GRAVIMETRIK

K E L O M P O K 1

GRAVIMETRI Gravimetri adalah penentuan kadar unsur ataupun spesi kimia dengan cara mengukur berat hasil reaksi kimia tidak larut yang diketahui dengan pasti.

Hasil reaksi yang tidak larut bisa berupa gas yang berasal dari suatu larutan atau residu padat yang tidak menguap, baik berasal dari penguapan pada suhu rendah maupun dari pemijaran pada suhu tinggi. Pada umumnya yang dimaksud senyawa tidak larut adalah endapan yang terbentuk di dalam suatu larutan dalam air.

Gravimetri merupakan metode yang sudah dikenal sejak abad ke16.

Analisis Gravimetrik merupakan salah satu divisi dari kimia analitik.

Suatu metode analisis gravimetrik biasanya didasarkan pada reaksi kimia seperti aA+rR → AR

K E L O M P O K 1

CAMPURAN DARI GAS IDEAL DAN UAP

Sifat-sifat campuran dipengaruhi komposisi campuran dan sifat-sifat masing-masing komponennya Ada dua cara menjelaskan komposisi campuran yaitu dengan • analisa molar • analisa gravimetri Analisa molar menyatakan komposisi campuran berdasarkan jumlah molekul masing-masing komponen. Analisa gravimetri menyatakan komposisi campuran berdasarkan massa masing-masing komponen

K E L O M P O K 1

Syarat-syarat gravimetrik

• Proses pemisahan hendaknya cukup sempurna sehingga kuantitas analit yang tak terendapkan secara analitis tak tak dapat dideteksi • Zat yang ditimbang hendaknya mempunyai susunan yang pasti dan hendaknya murni,atau sangat murni.bila tidak,akan diperoleh hasil yang galat.

K E L O M P O K 1

STOIKIOMETRI GRAVIMETRIK

• Dalam prosedur gravimetrik yang lazim,suatu endapan ditimbang dan darinya nilai analit dalam sampel dihitung,maka : %A=(berat A/berat sampel)x 100 • Penggunaan faktor gravimetrik dalam perhitungan gravimetrik %A=(berat endapan x faktor gravimetrik x 100)/berat sampel

K E L O M P O K 1

Kopresipitasi dan kemurnian endapan

• Zat-zat yang normalnya mudah larut dapat diturunkan selama pengendapan zat yang diinginkan dengan suatu proses yang disebut kopresipitasi.

• Misalnya: bila asam sulfat ditambahkan ke larutan barium klorida yang mengandung sejumlah kecil ion nitrat, endapan barium sulfat yang diperoleh mengandung barium nitrat. Maka dikatakan bahwa nitrat tersebut terkopresipitasi oleh sulfat.

K E L O M P O K 1

MEMINIMALKAN KOPRESIPITASI

• • • • 1. metode penambahan dari kedua reagen. Jika diketahui bahwa baik sampel maupun endapan mengandung suatu ion yang mengotori, larutan yang mengandung ion ini dapat ditambahkan ke larutan lain.

• 2.pencucian. Pengotor-pengotoryang teradsorpsi dapat dihilangkan dengan mencuci kembali mereka yang terkepung.

3. pencernaan. Teknik ini bermanfaat bagi endapan kristalin, cukup bermanfaat bagi endapan mirip didih, tapi tidak digunakan bagi endapan yang bersifat gelatin.

4. pengendapan kembali. Jika zatnya bisa langsung dilarytkan kembali, ia dapat disaring, dilarutkan kembali, dan diendapkan kembali.

5. pemisahan. Sifatkimiawi pengotor diubah dengan suatu reaksi tertentu sebelum endapan terbentuk.

