Penggunaan Bahan Radioaktif
Segala sesuatu yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari kita berisi beberapa bahan radioaktif, Sebagian alami dan beberapa buatan manusia: udara yang kita hirup, air yang kita minum, makanan yang kita makan, kita berjalan di atas tanah, dan lain-lain. Meskipun mereka mungkin terbiasa dengan penggunaan radiasi untuk mendiagnosa penyakit dan mengobati kanker, Banyak orang ketika mereka mendengar istilah "radioaktif" dan "radiasi" cenderung menganggap awan jamur dan mutan raksasa yang mendiami dunia fiksi ilmiah film dan buku komik.
Penggunaan bahan radioaktif dalam kehidupan sehari-hari diantaranya:
Detektor asap
Kebanyakan detektor asap perumahan mengandung-aktivitas amerisium rendah-241 sumber. Alpha partikel yang dipancarkan oleh amerisium yang mengionisasi udara, membuat udara konduktif. Setiap partikel asap yang masuk unit mengurangi arus dan menghidupkan alarm.
Jam dan Lonceng
Modern jam tangan dan jam kadang-kadang menggunakan sejumlah kecil (tritium) hidrogen-3 atau prometium-147 sebagai sumber cahaya. Lama (misalnya, pra-1970) jam tangan dan jam digunakan Radium-226 sebagai sumber cahaya. Jika Timepieces tua dibuka dan diprbaiki, radium bisa terhirup dan mungkin tertelan. Dengan demikian, haruslah berhati-hati saat menangani barang-barang ini.
Keramik
bahan keramik (misalnya,, tembikar ubin) sering mengandung peningkatan kadar uranium yang terjadi secara alami, thorium, dan atau kalium. Dalam banyak kasus, kegiatan terkonsentrasi pada glasir. Namun demikian, beberapa yang lebih tua (misalnya, pra-1960) ubin dan gerabah, terutama mereka yang memiliki warna oranye-merah glasir (misalnya, Fiesta ware) bisa sangat radioaktif.
Kaca
Glassware, gelas antik terutama dengan warna kuning atau kehijauan, dapat berisi terdeteksi dengan mudah jumlah uranium. kaca yang mengandung uranium seperti ini sering disebut sebagai burung kenari atau vaseline kaca. Bahkan kaca biasa dapat mengandung-cukup tinggi kalium-40 atau thorium-232 jika dideteksi dengan alat survei. lensa kamera yang lebih tua (1950-1970-an) sering menggunakan pelapis thorium-232 untuk mengubah indeks bias.
Pupuk
Komersial pupuk ini dirancang untuk memberikan berbagai tingkat fosfor kalium, dan nitrogen,. pupuk tersebut dapat terukur radioaktif karena dua alasan: kalium secara alami radioaktif, dan fosfor dapat diturunkan dari bijih fosfat yang berisi peningkatan kadar uranium.
Makanan
Makanan mengandung berbagai jenis dan jumlah bahan radioaktif alami. Meskipun jumlah relatif kecil makanan di rumah mengandung sedikit radioaktivitas juga untuk yang terakhir akan mudah terdeteksi, pengiriman sebagian besar makanan telah dikenal untuk menonaktifkan alarm monitor radiasi di perlintasan perbatasan. Satu pengecualian akan natrium garam pengganti-rendah yang sering mengandung cukup kalium-40 untuk menggandakan jumlah tingkat latar belakang detektor radiasi.
Gas Lantera Pijar
Meskipun kurang umum daripada dulu, beberapa merek lentera kaos lampu gas menggabungkan thorium-232. Bahkan itu adalah pemanasan thorium dengan gas pembakaran yang bertanggung jawab untuk emisi cahaya. pijar tersebut cukup radioaktif bahwa mereka sering digunakan sebagai sumber cek detektor radiasi.
Antique Klaim Radioaktif Kuratif
Di masa lalu, terutama 1920 melalui 1950, berbagai macam produk radioaktif yang dijual sebagai obat-alls, misalnya, radium yang mengandung pil, bantalan, solusi, dan perangkat yang dirancang untuk menambah Radon untuk air minum. Negara-negara umumnya memiliki wewenang pengaturan terhadap perangkat tersebut. Dalam beberapa kasus, negara bahkan mungkin mengharuskan perangkat ini akan didaftarkan atau diizinkan. Kebanyakan perangkat tersebut relatif tidak berbahaya, tetapi kadang-kadang satu dapat ditemui yang berisi berpotensi tingkat pencemaran radium. Jika ada pertanyaan tentang keamanan perangkat tersebut, masyarakat sangat didorong untuk menghubungi radiasi-kontrol program negara untuk nasihat.
Diagnosis, terapi, penelitian. Profesi medis sangat bergantung pada bidang radiasi langsung dan isotop radioaktif untuk mengidentifikasi dan mengobati penyakit. Selain itu, bahan radioaktif digunakan secara ekstensif untuk menguji obat baru, dan melakukan riset dalam pengobatan untuk penyakit.
Standar tinggi kami kesehatan dan kualitas hidup tidak akan mungkin tanpa menggunakan bahan radioaktif. Hari ini, bahan radioaktif digunakan di seluruh dunia untuk keperluan medis. Di Amerika Serikat saja, satu di tiga dari 30 juta orang Amerika yang dirawat inap didiagnosis atau diobati dengan teknik kedokteran nuklir. Radionuklida digunakan di lebih dari 11 juta prosedur kedokteran nuklir setiap tahun di Amerika Serikat. Mereka juga digunakan dalam 100 juta uji laboratorium pada cairan tubuh dan spesimen jaringan.
Zat radioaktif digunakan dalam pengobatan: radionuklida dan isotop radioaktif. radionuklida adalah semua jenis bahan radioaktif, termasuk elemen dan isotop unsur. Sebuah isotop dari suatu unsur adalah atom tertentu "versi" itu. Isotop adalah atom dari unsur yang sama dengan struktur atom yang berbeda. Mereka memiliki jumlah proton yang sama - membuat mereka elemen yang sama - tetapi jumlah neutron yang berbeda - membuat mereka isotop. Ada 81 isotop stabil dan lebih dari 800 tidak stabil, yaitu, radioaktif, isotop. Kebanyakan bahan radioaktif yang digunakan dalam kedokteran nuklir adalah isotop, karena penggunaan medis tertentu akan membutuhkan sifat tertentu yang diberikan's isotop radioaktif. Satu isotop radioaktif dikembangkan di Brookhaven National Laboratory di New York, molibdenum-99, digunakan sekitar 40.000 kali setiap hari di Amerika Serikat untuk mendiagnosa kanker dan penyakit lainnya.
Diagnostik Penggunaan Bahan Radioaktif
Pelacak: tulang scan, scan ginjal, dan lain-lain. isotop radioaktif dan molekul berlabel radioaktif digunakan sebagai pelacak untuk mengidentifikasi proses tubuh normal. Hal ini dimungkinkan karena beberapa elemen alami cenderung untuk berkonsentrasi di bagian-bagian tertentu dari tubuh: di tiroid yodium, fosfor dalam tulang, kalium dalam otot-otot. Ketika seorang pasien disuntik dengan elemen radioaktif, kamera khusus dapat mengambil gambar dari cara kerja internal organ.
Contoh prosedur medis tracer radioaktif.
• Peta imaging perfusi miokard aliran darah ke jantung, memungkinkan dokter untuk melihat apakah pasien menderita penyakit jantung dan menentukan jenis pengobatan yang paling efektif.
• Bone scan dapat mendeteksi penyebaran kanker enam sampai 18 bulan lebih cepat dari sinar-X.
• scan Ginjal jauh lebih sensitif dari X-ray atau USG pada penuh mengevaluasi fungsi ginjal.
• Imaging dengan 99m teknesium radioaktif-dapat membantu mendiagnosa infeksi tulang pada anak-anak pada tahap sedini mungkin.
• Laboratorium teknik menggunakan radioaktivitas dapat mendeteksi thyroids kurang aktif pada bayi baru lahir, membuat anak-anak banyak pengobatan yang tepat mungkin dan menyelamatkan dari keterbelakangan mental.
Penggunaan Bahan Radioaktif di Penelitian Medis dan Pengujian.
• Penelitian biomedis. bahan radioaktif juga penting untuk penelitian biomedis yang mencari penyebab dan obat untuk penyakit seperti AIDS, kanker dan penyakit Alzheimer.
• Farmasi obat pengujian. US Food and Drug Administration mengharuskan semua obat farmasi baru yang akan diuji untuk keamanan dan efektifitas. Lebih dari 80 persen dari obat tersebut diuji dengan bahan-bahan radioaktif. Salah satu tes utama adalah untuk menentukan apakah farmasi akan bagian-bagian lain dari tubuh dari target dimaksud dan apa efeknya terhadap wilayah non target. Dengan menambahkan tag radioaktif ke farmasi, peneliti dapat menentukan seluruh bagian tubuh dan konsentrasi yang terakumulasi di daerah non-sasaran. Dari sini mereka dapat menentukan apakah ada kemungkinan efek samping di bagian lain dari tubuh.
• Metabolik penelitian. Radionuklida digunakan secara luas dalam studi metabolisme dan rekayasa genetika.
• Reaksi kimia pencitraan. Foton terbaru tipografi emisi tunggal (SPET) atau positron emission tomography (PET) memungkinkan para ilmuwan untuk menonton gambar berwarna reaksi kimia dalam jaringan hidup dan, khususnya, untuk melacak molekul opioid - alami obat tipe morfin - yang menghilangkan rasa sakit dalam otak.
Manufaktur Bahan Radioaktif
Alam versus bahan radioaktif diproduksi. Beberapa unsur radioaktif, seperti radium, ditemukan di alam, tetapi sebagian besar bahan radioaktif yang diproduksi secara komersial dalam reaktor nuklir atau cyclotron - juga disebut akselerator partikel. Dengan reaktor nuklir dan cyclotron, adalah mungkin untuk membuat jumlah bahan radioaktif yang berguna secara aman dan dengan biaya rendah.
Bagaimana bahan radioaktif yang diproduksi. siklotron A menggunakan arus listrik untuk mempercepat partikel atom, yang menyerang "target" non-bahan radioaktif, mengubahnya menjadi isotop radioaktif - varian - struktur aslinya. Misalnya, ketika non-radioaktif "target" elemen kobalt dipukul oleh neutron dalam reaktor, hal itu berubah menjadi radioisotop - kobalt-60 - yang digunakan untuk mengobati kanker dan mensterilkan produk medis dan konsumen.
Perbedaan antara siklotron dan manufaktur reaktor. Biasanya hanya satu jenis radionuklida dapat diproduksi pada waktu di siklotron, sementara reaktor dapat menghasilkan radionuklida berbeda secara simultan.
bahan radioaktif aman dikemas dan dikirim ke pengguna. Setelah radionuklida yang dihasilkan, mereka dikemas dan aman dikirim ke pengguna di seluruh negeri, termasuk rumah sakit, laboratorium, universitas dan pabrik.
Mengatur pembuatan bahan radioaktif. Perusahaan yang memproduksi dan menjual bahan radioaktif dilisensikan dan diperiksa oleh Komisi Pengaturan Nuklir AS atau lembaga negara peraturan, dan - jika produk farmasi - oleh instansi lain, termasuk Food and Drug Administration.
Penggunaan bahan radioaktif yang lain antara lain:
1. Mendeteksi keretakan pipa logam bawah tanah
2. Alat pendeteksi asap (smoke detector) yg ada di gedung2
3. Terapi radiasi untuk penyakit2 tertentu misalnya kanker
4. Mendiagnosis suatu penyakit
- memeriksa fungsi ginjal
- mengukur kapasitas paru2
- menentukan tingkat hormon dan darah
5. Pengawetan makanan
Senin, 18 April 2011
Sel Kering
Sel Kering
Baterai sel kering adalah salah satu jenis yang paling umum digunakan baterai. A, C, 9-volt, dan baterai menonton adalah baterai sel kering. Diciptakan oleh Sakizou Yai pada 1885, sel baterai kering diperbaiki dan dipatenkan oleh Dr Carl Gassner, seorang ilmuwan Jerman pada tahun 1887. Baterai sel kering adalah berbeda dari sel baterai basah karena elektrolit yang terkandung dalam pasta kelembaban rendah. Sebuah elektrolit sel baterai basah adalah terkandung dalam cairan. sel baterai basah sering digunakan dalam mobil karena mereka relatif murah dan mudah diisi ulang.
Sel baterai kering, terlepas dari ukuran mereka, memiliki komponen yang sama. Di tengah-tengah setiap sel baterai kering tongkat disebut katoda , yang umumnya terbuat dari logam atau grafit dan dikelilingi oleh elektrolit pasta. Katoda dan pasta elektrolit yang dibungkus dengan kertas atau karton. Satu atau lebih dari sel-sel ini disegel ke dalam silinder logam yang disebut anoda, yang biasanya terbuat dari seng atau alkali.
Anoda pada sel baterai kering memiliki dua atau lebih terminal - satu yang positif dan salah satu yang negatif. Ketika beban dihubungkan ke terminal baterai, sebuah kimia reaksi terjadi antara katoda dan paste di setiap sel untuk menghasilkan sekitar 1,5 volt listrik. Sebuah baterai yang memiliki lebih dari satu sel akan menghasilkan tegangan secara keseluruhan lebih tinggi. Setelah beban sudah tersambung untuk waktu yang lama, bahan kimia baterai tidak bisa lagi bereaksi satu sama lain dan akan oleh karena itu tidak lagi menghasilkan biaya.
