

6. %abrakan antar molekul bersifat elastis yang berarti walaupun pada tabrakan tersebut dapat terjadi

perpindahan energi, tetapi energi total kinetik tidak berubah.

?



8. ntara molekul < molekul dan antara molekul dengan dinding tidak ada gaya tarik < menarik

:. $olume dari molekul < molekul cukup kecil dibandingkan dengan volume total dari gas sehingga volume

diabaikan.>. Fnergi kinetik rata dari molekul-molekul berbanding lurus dengan temperatur molekul.

Free Mean Path

iantara tumbukan-tumbukan yang beruntun, sebuah molekul dalam suatu gas akan bergerak dalam laju

yang konstan sepanjang garis lurus. 3arak rata-rata diantara tumbukan beruntun tersebut sebagai Free Mean

Path "disimbolkan dengan #. 3ika molekul bergerak dengan kecepatan rata-rata C dan bertumbukan dengan

molekul-molekul lain secara beruntun dengan frekuensi , waktu untuk mencapai tumbukan yang satu dengan

yang lainnya adalah

1

z dan jarak antara tubukan dinyatakan dengan

C z , maka free mean path-nya

adalah

λ=C z = C

σC N v √2

karena N v * C/$ * P/k%, maka

λ= kT

Pσ √2

$iskositas gas

$iskositas dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida "gas# yang merupakan gesekan-agesekan antar

molekul gas. alam viskositas gas, koefisien viskositas meningkat dengan meningkatnya temperatur.selain

pada kenaikan temperatur kenaikan dalam jumlah tinggi / pada tekanan tinggi koefisien viskositas " # akanȠ

meningkat. %eori kinetik gas menganggap sumber viskositas adalah perpindahan antara satu bidang dengan

bidang lainnya. $iskositas berhubungan dengan massa jenis G, free mean path H, dan kecepatan rata-rata

molekul gas v dalam persamaan4

Ƞ=1/3vλρ

persamaan diatas dapat digunakan untuk mencari free mean path dengan rumus turunan4

ρ(¿√ RT / M )

λ=1.88 Ƞ/¿

%ekanan uap padatan

%ekanan uap, baik cairan maupun padatan dalam ruangan tertutup akan membentuk keseimbangan

I



dengan bentuk uap gas tersebut. %ekanan uap jenuh bergantung pada suhu %. %ekanan uap berkorelasi dengan

difusi gas, dimana gas berdifusi dari dari berat jenis tinggi ke rendah. ifusi gas terjadi karena tekanan gas

yang tinggi mendorong molekul-molekul gas melalui pipa kapiler atau dinding poros.

H4 De(n(/( Flu(*a Supe!$!(t(/ *an Flu(*a K!(t(/

2luida superkritis adalah zat yang berada pada suhu dan tekanan di atas titik kritis termodinamika. 9at

ini memiliki kemampuan unik untuk berdifusi melalu i benda padat seperti gas, dan melarutkan benda seperti

cairan. an dia juga dapat mengubah kepadatannya bila mengubah sedikit suhu dan tekanannya. &ifat sepertiini

membuatnya cocok sebagai pengganti pelarut organik dalam proses yangdisebut Fkstraksi fluida

superkritis .@arbon dioksida dan air adalah fluida yang paling umum digunakan. 2luida superkritis adalah pada

saat suatu fluida pada fase liuid dan gas JmulaiK berubah tidak ada batas antar fase, atau dengan kata lain ketika

suatu fluida berada pada titik kritisnya. &etiap zat memiliki suatu daerah di dalam diagram fasanya yang disebut

daerahL fluida superkritisM. aerah ini terletak di atas te$anan *an /u)u tertentu, tepatnya di atas tekanan dan

suhu tertentu pada garis batas fasa cair dan gas "P> *an T>#

Pada diagram di atas, terdapat titik tripel dan titik kritis. Pada titik tripel, fase padat, cair dan gasada secara bersamaan dengan porsi yang sama. pabila dari titik tripel,sepanjang kurva batas fase cair dan

gas, temperatur dan tekanan dinaikan makacairan akan semakin berkurang kerapatannya karena ekspansi

termal, dan sebaliknya, kerapatan gas akan meningkat karena naiknya tekanan. kibatnya akan didapatkan

kondisi dengan kerapatan yang sama dan tidak ada batas antara cair dan gas. Pada kondisi ini, kurva

mencapai titik kritis, zat tidak lagi berwujud gas atau cair tetapi disebut sebagai fluida superkritis.2luida ini

memiliki sifat mirip gas dan juga mirip cair. &ifat solvasinya miripseperti zat cair, namun sifat mobilitas

=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Suhu

http://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan


http://id.wikipedia.org/wiki/Titik_kritis



http://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamika


http://id.wikipedia.org/wiki/Difusi

http://id.wikipedia.org/wiki/Benda_padat

http://id.wikipedia.org/wiki/Gas

http://id.wikipedia.org/wiki/Solvasi


http://id.wikipedia.org/wiki/Cairan


http://id.wikipedia.org/wiki/Kepadatan

http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_dioksida


http://id.wikipedia.org/wiki/Air














http://id.wikipedia.org/wiki/Kepadatan





partikelnya mirip seperti gas, misalnyakemudahan berdifusi dan viskositas yang rendah. Pada daerah ini,

sifat kepolaran fluida superkritis juga bisa diatur dengan mengubah suhu dan tekanan.&alah satu fluida

superkritis yang memiliki nilai komersial tinggi adalah karbondioksida superkritis. @arbon dioksida

memiliki nilai Pc * E,: Pa "kira-kira E8kali tekanan atmosfer# dan %c * 81o). kondisi seperti ini termasuk

relatif mudah untuk dicapai karena tidak terlalu banyak energi yang dibutuhkan.

