Transcript Analisa Volumetri Gas. GASOMETRI Materi bahasan : penentuan komponen

Analisa Volumetri Gas.
GASOMETRI
Materi bahasan : penentuan komponen
campuran gas dan jumlah substan tertentu
dengan mengukur jumlah gas yang dihasilkan
pada reaksi kimia, selama proses
pengukuran dg mengasumsikan berlakunya
Hk Gas Ideal
* pengukuran vol (Volumetrik)
Anal gas : * fisik
* titrasi Volumetri
* kondisi stand
* p & t tertentu
Analisa volumetrik gas .
penyerap
adsorben
Sampel
gas
katalisator
adsorbsi
Perubahan volume (vol terukur) pd proses
Adsorbsi digunakan untuk menghitung
komposisi campuran gas
Gas yg larut dalam air di analisa dg titrimetri
al : HCl, HCN, Amonia
Contoh ilustrasi analisa gas :
Penentuan gas CO  gas CO dilewatkan pada
Larutan I2O5  terbentuk CO2 dan I2.
Cara :
1. CO2 ditangkap dalam lrt Ba(OH)2  BaCO3 ,
endapan ditimbang, CO ditentukan secara
stokhiometris.
2. I2 yang terbentuk dititrasi dengan larutan
Standar Na2S2O3, titik akhir titarsi meng
indikasikan jumlah I2 yang terbentuk dan
proporsional dengan sampel CO.
Beberapa alat yg dapat dipakai untuk anal gas
* Hampel
* Orsat
• Pesawat :
* Amber
* Bone/Whell.
Prinsip kerja alat sama :  gas dari penam
pungan gas (gas Halder) dilewatkan kolom
kaca (buret) melalui pipa kaca.
Dari buret gas melewati sederet tabung kaca
yang berisi adsorben spesifik terhadap gas
tertentu. dengan mengamati perubahan Vol yg
terjadi dan jenis adsorben  komponen dpt di
tentukan.
Skala pengamat volume
Gas
Storage
gas
halder
A
B
C
D
Tabung adsorben
Ilustrasi pesawat analisis gas.
Dlm beberapa hal pd analisa gas selalu diperhatikan
kondisi Analisa yg berlaku, sehingga HK gas terpenuhi
Pada analisa gas biasanya gas dianggap sebagai
gas ideal,
Hukum-hukum Gas Ideal
1
Hk.Boyle : Volume sejumlah tertentu gas
pada t tetap berbanding terbalik
dengan tekanan.
pv = p’v’ = k
1
pv dan p’v’ adalah tekanan x volume pada
Kondisi 1 dan 2 dari sejumlah tertentu gas,
k konstanta.
Hk Charles : Volume sejumlah gas berbanding
lurus terhadap suhu mutlaknya
2
V
T
------ = -----V’
T’
V & V’ adalah volume 1 dan 2, T dan T’ adalah
Temperatur dalam oK
Hk 1 & 2 dapat digabung 
pV
p’V’
------- = -------T
T’
pV = nRT
n = jml mol = W/Mr
R = konstanta gas
T = temperatur
1 mol gas ideal n = 1 n = Z (tgt pd p&T)
Hk Dalton : 3
tekanan dari beberapa gas merupakan
jumlahan dari tekanan masing masing gas.
Tekanan gas tunggal = tekanan parsial gas
tersebut pada volume yang sama.
P total = p1 + p2 + p3 ..... + pn
4
Untuk reaksi :
2.H2 + 1.O2  2.H2Ouap air
2 bag volume gas hidrogen bereaksi dg
1 bag vol gas oksigen menghasilkan
2 bag volume uap air
Contoh penerapan hk Gay Lussac
5 liter campuran gas terdiridari 0,5 bag H2
0,25 bag CO, sisanya CH4 , apabila campuran
Dibakar berapa jumlah O2 yang dibutuhkan
Reaksi pembakaran yg terjadi.