Baterai Alkaline yang lebih populer daripada rekan-rekan mereka yang lebih tua menimbulkan korosi seng karena mereka lebih lambat dan dengan demikian mengadakan biaya mereka lagi. Jenis kurang umum digunakan baterai sel kering menggunakan perak untuk batang katoda. Jenis lain adalah sel merkuri, yang menggunakan merkuri dalam katoda dan sering digunakan untuk kalkulator kekuasaan. Nikel / cadmium (NiCd), nikel logam hidrida (NiMH), dan lithium - ion (Li-Ion) sel baterai kering isi ulang, membuat mereka populer untuk digunakan dalam kamera digital lapar-daya dan elektronik portabel.
Semua Baterai mengandung bahan kimia yang berbahaya jika dilepas ke lingkungan, sehingga semua baterai sel kering digunakan harus didaur ulang dengan benar. Banyak program daur ulang kota menerima baterai. Konsumen juga harus mempertimbangkan untuk menggunakan baterai isi ulang karena mereka dapat digunakan kembali berkali-kali dan juga dapat didaur ulang setelah mereka tidak lagi memegang biaya.
Jenis yang paling umum dari baterai yang digunakan saat ini adalah "sel kering" baterai. Ada berbagai jenis baterai mulai dari baterai yang relatif besar "senter" ke versi minaturized digunakan untuk jam tangan atau kalkulator. Meskipun mereka sangat bervariasi dalam komposisi dan bentuk, pekerjaan yang mereka semua pada prinsip sampel. Sebuah "kering-sel" baterai pada dasarnya terdiri dari elektroda logam atau batang grafit (karbon unsur) dikelilingi oleh pasta elektrolit lembab tertutup di sebuah silinder logam seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Pada jenis yang paling umum baterai sel kering, katoda terdiri dari bentuk karbon yang disebut unsur grafit, yang berfungsi sebagai dukungan solid bagi setengah-reaksi reduksi. Dalam sel kering asam, reaksi reduksi terjadi dalam pasta lembab terdiri dari amonium klorida (NH 4 Cl) dan mangan dioksida (MnO 2):
2 NH 4 + + 2 MnO 2 + 2e - Mn ------> 2 O 3 + 2 NH 3 + H 2 O
Sebuah silinder seng tipis berfungsi sebagai anoda dan mengalami oksidasi:
Zn (s) ---------------> Zn +2 + 2e -
Beberapa sel kering menghasilkan sekitar 1,5 volt. (Ini "sel kering" juga dapat dihubungkan dalam seri meningkatkan tegangan yang dihasilkan). Pada versi alkali atau "baterai alkaline", amonium klorida digantikan oleh KOH atau NaOH dan-sel setengah reaksi adalah:
Zn + 2 OH - -------> ZnO + H 2 O + 2e - 2 MnO 2 + 2e - + H 2 O -------> Mn 2 O 3 + 2 OH -
Sel kering alkali berlangsung lebih lama sebagai corrodes seng anoda yang kurang cepat dalam conditons dasar daripada di bawah kondisi asam.
Jenis lain dari sel baterai kering baterai perak di mana logam perak berfungsi sebagai katoda inert untuk mendukung pengurangan oksida perak (Ag 2 O) dan oksidasi seng (anoda) dalam media dasar. Jenis baterai yang umum digunakan untuk kalkulator adalah sel merkuri. Dalam jenis baterai, HgO berfungsi sebagai agen pengoksidasi (katoda) dalam media dasar, sementara logam seng bertindak sebagai anoda. Tipe lain dari baterai adalah nikel / kadmium baterai, di mana logam kadmium berfungsi sebagai anoda dan nikel oksida berfungsi sebagai katoda dalam media basa. Berbeda dengan jenis lain dari sel kering diuraikan di atas, nikel / sel kadmium dapat diisi ulang seperti baterai timbal-asam.
Baterai sel kering adalah salah satu jenis yang paling umum digunakan baterai. A, C, 9-volt, dan baterai menonton adalah baterai sel kering. Diciptakan oleh Sakizou Yai pada 1885, sel baterai kering diperbaiki dan dipatenkan oleh Dr Carl Gassner, seorang ilmuwan Jerman pada tahun 1887. Baterai sel kering adalah berbeda dari sel baterai basah karena elektrolit yang terkandung dalam pasta kelembaban rendah. Sebuah elektrolit sel baterai basah adalah terkandung dalam cairan. sel baterai basah sering digunakan dalam mobil karena mereka relatif murah dan mudah diisi ulang.
Sel baterai kering, terlepas dari ukuran mereka, memiliki komponen yang sama. Di tengah-tengah setiap sel baterai kering tongkat disebut katoda , yang umumnya terbuat dari logam atau grafit dan dikelilingi oleh elektrolit pasta. Katoda dan pasta elektrolit yang dibungkus dengan kertas atau karton. Satu atau lebih dari sel-sel ini disegel ke dalam silinder logam yang disebut anoda, yang biasanya terbuat dari seng atau alkali.
Anoda pada sel baterai kering memiliki dua atau lebih terminal - satu yang positif dan salah satu yang negatif. Ketika beban dihubungkan ke terminal baterai, sebuah kimia reaksi terjadi antara katoda dan paste di setiap sel untuk menghasilkan sekitar 1,5 volt listrik. Sebuah baterai yang memiliki lebih dari satu sel akan menghasilkan tegangan secara keseluruhan lebih tinggi. Setelah beban sudah tersambung untuk waktu yang lama, bahan kimia baterai tidak bisa lagi bereaksi satu sama lain dan akan oleh karena itu tidak lagi menghasilkan biaya.
Baterai Alkaline yang lebih populer daripada rekan-rekan mereka yang lebih tua menimbulkan korosi seng karena mereka lebih lambat dan dengan demikian mengadakan biaya mereka lagi. Jenis kurang umum digunakan baterai sel kering menggunakan perak untuk batang katoda. Jenis lain adalah sel merkuri, yang menggunakan merkuri dalam katoda dan sering digunakan untuk kalkulator kekuasaan. Nikel / cadmium (NiCd), nikel logam hidrida (NiMH), dan lithium - ion (Li-Ion) sel baterai kering isi ulang, membuat mereka populer untuk digunakan dalam kamera digital lapar-daya dan elektronik portabel.
Semua Baterai mengandung bahan kimia yang berbahaya jika dilepas ke lingkungan, sehingga semua baterai sel kering digunakan harus didaur ulang dengan benar. Banyak program daur ulang kota menerima baterai. Konsumen juga harus mempertimbangkan untuk menggunakan baterai isi ulang karena mereka dapat digunakan kembali berkali-kali dan juga dapat didaur ulang setelah mereka tidak lagi memegang biaya.
Jenis yang paling umum dari baterai yang digunakan saat ini adalah "sel kering" baterai. Ada berbagai jenis baterai mulai dari baterai yang relatif besar "senter" ke versi minaturized digunakan untuk jam tangan atau kalkulator. Meskipun mereka sangat bervariasi dalam komposisi dan bentuk, pekerjaan yang mereka semua pada prinsip sampel. Sebuah "kering-sel" baterai pada dasarnya terdiri dari elektroda logam atau batang grafit (karbon unsur) dikelilingi oleh pasta elektrolit lembab tertutup di sebuah silinder logam seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Pada jenis yang paling umum baterai sel kering, katoda terdiri dari bentuk karbon yang disebut unsur grafit, yang berfungsi sebagai dukungan solid bagi setengah-reaksi reduksi. Dalam sel kering asam, reaksi reduksi terjadi dalam pasta lembab terdiri dari amonium klorida (NH 4 Cl) dan mangan dioksida (MnO 2):
2 NH 4 + + 2 MnO 2 + 2e - Mn ------> 2 O 3 + 2 NH 3 + H 2 O
Sebuah silinder seng tipis berfungsi sebagai anoda dan mengalami oksidasi:
Zn (s) ---------------> Zn +2 + 2e -
Beberapa sel kering menghasilkan sekitar 1,5 volt. (Ini "sel kering" juga dapat dihubungkan dalam seri meningkatkan tegangan yang dihasilkan). Pada versi alkali atau "baterai alkaline", amonium klorida digantikan oleh KOH atau NaOH dan-sel setengah reaksi adalah:
Zn + 2 OH - -------> ZnO + H 2 O + 2e - 2 MnO 2 + 2e - + H 2 O -------> Mn 2 O 3 + 2 OH -
Sel kering alkali berlangsung lebih lama sebagai corrodes seng anoda yang kurang cepat dalam conditons dasar daripada di bawah kondisi asam.
Jenis lain dari sel baterai kering baterai perak di mana logam perak berfungsi sebagai katoda inert untuk mendukung pengurangan oksida perak (Ag 2 O) dan oksidasi seng (anoda) dalam media dasar. Jenis baterai yang umum digunakan untuk kalkulator adalah sel merkuri. Dalam jenis baterai, HgO berfungsi sebagai agen pengoksidasi (katoda) dalam media dasar, sementara logam seng bertindak sebagai anoda. Tipe lain dari baterai adalah nikel / kadmium baterai, di mana logam kadmium berfungsi sebagai anoda dan nikel oksida berfungsi sebagai katoda dalam media basa. Berbeda dengan jenis lain dari sel kering diuraikan di atas, nikel / sel kadmium dapat diisi ulang seperti baterai timbal-asam.
Sabtu, 16 April 2011
KIMIA FISIK
Disusun oleh :
• Eko Junianto
• Rizki Amallia
• Wenny Aqmarina
DINAS PENDIDIKAN NASIONAL
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JAMBI
2010/2011
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb
Puji syukur kami ucapkan kepada ALLAH SWT yang telah memberi kami kesehatan dan kemampuan untuk menyelesaikan tugas makalah ini hingga tepat waktunya dari dosen pembimbing kami .
Tak lupa pula kami kirimkan shalawat beriring salam kepada nabi besar kita MUHAMMAD SAW. Yang telah membawa kita dari alam kegelapan dan jahiliah , kealam yang terang berderang yang penuh ilmu pengetahuan seperti yang kita rasakan saat ini .
Sedikit tentang isi makalah kami yang berjudul entalpi, dimana entalpi termasuk sistem dari termodinamika yang menjelaskan tentang energi yang terkandung dalam suatu Zat . dimana jenis perubahan entalpi ini yang kami ketahui ada 9, namun di sini perubahan entalpi yang perlu kita ketahui dan dibahas cukup 3 saja yaitu :
• Perubahan Entalpi pembentukan standar (Hf)
• Perubahan entalpi pembakaran standar (Hd)
• Perubahan entalpi penguraian standar (Hc)
Sekian isi makalah kami , untuk lebih jelasnya bisa dibaca pada halaman berikutnya . lebih dan kurang kami mohon maaf .
Atas perhatian dan kerjasamanya, kami ucapkan terimakasih .
Wassalam ,
Jambi , April 2011
Penulis
BAB IV
PEMBAHASAN
ENTALPI
1 . Pengertian Entalpi
Entalpi adalah energi yang tersusun dari suatu Zat. Entalpi sering disebut juga sebagai entapion atau entropi . Entalpi termasuk sistem termodinamika , yang dikenal dengan simbol H ( Herman helmholts ) yang di definisikan dengan persamaan :
H = E + (PV)
Dimana
E = energi dalam sistem
P = tekanan sistem
V = volume sistem
Satuan dari entalpi adalah joule atau kalori
Setiap sistem atau zat mempunyai energi yang tersimpan didalamnya. Energi potensial berkaitan dengan wujud zat, volume, dan tekanan. Energi kinetik ditimbulkan karena atom – atom dan molekul molekul dalam zat bergerak secara acak. Jumlah total dari semua bentuk energi itu disebut entalpi (H) . Entalpi akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat.
Misalnya :
entalpi untuk air dapat ditulis H H20 (l) dan untuk es ditulis H H20 (s).
Perhatikan lampu spiritus, jumlah panas atau energi yang dikandung oleh spiritus pada tekanan tetap disebut entalpi spiritus. Entalpi tergolong sifat eksternal, yakni sifat yang bergantung pada jumlah mol zat.Bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batu bara mempunyai isi panas atau entalpi.
Entalpi (H) suatu zat ditentukan oleh jumlah energi dan semua bentuk energi yang dimiliki zat yang jumlahnya tidak dapat diukur.
2 . Perubahan Entalpi ( H)
Perubahan entalpi adalah perubahan energi di dalam suatu sistem .
Persamaannya:
H = E + (PV)
Atau
Jika tekanannya konstan , maka persamaanya
H = E + PV
Salah satu contoh perubahan entalpi yaitu reaksi pembakaran bensin di dalam mesin motor. Sebagian energi kimia yang dikandung bensin, ketika bensin terbakar, diubah menjadi energi panas dan energi mekanik untuk menggerakkan motor.
Demikian juga pada mekanisme kerja sel aki. Pada saat sel aki bekerja, energi kimia diubah menjadi energi listrik, energi panas yang dipakai untuk membakar bensin dan reaksi pembakaran bensin menghasilkan gas, menggerakkan piston sehingga menggerakkan roda motor.