'erikut manfaat-manfaat dari fluida superkritis ")B6 sebagai salah satu fluida superkritis yang memiliki nilai

komersial tinggi#4

• &ebagai pelarut pada ekstraksi, misalnya pada ekstraksi kafein dari kopi bebas kafein

• &ebagai fase gerak pada kromotografi " super critical fluid chromatograph#

• !r cleaning

• edia pada sintesis polimer dari nano material

• engurangi pemakaian pelarut organic yang toksik dan mudah terbakar

@onstanta @ritis

&etiap cairan kritis pasti memiliki titik kritis yang terdiri dari konstanta kritis. 7soterm pada

temperature %c "81:,=I @, 8=,1:o) untuk )B6# memainkan peran istimewa dalam teori keadaan materi.

Pada tekanan tertentu, cairan mengembun dari gas dan dapat dibedakan dari gasnya dengan penampakan

permukaannya. 3ika pemampatan terjadi pada %c sendiri, permukaan yang memisahkan dua fase tidak

muncul dan volume pada kedua ujung isoterm itu berimpit pada titik kritis gas itu. %emperatur, tekanan,

dan volume molar pada titik kritis disebut temperature kritis %c, tekanan kritis Pc, dan volume molar kritis

$c dari zat. &ecara kolektif, %c, Pc, dan $c adalah konstanta kritis.

anfaat )B6 superkritis

ry cleaning yang aman dengan menggunakan superkritis )B6. Pada sistem dry cleaning yang

dikembangkan tersebut, proses pembersihan dilakukan dengn prinsip ekstraksi/pemisahan dengan

superkritis )B6 sebagi pelarut. &uperkritis )B6 menggantikan tetrachloroethylene yang digunakan sebagai

pelarut dalam proses dry cleaning. %etrachloroethylene memiliki daya pembersih yang sangat bagus, stabil,

dan tidak mudah terbakar. Camun, senyawa tersebut merupakan kelompok senyawa karsinogenik. Pada

industri makanan, superkritis )B6 juga dapat digunakan untuk memisahkan senyawa-senyawa yang tidak

diperlukan oleh tubuh manusia. &uperkritis )B6 dapat memisahkan cafein dari kopi tanpa mengurangi

kekhasan dari aroma kopi sendiri. Pada bidang-bidang biomedis, Pemanfaatan pada bidang ini didasarkan

pada sifat superkritis )B6 yang memiliki karakteristik gas. alam biomedis, diperlukan material berporiyang dapat menjadi media tumbuh dari sel dalam tubuh manusia. engan kemampuan difusi/penetrasi

seperti gas, superkritis )B6 dapat dengan mudah masuk ke dalam bahan polimer sehingga terbentuk pori-

pori.

Green Chemistry

!reen )hemistry adalah penerapan prinsip penghilangan dan pengurangan senyawa berbahaya dalam desain, pembuatan dan

==



aplikasi dari produk kimia. spek !reen )hemistry adalah meminimalisasi zat berbahaya, penggunaan katalis reaksi dan proses

kimia, penggunaan reagen yang tidak beracun, penggunaan sumber daya yang dapat diperbaharui, peningkatan efisiensi atom,

penggunaan pelarut yang ramah lingkungan dan dapat didaur ulang. !reen )hemistry bertujuan mengembangkan proses kimia

dan produk kimia yang ramah lingkungan dan sesuai dengan pembangunan berkelanjutan

!reen )hemistry adalah pemikiran mengenai kimia untuk menyelamatkan lingkungan dari pencemaran. @onsep !reen

)hemistry dapat diterapkan pada pencegahan limbah, ekonomi atom, efisiensi energi, energi alternatif, katalisis, pengurangan

langkah proses , perancangan produk degradable, dan analisa real-time untuk pencegahan polusi.

%ahapan pelaksanaan penerapan konsep !reen )hemistry adalah sebagai berikut4

=. enanamkan kepekaan mahasiswa tentang masalah lingkungan dan pencemaran yang diakibatkan oleh bahan kimia

beracun dan berbahaya

6. engenalkan kepada mahasiswa =6 prinsip !reen )hemistry

8. ahasiswa belajar menganalisa penerapan prinsip !reen )hemistry

zas-azas !reen )hemistry4

=. encegah terbentuknya polutan proses kimia dengan cara merancang sintesa kimia yang mencegah terbentuknya

sampah atau polutan

6. erancang bahan kimia dan produk turunannya yang aman yang menghasilkan produk kimia yang efektif tanpa atau

rendah efek racunnya

8. erancang sintesa kimia yang tidak berbahaya, merancang proses dengan menggunakan dan menghasilkan senyawa

yang memiliki sedikit atau tanpa efek beracun terhadap manusia dan lingkungan:. emanfaatkan bahan baku dalam proses kimia dari material terbaharukan

