- menjelaskan asal tekanan dalam gas berdasarkan tumbukan antara molekul gas dan dinding wadah
- memahami bahwa gas ideal memiliki volume partikel nol dan tidak ada gaya antarmolekul tarik-menarik
- menyatakan dan menggunakan persamaan gas ideal $pV = nRT$ dalam perhitungan, termasuk dalam penentuan $M_r$
Keadaan materi
Kimia A-Level · Topik 4
7:31
Keadaan Zat
Berlian meleleh pada tiga ribu lima ratus lima puluh derajat Celcius. Iodin meleleh pada seratus empat belas. Keduanya hanya terdiri dari atom non-logam, dan dalam…
Narasi bahasa Inggris · Subtitle bahasa Inggris + 中文 disematkan langsung
4.1
Keadaan gas
Silabus
Sumber: Silabus Cambridge International
Asal-usul tekanan gas
Molekul gas bergerak cepat ke segala arah. Mereka terus memantul—bertumbukan—dengan dinding wadahnya. Setiap tumbukan memberikan dorongan kecil pada dinding. Tekanan gas adalah hasil keseluruhan dari banyak tumbukan pada dinding tersebut.
Gas ideal
Gas ideal adalah model sederhana. Kita membuat dua asumsi:
- partikel itu sendiri menempati volume nol.
- tidak ada gaya antarmolekul atraksi di antara partikel-partikel tersebut.
Gas nyata mengikuti model ini secara ketat pada tekanan rendah dan suhu tinggi. Gas ini berperilaku paling tidak mirip dengan gas ideal pada tekanan tinggi dan suhu rendah, ketika partikel tertekan berdekatan dan gaya di antara mereka mulai berpengaruh.
Persamaan gas ideal
Persamaan gas ideal menghubungkan tekanan, volume, jumlah zat, dan suhu:
$$pV = nRT$$
di mana $p$ adalah tekanan dalam Pa, $V$ adalah volume dalam $\text{m}^3$, $n$ adalah jumlah zat dalam mol, $T$ adalah suhu dalam kelvin (K), dan $R$ adalah konstanta gas ($8.31\ \text{J K}^{-1}\,\text{mol}^{-1}$).
Selalu ubah satuan terlebih dahulu: °C ke K (tambah 273), dan $\text{cm}^3$ atau $\text{dm}^3$ ke $\text{m}^3$.
Contoh kerja. Tentukan volume $0.50\ \text{mol}$ gas ideal pada $27\ ^{\circ}\text{C}$ dan $100\ \text{kPa}$. ($R = 8.31\ \text{J K}^{-1}\,\text{mol}^{-1}$.)
Konversikan terlebih dahulu: $T = 300\ \text{K}$, $p = 1.00 \times 10^{5}\ \text{Pa}$. Kemudian
$$V = \frac{nRT}{p} = \frac{0.50 \times 8.31 \times 300}{1.00 \times 10^{5}} = 0.0125\ \text{m}^3\ (= 12.5\ \text{dm}^3).$$
Anda juga dapat menggunakan persamaan ini untuk mencari massa molar. Karena $n = m/M$:
$$pV = \frac{m}{M}RT \qquad\Rightarrow\qquad M = \frac{mRT}{pV}$$
Hal ini memungkinkan Anda menghitung $M_r$ dari massa (atau densitas) suatu gas.
Contoh kerja. Sebuah labu berisi $0.96\ \text{g}$ gas dalam $600\ \text{cm}^3$ pada $100\ \text{kPa}$ dan $27\ ^{\circ}\text{C}$. Tentukan massa molar gas tersebut. ($R = 8.31\ \text{J K}^{-1}\,\text{mol}^{-1}$.)
Konversikan: $V = 6.00 \times 10^{-4}\ \text{m}^3$, $T = 300\ \text{K}$. Kemudian
$$M = \frac{mRT}{pV} = \frac{0.96 \times 8.31 \times 300}{(1.00 \times 10^{5})(6.00 \times 10^{-4})} \approx 40\ \text{g mol}^{-1}.$$
Jelajahi
Keadaan gas
p = k / V
Hukum Boyle: pada suhu tetap, tekanan ∝ 1/volume.