Harga entalpi zat sebenarnya tidak dapat ditentukan atau diukur. Tetapi ΔH dapat ditentukan dengan cara mengukur jumlah kalor yang diserap sistem.
Misalnya :
pada perubahan es menjadi air, yaitu 89 kalori/gram. Pada perubahan es menjadi air, ΔH adalah positif, karena entalpi hasil perubahan, entalpi air lebih besar dari pada entalpi es.
Termokimia merupakan bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi. Pada perubahan kimia selalu terjadi perubahan entalpi. Besarnya perubahan entalpi adalah sama besar dengan selisih antara entalpi hasil reaksi dam jumlah entalpi pereaksi.
3 . Jenis-Jenis Perubahan Entalpi
Perubahan entalpi di bagi beberapa macam yaitu :
a. Perubahan entalpi pembentukan standar ( Hf )
Perubahan entalpi pembentukan standar ( Hf ) adalah terbentuknya atau besarnya energy yang di bebaskan atau di perlukan untuk membentuk 1 mol suatu senyawa dari unsur-unsurnya pada suhu dan tekanan standar ( 25 oC, 1 atm ). Entalpinya bisa dilepaskan maupun diserap. Satuannya adalah kJ / mol.
Bentuk standar dari suatu unsur adalah bentuk yang paling stabil dari unsur itu pada keadaan standar ( 298 K, 1 atm ).
Jika perubahan entalpi pembentukan tidak diukur pada keadaan standar maka dinotasikan dengan Hf
Perubahan entalpi pembentukan standar disebut juga kalor pembentukan standar
Catatan :
• Hf unsur bebas = nol
• Dalam entalpi pembentukan, jumlah zat yang dihasilkan adalah 1 mol.
• Dibentuk dari unsur-unsurnya dalam bentuk standar.
Contoh:
Pada pembentukan 10 gr kalsium sulfat di bebaskan 107 kj . tuliskan persamaan termokimia reaksi pembentukan MgSO4 ( Ar O = 16 , Mg = 24 , S =32)
Jawab :
Mg + S + 2O2 MgSO4 H = 1289,15 kj
Dik : massa = 10 gr
q = 107 kj
mol = gr = 10 = 0,083
Mr 120
Hf = q = 107 = 1289 ,15
Mol 0,083
b. Entalpi Pembakaran ( HCO )
Entalpi pembakaran adalah perubahan entalpi pembakran standar 1 mol Zat dengan gas O2 pada keadaan standar .dengan catatan setiap senyawa karbon ( alkena . alkana , alkuna) menghasilkanCO2 dan H2O.
Reaksi suatu zat dengan oksigen disebut reaksi pembakaran. Zat yang mudah terbakar adalah unsur karbon, hidrogen, belerang, dan berbagai senyawa dari unsur tersebut. Pembakaran dikatakan sempurna apabila karbon (c) terbakar menjadi CO2, hidrogen (H) terbakar menjadi H2O, belerang (S) terbakar menjadi SO2.
Perubahan entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol suatu zat yang diukur pada 298 K, 1 atm disebut entalpi pembakaran standar (standard enthalpy of combustion), yang dinyatakan dengan ΔHc0 . Entalpi pembakaran juga dinyatakan dalam kJ mol -1 .
Harga entalpi pembakaran dari berbagai zat pada 298 K, 1 atm
Contoh soal :
Pembakaran bensin adalah suatu proses eksoterm. Apabila bensin dianggap terdiri atas isooktana, C8H18 (salah satu komponen bensin).tentukanlah jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 liter bensin. Diketahui entalpi pembakaran isooktana = -5460 kJ mol-1 dan massa jenis isooktan = 0,7 kg L -1 (H = 1; C =12).
Jawab:
dik : Entalpi pembakaran isooktana = - 5460 kJ mol-1 .
Massa 1 liter bensin = 1 liter x 0,7 kg
L-1 = 0,7 kg 700 gram .
Mol isooktana = 700 gram 114 gram mol-1 = 6,14 mol.
Jadi kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 liter bensin adalah:
6,14 mol x 5460 kJ mol -1 = 33524,4 kJ.
Entalpi pembakaran standar dibedakan :
Pembakaran Sempurna dan Tidak Sempurna
Salah satu Contoh
Pembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan atau dalam industri tidak terbakar sempurna. Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak sempurna membentuk karbon monoksida dan uap air.
Misalnya:
a. Pembakaran sempurna isooktana:
C8H18 (l) +12 ½ O2 (g) –> 8 CO2 (g) + 9 H2O (g) ΔH = -5460 kJ
b. Pembakaran tak sempurna isooktana:
C8H18 (l) + 8 ½ O2 (g) -> 8 CO (g) + 9 H2O (g) ΔH = -2924,4 kJ
Dampak Pembakaran tak Sempurna
Sebagaimana terlihat pada contoh di atas, pembakaran tak sempurna menghasilkan lebih sedikit kalor. Jadi, pembakaran tak sempurna mengurangi efisiensi bahan bakar. kerugian lain dari pembakaran tak sempurna adalah dihasilkannya gas karbon monoksida (CO), yang bersifat racun. Oleh karena itu, pembakaran tak sempurna akan mencemari udara.
c . Entalpi penguraian standar ( Hd )
Entalpi penguraian standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar.
Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan Hd. Satuannya = kJ / mol.
Perubahan entalpi penguraian standar merupakan kebalikan dari perubahan entalpi pembentukan standar, maka nilainya pun akan berlawanan tanda.
Menurut Marquis de Laplace, “ jumlah kalor yang dilepaskan pada pembentukan senyawa dari unsur-unsur penyusunnya = jumlah kalor yang diperlukan pada penguraian senyawa tersebut menjadi unsur-unsur penyusunnya.“Pernyataan ini disebut Hukum Laplace.
Contoh :
HCl 12 H2 + 12 Cl H = + 90 kj mol 1
d . Entalpi reaksi
Entalpi reaksi adalah proses tekanan konstan dimana untuk menyamakan pertukaran kalor dalam perubahan entalpi untuk setiap reaksi reaktan produk
entalpi reaksi ( enthalpy of reaction ) sebagai selisih entalpi produk dan entalpi reaktan :
H = H (produk) H (reaktan)
H dari suatu persamaan reaksi di mana zat-zat yang terdapat dalam persamaan reaksi dinyatakan dalam satuan mol dan koefisien-koefisien persamaan reaksi bulat sederhana.
Contoh:
2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 H = -1468 kJ
e. Perubahan Entalpi Netralisasi Standar ( Hn o )
Perubahan entalpi netralisasi standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penetralan 1 mol asam oleh basa atau 1 mol basa oleh asam pada keadaan standar.
Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan Hn .
Satuannya = kJ / mol.
Contoh :
Hn reaksi = -200 kJ
Hn NaOH = -200 kJ / 2 mol = -100 kJ/mol
Hn H2SO4 = -200 kJ / 1 mol = -200 kJ/mol
f. Perubahan Entalpi Penguapan Standar ( Ho vap)
Perubahan entalpi penguapan standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penguapan 1 mol zat dalam fase cair menjadi fase gas pada keadaan standar.
Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan H vap. Satuannya = kJ / mol.
g. Perubahan Entalpi Peleburan Standar ( Ho fus )
Perubahan entalpi peleburan standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada pencairan / peleburan 1 mol zat dalam fase padat menjadi zat dalam fase cair pada keadaan standar. Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan H fus. Satuannya = kJ / mol.
h. Perubahan Entalpi Sublimasi Standar ( Ho sub )
Perubahan entalpi sublimasi standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada sublimasi 1 mol zat dalam fase padat menjadi zat dalam fase gas pada keadaan standar.
Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan H sub. Satuannya = kJ / mol.
i. Perubahan Entalpi Pelarutan Standar (Hosol )
Perubahan entalpi pelarutan standar adalah perubahan entalpi yang terjadi ketika 1 mol zat melarut dalam suatu pelarut ( umumnya air ) pada keadaan standar.
4 . Reaksi Endoterm dan Eksoterm
a . Reaksi endoterm
Reaksi endoterm adalah reaksi yang terjadi jika dalam suatu reaksi kimia, system menyerap kalor dari lingkungan .
Atau
Reaksi endoterm adalah Reaksi yang terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas.
reaksi endoterm harga ΔH = ( + )
Contoh secara kimia :
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) - 178.5 kJ H = +178.5 kJ
Contoh secara fisik :
- Membakar minyak tanah di kompor minyak
- Nyala api unggun di saat kemping
atau
Reaksi endoterm adalah reaksi yang memerlukan energi atau menyerap energi dari lingkungan ketika reaksi terjadi. Umumnya reaksi ini menghasilkan suhu dingin.
Contoh :
- Asimilasi
- Fotosintesis
Pada reaksi endoterm, sistem menyerap energi. Oleh karena itu, entalpi sistem akan bertambah. Artinya entalpi produk (Hp) lebih besar daripada entalpi pereaksi (Hr). Akibatnya, perubahan entalpi, merupakan selisih antara entalpi produk dengan entalpi pereaksi (Hp -Hr) bertanda positif. Sehingga perubahan entalpi untuk reaksi endoterm dapat dinyatakan:
ΔH = Hp- Hr > 0
b.Reaksi eksoterm
Reaksi eksoterm adalah reaksi yang terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas.
Pada reaksi eksoterm harga ΔH = ( - )
Contoh :
C(s) + O2(g) CO2(g) + 393.5 kJ H = -393.5 kJ
Atau
Reaksi eksoterm adalah reaksi yang mengeluarkan energi atau menghasilkan energi ketika reaksi terjadi. Umumnya reaksi ini menghasilkan suhu panas pada reaksi eksoterm , sistem membebaskan energi, sehingga entalpi sistem akan berkurang, artinya entalpi produk lebih kecil daripada entalpi pereaksi. Oleh karena itu , perubahan entalpinya bertanda negatif. Sehingga p dapat dinyatakan sebagai berikut:
ΔH = Hp - Hr < 0
Disusun oleh :
• Eko Junianto
• Rizki Amallia
• Wenny Aqmarina
DINAS PENDIDIKAN NASIONAL
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JAMBI
2010/2011
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb
Puji syukur kami ucapkan kepada ALLAH SWT yang telah memberi kami kesehatan dan kemampuan untuk menyelesaikan tugas makalah ini hingga tepat waktunya dari dosen pembimbing kami .
Tak lupa pula kami kirimkan shalawat beriring salam kepada nabi besar kita MUHAMMAD SAW. Yang telah membawa kita dari alam kegelapan dan jahiliah , kealam yang terang berderang yang penuh ilmu pengetahuan seperti yang kita rasakan saat ini .
Sedikit tentang isi makalah kami yang berjudul entalpi, dimana entalpi termasuk sistem dari termodinamika yang menjelaskan tentang energi yang terkandung dalam suatu Zat . dimana jenis perubahan entalpi ini yang kami ketahui ada 9, namun di sini perubahan entalpi yang perlu kita ketahui dan dibahas cukup 3 saja yaitu :
• Perubahan Entalpi pembentukan standar (Hf)
• Perubahan entalpi pembakaran standar (Hd)
• Perubahan entalpi penguraian standar (Hc)
Sekian isi makalah kami , untuk lebih jelasnya bisa dibaca pada halaman berikutnya . lebih dan kurang kami mohon maaf .
Atas perhatian dan kerjasamanya, kami ucapkan terimakasih .
Wassalam ,
Jambi , April 2011
Penulis
BAB IV
PEMBAHASAN
ENTALPI
1 . Pengertian Entalpi
Entalpi adalah energi yang tersusun dari suatu Zat. Entalpi sering disebut juga sebagai entapion atau entropi . Entalpi termasuk sistem termodinamika , yang dikenal dengan simbol H ( Herman helmholts ) yang di definisikan dengan persamaan :
H = E + (PV)
Dimana
E = energi dalam sistem
P = tekanan sistem
V = volume sistem
Satuan dari entalpi adalah joule atau kalori
Setiap sistem atau zat mempunyai energi yang tersimpan didalamnya. Energi potensial berkaitan dengan wujud zat, volume, dan tekanan. Energi kinetik ditimbulkan karena atom – atom dan molekul molekul dalam zat bergerak secara acak. Jumlah total dari semua bentuk energi itu disebut entalpi (H) . Entalpi akan tetap konstan selama tidak ada energi yang masuk atau keluar dari zat.
Misalnya :
entalpi untuk air dapat ditulis H H20 (l) dan untuk es ditulis H H20 (s).
Perhatikan lampu spiritus, jumlah panas atau energi yang dikandung oleh spiritus pada tekanan tetap disebut entalpi spiritus. Entalpi tergolong sifat eksternal, yakni sifat yang bergantung pada jumlah mol zat.Bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batu bara mempunyai isi panas atau entalpi.
Entalpi (H) suatu zat ditentukan oleh jumlah energi dan semua bentuk energi yang dimiliki zat yang jumlahnya tidak dapat diukur.
2 . Perubahan Entalpi ( H)
Perubahan entalpi adalah perubahan energi di dalam suatu sistem .
Persamaannya:
H = E + (PV)
Atau
Jika tekanannya konstan , maka persamaanya
H = E + PV
Salah satu contoh perubahan entalpi yaitu reaksi pembakaran bensin di dalam mesin motor. Sebagian energi kimia yang dikandung bensin, ketika bensin terbakar, diubah menjadi energi panas dan energi mekanik untuk menggerakkan motor.