>. enggunakan katalis

0. enghindari proses derivatisasi tehadap senyawa kimiaE. emaksimalkan ekonomi atom dengan cara merancang proses sehingga hasil akhir mengandung proporsi maksimum

terhadap asupan awal proses sehingga tidak menghasilkan limbah

?. Penggunaan pelarut dan kondisi reaksi yang lebih amanI. eningkatkan efisiensi energi yaitu melakukan reaksi pada kondisi mendekati atau sama dengan kondisi alamiah,

misalnya suhu ruang dan tekanan atmosfer

=1. erancang bahan kimia dan produknya yang dapat terdegradasi setelah digunakan menjadi material tidak berbahaya

atau tidak terakumulasi setelah digunakan==. nalisis pada waktu bersamaan dengan proses produksi untuk mencegah polusi=6. emperkecil potensi kecelakaan yaitu merancang bahan kimia dan wujud fisiknya yang dapat meminimalkan potensi

kecelakaan kimia misalnya ledakan, kebakaran, atau pelepasan racun ke lingkungan

Penerapan Green Chemistry

)ontoh-contoh penerapa !reen )hemistry4

• $itamin ) "asam askorbat# untuk proses pembuatan polimer

• !ula dan minyak sayur sebagai bahan baku cat

• !ula pati dan selulosa sebagai bahan bakar

• Pemakaian enzim untuk pembuatan bahan dasar kosmetik

• @acang kedelai sebagai bahan pembuat toner printer

• @acang kedelai sebagai bahan baku pembuatan lem perekat

Pema)a/an Pem(>u A

ahasiswa %eknik @imia angkatan 61=: melakukan kunjungan pabrik ke P% N 7ndonesia, suatu industri

pembuatan gas B6, C6, 6 dan lain <lain, termasuk gas campuran dengan kualitas yang bagus. !as < gas ii sering

=6



digunakan dalam eksperimenuntuk berbagai jenis reaksi, sehingga mahasiswa perlu mengetahui sifat <sifat serta

cara pembuatan dan juga sistem penyimpanan gas tersebut. Ontuk memudahkan pembagian tugas nantinya, maka

mahasiswa dibagi dalam kelompok yang diberi nama berdasarkan wujud materi, yaitu kelompok padat, kelompok

cair, dan kelompok gas. &eperti yang sudah kita pelajari dalam kuliah kimia dasar wujud materi padat, cair, dan gas

memiliki sifat < sifat yang berbeda, seehingga ini juga membedakan fungsi mereka. @elompok gas paling semnagta

mengikuti kegiatan ini, sesuai dengan sifat gas yang lebih mudah bergerak dibandingkan dengan wujud materi yang

lain.

Pertanyaan 4

=. %ugas pertama yang diberikan kepada tiap kelompok mahasiswa adalah menjelaskan perbedaan sifat wujud

materi, seperti nama kelompok mereka. 3ika anda salah satu anggota dari kelompok gas, jelaskan sifat dari

gas dan kemudian bandingkan dengan sifat cair dan padat.

3awaban 4

9at padat memiliki sifat sebagai berikut 4 !aya tarik-menarik antar partikel sangat kuat

Parikel-partikel posisinya yang tetap disebut posisi yang teratur disebut @ristal, dan jika tidak

maka disebut amorf

3ika zat padat dipindahkan ke mana pun, bentuk dan volumenya akan selalu tetap atau tidak

berubah.

(etak molekulnya sangat berdekatan dan teratur

9at cair memiliki sifat sebagai berikut 4

!erak molekulnya agak bebas, tetapi tidak dapat meninggalkan kelompoknya. al itulah yang

menyebabkan bentuknya selalu berubah sesuai dengan tempatnya, tetapi volumenya tetap. danya gaya tarik menarik antar partikel lemah dibandingkan zat padat.

3arak antar partikel-partikel berjauhan dan tetap

9at gas memiliki sifat sebagai berikut 4

!aya tarik-menarik sangat kurang atau mungkin tidak ada

Partikel-partikel zat gas sangat bebas bergerak

3arak Partikelnya berubah-ubah atau tak menentu

Gama! B4 %abel perbandingan sifat zat padat, cair, dan gas.

6. i industri ini mereka diperkenalkan dengan istilah faktor kompresibilitas yang menunjukan bahwa gas

tersebut bukanlah gas ideal. 3elaskan apa yang anda ketahui tentang gas ideal. 'erdasarkan faktor

kompresibilitas ini, bagaimana anda dapat membedakan bahwa gas tersebut merupakan gas nyata atau gas

=8



ideal. an jelaskan apa yang anda ketahui tentang gas nyata .

3awaban 4

Pengertian !as 7deal, suatu gas hipotetis yang memiliki molekul yang dipantulkan satu sama lain

"dalam batas-batas wadah mereka# dengan elastisitas yang sempurna dan memiliki ukuran yang diabaikan,

dan di mana gaya antarmolekul yang bekerja antara molekul tidak bersentuhan satu sama lain juga

diabaikan. !as tersebut akan mematuhi hukum gas "seperti hukum )harles dan hukum 'oyle# tepat pada

semua suhu dan tekanan. !as ideal didefinisikan sebagai salah satu di mana semua tumbukan antara atom

atau molekul bersifat elastis sempurna dan di mana tidak ada kekuatan menarik antarmolekul. !as ideal

dapat dicirikan oleh tiga variabel keadaan4 tekanan mutlak "P#, volume mutlak "$#, dan suhu mutlak "%#.

ubungan antara mereka dapat disimpulkan dari teori kinetik dan dituliskan sebagai 4 P$ * n+% * Ck%.

!as nyata "real gas# bersifat menyimpang dari gas ideal, terutama pada tekanan tinggi dan suhu

rendah. !as nyata memiliki sifat volume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan.%erdapat gaya tarik

menarik antara molekul-molekul gas terutama jika tekanan diperbesar atau volum diperkecil. danya

interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat, menyebabkan gerakan

molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke dinding menjadi kecil, lebih kecil daripada gas ideal. !as nyata

memenuhi persamaan P "n6a/$6#Q "$ < nb# * n+%.