K E L O M P O K 1

KOMPOSISI CAMPURAN

Jika suatu campuran gas terdiri dari k komponen maka sifat sifatnya adalah sebagai berikut 1. Massa campuran sama dengan jumlah dari massa masing-masing komponen.

m camp  i k   1 m i 2. Jumlah molekul campuran sama dengan jumlah molekul dari masing-masing komponen k N camp  i   1 N i 3. Perbandingan massa komponen terhadap massa campuran disebut fraksi massa. Jumlah fraksi massa sama dengan 1.

m fi  m i m camp k  i=1 mf i  1

K E L O M P O K 1

KOMPOSISI CAMPURAN

4. Perbandingan jumlah molekul komponen terhadap jumlah molekul campuran disebut fraksi molekul. Jumlah fraksi molekul sama dengan 1.

y i  N N i camp k  i=1 y i  1 5. Berat molekul ekivalen campuran (rata-rata) merupakan perbandingan massa campuran dengan jumlah molekul campuran

M P O K

M camp  m camp N camp  i k   1 y M i i

1 K E L O

6. Konstanta gas ekivalen campuran (rata-rata) merupakan perbandingan konstata gas universal dengan massa molekul campuran R R  u camp M camp

Hubungan P-v-T campuran gas

1. Hukum Tekanan Dalton : Tekanan campuran gas merupakan jumlah tekanan masing-masing komponen gas jika berada pada temperatur dan volume campuran sebagai gas tunggal.

P camp  i k   1 i ( camp , V camp ) 2. Hukum Volume Amagat : Volume campuran gas merupakan jumlah volume masing-masing komponen gas jika berada pada temperatur dan tekanan campuran sebagai gas tunggal.

V camp  i k   1 i ( camp , P camp )

K E L O M P O K 1

Fraski Tekanan & Fraksi Volume

Perbandingan antara P i dengan P camp disebut fraksi tekanan.

Pf i



P i P camp

Perbandingan antara V i dengan V camp disebut fraksi volume

vf i



V i V camp

K E L O M P O K 1

Campuran gas ideal

Untuk gas ideal berlaku persamaan PV = N R u volume dapat dinyatakan sebagai : T sehingga fraksi tekanan, fraksi ( camp , V camp )  P camp / V camp N camp R T u camp / V camp  N i N camp  y i i ( camp , P camp )  V camp N R T i u camp / P camp N camp R T u camp / P camp  N i N camp  y i 

P i P camp



V i V camp



N i N camp



K E L O M P

y i

O K 1

P i = y i V i = y i P camp V camp , besaran ini disebut tekanan parsial.

, besaran ini disebut volume parsial.

Untuk gas ideal komposisi campuran dapat dijelaskan dengan analisa volumetri . Prosentase volume dari masing-masing komponen ekivalen dengan prosentase dari fraksi molekul

Campuran gas riil

Hukum Dalton dan hukum amagat dapat juga digunakan untuk gas riil, tetapi tekanan dan volume masing-masing komponen ditentukan dengan persamaan yang sesuai bukan dengan persamaan gas ideal. Menggunakan faktor kompresibilitas (Z) Z camp  i k   1 y Z i i Hukum Dalton : Z i ditentukan pada temperatur dan volume campuran masing masing komponen gas. Hukum Amagat : Z i pada temperatur dan tekanan campuran untuk masing masing komponen gas.

K E L O M P O K 1

Kays Rule

Cara lain dilakukan dengan menggunakan “Kay’s rule”. Dengan cara ini faktor kompresibilitas ditentukan dari “pseudocritical pressure P’ cr,camp “ dan “pseudocritical temperature T’ cr,camp “ P '  i k   1 y P i dan T '  i k   1 y T i

T R

' ,

camp



T camp T cr

' ,

camp

dan

P R

' ,

camp



P camp P cr

' ,

camp Z camp

dibaca pada

T R

' ,

camp

dan

P R

' ,

camp

K E L O M P O K 1

Persamaan Van der Waals

P camp



a camp

2

v camp



v camp



b camp

 

R camp T camp a i

 27

R i

2

T cr

2 ,

i

dan

b i

64

P cr

,

i



R i T cr

,

i

8

P cr

,

i

a camp   i k   1 y a i i 1 2  2 dan b camp  i k   1 y b i i

K E L O M P O K 1

Sifat-sifat campuran Gas

Energi Dalam U camp  k  i  1 U i  i k   1 m u i  i k   1 N u i  U camp  i k   1  U i u camp  i k   1  i k   1 m i  u i  i k   1 N i  u i i dan u camp  i k   1 i Entalpi H camp  H camp   i k   1 i k   1 H i  k  i  1  H i i  i k   1  i k   1 m i  h i i  k  i  1 N i  h i h camp  i k   1 mf h i i dan h camp  i k   1 y h i i