Demikian juga pada mekanisme kerja sel aki. Pada saat sel aki bekerja, energi kimia diubah menjadi energi listrik, energi panas yang dipakai untuk membakar bensin dan reaksi pembakaran bensin menghasilkan gas, menggerakkan piston sehingga menggerakkan roda motor.
Harga entalpi zat sebenarnya tidak dapat ditentukan atau diukur. Tetapi ΔH dapat ditentukan dengan cara mengukur jumlah kalor yang diserap sistem.
Misalnya :
pada perubahan es menjadi air, yaitu 89 kalori/gram. Pada perubahan es menjadi air, ΔH adalah positif, karena entalpi hasil perubahan, entalpi air lebih besar dari pada entalpi es.
Termokimia merupakan bagian dari ilmu kimia yang mempelajari perubahan entalpi yang menyertai suatu reaksi. Pada perubahan kimia selalu terjadi perubahan entalpi. Besarnya perubahan entalpi adalah sama besar dengan selisih antara entalpi hasil reaksi dam jumlah entalpi pereaksi.
3 . Jenis-Jenis Perubahan Entalpi
Perubahan entalpi di bagi beberapa macam yaitu :
a. Perubahan entalpi pembentukan standar ( Hf )
Perubahan entalpi pembentukan standar ( Hf ) adalah terbentuknya atau besarnya energy yang di bebaskan atau di perlukan untuk membentuk 1 mol suatu senyawa dari unsur-unsurnya pada suhu dan tekanan standar ( 25 oC, 1 atm ). Entalpinya bisa dilepaskan maupun diserap. Satuannya adalah kJ / mol.
Bentuk standar dari suatu unsur adalah bentuk yang paling stabil dari unsur itu pada keadaan standar ( 298 K, 1 atm ).
Jika perubahan entalpi pembentukan tidak diukur pada keadaan standar maka dinotasikan dengan Hf
Perubahan entalpi pembentukan standar disebut juga kalor pembentukan standar
Catatan :
• Hf unsur bebas = nol
• Dalam entalpi pembentukan, jumlah zat yang dihasilkan adalah 1 mol.
• Dibentuk dari unsur-unsurnya dalam bentuk standar.
Contoh:
Pada pembentukan 10 gr kalsium sulfat di bebaskan 107 kj . tuliskan persamaan termokimia reaksi pembentukan MgSO4 ( Ar O = 16 , Mg = 24 , S =32)
Jawab :
Mg + S + 2O2 MgSO4 H = 1289,15 kj
Dik : massa = 10 gr
q = 107 kj
mol = gr = 10 = 0,083
Mr 120
Hf = q = 107 = 1289 ,15
Mol 0,083
b. Entalpi Pembakaran ( HCO )
Entalpi pembakaran adalah perubahan entalpi pembakran standar 1 mol Zat dengan gas O2 pada keadaan standar .dengan catatan setiap senyawa karbon ( alkena . alkana , alkuna) menghasilkanCO2 dan H2O.
Reaksi suatu zat dengan oksigen disebut reaksi pembakaran. Zat yang mudah terbakar adalah unsur karbon, hidrogen, belerang, dan berbagai senyawa dari unsur tersebut. Pembakaran dikatakan sempurna apabila karbon (c) terbakar menjadi CO2, hidrogen (H) terbakar menjadi H2O, belerang (S) terbakar menjadi SO2.
Perubahan entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol suatu zat yang diukur pada 298 K, 1 atm disebut entalpi pembakaran standar (standard enthalpy of combustion), yang dinyatakan dengan ΔHc0 . Entalpi pembakaran juga dinyatakan dalam kJ mol -1 .
Harga entalpi pembakaran dari berbagai zat pada 298 K, 1 atm
Contoh soal :
Pembakaran bensin adalah suatu proses eksoterm. Apabila bensin dianggap terdiri atas isooktana, C8H18 (salah satu komponen bensin).tentukanlah jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 liter bensin. Diketahui entalpi pembakaran isooktana = -5460 kJ mol-1 dan massa jenis isooktan = 0,7 kg L -1 (H = 1; C =12).
Jawab:
dik : Entalpi pembakaran isooktana = - 5460 kJ mol-1 .
Massa 1 liter bensin = 1 liter x 0,7 kg
L-1 = 0,7 kg 700 gram .
Mol isooktana = 700 gram 114 gram mol-1 = 6,14 mol.
Jadi kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 liter bensin adalah:
6,14 mol x 5460 kJ mol -1 = 33524,4 kJ.
Entalpi pembakaran standar dibedakan :
Pembakaran Sempurna dan Tidak Sempurna
Salah satu Contoh
Pembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan atau dalam industri tidak terbakar sempurna. Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak sempurna membentuk karbon monoksida dan uap air.
Misalnya:
a. Pembakaran sempurna isooktana:
C8H18 (l) +12 ½ O2 (g) –> 8 CO2 (g) + 9 H2O (g) ΔH = -5460 kJ
b. Pembakaran tak sempurna isooktana:
C8H18 (l) + 8 ½ O2 (g) -> 8 CO (g) + 9 H2O (g) ΔH = -2924,4 kJ
Dampak Pembakaran tak Sempurna
Sebagaimana terlihat pada contoh di atas, pembakaran tak sempurna menghasilkan lebih sedikit kalor. Jadi, pembakaran tak sempurna mengurangi efisiensi bahan bakar. kerugian lain dari pembakaran tak sempurna adalah dihasilkannya gas karbon monoksida (CO), yang bersifat racun. Oleh karena itu, pembakaran tak sempurna akan mencemari udara.
c . Entalpi penguraian standar ( Hd )
Entalpi penguraian standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penguraian 1 mol senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya pada keadaan standar.
Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan Hd. Satuannya = kJ / mol.
Perubahan entalpi penguraian standar merupakan kebalikan dari perubahan entalpi pembentukan standar, maka nilainya pun akan berlawanan tanda.
Menurut Marquis de Laplace, “ jumlah kalor yang dilepaskan pada pembentukan senyawa dari unsur-unsur penyusunnya = jumlah kalor yang diperlukan pada penguraian senyawa tersebut menjadi unsur-unsur penyusunnya.“Pernyataan ini disebut Hukum Laplace.
Contoh :
HCl 12 H2 + 12 Cl H = + 90 kj mol 1
d . Entalpi reaksi
Entalpi reaksi adalah proses tekanan konstan dimana untuk menyamakan pertukaran kalor dalam perubahan entalpi untuk setiap reaksi reaktan produk
entalpi reaksi ( enthalpy of reaction ) sebagai selisih entalpi produk dan entalpi reaktan :
H = H (produk) H (reaktan)
H dari suatu persamaan reaksi di mana zat-zat yang terdapat dalam persamaan reaksi dinyatakan dalam satuan mol dan koefisien-koefisien persamaan reaksi bulat sederhana.
Contoh:
2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 H = -1468 kJ
e. Perubahan Entalpi Netralisasi Standar ( Hn o )
Perubahan entalpi netralisasi standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penetralan 1 mol asam oleh basa atau 1 mol basa oleh asam pada keadaan standar.
Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan Hn .
Satuannya = kJ / mol.
Contoh :
Hn reaksi = -200 kJ
Hn NaOH = -200 kJ / 2 mol = -100 kJ/mol
Hn H2SO4 = -200 kJ / 1 mol = -200 kJ/mol
f. Perubahan Entalpi Penguapan Standar ( Ho vap)
Perubahan entalpi penguapan standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada penguapan 1 mol zat dalam fase cair menjadi fase gas pada keadaan standar.
Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan H vap. Satuannya = kJ / mol.
g. Perubahan Entalpi Peleburan Standar ( Ho fus )
Perubahan entalpi peleburan standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada pencairan / peleburan 1 mol zat dalam fase padat menjadi zat dalam fase cair pada keadaan standar. Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan H fus. Satuannya = kJ / mol.
h. Perubahan Entalpi Sublimasi Standar ( Ho sub )
Perubahan entalpi sublimasi standar adalah perubahan entalpi yang terjadi pada sublimasi 1 mol zat dalam fase padat menjadi zat dalam fase gas pada keadaan standar.
Jika pengukuran tidak dilakukan pada keadaan standar, maka dinotasikan dengan H sub. Satuannya = kJ / mol.
i. Perubahan Entalpi Pelarutan Standar (Hosol )
Perubahan entalpi pelarutan standar adalah perubahan entalpi yang terjadi ketika 1 mol zat melarut dalam suatu pelarut ( umumnya air ) pada keadaan standar.
4 . Reaksi Endoterm dan Eksoterm
a . Reaksi endoterm
Reaksi endoterm adalah reaksi yang terjadi jika dalam suatu reaksi kimia, system menyerap kalor dari lingkungan .
Atau
Reaksi endoterm adalah Reaksi yang terjadi perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem atau pada reaksi tersebut dibutuhkan panas.
reaksi endoterm harga ΔH = ( + )
Contoh secara kimia :
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) - 178.5 kJ H = +178.5 kJ
Contoh secara fisik :
- Membakar minyak tanah di kompor minyak
- Nyala api unggun di saat kemping
atau
Reaksi endoterm adalah reaksi yang memerlukan energi atau menyerap energi dari lingkungan ketika reaksi terjadi. Umumnya reaksi ini menghasilkan suhu dingin.
Contoh :
- Asimilasi
- Fotosintesis
Pada reaksi endoterm, sistem menyerap energi. Oleh karena itu, entalpi sistem akan bertambah. Artinya entalpi produk (Hp) lebih besar daripada entalpi pereaksi (Hr). Akibatnya, perubahan entalpi, merupakan selisih antara entalpi produk dengan entalpi pereaksi (Hp -Hr) bertanda positif. Sehingga perubahan entalpi untuk reaksi endoterm dapat dinyatakan:
ΔH = Hp- Hr > 0
b.Reaksi eksoterm
Reaksi eksoterm adalah reaksi yang terjadi perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan atau pada reaksi tersebut dikeluarkan panas.
Pada reaksi eksoterm harga ΔH = ( - )
Contoh :
C(s) + O2(g) CO2(g) + 393.5 kJ H = -393.5 kJ
Atau
Reaksi eksoterm adalah reaksi yang mengeluarkan energi atau menghasilkan energi ketika reaksi terjadi. Umumnya reaksi ini menghasilkan suhu panas pada reaksi eksoterm , sistem membebaskan energi, sehingga entalpi sistem akan berkurang, artinya entalpi produk lebih kecil daripada entalpi pereaksi. Oleh karena itu , perubahan entalpinya bertanda negatif. Sehingga p dapat dinyatakan sebagai berikut:
ΔH = Hp - Hr < 0
Rabu, 16 Maret 2011
Alkena
Alkena
Alkena merupakan hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap dua C=C. Suku alkena yang paling kecil terdiri dari dua atom C, yaitu etena. Nama alkena sesuai dengan nama alkana dengan mengganti akhiran – ana menjadi -ena.
Dari tabel diatas rumus molekul untuk alkena jumlah atom H selalu dua kali jumlah atom C, sehingga secara umum dapat dirumuskan:
CnH2n
Tata nama alkena
Tata nama alkena menurut IUPAC adalah sebagai berikut:
1. Tentukan rantai induk, yaitu rantai karbon terpanjang dari ujung satu ke ujung yang lain yang melewati ikatan rangkap, berilah nama alkena sesuai jumlah atom C pada rantai induk.
2. Penomoran. Penomoran dimulai dari ujung rantai induk yang terdekat dengan rangkap.
3. Jika terdapat cabang berilah nama cabang dengan alkil sesuai jumlah atom C cabang tersebut. Jika terdapat lebih dari satu cabang, aturan penamaan sesuai dengan aturan pada tatanama alkana.
4. Urutan penamaan: nomor cabang-nama cabang-nomor rangkap-rantai induk
Contoh:
3-metil-1-butena (benar) 2-metil-3-butena (salah)
Isomer alkena
Etena (C2H4) dan propena (C3H6) tidak mempunyai isomeri katena hanya ada satu struktur.
Isomer dari Butena (C4H8):
Alkena merupakan hidrokarbon tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap dua C=C. Suku alkena yang paling kecil terdiri dari dua atom C, yaitu etena. Nama alkena sesuai dengan nama alkana dengan mengganti akhiran – ana menjadi -ena.
Dari tabel diatas rumus molekul untuk alkena jumlah atom H selalu dua kali jumlah atom C, sehingga secara umum dapat dirumuskan:
CnH2n
Tata nama alkena
Tata nama alkena menurut IUPAC adalah sebagai berikut:
1. Tentukan rantai induk, yaitu rantai karbon terpanjang dari ujung satu ke ujung yang lain yang melewati ikatan rangkap, berilah nama alkena sesuai jumlah atom C pada rantai induk.
2. Penomoran. Penomoran dimulai dari ujung rantai induk yang terdekat dengan rangkap.
3. Jika terdapat cabang berilah nama cabang dengan alkil sesuai jumlah atom C cabang tersebut. Jika terdapat lebih dari satu cabang, aturan penamaan sesuai dengan aturan pada tatanama alkana.