2aktor kompresibilitas "9# adalah rasio molar volume gas terhadap volume gas ideal pada tekanan

dan temperatur sama. 2aktor kompresibilitas didefinisikan sebagai 4

dengan $m adalah volume molar , P adalah tekanan, + adalah konstanta gas dan % adalah temperatur. Pada

gas ideal faktor kompresibilitasnya adalah z * =, sedangkan pada gas nyara faktor kompresibilitasnya

adalah z A=.

8. &ebuah tabung =6 ( akan diisi dengan gas C6, dengan cara mengalirkan gas tersebut dari tabung = ( dengan

tekanan 61 atm. engan mengasumsikan bahwa gas tersebut adalah gasideal , hukum siapakah yangbisa

anda gunakan untuk menentukan tekanan akhir dari gas C6 ini R 3ikla gas nyata, bagaimankah caranya kita

mendapatkan tekanan akhir gas tersebut R %erangkan juga hukum < hukum gas yang lain, baik gas ideal

maupun gas nyata.3awaban 4

$=4 =6 ( $64 = ( P6 461 atm P= 4 R

@arena jenis gas yang dialirkan sama dan pada ruangan yang sama, maka dapat diasumsikan

bahwa temperatur keduanya konstan, sehingga dapat digunakan ukum 'oyle.

P= $= *P6 $6

=6( P= * =( 61 atm

P= *

20

12 *=, 0E atm

pabila gas merupakan gas nyata, maka digunakan persamaan $an der Waals

[ P+ an2

V 2 ] (V −nb )=nRT

=:







ukum < hukum gas ideal 4 ukum 'oyle

ukum 'oyle berbunyi ? Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka

tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”, dari definisi tersebut dapat terbentuk persamaan berupa 4

p=$= * p6$6

ukum )harles

ukum )harles berbunyi, “Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan,

maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”, dari definisi tersebut dapat terbentuk

persamaan berupa 4

V 1

T 1=

V 2

T 2

ukum !ay < (ussac

ukum !ay-(ussac berbunyi, “Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga

konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya” , dari definisi tersebut dapat

terbentuk persamaan berupa 4

P1

T 1=

P2

T 2

ukum vogadro

ukum vogadro berbunyi, “Gas-gas yang memiliki volum yang sama, pada suhu dan tekanan yang

sama, memiliki jumlah molekul yang sama juga” , dari definisi tersebut dapat terbentuk persamaan

berupa 4

V n =konstan

ukum !as 7deal

ukum 'oyle, )harles dan vogadro dapat digabungkan menjadi satu membentuk hukum gas ideal

dengan persamaan4

P $ * n + %

dimana P adalah tekanan, $ adalah volume, n adalah jumlah mol, + adalah konstanta gas senilai ?,8=>

3/mol.@, dan % adalah temperatur gas.

=>



:. &alah satu persamaan gas nyata yang banyak digunakan adalah persamaan van der Waals. engan

berdasarkan kepada persamaan gas ideal, terangkan bagaimana kita bisa mendapatkan persamaan van der

Waals, terdapat dua konstanta yang sangat bergantung kepada karakteristik dari masing-masing gas.

terangkan bagaimana cara menentukan nilai konstanta van der Waals tersebut.

3awaban4

Persamaan van der Waals berasal dari penyimpangan gas nyata dari persamaan gas ideal. !as pada

kenyataannya memiliki volume yang diduduki sendiri dan memiliki gaya interaktif antar molekul dan

dinding. $olume yang diduduki sendiri ini dapat dimisalkan dengan jumlah volume manusia dengan

volume ruangan yang ditempatinya. Pada keadaan gas nyata, volume yang dapat dikompresi adalah volume

antara molekul dengan volume ruangannya. Pada gas ideal, tekanan yang diakibatkan gaya antara molekul-

molekul dan molekul dengan dinding juga diabaikan.

Pada persamaan gas ideal, volume ruang yang dilambangkan $ merupakan volume ruang. al ini

menunjukkan bahwa pada persamaan gas ideal molekul tidak mempunyai volume efektif. Pada persamaan

gas nyata, molekul memiliki volume efektif tersendiri yang tidak dapat dikompres oleh keadaan sistem.Pada persamaan van der Waals $ di gas ideal didefinisikan sebagai "$ < nb#. imana n merupakan jumlah

mol dan b merupakan karakteristik volume efektif satu mol molekul.

Persamaan van der Waals yang memperhatikan gaya interaktif pada molekul membuat modifikasi

terhadap tekanan dalam persamaan gas ideal. %ekanan yang diakibatkan oleh resultan gaya antara molekul-

molekul dan molekul dengan dinding wadah "gaya ke dinding akan lebih besar daripada gaya antar

molekul# dilambangkan dengan P’ . %ekanan yang diobservasi dalam sistem dilambangkan dengan P dan

tekanan ideal dilambangkan dengan Pi . &ehingga persamaan yang meliputi tekanan menjadi

P= Pi− P '

@arena persamaan gas ideal merupakan PiV =nRT , maka persamaan van der Waals akan

menjadi

( P+ P' ) (V −nb )=nRT

van der Waals mendeduksi bahwa jumlah dari P’ untuk sejumlah n molekul dalam volume $

adalah

P' =n2

aV 2

&ehingga persamaan van der Waals "yang sering digunakan# menjadi

( P+n2

a

V 2 ) (V −nb )=nRT

=0



ua konstanta yang dimaksud oleh soal merupakan konstanta b dan a. b merupakan volume

efektif karakteristik suatu molekul gas. a merupakan konstanta karakteristik gas yang berhubungan dengan

temperatur dan tekanan secara independent. @edua konstanta tersebut dapat dicar melalui percobaan /

eksperimen dan menentukan dengan persamaan van der Waals dengan syarat mengetahui variabel lainnya.