1.H2 + ½.O2  H2O
2.CO + 1.O2  2 CO2
1.CH4 + 2.O2  CO2 + 2 H2O
Volume masing-2 dalam campuran :
V.H2 = ½ bag x 5 liter = 2,5 liter
V.CO = ¼ bag x 5 liter = 1,25 liter
V,CH4 = 5 liter – (2,5 + 1,25) liter = 1,25 liter
Berdasar reaksi pembakaran 
Vol O2 pd pembkrn H2 = ½ vol H2
= 1,25 L
Vol O2 pd pembkrn CO = ½ vol CO = 0,625 L
Vol O2 pd pembkrn CH4 = 2 x vol CH4 = 2,5 L
-------------Vol O2 yg diperlukan = 4,375 L
Hk Avogadro : 5
Pada kondisi p dan t yg sama, gas-gas ideal
yang volumenya sama memiliki jumlah par
tikel yang sama, Jumlah molekul dalam
1 mol gas = 6,023 x 1023 ( bil Avogadro)
Setiap gas ideal p = 1 atm, 760 mmHg, t = 0oC
Maka setiap 1 mol gas = vol 22,4 L
Pengukuran vol gas-gas yang berada di atas
suatu cairan harus mempertimbangkan faktor
penjenuhan uap cairan, dan perubahan vol nya
Tabel I.Perub puap air terhadap temperatur
Temperatur
oC
Tekanan
mm/Hg
Temperatur
oC
Tekanan
mm/Hg
Temperatur
oC
Tekanan
mm/Hg
0
4,6
14
11,9
28
28,1
1
4,9
15
12,7
29
29,8
2
5,3
16
13,5
30
31,6
3
5,7
17
14,4
31
33,4
4
6,1
18
15,4
32
35,4
5
6,5
19
16,4
33
37,4
6
7,0
20
17,4
34
39,6
7
7,5
21
18,5
35
41,9
8
8,0
22
19,7
40
55,0
9
8,6
23
20,9
50
92,2
10
9,2
24
22,2
60
149,2
11
9,8
25
23,6
70
233,8
12
10,5
26
25,0
80
355,5
13
11,2
27
26,5
90
526,0
Contoh aplikasi:
Dry gas dg kondisi p = 755 mlBar t = 26oC Vol = 50 mL
Berapa vol gas bila dikonversi ke kead gas ideal :
p = 760 mmHg, t =0oC
p1 dinaikkan  po
t1 diturunkan  to V1  Vo
Cara I
p1
To
755
273
Vo = ------ x ------ x V1 = ------- x -------- x 50 = 45,5 mL
po
T1
760
299
T1 = 273 + 26
Cara II
Bila gas mengandung uap air  perlu dicari pterk (p*)
Tabel, t =26 oC dari tabel p26oC = 25 mmHg
p* = pterk = (755 - 25) mmHg = 730 mmHg
p*
To
V = ------- x ------- x V
po
T1
730 273
= ------ x ------ x 50
760
299
= 43,85 mL

1. ANALISA VOLUME GAS.
Analisa berdasar reaksi kimia dari sevolume
gas  Berat substan hasil reaksi dapat
dihitung.
Prinsip HK Avogadro berlaku.
Contoh aplikasi anlisis.
Batuan kapur pada analisa dengan asam
Dibebaskan gas CO2 sebanyak 98,7 mL.
pengukuran pada kondisi t = 23oC dan
puap air = 761 mmHg
Berapa % CO2 dalam sampel.
Penyelesaian : cara I
dr tabel koreksi puap air t = 23 oC 
p = 20,9 mmHg , maka
pCO2 murni = 761 – 20,9 = 740 mmHg
p1
To
740
273
V CO2 = ------ x ------- x V1 = ------- x ------- x 98,7 = 88,6 mL
po
T1
760
296
ter-krs
Mr = 44
Hk Avogadro  semua gas pd kondisi standard memp
Volume 22,4 L = 22.400 mL
Berat CO2 = 44 x 88,6 / 22.400 = 0,174 gr
0,174
% CO2 = --------- x 100% = 34,8 %
0,5 ?
Cara II
Dengan rumus dasar analisa gas pv =nRT
p = 760 mmHg, R = 82,07 konstante gas
740
W
------ x 98,7 = ------ x (273 +23)
760
44
740 x 44 x 98,7
W = ------------------------------- = 0,174 gr
760 x 82,07 x 296
% CO2 = 0,174 / 0,5 x 100 % = 34,8 %
2. Methoda adsorbsi
Metoda ini untuk analisa proporsi komponen
gas dlm campuran
Campuran gas dianalisa dg melewatkan pada
satu seri adsorbent dg p dan t konstan sampai
analisa selesai.
Perubahan volume gas terbaca dari campuran
sebelum dan sesudah melewati adsorben
menunjukkan volume sebagai basis
perlu
jenis Adsorben yg dipakai
diperhatian : kondisi analisa
gas itu sendiri
Tabel.2 adsorbent / gas teradobsi
Jenis gas terads
Jenis adsorbent
proses
CO2
KOH larutan
Adsorbsi
NaOH larutan
,,
H2SO4 berasap
,,
CH /Gas tak jenuh
Air brom
O2
Ag2SO4
,,
Alkaline pyrogalol
,,
CaCl2
,,
Na Thionit
Phasphorus kuning
CO
Amoniakal Cupro Clorida
pemanasan
CuO t=285oC
H2
Lrt poladium Cl , busa palladium
Lrt colloidal palladium,
CH4 / C2H6
CuO t= 600oC
Pemanasan
Aplikasi analisis.
Sejumlah campuran gas dioperasikan melalui sederet
adsorben : KOH, H2SO4 berasap, Alk pyrogalol dan
Amoniacal Cupro Cl secara bergantian dari gas halder.
Vol awal camp = 80 mL
Setelah tiap perlakuan residu gas pada p dan t tetap
teramati perubahan vol : 78,7 ,- 75,5 ,- 75,1,- 68,3.
Tentukan % komposisi gas dlm campuran tersebut.