4. Urutan penamaan: nomor cabang-nama cabang-nomor rangkap-rantai induk
Contoh:
3-metil-1-butena (benar) 2-metil-3-butena (salah)
Isomer alkena
Etena (C2H4) dan propena (C3H6) tidak mempunyai isomeri katena hanya ada satu struktur.
Isomer dari Butena (C4H8):
Adisi Alkena
Adisi pada alkena-alkena simetris
Fakta-fakta
Semua alkena mengalami reaksi adisi dengan halida-halida hidrogen. Sebuah atom hidrogen terikat pada salah satu atom karbon yang pada awalnya berikatan rangkap, dan sebuah atom halogen terikat pada atom karbon lainnya.
Sebagai contoh, dengan etena dan hidrogen klorida, akan terbentuk kloroetana:
But-2-ena dengan hidrogen klorida akan menghasilkan 2-klorobutana:
Apa yang akan terjadi jika hidrogen diadisi ke atom karbon pada ujung sebelah kanan ikatan rangkap, dan klorin diadisi ke atom karbon pada ujung sebelah kiri? Hasil reaksi yang terbentuk masih sama, yaitu 2-klorobutana.
Klorin akan terikat pada atom karbon setelah ujung rantai – molekul hanya terputar dimana hidrogen dan klorin menempati ujung yang berlainan.
Ada perbedaan untuk alkena yang tidak simetris – itulah sebabnya alkena yang tidak simetris ini akan dibahas secara terpisah.
Kondisi-kondisi
Senyawa-senyawa alkena bereaksi dengan hidrogen halida yang berwujud gas pada suhu kamar. Jika alkena juga merupakan sebuah gas, maka kedua gas tersebut bisa bercampur. Jika alkena berwujud cair, maka hidrogen halida bisa digelembungkan melalui alkena yang berwujud cair tersebut.
Senyawa-senyawa alkena juga akan bereaksi dengan larutan-larutan gas yang pekat dalam air. Larutan hidrogen klorida dalam air adalah asam hidroklorat. Larutan hidrogen bromida dalam air adalah asam hidrobromat – dan seterusnya.
Akan tetapi, reaksi-reaksi ini sedikit rumit. Air juga akan terlibat dalam reaksi dan hasil reaksi adalah campuran dari beberapa produk.
Laju reaksi
Variasi laju reaksi sesuai jenis halogen
Laju raksi akan meningkat sesuai dengan urutan HF – HCl – HBr – HI. Hidrogen fluoride bereaksi jauh lebih lambat dibanding HF, HBr dan HI, dan biasanya diabaikan ketika kita membahas tentang reaksi-reaksi ini.
Apabila halida-halida hidrogen bereaksi dengan senyawa-senyawa alkena, maka ikatan hidrogen-halogen harus terputus. Kekuatan ikatan akan menurun semakin ke bawah mulai dari HF sampai HI, dan ikatan hidrogen-fluorine cukup kuat. Karena ikatan antara hidrogen dan fluorine sulit diputus, maka adisi HF akan berlangsung lambat.
Variasi laju reaksi sesuai jenis alkena
Variasi ini berlaku baik bagi alkena tak-simetris maupun alkena simetris. Untuk memudahkan, berikut ini hanya diberikan contoh-contoh dari alkena simetris.
Laju reaksi meningkat seiring dengan bertambah kompleksnya molekul alkena, yakni bertambah besar dalam arti jumlah gugus alkil (seperti gugus metil) yang terikat pada atom karbon di kedua ujung ikatan rangkap.
Sebagai contoh:
Ada dua penjelasan untuk meningkatnya kereaktifan pada gambar di atas – kedua penjelasan ini memerlukan pengetahuan tentang mekanisme reaksi.
Alkena bereaksi karena elektron-elektron dalam ikatan pi menarik sesuatu yang memiliki muatan positif. Apapun yang dapat meningkatkan kepadatan elektron di sekitar ikatan rangkap akan membantu daya tarik elektron-elektron dalam ikatan pi tersebut.
Gugus-gugus alkil memiliki kecenderungan untuk "menekan" elektron-elektron agar menjauh darinya menuju ke ikatan rangkap. Semakin banyak gugus alkil, semakin negatif daerah di sekitar ikatan-ikatan rangkap tersebut.
Semakin bermuatan negatif daerah di sekitar ikatan rangkap, maka semakin kuat daya tariknya terhadap molekul-molekul seperti hidrogen klorida.
Meski demikian, alasan yang lebih penting tentang meningkatnya kereaktifan terletak pada kestabilan ion intermediet yang terbentuk selama reaksi berlangsung. Ketiga contoh yang diberikan pada gambar di atas menghasilkan ion-ion karbonium berikut (ion intermediet) pada tahap pertengahan reaksi:
Kestabilan ion-ion intermediet ini mempengaruhi energi aktivasi reaksi. Semakin kompleks alkena, energi aktivasi reaksi semakin berkurang. Ini berarti bahwa reaksi akan berlangsung lebih cepat.
Adisi pada alkena-alkena tidak simetris
Fakta-fakta
Dari segi kondisi-kondisi reaksi dan faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi, tidak ada perbedaan antara alkena tak-simetris dengan alkena simetris yang telah dijelaskan di atas. Yang menjadi permasalahan pada alkena-alkena tidak simetris adalah orientasi adisi – dengan kata lain, atom karbon mana dari ikatan rangkap yang dimasuki oleh hidrogen dan halogen.
Orientasi adisi
Jika HCl diadisi pada alkena tidak simetris seperti propena, ada dua kemungkinan cara adisi yang bisa terjadi. Akan tetapi, biasaya hanya terdapat satu produk utama.
Ini sejalan dengan Kaidah Markovnikov yang mengatakan bahwa:
Apabila sebuah senyawa HX diadisi pada sebuah alkena tidak simetris, maka hidrogen akan terikat pada atom karbon yang sebelumnya memiliki paling banyak atom hidrogen.
Dalam hal ini, hidrogen terikat pada gugus CH2, karena gugus CH2 memiliki lebih banyak hidrogen dibanding gugus CH.
Perlu diperhatikan bahwa hanya hidrogen yang terikat langsung pada atom karbon ikatan rangkap yang dihitung. Hidrogen yang terdapat pada gugus CH3 tidak dianggap.
Pengecualian untuk hidrogen bromida
Berbeda dengan halida-halida hidrogen yang lain, hidrogen bromida bisa diadisi ke sebuah ikatan karbon-karbon rangkap baik pada ujung yang satu maupun pada ujung yang lain – tergantung pada kondisi-kondisi reaksi.
Adisi hidrogen bromida murni pada alkena murni
Apabila hidrogen bromida dan alkena sama-sama murni, hidrogen bromida akan masuk ke karbon ikatan rangkap menurut Kaidah Markovnikov. Sebagai contoh, dengan propena akan diperoleh 2-bromopropana.
Halida-halida hidrogen yang lain mengalami adisi dengan propena persis sama seperti mekanisme di atas.
Adisi hidrogen bromida yang mengandung peroksida organik pada alkena yang mengandung peroksida yang sama
Oksigen dari udara cenderung bereaksi lambat dengan alkena menghasilkan beberapa peroksida organik, sehingga dengan sendirinya akan terdapat beberapa peroksida organik dalam alkena. Dengan demikian, reaksi dengan oksigen ini adalah reaksi yang cenderung terjadi sebelum semua udara dikeluarkan dari sistem.
Apabila hidrogen bromida dan alkena sama-sama mengandung peroksida organik dalam jumlah kecil, maka reaksi adisi berlangsung dengan cara berbeda dan dihasilkan 1-bromopropana:
Reaksi ini terkadang disebut sebagai adisi anti-Markovnikov atau efek peroksida.
Peroksida-peroksida organik adalah sumber radikal bebas yang sangat potensial. Dengan adanya peroksida organik, hidrogen bromida akan bereaksi dengan alkena menggunakan mekanisme yang berbeda (lebih cepat). Karena berbagai faktor, reaksi ini tidak terjadi pada halida-halida hidrogen yang lain.
Reaksi ini juga bisa terjadi dengan mekanisme ini jika terdapat sinar ultraviolet dengan panjang gelombang yang tepat untuk memutus ikatan hidrogen-bromida menjadi hidrogen dan radikal bebas bromin.
Fakta-fakta
Semua alkena mengalami reaksi adisi dengan halida-halida hidrogen. Sebuah atom hidrogen terikat pada salah satu atom karbon yang pada awalnya berikatan rangkap, dan sebuah atom halogen terikat pada atom karbon lainnya.
Sebagai contoh, dengan etena dan hidrogen klorida, akan terbentuk kloroetana:
But-2-ena dengan hidrogen klorida akan menghasilkan 2-klorobutana:
Apa yang akan terjadi jika hidrogen diadisi ke atom karbon pada ujung sebelah kanan ikatan rangkap, dan klorin diadisi ke atom karbon pada ujung sebelah kiri? Hasil reaksi yang terbentuk masih sama, yaitu 2-klorobutana.
Klorin akan terikat pada atom karbon setelah ujung rantai – molekul hanya terputar dimana hidrogen dan klorin menempati ujung yang berlainan.
Ada perbedaan untuk alkena yang tidak simetris – itulah sebabnya alkena yang tidak simetris ini akan dibahas secara terpisah.
Kondisi-kondisi
Senyawa-senyawa alkena bereaksi dengan hidrogen halida yang berwujud gas pada suhu kamar. Jika alkena juga merupakan sebuah gas, maka kedua gas tersebut bisa bercampur. Jika alkena berwujud cair, maka hidrogen halida bisa digelembungkan melalui alkena yang berwujud cair tersebut.
Senyawa-senyawa alkena juga akan bereaksi dengan larutan-larutan gas yang pekat dalam air. Larutan hidrogen klorida dalam air adalah asam hidroklorat. Larutan hidrogen bromida dalam air adalah asam hidrobromat – dan seterusnya.
Akan tetapi, reaksi-reaksi ini sedikit rumit. Air juga akan terlibat dalam reaksi dan hasil reaksi adalah campuran dari beberapa produk.
Laju reaksi
Variasi laju reaksi sesuai jenis halogen
Laju raksi akan meningkat sesuai dengan urutan HF – HCl – HBr – HI. Hidrogen fluoride bereaksi jauh lebih lambat dibanding HF, HBr dan HI, dan biasanya diabaikan ketika kita membahas tentang reaksi-reaksi ini.
Apabila halida-halida hidrogen bereaksi dengan senyawa-senyawa alkena, maka ikatan hidrogen-halogen harus terputus. Kekuatan ikatan akan menurun semakin ke bawah mulai dari HF sampai HI, dan ikatan hidrogen-fluorine cukup kuat. Karena ikatan antara hidrogen dan fluorine sulit diputus, maka adisi HF akan berlangsung lambat.
Variasi laju reaksi sesuai jenis alkena
Variasi ini berlaku baik bagi alkena tak-simetris maupun alkena simetris. Untuk memudahkan, berikut ini hanya diberikan contoh-contoh dari alkena simetris.
Laju reaksi meningkat seiring dengan bertambah kompleksnya molekul alkena, yakni bertambah besar dalam arti jumlah gugus alkil (seperti gugus metil) yang terikat pada atom karbon di kedua ujung ikatan rangkap.
Sebagai contoh:
Ada dua penjelasan untuk meningkatnya kereaktifan pada gambar di atas – kedua penjelasan ini memerlukan pengetahuan tentang mekanisme reaksi.
Alkena bereaksi karena elektron-elektron dalam ikatan pi menarik sesuatu yang memiliki muatan positif. Apapun yang dapat meningkatkan kepadatan elektron di sekitar ikatan rangkap akan membantu daya tarik elektron-elektron dalam ikatan pi tersebut.
Gugus-gugus alkil memiliki kecenderungan untuk "menekan" elektron-elektron agar menjauh darinya menuju ke ikatan rangkap. Semakin banyak gugus alkil, semakin negatif daerah di sekitar ikatan-ikatan rangkap tersebut.
Semakin bermuatan negatif daerah di sekitar ikatan rangkap, maka semakin kuat daya tariknya terhadap molekul-molekul seperti hidrogen klorida.
Meski demikian, alasan yang lebih penting tentang meningkatnya kereaktifan terletak pada kestabilan ion intermediet yang terbentuk selama reaksi berlangsung. Ketiga contoh yang diberikan pada gambar di atas menghasilkan ion-ion karbonium berikut (ion intermediet) pada tahap pertengahan reaksi:
Kestabilan ion-ion intermediet ini mempengaruhi energi aktivasi reaksi. Semakin kompleks alkena, energi aktivasi reaksi semakin berkurang. Ini berarti bahwa reaksi akan berlangsung lebih cepat.
Adisi pada alkena-alkena tidak simetris
Fakta-fakta
Dari segi kondisi-kondisi reaksi dan faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi, tidak ada perbedaan antara alkena tak-simetris dengan alkena simetris yang telah dijelaskan di atas. Yang menjadi permasalahan pada alkena-alkena tidak simetris adalah orientasi adisi – dengan kata lain, atom karbon mana dari ikatan rangkap yang dimasuki oleh hidrogen dan halogen.
Orientasi adisi
Jika HCl diadisi pada alkena tidak simetris seperti propena, ada dua kemungkinan cara adisi yang bisa terjadi. Akan tetapi, biasaya hanya terdapat satu produk utama.