>. &elain gas murni, industri tersebut juga menjual gas dalam bentuk campuran. 3ika industri tersebut

mendapat pesanan campuran gas yang terdiri dari 81S vol N

2 , >1S vol )B, =>S vol

2 , dan >S

!2 , bantulah industri tersebut untuk menentukan fraksi berat, fraksi mol, berat molekul rata-rata,

tekanan parsial, dan densitas campuran. 'uatlah asumsi yang logis jika dibutuhkan.

3awaban4

'asis4 =11 ( gas, kondisi &%P, tekanan udara = atm

V N 2=30 " 100=30 #

V 2=15 "100=15 #

V C!=50 "100=50 #

V !2=5 " 100=5 #

a. 2raksi mol

n N 2=

30

22,4=1,3

n 2=

15

22,4=0,67

nC!= 50

22,4=2,2

n!2=

5

22,4=0,22

ol total gas * :,8I

$ N 2=

1,39

4,39=0,30

$ C!= 2,2

4,39=0,50

=E



$ !2=0,67

4,39=0,15

$ 2=

0,22

4,39=0,05

b. 2raksi berat% N 2

=1,3"28=36,4

%C!=2,2"28=61,6

%!2

=0,22"32=7,04

% 2=0,67"2=1,34

'erat total gas * =10,8?

$ N 2= 36,4

106,38=0,342

$ C!= 61,6

106,38=0,577

$ !2

= 7,04

106,38

=0,0662

$ 2=

1,34

106,38=0,0125

c. 'erat molekul rata-ratai. 'erat molekul rata-rata jumlah

MN =(1,3"28 )+ (2,2"28 )+ (0,22"32)+(0,67"2)

1,3+2,2+0,22+0,67

MN =24,232

ii. 'erat molekul rata-rata berat

M& = 1,3(28)2+2,2(28)2+0,22(32)2+0,67(2)2

(1,3"28 )+ (2,2"28)+(0,22"32)+(0,67"2)

=?



M& =27,937

d. %ekanan Parsial

P = P tot " V V tot

P N 2=1atm"

30

100=0,3atm

PC!=1atm" 50

100=0,5atm

P!2=1atm"

15

100

=0,15atm

P 2=1atm"

5

100=0,05atm

e. ensitas )ampuran

ρ%ab=36,4+61,6+7,04+1,34

30+50+15+5=1,063

0. alam kunjungan ini, mahasiswa juga belajar mengenai gas, cair, salah satu produk dari P% N 7ndonesia

ini. 'erdasarkan keterangan yang sudah diperoleh dari industri tersebut, jelaskan bagaimana suatu gas bisa

dicairkan.

3awab4

Pencairan gas alam terdiri dari berbagai macam proses, mulai dari pemurnian/pembersihan hingga proses pencairan

Proses dasar pencairan gas alam menjadi (C! adalah sebagai berikut4

14 P!#/e/ T!eat(ng +peme!/()an.

Proses ini bertujuan untuk menghilangkan fraksi berat serta impuritis lainnya, seperti B 6 dan gas-gas berat

"mercury dan sulfur# serta metal-metal berbahaya seperti air raksa dengan memakai solvent sebagai pelarut atau

penyerap.24 De)*!at(#n +Peng)(langan A(!.

Proses ini sering juga disebut sebagai pengeringan, yaitu proses penghilangan uap air dengan menggunakan

molecular sieve adsorbtion. &eperti yang kita ketahui, air akan mudah membeku pada suhu 1T) sedangkan

temperatur yang digunakan untuk mencairkan gas jauh dibawah suhu tersebut. Bleh karena itu air tersebut perlu

dihilangkan karena dapat menyumbat pipa dan alat lainnya saat mengalami pembekuan.B4 F!a$/(na/(

&elanjutnya gas akan dipisahkan sesuai dengan komponen penyusunnya pada proses fraksinasi. 'iasanya

komponen penyusun yang dipisahkan terdiri dari metana, propana, etana, butana serta pentana. &etelah unsur-

unsur senyawa tersebut terpisah, maka komponen tersebut akan menuju ke tahap prosesnya masing-masing, yaitu4

=I



metana akan didinginkan pada F hingga membentuk cair, butana dan propana juga akan menuju F sebagai

pendingin gas yang akan dicairkan, butana dan propana akan diolah sebagai (P!, sedangkan pentana biasanya

akan dijadikan sebagai kondensat dan dikirim ke upsteam untuk diolah kembali sehingga dapat menghasilkan

bahan bakar hidrokarbon berat.,4 P!#/e/ Pen>a(!an

Pada tahap ini gas akan didinginkan hingga mencapai suhu dimana gas tersebut akan mengalami pengembunan

serta menaikkan tekanan gas untuk mempermudah proses pengembunannya/pencairan. Ontuk mendinginkan gas

alam menjadi (C! diperlukan suhu sekitar -=01T) atau sering disebut dengan )ryogenic %emperature.

E. ari hasil kunjungan pabrik yang sudah dilakukan, berikanlah keterangan singkat tengtang gas B6, 6, dan

C6 yang nda ketahui, tentang proses pembuatan, penyimpanan, dan pemanfaatannya.

3awab4a4 7$/(gen

Pembuatan

Pembuatan gas oksigen dilakukan dengan cara distilasi udara cair. Odara yang mngandung 6=S oksigen dan

E?S nitrogen didinginkan hingga suhu -611T) dengan tekanan tinggi sehingga udara mencair. @emudian,

udara cair tersebut secara berangsur-angsur dipanaskan. Pada suhu -=?8T), oksigen cair akan menguapsehingga dapat dipisahkan dari gas lainnya.