K E L O M P O K 1

Sifat-sifat campuran Gas

Entropi S camp  i k   1 S i  i k   1 m s i i  i k   1 N s i i Panas jenis C C  S camp s camp  i k   1  S i  i k   1 m i  s i  i k   1 N i  s i  i k   1 mf s i i dan s camp  i k   1 y s i i  i k   1 mf C i  i k   1 mf C i dan C v,camp  i k   1 y C i dan C p,camp  i k   1 y C i

K E L O M P O K 1

Contoh

Analisis volumetri dari suatu campuran gas ideal memberikan data sebagai berikut : Komponen % volume N 2 60 CO 2 40 Campuran berada pada tekanan 1,5 Mpa dan temperatur 30 o C.

Hitunglah : a. Komposisi berdasarkan analisa gravimetri b. Tentukan massa campuran jika volumenya 1 m 3 c. Campuran gas dilewatkan suatu alat penukar kalor sehingga temperaturnya bertambah 120 o C. Tentukan kalor yang diserap

K E L O M P O K 1

campuran.

Penyelesaian

a. Analisa gravimetri b. Masa campuran

K E L O M P O K 1

Penyelesaian

K E L O M P O K 1

c. Perpindahan kalor

K E L O M P O K 1

Soal latihan

1. Suatu campuran gas terdiri dari 5kg 0 2 CO 2 . Tentukan : a. Fraksi massa tiap komponen.

, 8 kg N 2 dan 10 kg b. Fraksi molekul tiap komponen.

c. Berat molekul dan konstanta gas ekivalen campuran.

2. Sebuah tangki dengan volume tetap berisi 2 kmol N 2 6 kmol gas CH 4 dan Campuran berada pada suhu 200K dan tekanannya 10 MPa. Hitunglah volume tangki dengan a) persamaan gas ideal , b) Kay’s rule , c) Faktor kompresibilitas dan hukum Amagat.

d) Jika campuran dipanaskan sehingga temperaturnya menjadi 400K hitung tekanannya.

K E L O M P O K 1

Soal Latihan

3. Sebuah tangki dengan volume 0.6m

Ne pada 20 o berisi Ar pada 50 25 o o C sebesar 15 kJ. Hitunglah : b. Entropi yang dibangkitkan.

3 disekat menjadi dua ruangan yang sama besar. Satu ruangan berisi C dan 150 kPa dan ruangan lainnya C dan 300kPa. Sekat dibuka sehingga kedua gas bercampur. Pada proses ini terjadi perpindahan kalor ke lingkungan yang bersuhu a. Temperatur dan tekanan campuran

K E L O M P O K 1

Campuran udara dan uap air

• • • Udara adalah campuran dari nitrogen , oksigen dan sejumlah kecil gas lain. Udara di atmosfir pada umumnya mengandung uap air.

K

Udara yang tidak mengandung uap air disebut sebagai udara kering. Asumsi yang sering digunakan adalah menganggap udara sebagai campuran antara udara kering dan uap air.

L O M P O K 1

Pada “ air conditioning “ temperatur udara berkisar antara -10 o C hingga 50 o C. Pada keadaan tersebut udara kering dapat dianggap sebagai gas ideal dengan panas jenis konstan (C p =1.005 kJ/kg atau C p =0.240Btu/lbmR).  h udara kering = C p  T

Demikian pula uap air dapat dianggap sebagai gas ideal (Psat air pada 50 o C = 12.3 kPa, pada tekanan rendah uap air mempunyai sifat-sifat gas ideal). Entalpi uap air hanya merupakan fungsi dari temperatur saja. Karena itu entalpi uap air dapat dinyatakan dengan entalpi uap air jenuh pada temperatur yang sama.

h uap air (T, P rendah )  h g (T) P udara = P udara kering + P uap air

K E L O M P O K 1

Kelembaban jenis Kelembaban jenis (specific humidity / humidity ratio) Perbandingan antara massa uap air dengan massa udara kering pada temperatur dan volume yang sama   m uap air m udara kering