Ini sejalan dengan Kaidah Markovnikov yang mengatakan bahwa:
Apabila sebuah senyawa HX diadisi pada sebuah alkena tidak simetris, maka hidrogen akan terikat pada atom karbon yang sebelumnya memiliki paling banyak atom hidrogen.
Dalam hal ini, hidrogen terikat pada gugus CH2, karena gugus CH2 memiliki lebih banyak hidrogen dibanding gugus CH.
Perlu diperhatikan bahwa hanya hidrogen yang terikat langsung pada atom karbon ikatan rangkap yang dihitung. Hidrogen yang terdapat pada gugus CH3 tidak dianggap.
Pengecualian untuk hidrogen bromida
Berbeda dengan halida-halida hidrogen yang lain, hidrogen bromida bisa diadisi ke sebuah ikatan karbon-karbon rangkap baik pada ujung yang satu maupun pada ujung yang lain – tergantung pada kondisi-kondisi reaksi.
Adisi hidrogen bromida murni pada alkena murni
Apabila hidrogen bromida dan alkena sama-sama murni, hidrogen bromida akan masuk ke karbon ikatan rangkap menurut Kaidah Markovnikov. Sebagai contoh, dengan propena akan diperoleh 2-bromopropana.
Halida-halida hidrogen yang lain mengalami adisi dengan propena persis sama seperti mekanisme di atas.
Adisi hidrogen bromida yang mengandung peroksida organik pada alkena yang mengandung peroksida yang sama
Oksigen dari udara cenderung bereaksi lambat dengan alkena menghasilkan beberapa peroksida organik, sehingga dengan sendirinya akan terdapat beberapa peroksida organik dalam alkena. Dengan demikian, reaksi dengan oksigen ini adalah reaksi yang cenderung terjadi sebelum semua udara dikeluarkan dari sistem.
Apabila hidrogen bromida dan alkena sama-sama mengandung peroksida organik dalam jumlah kecil, maka reaksi adisi berlangsung dengan cara berbeda dan dihasilkan 1-bromopropana:
Reaksi ini terkadang disebut sebagai adisi anti-Markovnikov atau efek peroksida.
Peroksida-peroksida organik adalah sumber radikal bebas yang sangat potensial. Dengan adanya peroksida organik, hidrogen bromida akan bereaksi dengan alkena menggunakan mekanisme yang berbeda (lebih cepat). Karena berbagai faktor, reaksi ini tidak terjadi pada halida-halida hidrogen yang lain.
Reaksi ini juga bisa terjadi dengan mekanisme ini jika terdapat sinar ultraviolet dengan panjang gelombang yang tepat untuk memutus ikatan hidrogen-bromida menjadi hidrogen dan radikal bebas bromin.
Polimerisasi Alkena
Halaman ini menjelaskan tentang polimerisasi alkena untuk menghasilkan polimer-polimer seperti poli(etena) (biasa dikenal sebagai politena, dan terkadang juga disebut polietilena), poli(propena) (nama lama: polipropilena), PVC and PTFE. Halaman ini juga membahas secara ringkas bagaimana struktur polimer dapat mempengaruhi sifat-sifat dan kegunaannya.
Poli(etena) (politena atau polietilena)
Poli(etena) berkepadatan rendah: LDPE
Pembuatan dalam skala produksi
Seperti halnya pembuatan polimer lainnya yang akan dijelaskan di halaman ini, pembuatan LDPE merupakan sebuah contoh dari polimerisasi adisi.
Reaksi adisi adalah sebuah reaksi dimana dua atau lebih molekul bergabung membentuk satu produk tunggal. Selama polimerisasi etena, ada ribuan molekul etena yang bergabung bersama membentuk poli(etena) – umumnya disebut politena.
Jumlah molekul yang bergabung sangat bervariasi, tetapi biasanya berkisar antara 2000 sampai 20000.
Kondisi-kondisi
Suhu: sekitar 200°C
Tekanan: sekitar 2000 atmosfir
Inisiator: sedikit oksigen sebagai zat pengganggu kemurnian
Sifat-sifat dan kegunaan
Poli(etena) berkepadatan rendah memiliki banyak cabang di sepanjang rantai hidrokarbon, dan ini mencegah rantai tersebut berdekatan satu sama lain dalam susunan yang rapi. Daerah-daerah pada poli(etena) yang ditempati oleh rantai-rantai yang saling berdekatan satu sama lain dan terkemas secara beraturan dikatakan berhablur (kristalin). Apabila rantai-rantai bercampur baur, maka daerah tersebut dikatakan amorf. Poli(etena) berkepadatan rendah memiliki banyak daerah amorf.
Sebuah rantai terikat dengan rantai lain di dekatnya melalui gaya dispersi Van der Waals. Gaya tarik tersebut akan semakin besar jika rantai-rantai tersebut saling berdekatan satu sama lain. Daerah-daerah amorf dimana rantai-rantai tidak terkemas secara beraturan dapat mengurangi efektifitas gaya tarik Van der Waals sehingga juga mengurangi titik lebur dan kekuatan polimer. Daerah amorf ini juga akan mengurangi kepadatan polimer (sehingga disebut "poli(etena) berkepadatan rendah").
Poli(etena) berkepadatan rendah biasa digunakan untuk barang-barang umum seperti tas plastik dan material-material serupa lainnya yang fleksibel dan berkekuatan rendah.
Poli(etena) berkepadatan tinggi: HDPE
Pembuatan dalam skala produksi
Polimer ini dibuat dalam kondisi yang sedikit berbeda dengan poli(etena) berkepadatan rendah.
Kondisi-kondisi
Suhu: sekitar 60°C
Tekanan: rendah – beberapa atmosfir
Katalis: Katalis Ziegler-Natta atau senyawa-senyawa logam lainnya
Katalis Ziegler-Natta adalah campuran antara senyawa-senyawa titanium seperti titanium(III) klorida, TiCl3, atau titanium(IV) klorida, TiCl4, dan senyawa-senyawa aluminium seperti aluminium trietil, Al(C2H5)3. Masih banyak katalis lain yang terus dikembangkan.
Katalis-katalis ini bekerja melalui mekanisme yang sangat berbeda dengan proses bertekanan tinggi yang digunakan untuk membuat poli(etena) berkepadatan rendah. Rantai-rantai terbentuk dengan cara yang jauh lebih terkontrol (jauh lebih tidak acak).
Sifat-sifat dan kegunaan
Poli(etena) berkepadatan tinggi memiliki cabang yang sangat sedikit di sepanjang rantai-rantai hidrokarbon – kristalinisasinya sebesar 95% atau lebih. Pengemasan cabang yang lebih baik ini berarti bahwa gaya tarik Van der Waals antara rantai-rantai lebih besar sehingga plastik lebih kuat dan memiliki titik lebur yang lebih tinggi. Kepadatannya juga lebih tinggi karena pengemasan yang lebih baik dan jumlah ruang yang tidak terpakai dalam struktur lebih kecil.
Poli(etena) berkepadatan tinggi biasa digunakan untuk membuat barang-barang seperti botol susu plastik dan wadah-wadah yang serupa, baskom cuci, pipa plastik dan sebagainya. Biasanya terdapat huruf-huruf HDPE di dekat simbol daur-ulang pada produk-produk tersebut.
Poli(propena) (polipropilena): PP
Poli(propena) dibuat dalam skala produksi dengan menggunakan katalis Ziegler-Natta dan katalis-katalis moderen lainnya. Ada tiga jenis struktur poli(propena) yang perlu anda ketahui, tapi kita mulai membahas dari awal dengan sebuah struktur umum yang memenuhi ketiga variasi struktur tersebut.
Struktur umum
Jika hanya disebutkan struktur poli(propena) saja tanpa rincian lebih lanjut, maka kita sudah bisa mereka struktur yang dimaksud.
Struktur yang perlu dipikirkan adalah bentuk propena seperti terlihat di sebelah kanan gambar berikut:
Sekarang buat bentuk ini berjejer dalam sebuah baris dan gabungkan. Perlu diperhatikan bahwa ikatan-ikatan rangkap semuaya akan diganti dengan ikatan tunggal selama proses berlangsung.
Jika dituliskan dalam bentuk persamaan sederhana, biasanya ditulis sebagai berikut:
Tiga variasi struktur poli(propena)
Anda perlu mengingat bahwa diagram-diagram di atas adalah diagram 2-dimensi. Rantai-rantai poli(propena) yang sesungguhnya adalah 3-dimensi. Ada tiga struktur poli(propena) yang berbeda tergantung pada bagaimana gugus CH3 tertata dalam ruang.
Ketiga struktur tersebut disebut poli(propena) isotaktis, ataktis dan sindiotaktis. Versi struktur yang umum digunakan adalah poli(propena) isotaktis.
Poli(prena) isotaktis
Beberapa rantai poli(propena) isotaktis terlihat seperti gambar berikut:
Pada struktur ini, gugus CH3 tertata dengan tatanan yang sangat beraturan sehingga memungkinkan rantai-rantai untuk saling berdekatan satu sama lain sehingga memaksimalkan jumlah ikatan Van der Waals diantara rantai-rantai tersebut. Ini berarti bahwa poli(propena) isotaktis cukup kuat baik sebagai benda padat maupun jika dibuat dalam bentuk serat.
Struktur ini merupakan bentuk poli(propena) yang paling umum, yang biasa digunakan untuk membuat wadah dan tali plastik. Biasanya terdapat huruf-huruf PP di dekat simbol daur-ulang pada produk-produk tersebut.
Poli(propena) ataktis
Pada poli(propena) ataktis, gugus CH3 diorientasikan secara acak di sepanjang rantai.
Kurangnya keteraturan membuat rantai-rantai saling berdekatan satu sama lain sehingga gaya-tarik Van der Waals diantara rantai-rantai tersebut lebih lemah. Poli(propena) ataktis jauh lebih halus dengan titik lebur yang lebih rendah.
Poli(propena) ataktis terbentuk sebagai sebuah produk limbah selama pembuatan poli(propena) isotaktis dan kegunaannya terbatas. Sebagai contoh, poli(propena) ataktis digunakan pada cat jalan, digunakan dalam material atap seperti "lembar atap", dan pada beberapa penutup atau perekat.
Poli(propena) sindiotaktis
Poli(propena) sindiotaktis merupakan sebuah material yang relatif baru dan merupakan poli(propena) lain yang rantai-rantainya tertata beraturan. Dalam strukturnya, setiap gugus CH3 diorientasikan dengan cara yang sama.
Adanya keteraturan ini berarti bahwa rantai-rantai bisa saling berdekatan, dan gaya tarik Van der Waals akan cukup kuat. Akan tetapi, gaya tarik tidak sama kuatnya dengan yang terdapat pada poli(propena) isotaktis. Ini menjadikan poli(propena) sindiotaktis lebih halus dan memiliki titik lebur yang lebih rendah.
Karena poli(propena) sindiotaktis relatif baru, kegunaannya masih terus berkembang – sebagai contoh, digunakan dalam lapisan plastik tipis untuk membungkus makanan. Ada juga yang digunakan dalam bidang kedokteran – misalnya, dalam tabung-tabung kedokteran dan untuk tas-tas dan kantong obat. Masih banyak kegunaan potensial lainnya – baik secara sendiri, maupun dalam bentuk campuran dengan poli(propena) isotaktis.
Poli(kloroetena) (polivnyl klorida): PVC
Poli (kloroetena) umumnya dikenal sebagai singkatan dari huruf-huruf pertama dari nama lamanya yaitu PVC.
Struktur
Poli(kloroetena) dibuat dengan polimerisasi kloroetena, CH2=CHCl. Pembetukan strukturnya tidak jauh beda dengan pembentukan struktur poli(propena) (lihat diatas). Selama anda menggambarkan molekul kloroetena dengan benar, maka strukturya akan terlihat sangat bagus.
Dalam bentuk persamaan biasanya dituliskan sebagai:
Tidak jadi masalah pada atom karbon mana dalam molekul awal klorin ditempatkan. Yang penting anda konsisten menuliskannya pada kedua sisi persamaan reaksi.
Proses polimerisasi utamanya menghasilkan molekul-molekul polimer ataktis – dimana atom-atom klorin berorientasi secara acak di sepanjang rantai. Strukturnya tidak berbeda degan poli(propena) ataktis – cukup ganti gugus CH3 pada poli(propena) ataktis dengan atom klorin.
Karena atom-atom klorin menonjol keluar dari rantai secara acak, dan karena ukuranya yang besar, maka sulit bagi rantai-rantai tersebut untuk berdekatan. Poli(kloroetena) bersifat amorf dan hanya memiliki sedikit daerah kristalin (berhablur).
Sifat-sifat dan kegunaan
Biasanya, polimer-polimer amorf lebih fleksibel dibanding polimer-polimer kristalin karena gaya tarik antara ranta-rantainya cenderung lebih lemah. Akan tetapi, poli(kloroetena) murni cenderung agak keras dan kaku.
Ini disebabkan oleh adanya interaksi dipol-dipol tambahan akibat polaritas ikatan karbon-klorin. Klorin jauh lebih elektronegatif dibanding karbon, sehingga menarik elektron-elektron dalam ikatan ke arahnya. Ini menjadikan atom-atom klorin sedikit engatif dan karbon sedikit positif.
Dipol-dipol permanen ini menambah gaya tarik akibat dipol-dipol sementara yang menghasilkan gaya-gaya dispersi.