Pemanfaatan

a4 Ontuk pernafasan para penyelam, angkasawan, atau penderita penyakit tertentu4 alam industri baja, untuk mengurangi kadar karbon dalam besi gubal>4 'ersama-sama dengan gas asetilena, digunakan untuk mengelas baja*4 Bksigen cair bersama dengan hydrogen cair digunakan sebagai bahan bakar roket untuk mendorong

pesawat ruang angkasae4 alam berbagai industri kimia, untuk mengoksidasikan berbagai zat4 igunakan dalam pengolahan besi menjadi baja di tanur terbuka "tanur oksigen#g4 'erperan dalam aerasi limbah industri

4 H(*!#gen

Pembuatan

alam skala industri, hydrogen dihasilkan dari uap air dengan metana atau hidrokarbon ringan dengan katalis

nikel pada suhu E>T) menghasilkan campuran karbon monoksida dan hydrogen. )ampuran gas ini disebut

Lsynthesis gasM atau LsyngasM.

Pemanfaatan

a4 Proses produksi methanol, etanol, dan alcohol yang lebih tinggi4 Pembentukan logam dai oksidanya>4 ydrogen sebagai bahan baker *4 Ontuk hidrogenasi lemak dan minyak e4 &ebagai bahan baker roket4 ereduksi bijih-bijih besig4 &ebagai gas pengisi balon

>4 N(t!#gen

Pembuatan

Pembuatan gas nitrogen dilakukan bersamaan dengan pembuatan gas oksigen karena sumbernya juga sama,

yaitu udara. Odara yang mengandung E? S gas nitrogen, didinginkan sehingga diperoleh nitrogen dan

oksigen cair. &elanjutnya, cairan tersebut didistilasi pada suhu -=I>,?T). Citrogen cair akan menguap dan

terpisah dengan oksigen cair. Oap nitrogen ini, kemudian ditampung dan dapat digunakan sesuai keperluan.

Pemanfaatan

a4 Ontuk pembuatan ammonia4 Ontuk membuat atmosfer inert dalam berbagai proses yang terganggu oleh oksigen, misalnya dalam

industri elektronika>4 &ebagai atmosfer inert dalam makanan kemasan untuk memperpanjang masa penggunaannya

61



*4 Citrogen cair digunakan sebgai pendingin untuk menciptakan suhu yang sangat rendah

Pema)a/an Pem(>u '

ata volume kendaraan yang lewat di jalan raya sangat diperlukan baik oleh 3asa arga maupun oleh

pihak kepolisian. ata ini merupakan refernsi untuk perbaikan jalan yang sudah ada, pelebaran jalan baru,

pembuatan atau penataan rute atau juga penambahan rambu < rambu lalu lintas. Ontuk keperluan ini, sekelompok

mahasiswa yang sedang belajar teori kinetik gas, membantu pihak 3asa arga melakukan pengamatan

untukmenghitung luas volume kendaraan yang lewat di jalan tol 3agorawi ke arah 3akarta "3# dan ke arah 'ogor "'#.

ereka menggunakan sensor yang diletakan di dua titik, arah 3akarta dan arah 'ogor. @emudian sensor

dihubungkan dengan P) yang akan memproses data dan menampilkan data dalam bentuk kecepatan "km/jam# dan

volume kendaraan.

Pertanyaan 4

=. Postulat %eori @inetik !as4

• !as terdiri atas sejumlah besar partikel-partikel kecil ynag bergerak dengan cepat dalam garis

lurus yang saling bertabrakan dan yang bertabrakan dengan dinding

• %abrakan antar molekul bersifat kenyal artinya walaupun pada tabrakan itu dapat terjadi

pemindahan energy akan tetapi energy kinetic total tidak berubah.

• ntara molekul-molekul dan antara molekul dengan dinding tidak ada gaya tarik-menarik.

• $olume dari molekul-molekul cukup kecil dibandingkan terhadap volume total dari gas sehingga

volume molekul dapat diabaikan

• Fnergy kinetic rata-rata dari molekul-molekul berbanding lurus dengan temperatur molekul.

'erdasarkan postulat tersebut maka dapat dinyatakan bahwa4 7ntegrasi vektor kecepatan dari fungsi

densitas probabilitas normal di atas, selama berada di arah "dari 1 hingga # dan path angle "dari 1

hingga #,dengan substitusi kecepatan untuk jumlah kuadrat komponen vektor, menghasilkan fungsi

densitas probabilitas

untuk kecepatan. Persamaannya menjadi a5well distribution dengan parameter distribusi .

@ita seringkali lebih tertarik dalam jumlah seperti kecepatan rata-rata partikel daripada distribusi

sebenarnya. @ecepatan rata-rata, kecepatan yang paling mungkin "mode#, dan akar kuadrat rata-rata dapat

diperoleh dari sifat distribusi a5well.

@arena itu distribusi kecepatan akan sangat tergantung pada temperature sistemnnya. $olume

setiap molekul gas "mobil# relative kecil dibandingkan volume sistem "tol jagorawi#. Camun pada kasus ini

terjadi perbedaan jumlah dan kecepatan molekul gas "mobil#. &eperti yang kita ketahui perubahan gas akan

terjadi akibat tumbukan-tumbukan antara molekul gas, sehingga dapat kita simpulkan bahwa nilai distribusi

kecepatan akan lebih besar pada jalur = yaitu jalur menuju 3akarta karena memiliki jumlah molekul gas

yang lebih banyak yaitu =0I dan memiliki rata-rata kecepatan yang lebih besar dibandingkan dengan jalur

menuju bogor.