K E L O

  P P uap air udara keri ng V V / ( / ( R R uap air T) udara keri ng T)  P P uap air udara keri ng

M P O K

  P  P uap air P uap air Total entalpi udara merupakan jumlah entalpi udara kering dan entalpi uap air. H = H udara kering + H uap air

1

Dibagi dengan m udara kering menghasilkan h  H m udara keri ng   m uap air m udara kering atau h = C p T +  h g h uap air  h udara keri ng   h uap air

Kelembaban relatif

Kelembaban relatif (relative humidity) Misalkan kita punya 1 kg udara kering. Sesuai definisi udara kering maka kelembaban jenisnya adalah nol. Jika kemudian ditambahkan uap air maka kelembaban jenisnya akan bertambah. Semakin banyak uap air yang ditambahkan maka kelembaban jenisnya semakin bertambah pula, sampai udara tidak mampu lagi menyerap uap air. Pada keadaan ini disebut udara jenuh, setiap uap air yang ditambahkan akan terkondensasi. Perbandingan antara massa uap air dengan maksimum massa uap air yang dapat diserap udara pada temperatur yang sama disebut kelembaban relatif.

K E L O M P O K 1

dengan P g =P sat @T     m uap air m uap air jenuh  P uap air V / ( R uap air T) P uap air je nuh V / ( R uap air T)   P   ) P g dan  = P uap air P uap air je nuh 0.622 P g g  P v P g

“Dew point temperature” Adalah temperatur pada saat mulai terjadi kondensasi jika udara didinginkan pada tekanan konstan.

T dew point = T sat @ P uap air Wet-bulb temperature” (temperatur bola basah) Untuk menentukan kelembaban udara digunakan suatu alat yang disebut “Wet-bulb psychrometer” . Alat ini terdiri dua buah termometer. Satu disebut bola kering (“dry-bulb”) dan yang satu lagi disebut bola basah(“wet-bulb”) karena ditutupi oleh kapas basah. Prinsip kerjanya adalah dengan “Adiabatic saturation” Udara T 1 ,  1 ,  1 Air, Udara jenuh T 2 ,  2 ,  2 =100%

K E L O M P O K 1

Air, temperatur T 2

Sebuah sistem saluran sangat panjang yang diisolasi dan mempunyai kantung air. Udara tidak jenuh dengan kelembaban jenis  1 (tidak diketahui) serta temperatur T 1 (terukur) mengalir ke dalam saluran. Sebagian air akan menguap dan bercampur dengan udara. Karena saluran sangat panjang maka udara akan keluar dalam keadaan jenuh (  =100%) dengan temperatur T 2 (disebut “adiabatic saturation temperatur”). Sistem diatas dapat dianalisa sebagai sistem aliran tunak.

K E L O M P O K 1

•Prinsip kekekalan massa udara kering1 udara kering2 udarakering Uap air  uap1  udara kering penguapan penguapan   1   uap 2 penguapan udara ker ing (  2  udara ker   1 ) ing  2

•Prinsip kekekalan energi  m h i i   e udara ker ing 1 h 1  udara ker ing h 1  e penguapan h f 2 udara ker ing (  2   udara ker ing 2 h 2  1 ) h f 2  udara ker ing h 2 ( h 1  C T p ( 1   2   1  1 h g 1 ) h )  f 2  (  2 h 2   1 ) h f 2  ( C T p 2   2 h g 2 ) Maka dihasilkan  2 = 0.622P

g2 P - P g2  1  ( 2 h  T 1 )   2 h fg 2 g 1  h f 2 Untuk “wet-bulb psychrometer” T 1 temperatur bola basah.

adalah temperatur bola kering dan T 2 adalah

K E L O M P O K 1

Soal

Sebuah ruangan mempunyai temperatur bola kering 22 o C dan temperatur bola basah 16 o C. Jika tekanan udara adalah 100 kPa hitunglah : a. Kelembaban jenisnya b. kelembaban relatifnya c. temperatur “Dew point “ K E L O M P O K 1