Gas adalah keadaan materi tanpa bentuk atau volume yang ditentukan. Gas memiliki perilaku unik mereka sendiri tergantung pada berbagai variabel, seperti suhu, tekanan, dan volume. Sementara masing-masing gas berbeda, semua gas bertindak dalam hal yang serupa. Panduan studi ini menyoroti konsep dan hukum yang berkaitan dengan kimia gas.
Tekanan adalah a ukuran jumlah gaya per satuan luas. Tekanan gas adalah jumlah gaya yang diberikan gas pada permukaan dalam volumenya. Gas dengan tekanan tinggi memiliki kekuatan lebih besar daripada gas dengan tekanan rendah.
Itu SI unit tekanan adalah pascal (Symbol Pa). Pascal sama dengan gaya 1 newton per meter persegi. Unit ini tidak terlalu berguna ketika berhadapan dengan gas dalam kondisi dunia nyata, tetapi merupakan standar yang dapat diukur dan direproduksi. Banyak unit tekanan lainnya telah berkembang dari waktu ke waktu, sebagian besar berurusan dengan gas yang paling kita kenal: udara. Masalah dengan udara, tekanannya tidak konstan. Tekanan udara tergantung pada ketinggian di atas permukaan laut dan banyak faktor lainnya. Banyak unit untuk tekanan pada awalnya didasarkan pada tekanan udara rata-rata di permukaan laut, tetapi telah menjadi standar.
Temperatur adalah sifat materi yang berkaitan dengan jumlah energi dari partikel-partikel komponen.
Beberapa skala suhu telah dikembangkan untuk mengukur jumlah energi ini, tetapi skala standar SI adalah Skala suhu Kelvin. Dua skala suhu umum lainnya adalah skala Fahrenheit (° F) dan Celsius (° C).
Itu Skala Kelvin adalah skala suhu absolut dan digunakan di hampir semua perhitungan gas. Penting saat bekerja dengan masalah gas untuk dikonversi pembacaan suhu untuk Kelvin.
Rumus konversi antara skala suhu:
K = ° C + 273,15
° C = 5/9 (° F - 32)
° F = 9/5 ° C + 32
STP artinya suhu standar dan tekanan. Ini mengacu pada kondisi pada 1 atmosfer tekanan pada 273 K (0 ° C). STP umumnya digunakan dalam perhitungan yang melibatkan kerapatan gas atau dalam kasus lain yang melibatkan kondisi keadaan standar.
Di STP, satu mol gas ideal akan menempati volume 22,4 L.
Hukum Dalton menyatakan tekanan total dari campuran gas sama dengan jumlah semua tekanan individu dari komponen gas saja.
Ptotal = PGas 1 + PGas 2 + PGas 3 + ...
Tekanan individual dari komponen gas diketahui sebagai tekanan parsial dari gas. Tekanan parsial dihitung dengan rumus
Psaya = XsayaPtotal
dimana
Psaya = tekanan parsial gas individu
Ptotal = tekanan total
Xsaya = fraksi mol gas individu
Fraksi mol, Xsaya, dihitung dengan membagi jumlah mol gas individu dengan jumlah total mol gas campuran.
Hukum Avogadro menyatakan volume gas berbanding lurus dengan jumlah mol gas ketika tekanan dan suhu tetap konstan. Pada dasarnya: Gas memiliki volume. Tambahkan lebih banyak gas, gas membutuhkan lebih banyak volume jika tekanan dan suhu tidak berubah.
V = kn
dimana
V = volume k = konstan n = jumlah mol
Hukum Avogadro juga dapat dinyatakan sebagai
Vsaya/ nsaya = Vf/ nf
dimana
Vsaya dan Vf adalah volume awal dan akhir
nsaya dan Nf adalah jumlah mol awal dan akhir
Hukum gas Boyle menyatakan volume gas berbanding terbalik dengan tekanan ketika suhu dijaga konstan.
P = k / V
dimana
P = tekanan
k = konstan
V = volume
Hukum Boyle juga dapat dinyatakan sebagai
PsayaVsaya = PfVf
dimana Psaya dan P.f adalah tekanan awal dan akhir Vsaya dan Vf adalah tekanan awal dan akhir
Ketika volume meningkat, tekanan menurun atau volume menurun, tekanan akan meningkat.
Hukum gas Charles menyatakan volume gas sebanding dengan suhu absolutnya ketika tekanan dijaga konstan.
V = kT
dimana
V = volume
k = konstan
T = suhu absolut
Hukum Charles juga dapat dinyatakan sebagai
Vsaya/ Tsaya = Vf/ Tsaya
dimana Vsaya dan Vf adalah volume awal dan akhir
Tsaya dan Tf adalah suhu absolut awal dan akhir
Jika tekanan dipertahankan konstan dan suhu meningkat, volume gas akan meningkat. Saat gas mendingin, volumenya akan berkurang.
OrangHukum gas -Lussac menyatakan tekanan gas sebanding dengan suhu absolutnya ketika volume dijaga konstan.
P = kT
dimana
P = tekanan
k = konstan
T = suhu absolut
Hukum Guy-Lussac juga dapat dinyatakan sebagai
Psaya/ Tsaya = Pf/ Tsaya
dimana Psaya dan P.f adalah tekanan awal dan akhir
Tsaya dan Tf adalah suhu absolut awal dan akhir
Jika suhu meningkat, tekanan gas akan meningkat jika volume dijaga konstan. Saat gas mendingin, tekanan akan berkurang.
Hukum gas ideal, juga dikenal sebagai hukum gas gabungan, adalah kombinasi dari semua variabel dalam undang-undang gas sebelumnya. Itu hukum gas ideal diungkapkan oleh rumus
PV = nRT
dimana
P = tekanan
V = volume
n = jumlah mol gas
R = konstanta gas ideal
T = suhu absolut
Nilai R tergantung pada satuan tekanan, volume dan suhu.
R = 0,0821 liter · atm / mol · K (P = atm, V = L dan T = K)
R = 8,3145 J / mol · K (Tekanan x Volume adalah energi, T = K)
R = 8,2057 m3· Atm / mol · K (P = atm, V = meter kubik dan T = K)
R = 62,3637 L · Torr / mol · K atau L · mmHg / mol · K (P = torr atau mmHg, V = L dan T = K)
Hukum gas ideal berfungsi baik untuk gas dalam kondisi normal. Kondisi yang tidak menguntungkan termasuk tekanan tinggi dan suhu sangat rendah.
Hukum gas ideal adalah perkiraan yang baik untuk perilaku gas nyata. Nilai yang diprediksi oleh hukum gas ideal biasanya dalam 5% dari nilai dunia nyata yang diukur. Hukum gas ideal gagal ketika tekanan gas sangat tinggi atau suhunya sangat rendah. Persamaan van der Waals berisi dua modifikasi pada hukum gas ideal dan digunakan untuk lebih memprediksi perilaku gas nyata.
Persamaan van der Waals adalah
(P + an2/ V2) (V - nb) = nRT
dimana
P = tekanan
V = volume
a = konstanta koreksi tekanan yang unik untuk gas
b = konstanta koreksi volume yang unik untuk gas
n = jumlah mol gas
T = suhu absolut
Persamaan van der Waals mencakup koreksi tekanan dan volume untuk memperhitungkan interaksi antar molekul. Tidak seperti gas ideal, partikel individual dari gas nyata memiliki interaksi satu sama lain dan memiliki volume yang pasti. Karena setiap gas berbeda, masing-masing gas memiliki koreksi atau nilai sendiri untuk a dan b dalam persamaan van der Waals.