6=

http://mathworld.wolfram.com/MaxwellDistribution.html






6. Ontuk mencari jumlah frekuensi tumbukan kita menggunakan rumus

z=21/ 2σvN

V

engan

σ =π (2

vrel=√8k BT

πμ

C * 3umlah olekul dan $ * volume gas

3alan bebas rata-rata λ merupakan jarak rata-rata yang ditempuh suatu molekul di antara

tumbukan. &uatu molekul bergerak dengan kecepatan yang berubah-ubah setiap detiknya karena tumbukan

molekul yang dialaminya selama waktu tertentu t. 3ika suatu molekul bergerak dengan kecepatan rata-rata v

danmenempuh jarak v ∆t, serta mengalami tumbukan sebanyak z ∆t. engan demikian, jarak rata-rata yang

ditempuh molekul di antara tumbukan adalah

λ=v z

@arena frekwensi tumbukan berbanding lurus dengan tekanan maka peningkatan tekanan gas memperkecil

jalan bebas rata-rata. ubungan ini dieksplisitkan dengan mensubstitusikan ungkapan z "frekwensi

tumbukan z untuk molekul gas ideal yang identic#. aka besarnya jalan bebas rata-rata adalah4

λ= 121 /2

σ N A C

$iskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur. @oefisien gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak

tergantung tekanan, tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tegangan.

$iskositas "kekentalan# dapat diartikan sebagai suatu gesekan di dalam cairan zat cair. @ekentalan itulah

maka diperlukan gaya untuk menggerakkan suatu permukaan untuk melampaui suatu permukaan lainnya,

jika diantaranya ada larutan baik cairan maupun gas mempunyai kekentalan air lebih besar daripada gas,

sehingga zat cair dikatakan lebih kental daripada gas.

+umus viskositas dapat ditulis4

)=k . P . (V

Pema)a/an Pem(>u C

"reen #hemistr J kimia hijauK, adalah suatu istilah yang saat ini sedang menjadi topik hangat untuk

66



dikembangkan dan diaplikasikan dalam dunia industri. 'erbagai usaha untuk menerapkan "reen #hemistr telah

dilakukan oleh beberapa industri maupun negara. &alah satu penerapan "reen #hemistr dalam industri adalah

penggunaan cairan super kritis. )airan ini digunakan sebagai pelarut untuk menggantikan pelarut yang mudah

menguap. 'eberapa contoh cairan super kritis adalah 5enon, karbon dioksida, etana, propana, amonia, pentana,

etanol, toluena, =,6-etandiamin, dan juga air.

Pertanyaan 4

=. Pada saat kondisi kritis, sifat fisik cairan dan uap menjadi identic dan tidak ada perbedaan yang dapat

diamat idiantara mereka, jadi masing < masing temperature, tekanan uap jenuh, dan volume molar yang

berhubungan pada titik ini disebut sebagai temperature kritikal "%c#, tekanan kritikal "Pc# dan volume

kritikal "$c#. engan memanfaatkan kurva P-$-%, jelaskan fenomena kritis cairan dan berikan contohnya.

3elaskan bedanya dengan cairan super kritis. 'erikanlah penjelasan singkat tentang fungsi dan manfaat

cairan pada kondisi kritis ataupun super kritis dibanding cairan pada kondisi &%P.

3awaban 4

2enomena kritis cairan adalah pada saat suatu fluida pada fase liuid dan gas JmulaiK berubah

tidak ada batas antar fase. @etika suatu fluida dipanaskan dan ditekan hingga titik tertentu, yang pada

awalnya terdapat fasa gas dan liuid akan susah dibedakan. %itik tertentu ini adalah titik kritis, dan pada

tahap ini fluida disebut cairan kritis. 3ika fluida tersebut diberi tekanan dan temperature melebihi titik

kritisnya, makafluida tersebut akan berubah menjadi cairan super kritis. 2enomena ini dapat lebih jelas

ditunjukan oleh grafik P$%.

Gama! ,4 G!a($ lu(*a /upe! $!(t(/

&etiap fluida memiliki titik kritis yang berbeda < beda, pada tabel di bawaht erdapat beberapa

contoh fluidadan titik kritisnya4

en(/ P> +atm. 6> +>mBm#l. T> +K.

A! :?,1 E>,8 =>1,EC72 E6,I I:,1 81:,6He 6,60 >E,? >,6N2 88,> I1,= =60,8

Pada saat fluida berada dalam kondisi super kritis, fluida akan menjadi pelarut yang lebih baik jika

dibanding dengan cairan dalam keadaan &%P, karena pada kondi sisuper kritis, suatu fluida memilik ijarak

antar molekul yang lebih besar dan viskositas yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan cairan pada

kondisi normal "&%P#. Penggunaan cairan super kritis akan mengurangi pemakaian pelarut organik yang

68



toksik dan mudah terbakar. &elain sebagai pelarut, kegunaan cairan super kritis yang lain adalah sebagai

katalis, produksi material plastik, dry cleaning, fase gerak pada kromatorafi, dan fluida pembersih

6. &alah satu cairan super kritis yang banyak digunakan sebagai pelarutadalah )B6 super kritis. )arilah sature

ferensi yang menjelaskan penggunaan )B6 super kritis. 3elaskan keunggulannya disbanding pelarut yang

lain. 3elaskan juga pemanfaatan )B6 super kritis dan cairan super kritis lainnya sehubungan dengan slogan

!reen )hemistry.