Plasticiser biasa ditambahkan ke dalam poli(kloroetena) untuk mengurangi keefektifan gaya tarik ini dan membuat plastik lebih fleksibel. Semakin banyak plasticizer yang ditambahkan, semalin fleksibel plastik tersebut.
Poly(kloroetena) digunakan untuk membuat banyak barang-barang seperti pipa air, jendela plastik, insulasi kabel listrik, tikar untuk lantai dan untuk keperluan lain, alas kaki, pakaian, dan sebagainya.
Poli(tetrafluoroetena): PTFE
Polimer ini memiliki nama dagang Teflon atau Fluon.
Struktur
Secara struktural, PTFE mirip seperti poli(etena) kecuali bahwa masing-masing hidrogen dalam struktur diganti dengan sebuah atom fluorin.
Rantai-rantai PTFE cenderung terkemas dengan baik dan PTFE cukup berhablur (kristalin). Karena atom-atom fluorin, ranta-rantainya juga mengandung lebih banyak elektron (dengan panjang yang sama) dibanding rantai poli (etena) yang sebanding. Jika pengemasan yang baik dikombinasikan dengan elektron-elektron ekstra yang ada maka gaya dispersi Van der Waals akan lebih kuat dibanding pada poli(etena) sekalipun yang berkepadatan tinggi.
Sifat-sifat dan kegunaan
PTFE memiliki titik lebur yang relatif tinggi (dikarenakan oleh kekuatan gaya tarik antara rantai-rantainya) dan sangat resisten terhadap serangan kimia. Rantai karbon begitu melekat pada atom-atom fluorin sehingga tidak ada yang bisa mencapainya untuk bereaksi dengannya. Ini bermanfaat dalam industri kimia dan dalam industri makanan untuk melapisi wadah dan membuat wadah-wadah tersebut kebal terhadap hampir segala sesuatu yang dapat membuatnya korosi.
Yang tak kalah pentingnya bahwa PTFE juga memiliki sifat anti-lengket yang sangat baik – sifat inilah yang menyebabkan PTFE paling banyak digunakan dalam peralatan dapur dan perkebunan yang tidak-melengket. Dengan sifat ini juga, PTFE bisa digunakan pada barang-barang seperti bantalan antigesekan.
Poli(etena) (politena atau polietilena)
Poli(etena) berkepadatan rendah: LDPE
Pembuatan dalam skala produksi
Seperti halnya pembuatan polimer lainnya yang akan dijelaskan di halaman ini, pembuatan LDPE merupakan sebuah contoh dari polimerisasi adisi.
Reaksi adisi adalah sebuah reaksi dimana dua atau lebih molekul bergabung membentuk satu produk tunggal. Selama polimerisasi etena, ada ribuan molekul etena yang bergabung bersama membentuk poli(etena) – umumnya disebut politena.
Jumlah molekul yang bergabung sangat bervariasi, tetapi biasanya berkisar antara 2000 sampai 20000.
Kondisi-kondisi
Suhu: sekitar 200°C
Tekanan: sekitar 2000 atmosfir
Inisiator: sedikit oksigen sebagai zat pengganggu kemurnian
Sifat-sifat dan kegunaan
Poli(etena) berkepadatan rendah memiliki banyak cabang di sepanjang rantai hidrokarbon, dan ini mencegah rantai tersebut berdekatan satu sama lain dalam susunan yang rapi. Daerah-daerah pada poli(etena) yang ditempati oleh rantai-rantai yang saling berdekatan satu sama lain dan terkemas secara beraturan dikatakan berhablur (kristalin). Apabila rantai-rantai bercampur baur, maka daerah tersebut dikatakan amorf. Poli(etena) berkepadatan rendah memiliki banyak daerah amorf.
Sebuah rantai terikat dengan rantai lain di dekatnya melalui gaya dispersi Van der Waals. Gaya tarik tersebut akan semakin besar jika rantai-rantai tersebut saling berdekatan satu sama lain. Daerah-daerah amorf dimana rantai-rantai tidak terkemas secara beraturan dapat mengurangi efektifitas gaya tarik Van der Waals sehingga juga mengurangi titik lebur dan kekuatan polimer. Daerah amorf ini juga akan mengurangi kepadatan polimer (sehingga disebut "poli(etena) berkepadatan rendah").
Poli(etena) berkepadatan rendah biasa digunakan untuk barang-barang umum seperti tas plastik dan material-material serupa lainnya yang fleksibel dan berkekuatan rendah.
Poli(etena) berkepadatan tinggi: HDPE
Pembuatan dalam skala produksi
Polimer ini dibuat dalam kondisi yang sedikit berbeda dengan poli(etena) berkepadatan rendah.
Kondisi-kondisi
Suhu: sekitar 60°C
Tekanan: rendah – beberapa atmosfir
Katalis: Katalis Ziegler-Natta atau senyawa-senyawa logam lainnya
Katalis Ziegler-Natta adalah campuran antara senyawa-senyawa titanium seperti titanium(III) klorida, TiCl3, atau titanium(IV) klorida, TiCl4, dan senyawa-senyawa aluminium seperti aluminium trietil, Al(C2H5)3. Masih banyak katalis lain yang terus dikembangkan.
Katalis-katalis ini bekerja melalui mekanisme yang sangat berbeda dengan proses bertekanan tinggi yang digunakan untuk membuat poli(etena) berkepadatan rendah. Rantai-rantai terbentuk dengan cara yang jauh lebih terkontrol (jauh lebih tidak acak).
Sifat-sifat dan kegunaan
Poli(etena) berkepadatan tinggi memiliki cabang yang sangat sedikit di sepanjang rantai-rantai hidrokarbon – kristalinisasinya sebesar 95% atau lebih. Pengemasan cabang yang lebih baik ini berarti bahwa gaya tarik Van der Waals antara rantai-rantai lebih besar sehingga plastik lebih kuat dan memiliki titik lebur yang lebih tinggi. Kepadatannya juga lebih tinggi karena pengemasan yang lebih baik dan jumlah ruang yang tidak terpakai dalam struktur lebih kecil.
Poli(etena) berkepadatan tinggi biasa digunakan untuk membuat barang-barang seperti botol susu plastik dan wadah-wadah yang serupa, baskom cuci, pipa plastik dan sebagainya. Biasanya terdapat huruf-huruf HDPE di dekat simbol daur-ulang pada produk-produk tersebut.
Poli(propena) (polipropilena): PP
Poli(propena) dibuat dalam skala produksi dengan menggunakan katalis Ziegler-Natta dan katalis-katalis moderen lainnya. Ada tiga jenis struktur poli(propena) yang perlu anda ketahui, tapi kita mulai membahas dari awal dengan sebuah struktur umum yang memenuhi ketiga variasi struktur tersebut.
Struktur umum
Jika hanya disebutkan struktur poli(propena) saja tanpa rincian lebih lanjut, maka kita sudah bisa mereka struktur yang dimaksud.
Struktur yang perlu dipikirkan adalah bentuk propena seperti terlihat di sebelah kanan gambar berikut:
Sekarang buat bentuk ini berjejer dalam sebuah baris dan gabungkan. Perlu diperhatikan bahwa ikatan-ikatan rangkap semuaya akan diganti dengan ikatan tunggal selama proses berlangsung.
Jika dituliskan dalam bentuk persamaan sederhana, biasanya ditulis sebagai berikut:
Tiga variasi struktur poli(propena)
Anda perlu mengingat bahwa diagram-diagram di atas adalah diagram 2-dimensi. Rantai-rantai poli(propena) yang sesungguhnya adalah 3-dimensi. Ada tiga struktur poli(propena) yang berbeda tergantung pada bagaimana gugus CH3 tertata dalam ruang.
Ketiga struktur tersebut disebut poli(propena) isotaktis, ataktis dan sindiotaktis. Versi struktur yang umum digunakan adalah poli(propena) isotaktis.
Poli(prena) isotaktis
Beberapa rantai poli(propena) isotaktis terlihat seperti gambar berikut:
Pada struktur ini, gugus CH3 tertata dengan tatanan yang sangat beraturan sehingga memungkinkan rantai-rantai untuk saling berdekatan satu sama lain sehingga memaksimalkan jumlah ikatan Van der Waals diantara rantai-rantai tersebut. Ini berarti bahwa poli(propena) isotaktis cukup kuat baik sebagai benda padat maupun jika dibuat dalam bentuk serat.
Struktur ini merupakan bentuk poli(propena) yang paling umum, yang biasa digunakan untuk membuat wadah dan tali plastik. Biasanya terdapat huruf-huruf PP di dekat simbol daur-ulang pada produk-produk tersebut.
Poli(propena) ataktis
Pada poli(propena) ataktis, gugus CH3 diorientasikan secara acak di sepanjang rantai.
Kurangnya keteraturan membuat rantai-rantai saling berdekatan satu sama lain sehingga gaya-tarik Van der Waals diantara rantai-rantai tersebut lebih lemah. Poli(propena) ataktis jauh lebih halus dengan titik lebur yang lebih rendah.
Poli(propena) ataktis terbentuk sebagai sebuah produk limbah selama pembuatan poli(propena) isotaktis dan kegunaannya terbatas. Sebagai contoh, poli(propena) ataktis digunakan pada cat jalan, digunakan dalam material atap seperti "lembar atap", dan pada beberapa penutup atau perekat.
Poli(propena) sindiotaktis
Poli(propena) sindiotaktis merupakan sebuah material yang relatif baru dan merupakan poli(propena) lain yang rantai-rantainya tertata beraturan. Dalam strukturnya, setiap gugus CH3 diorientasikan dengan cara yang sama.
Adanya keteraturan ini berarti bahwa rantai-rantai bisa saling berdekatan, dan gaya tarik Van der Waals akan cukup kuat. Akan tetapi, gaya tarik tidak sama kuatnya dengan yang terdapat pada poli(propena) isotaktis. Ini menjadikan poli(propena) sindiotaktis lebih halus dan memiliki titik lebur yang lebih rendah.
Karena poli(propena) sindiotaktis relatif baru, kegunaannya masih terus berkembang – sebagai contoh, digunakan dalam lapisan plastik tipis untuk membungkus makanan. Ada juga yang digunakan dalam bidang kedokteran – misalnya, dalam tabung-tabung kedokteran dan untuk tas-tas dan kantong obat. Masih banyak kegunaan potensial lainnya – baik secara sendiri, maupun dalam bentuk campuran dengan poli(propena) isotaktis.
Poli(kloroetena) (polivnyl klorida): PVC
Poli (kloroetena) umumnya dikenal sebagai singkatan dari huruf-huruf pertama dari nama lamanya yaitu PVC.
Struktur
Poli(kloroetena) dibuat dengan polimerisasi kloroetena, CH2=CHCl. Pembetukan strukturnya tidak jauh beda dengan pembentukan struktur poli(propena) (lihat diatas). Selama anda menggambarkan molekul kloroetena dengan benar, maka strukturya akan terlihat sangat bagus.
Dalam bentuk persamaan biasanya dituliskan sebagai:
Tidak jadi masalah pada atom karbon mana dalam molekul awal klorin ditempatkan. Yang penting anda konsisten menuliskannya pada kedua sisi persamaan reaksi.
Proses polimerisasi utamanya menghasilkan molekul-molekul polimer ataktis – dimana atom-atom klorin berorientasi secara acak di sepanjang rantai. Strukturnya tidak berbeda degan poli(propena) ataktis – cukup ganti gugus CH3 pada poli(propena) ataktis dengan atom klorin.
Karena atom-atom klorin menonjol keluar dari rantai secara acak, dan karena ukuranya yang besar, maka sulit bagi rantai-rantai tersebut untuk berdekatan. Poli(kloroetena) bersifat amorf dan hanya memiliki sedikit daerah kristalin (berhablur).
Sifat-sifat dan kegunaan
Biasanya, polimer-polimer amorf lebih fleksibel dibanding polimer-polimer kristalin karena gaya tarik antara ranta-rantainya cenderung lebih lemah. Akan tetapi, poli(kloroetena) murni cenderung agak keras dan kaku.
Ini disebabkan oleh adanya interaksi dipol-dipol tambahan akibat polaritas ikatan karbon-klorin. Klorin jauh lebih elektronegatif dibanding karbon, sehingga menarik elektron-elektron dalam ikatan ke arahnya. Ini menjadikan atom-atom klorin sedikit engatif dan karbon sedikit positif.
Dipol-dipol permanen ini menambah gaya tarik akibat dipol-dipol sementara yang menghasilkan gaya-gaya dispersi.
Plasticiser biasa ditambahkan ke dalam poli(kloroetena) untuk mengurangi keefektifan gaya tarik ini dan membuat plastik lebih fleksibel. Semakin banyak plasticizer yang ditambahkan, semalin fleksibel plastik tersebut.
Poly(kloroetena) digunakan untuk membuat banyak barang-barang seperti pipa air, jendela plastik, insulasi kabel listrik, tikar untuk lantai dan untuk keperluan lain, alas kaki, pakaian, dan sebagainya.
Poli(tetrafluoroetena): PTFE
Polimer ini memiliki nama dagang Teflon atau Fluon.
Struktur
Secara struktural, PTFE mirip seperti poli(etena) kecuali bahwa masing-masing hidrogen dalam struktur diganti dengan sebuah atom fluorin.