Penyelesaian :
Ads
KOH  vol CO2 = 80 – 78,7 = 1,3 mL
H2SO4 berasap  vol illuminat = 78,7 – 75,5 = 3,2mL
Pyrogalol  vol O2 = 75,5 – 75,1 = 0,4 mL
Amm Cu Cl vol CO = 75,1 – 68,3 = 6,8 mL
% komposisi dalam campuran gas :
%CO2 = 1,3 / 80 x 100 % = 1,6 %
%CH(illuminat) = 3,2/80 x 100% = 4 %
%O2 = 0,4 / 80 x 100% = 0,5 %
%CO = 6,8 / 80 x 100% = 8,5 %
%gas inert = 68,3 / 80 x 100% = 85,4%
3. Metode pembakaran
Bila suatu campuran gas mengandung satu
atau lebih komp dan dpt terbakar oleh O2 , 
komp camp dpt ditentukan dg pengukuran
penurunan vol gas, jumlah CO2 terbentuk, vol
O2 yg dikonsumsi, atau gab pengukuran tsb
Hk Gayllusac menerangkan adanya perubahan vol /
Kontraksi vol akibat pembakaran yg terjadi.
Contoh reaksi pembakaran :
2.COg + 1.O2
g
 2.CO2
2 unit vol CO dibakar dg 1 unit O2  2 unit vol CO2
Kontraksi volume yg terjadi == ½
1.Unit vol CO
CO2 1 unit vol
½ unit vol O2
Tabel.4 kontraksi vol gas pada pembakaran
Reaksi stokhiometri
Vol gas
O2 yg
diperlukan
Kontraksi
vol
CO2 yg
dihasilkan
2H2O + O2  2 H2O
1
½
1½
0
2CO + O2  2CO2
1
½
½
1
CH4 + 2O2 CO2 + H2O
1
2
2
1
2C2H2 + 5O2  4CO2 + H2O
1
2½
1½
2
C2H4 + 3O2  2CO2 + 2H2O
1
3
2
2
2C2H6 + 7O2  4CO2 + 6H2O
1
3½
2½
2
2 C3H6 + 9O2  6CO2 + 6H2O
1
4½
2½
3
C3H8 + 5O2  3CO2 + 4H2O
1
5
3
3
2C4H10 + 13O2  8CO2 + 10H2 O
1
6½
3½
4
Bila pembakaran dilakukan dg udara maka O2 yg
aktif di udara yg diperhitungkan = 21 % dan 79 % N2
Contoh aplikasi :
O2 80 mL
------
CO
CH4 = 20 mL
N2
CO2
H 2O
N2
O2
KOH
Terbaca
Akhir
61 mL
79 mL CO2 + N2 + O2
Berapa vol (mL) tiap komponen dalam gas asli,
Data matriks perubahan yang terjadi.
kompn
mL
Kebut
O2
Pe +/vol
CO2
hsl
H2O
hsl
O2
hsl
N2
hsl
CO2
X
½X
½X
X
-
-
-
CH4
Y
2Y
2Y
Y
2Y
-
-
N2
Z
-
-
-
-
-
Z
Z
20
O2
X+Y+Z
80
Tot awal 100
KOH
79
61
CO2
-
-
79-61
N2
-
-
-
-
-
O2
-
-
-
-
80-1/2X-2y
Perubah 100 - 79
an vol
21
Dari data matrik dapat disusun persamaantukan:
1. X + Y + Z = 20
2. CO2
pembent
X + Y = 18
3. Perubahan vol 21 = ½ X + 2Y
Dari 3 persamaan terselesaikan :
X = 10 , Y = 8 , Z = 2
Contoh 2
CO
CH4
N2
I
CO2
H2O
20 mL
N2
O2
KOH
II
pirogalol
Udara 100 mL
21% O2,
79% N2
Berapa % tiap komponen dalam sampel.
88 mL
82,1 mL
Data matriks perubahan yang terjadi
komponen
mL
Kebut
O2
Pe +/vol
CO2
hsl
H2O
hsl
CO
X
½X
½X
½X
0
CH4
Y
2Y
2Y
Y
2Y
N2
Z
-
O2
hsl
-
N2
hsl
Z
20
O2
21
N2
79
Total awal
120
79
O2 sisa = 88 - 82,1
5,9
O2 utk pembkr =
21 – 5,9 =
15,1
Perubahan vol
120 - 88
32
Dari data matriks perubahan diperoleh persamaan
matematika ; 
1. X + Y + Z = 20
2. ½ X + 2Y = 15,1
3. 1 ½ X + 3Y = 32
X = 63,5 %
 diperoleh Y = 21,5 %
Z = 15 %
PR ,1
Suatu gas dr cerobong asap mengandung : 3,8 % O2,
15%CO2 , 95% N2. sampel diambil dr lokasi dan di
Lewatkan pada sederet tabung adsorbent,
Hitung vol terbaca setelah proses melewati adsorben
KOH, CuCl Amoniacal, dan pyrogalol.
Contoh 2.
Campuran gas diperkirakan mengandung :
CO, CH4 dan Asetilen
140 mL
O2
50 mL pendinginan
sampel
pembakaran
Terbaca vol
116 mL
KOH
adsorben
sisa vol terbaca
54 mL
Tentukan % campuran gas tersebut.
Silahkan
berlatih
mandiri