3awaban 4

'eberapa manfaat )B6 super kritis adalah, dry cleaning yang aman dengan menggunakan super

kritis )B6. Pada sistem dry cleaning ini, proses pembersihan dilakukan dengn prinsip ekstraksi atau

pemisahan dengan super kritis )B6 sebagi pelarut. &uper kritis )B6 menggantikan tetra chloroethylene

yang digunakan sebagai pelarut dalam proses dry cleaning. %etra chloroethylene memiliki daya pembersih

yang sangat bagus, stabil, dan tidak mudah terbakar. Camun, senyawa tersebu tmerupakan kelompok

senyawa karsino genik. Pada industri makanan, super kritis )B6 juga dapat digunakan untuk memisahkansenyawa - senyawa yang tidak diperlukan oleh tubuh manusia. &uper kritis )B6 dapat memisahkan cafein

dari kopi tanpa mengurangi kekhasan dari aroma kopi sendiri. Pada bidang < bidang biomedis,

Pemanfaatan pada bidang ini didasarkan pada sifat super kritis )B6 yang memiliki karakteristik gas. alam

biomedis, diperlukan material berpori yang dapat menjadi media tumbuh dari sel dalam tubuh manusia.

engan kemampuan difusi / penetrasi seperti gas, super kritis )B6 dapat dengan mudah masuk kedalam

bahan polimerse hingga terbentuk pori - pori.

@elebihan )B6 super kritis dibanding pelarut lain dapat dilihat dari titik kritis yang dimiliki, )B6

dapat mencapai kondisi super kritis pada temperatur dan tekanan yang relatif rendah "81:,6 @ dan E6,I

atm# sehingga secara operasional hanya memerlukan biaya yang relatif sedikit. &uper kritis )B6 memiliki

karakteristik yang sangat unik4 memiliki kerapatan seperti cairan sekaligus memiliki kemampuan difusi

seperti gas dan juga memiliki nilai tegangan permukaaan nol. ari keunikan inilah super kritis )B6 dapat

dimanfaatkan sebagai alternatif pelarut dalam berbagai proses. engan kerapatan seperti cairan, super

kritis )B6 dapat digunakan sebagai pengganti pelarut organik.

"reen #hemistr "@imia ijau# atau sustainable chemistr "kimia yang berkelanjutan#, sesuai

namanya, merupakan suatu filosofi dari suatu riset kimia yang mendorong untuk mendisain suatu proses

dan produk yang meminimalisasi penggunaan subtansi yang berbahaya.Pada green chemistry )B6

digunakan sebagai pelarut yang murah dan ramah lingkungan. !reen )hemistry juga memanfaatkan air

super kritis dalam proses super critical water o5idation, untuk menghilangkan zat berbahaya seperti P)'

"polychlorinated biphenyl#.

6:



KESIMPULAN

!as dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu gas ideal dan gas nyata. &uatu gas disebut gas ideal bilamemenuhi hukum gas ideal, yaitu hukum 'oyle, !ay (ussac, dan )harles dengan persamaan P.$ * n.+.%.

!as ideal didefinisikan sebagai salah satu di mana semua tumbukan antara atom atau molekul bersifat

elastis sempurna dan di mana tidak ada kekuatan menarik antarmolekul. ukum < hukum yang berlaku

pada gas ideal diantaranya adalah 4 ukum 'oyle, )harles, !ay < (ussac , vogadro, dan !as 7deal.

Persamaan van der Waals berasal dari penyimpangan gas nyata dari persamaan gas ideal. !as pada

kenyataannya memiliki volume yang diduduki sendiri dan memiliki gaya interaktif antar molekul dan

dinding.

%eori kinetik gas merupakan hasil pengamatan dari kelakuan gas yang dilakukan oleh 'oyle, )harles,

vogrado. Pengamatan ini menghasilkan prostulat sebagai berikut4

=. !as terdiri atas sejumlah besar partikel-partikel kecil "molekul# yang bergerak dengan cepat

dalam garis lurus, yang saling bertabrakan dan yang bertabrakan dengan dinding.

6. %abrakan antar molekul bersifat elastis yang berarti walaupun pada tabrakan tersebut dapat terjadi

perpindahan energi, tetapi energi total kinetik tidak berubah.

8. ntara molekul < molekul dan antara molekul dengan dinding tidak ada gaya tarik < menarik

:. $olume dari molekul < molekul cukup kecil dibandingkan dengan volume total dari gas sehingga

volume diabaikan.

>. Fnergi kinetik rata dari molekul-molekul berbanding lurus dengan temperatur molekul.

2luida superkritis adalah zat yang berada pada suhu dan tekanan di atas titik kritis termodinamika. 9at ini

memiliki kemampuan unik untuk berdifusi melalu i benda padat seperti gas, dan melarutkan benda seperti

cairan.

!reen )hemistry adalah penerapan prinsip penghilangan dan pengurangan senyawa berbahaya dalam

desain, pembuatan dan aplikasi dari produk kimia.

DAFTAR PUSTAKA

6>































• 7khsan, rs. 3aslin, 61=8. %eori @inetik !as odul = Pembelajaran @inetika @imia. 7ndonesia4 OCU.

• West, 3ohn '., =III. %he Briginal Presentation of 'oyleKs (aw. 3ournal of pplied Physiology, vol. ?E no. :,

=>:8-=>:>.

• Petrucci, +alph ., 611E. !eneral )hemistry4 Principles D odern pplication, I th edition. Cew 3ersey4

Pearson.Prentice all.

• Winda, $ulcania, 61=6. 'adak Catural !as (iuefaction. 7ndonesia4 Polythenic of Ojung Pandang

• 3oharsan, Fdwin &., =I0>. Catural !as (iuefaction and &epparation, O& Patent 8=?6:0=.

makalah kimia fisika

Documents