Rantai-rantai PTFE cenderung terkemas dengan baik dan PTFE cukup berhablur (kristalin). Karena atom-atom fluorin, ranta-rantainya juga mengandung lebih banyak elektron (dengan panjang yang sama) dibanding rantai poli (etena) yang sebanding. Jika pengemasan yang baik dikombinasikan dengan elektron-elektron ekstra yang ada maka gaya dispersi Van der Waals akan lebih kuat dibanding pada poli(etena) sekalipun yang berkepadatan tinggi.
Sifat-sifat dan kegunaan
PTFE memiliki titik lebur yang relatif tinggi (dikarenakan oleh kekuatan gaya tarik antara rantai-rantainya) dan sangat resisten terhadap serangan kimia. Rantai karbon begitu melekat pada atom-atom fluorin sehingga tidak ada yang bisa mencapainya untuk bereaksi dengannya. Ini bermanfaat dalam industri kimia dan dalam industri makanan untuk melapisi wadah dan membuat wadah-wadah tersebut kebal terhadap hampir segala sesuatu yang dapat membuatnya korosi.
Yang tak kalah pentingnya bahwa PTFE juga memiliki sifat anti-lengket yang sangat baik – sifat inilah yang menyebabkan PTFE paling banyak digunakan dalam peralatan dapur dan perkebunan yang tidak-melengket. Dengan sifat ini juga, PTFE bisa digunakan pada barang-barang seperti bantalan antigesekan.
Gas Nyata dan Gas Ideal
Gas ideal dan gas nyata
a. Persamaan keadaan van der Waals
Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum Charles, yakni hukum gas ideal (persamaan (6.5)), disebut gas ideal. Namun, didapatkan, bahwa gas yang kita jumpai, yakni gas nyata, tidak secara ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas pada temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. Semakin tinggi tekanan gas, atau dengan dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya, semakin besar deviasinya.
Paling tidak ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. Peratama, definisi temperatur absolut didasarkan asumsi bahwa volume gas real sangat kecil sehingga bisa diabaikan. Molekul gas pasti memiliki volume nyata walaupun mungkin sangat kecil. Selain itu, ketika jarak antarmolekul semakin kecil, beberapa jenis interaksi antarmolekul akan muncul.
Fisikawan Belanda Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der Waals atau persamaan van der Waals. Ia memodifikasi persamaan gas ideal (persamaaan 6.5) dengan cara sebagai berikut: dengan menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi antarmolekul; mengurango dari suku V yang menjelaskan volume real molekul gas. Sehingga didapat:
[P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT (6.12)
a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas dan disebut dengan tetapan van der Waals (Tabel 6.1). Semakin kecil nilai a dan b menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. Besarnya nilai tetapan ini juga berhbungan denagn kemudahan gas tersebut dicairkan.
Tabel 6.1 Nilai tetapan gas yang umum kita jumpai sehari-hari.
Latihan 6.4 Gas ideal dan gas nyata
Suatu sampel 10,0 mol karbon dioksida dimasukkan dalam wadah 20 dm3 dan diuapkan pada temperatur 47 °C. Hitung tekanan karbon dioksida (a) sebagai gas ideal dan (b) sebagai gas nyata. Nilai hasil percobaan adalah 82 atm. Bandingkan dengan nilai yang Anda dapat.
Jawab: Tekanan menurut anggapan gas ideal dan gas nyata adalah sbb:
P = nRT/V = [10,0 (mol) 0,082(dm3 atm mol-1 K-1) 320(K)]/(2,0 dm3) = 131 atm
Nilai yang didapatkan dengan menggunakan persamaan 6.11 adalah 82 atm yang identik dengan hasil percobaan.
Hasil ini nampaknya menunjukkan bahwa gas polar semacam karbon dioksida tidak akan berperilaku ideal pada tekanan tinggi.
b. Temperatur dan tekanan kritis
Karena uap air mudah mengembun menjadi air, telah lama diharapkan bahwa semua gas dapat dicairkan bila didinginkan dan tekanan diberikan. Namun, ternyata bahwa ada gas yang tidak dapat dicairkan berapa besar tekanan diberikan bila gas berada di atas temperatur tertentu yang disebut temperatur kritis. Tekanan yang diperlukan untuk mencairkan gas pada temperatur kritis disebut dengan tekanan kritis, dan wujud materi pada temperatur dan tekanan kritis disebut dengan keadaan kritis.
Temperatur kritis ditentukan oleh atraksi intermolekul antar molekul-molekul gas. Akibatnya temperatur kritis gas nonpolar biasanya rendah. Di atas nilai temperatur kritis, energi kinetik molekul gas jauh lebih besar dari atraksi intermolekular dan dengan demikian pencairan dapat terjadi.
Tabel 6.2 Temperatur dan tekanan kritis beberapa gas yang umum dijumpai.
Gas Temperatur
kritis (K) Tekanan
kritis (K) Gas Temperatur
kritis (K) Tekanan kritis (atm)
H2O 647,2 217,7 N2 126,1 33,5
HCl 224,4 81,6 NH3 405,6 111,5
O2 153,4 49,7 H2 33,3 12,8
Cl2 417 76,1 He 5,3 2,26
c. Pencairan gas
Di antara nilai-nilai koreksi tekanan dalam tetapan van der Waals, H2O, amonia dan karbon dioksida memiliki nilai yang sangat besar, sementara oksigen dan nitrogen dan gas lain memiliki nilai pertengahan. Nilai untuk helium sangat rendah.
Telah dikenali bahwa pencairan nitrogen dan oksigen sangat sukar. Di abad 19, ditemukan bahwa gas-gas yang baru ditemukan semacam amonia dicairkan dengan cukup mudah. Penemuan ini merangsang orang untuk berusaha mencairkan gas lain. Pencairan oksigen atau nitrogen dengan pendinginan pada tekanan tidak berhasil dilakukan. Gas semacam ini dianggap sebagai “gas permanen” yang tidak pernah dapat dicairkan.
Baru kemudian ditemukan adanya tekanan dan temperatur kritis. Hal ini berarti bahwa seharusnya tidak ada gas permanen. Beberapa gas mudah dicairkan sementara yang lain tidak. Dalam proses pencairan gas dalam skala industro, digunakan efek Joule-Thomson. Bila suatu gas dimasukkan dalam wadah yang terisolasi dengan cepat diberi tekan dengan menekan piston, energi kinetik piston yang bergerak akan meningkatkan energi kinetik molekul gas, menaikkan temperaturnya (karena prosesnya adiabatik, tidak ada energi kinetik yang dipindahkan ke dinding, dsb). Proses ini disebut dengan kompresi adiabatik. Bila gas kemudian dikembangkan dengan cepat melalui lubang kecil, temperatur gas akan menurun. Proses ini adalah pengembangan adiabatik. Dimungkinkan untuk mendinginkan gas dengan secara bergantian melakukan pengembangan dan penekanan adiabatik cepat sampai pencairan.
Dalam laboratorium, es, atau campuran es dan garam, campuran es kring (padatan CO2) dan aseton biasa digunakan sebagai pendingin. Bila temperatur yang lebih rendah diinginkan, nitrogen cair lebih cocok karena lebih stabil dan relatif murah.
a. Persamaan keadaan van der Waals
Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum Charles, yakni hukum gas ideal (persamaan (6.5)), disebut gas ideal. Namun, didapatkan, bahwa gas yang kita jumpai, yakni gas nyata, tidak secara ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas pada temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. Semakin tinggi tekanan gas, atau dengan dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya, semakin besar deviasinya.
Paling tidak ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. Peratama, definisi temperatur absolut didasarkan asumsi bahwa volume gas real sangat kecil sehingga bisa diabaikan. Molekul gas pasti memiliki volume nyata walaupun mungkin sangat kecil. Selain itu, ketika jarak antarmolekul semakin kecil, beberapa jenis interaksi antarmolekul akan muncul.
Fisikawan Belanda Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der Waals atau persamaan van der Waals. Ia memodifikasi persamaan gas ideal (persamaaan 6.5) dengan cara sebagai berikut: dengan menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi antarmolekul; mengurango dari suku V yang menjelaskan volume real molekul gas. Sehingga didapat:
[P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT (6.12)
a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas dan disebut dengan tetapan van der Waals (Tabel 6.1). Semakin kecil nilai a dan b menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. Besarnya nilai tetapan ini juga berhbungan denagn kemudahan gas tersebut dicairkan.
Tabel 6.1 Nilai tetapan gas yang umum kita jumpai sehari-hari.
gas | a (atm dm6 mol-2) | b (atm dm6 mol-2) |
He | 0,0341 | 0,0237 |
Ne | 0,2107 | 0,0171 |
H2 | 0,244 | 0,0266 |
NH3 | 4,17 | 0,0371 |
N2 | 1,39 | 0,0391 |
C2H | 4,47 | 0,0571 |
CO2 | 3,59 | 0,0427 |
H2O | 5,46 | 0,0305 |
CO | 1,49 | 0,0399 |
Hg | 8,09 | 0,0170 |
O2 | 1,36 | 0,0318 |
Suatu sampel 10,0 mol karbon dioksida dimasukkan dalam wadah 20 dm3 dan diuapkan pada temperatur 47 °C. Hitung tekanan karbon dioksida (a) sebagai gas ideal dan (b) sebagai gas nyata. Nilai hasil percobaan adalah 82 atm. Bandingkan dengan nilai yang Anda dapat.
Jawab: Tekanan menurut anggapan gas ideal dan gas nyata adalah sbb:
P = nRT/V = [10,0 (mol) 0,082(dm3 atm mol-1 K-1) 320(K)]/(2,0 dm3) = 131 atm
Nilai yang didapatkan dengan menggunakan persamaan 6.11 adalah 82 atm yang identik dengan hasil percobaan.
Hasil ini nampaknya menunjukkan bahwa gas polar semacam karbon dioksida tidak akan berperilaku ideal pada tekanan tinggi.
b. Temperatur dan tekanan kritis
Karena uap air mudah mengembun menjadi air, telah lama diharapkan bahwa semua gas dapat dicairkan bila didinginkan dan tekanan diberikan. Namun, ternyata bahwa ada gas yang tidak dapat dicairkan berapa besar tekanan diberikan bila gas berada di atas temperatur tertentu yang disebut temperatur kritis. Tekanan yang diperlukan untuk mencairkan gas pada temperatur kritis disebut dengan tekanan kritis, dan wujud materi pada temperatur dan tekanan kritis disebut dengan keadaan kritis.
Temperatur kritis ditentukan oleh atraksi intermolekul antar molekul-molekul gas. Akibatnya temperatur kritis gas nonpolar biasanya rendah. Di atas nilai temperatur kritis, energi kinetik molekul gas jauh lebih besar dari atraksi intermolekular dan dengan demikian pencairan dapat terjadi.
Tabel 6.2 Temperatur dan tekanan kritis beberapa gas yang umum dijumpai.
Gas Temperatur
kritis (K) Tekanan
kritis (K) Gas Temperatur
kritis (K) Tekanan kritis (atm)
H2O 647,2 217,7 N2 126,1 33,5
HCl 224,4 81,6 NH3 405,6 111,5
O2 153,4 49,7 H2 33,3 12,8
Cl2 417 76,1 He 5,3 2,26
c. Pencairan gas
Di antara nilai-nilai koreksi tekanan dalam tetapan van der Waals, H2O, amonia dan karbon dioksida memiliki nilai yang sangat besar, sementara oksigen dan nitrogen dan gas lain memiliki nilai pertengahan. Nilai untuk helium sangat rendah.
Telah dikenali bahwa pencairan nitrogen dan oksigen sangat sukar. Di abad 19, ditemukan bahwa gas-gas yang baru ditemukan semacam amonia dicairkan dengan cukup mudah. Penemuan ini merangsang orang untuk berusaha mencairkan gas lain. Pencairan oksigen atau nitrogen dengan pendinginan pada tekanan tidak berhasil dilakukan. Gas semacam ini dianggap sebagai “gas permanen” yang tidak pernah dapat dicairkan.
Baru kemudian ditemukan adanya tekanan dan temperatur kritis. Hal ini berarti bahwa seharusnya tidak ada gas permanen. Beberapa gas mudah dicairkan sementara yang lain tidak. Dalam proses pencairan gas dalam skala industro, digunakan efek Joule-Thomson. Bila suatu gas dimasukkan dalam wadah yang terisolasi dengan cepat diberi tekan dengan menekan piston, energi kinetik piston yang bergerak akan meningkatkan energi kinetik molekul gas, menaikkan temperaturnya (karena prosesnya adiabatik, tidak ada energi kinetik yang dipindahkan ke dinding, dsb). Proses ini disebut dengan kompresi adiabatik. Bila gas kemudian dikembangkan dengan cepat melalui lubang kecil, temperatur gas akan menurun. Proses ini adalah pengembangan adiabatik. Dimungkinkan untuk mendinginkan gas dengan secara bergantian melakukan pengembangan dan penekanan adiabatik cepat sampai pencairan.
Dalam laboratorium, es, atau campuran es dan garam, campuran es kring (padatan CO2) dan aseton biasa digunakan sebagai pendingin. Bila temperatur yang lebih rendah diinginkan, nitrogen cair lebih cocok karena lebih stabil dan relatif murah.
Langganan:
Postingan (Atom)