Kosa kata
Latih
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| collide/kəˈlaɪd/ | berlanggar |
| pressure/ˈpreʃə/ | tekanan |
| ideal gas/aɪˈdɪəl ɡæs/ | gas ideal |
| intermolecular forces/ˌɪntəməˈlekjʊlə ˈfɔːsɪz/ | gaya antarmolekul |
| real gas/rɪəl ɡæs/ | gas sebenar |
| ideal gas equation/aɪˈdɪəl ɡæs ɪˈkweɪʒn/ | persamaan gas ideal |
| kelvin/ˈkelvɪn/ | kelvin |
| gas constant/ɡæs ˈkɒnstənt/ | konstanta gas |
| molar mass/ˈməʊlə mæs/ | massa molar |
| crystalline solid/ˈkrɪstəlaɪn ˈsɒlɪd/ | padat kristalin |
| giant ionic/ˈdʒaɪənt aɪˈɒnɪk/ | ionik raksasa |
| lattice/ˈlætɪs/ | kisi |
4.2
Ikatan kimia dan struktur
Silabus
- mendeskripsikan, dengan bahasa sederhana, struktur kisi dari padat kristalin yang: (a) ionik raksasa, termasuk natrium klorida dan magnesium oksida (b) molekuler sederhana, termasuk yodium, buckminsterfullerene $\text{C}_{60}$ dan es (c) molekuler raksasa, termasuk silikon(IV) oksida, grafit dan berlian (d) logamik raksasa, termasuk tembaga
- mendeskripsikan, menginterpretasikan, dan memprediksi efek berbagai jenis struktur dan ikatan terhadap sifat fisik zat, termasuk titik lebur, titik didih, konduktivitas listrik dan kelarutan
- menyimpulkan jenis struktur dan ikatan yang ada dalam suatu zat berdasarkan informasi yang diberikan
Sumber: Silabus Cambridge International
Perilaku suatu zat bergantung pada bagaimana partikel-partikelnya terikat. Ada empat jenis utama struktur padat kristalin.
Ionik raksasa
Struktur ionik raksasa adalah jaring besar dan teratur dari ion positif dan negatif, yang diikat oleh gaya tarik kuat ke segala arah. Contohnya adalah natrium klorida dan magnesium oksida.
Molekul sederhana
Struktur molekul sederhana terdiri dari molekul-molekul kecil. Ikatan di dalam setiap molekul bersifat kuat, tetapi gaya antarmolekul antar molekul bersifat lemah. Contohnya adalah yodium ($\text{I}_2$), fullerene ($\text{C}_{60}$), dan es.
Molekul raksasa
Struktur molekul raksasa (juga disebut kovalen raksasa) adalah jaringan atom yang sangat luas yang diikat oleh ikatan kovalen yang kuat. Contohnya adalah silikon(IV) oksida, grafit, dan berlian.
Logam raksasa
Struktur logam raksasa adalah jaring ion logam positif dalam "lautan" elektron terdelokalisasi. Contohnya adalah tembaga.
Sifat fisika
Struktur menentukan sifat fisik:
| Struktur | Titik leleh/mendidih | Menghantarkan listrik? | Kelarutan dalam air |
|---|---|---|---|
| ionik raksasa | tinggi | hanya saat cair atau terlarut | biasanya larut |
| molekul sederhana | rendah | tidak | biasanya rendah |
| molekul raksasa | sangat tinggi | tidak (kecuali grafit) | tidak larut |
| logam raksasa | tinggi | ya (padat dan cair) | tidak larut |
- titik leleh dan titik didih tinggi ketika gaya kuat (ionik, kovalen, atau logam) harus dipatahkan, dan rendah ketika hanya gaya antarmolekul yang lemah yang terurai.
- konduktivitas listrik memerlukan partikel bermuatan yang dapat bergerak — ion yang bebas (saat cair atau terlarut) atau elektron terdelokalisasi. Grafit menghantarkan listrik karena sebagian elektronnya terdelokalisasi.
- kelarutan dalam air biasanya tinggi untuk padatan ionik dan rendah untuk padatan molekuler dan kovalen raksasa.
Anda juga dapat bekerja secara mundur: dari titik leleh, konduktivitas, dan kelarutan suatu zat yang tidak diketahui, tentukan jenis struktur dan ikatan yang dimilikinya.
Jelajahi
Lab struktur raksasa
Bandingkan struktur raksasa berdasarkan zarah dan ikatan.
Kosa kata
Latih
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| ion/ˈaɪɒn/ | ion |
| simple molecular/ˈsɪmpl məˈlekjʊlə/ | sederhana molekuler |
| molecule/ˈmɒlɪkjuːl/ | molekul |
| fullerene/ˈfʊləren/ | fullerena |
| giant molecular/ˈdʒaɪənt məˈlekjʊlə/ | molekul gergasi |
| covalent bonds/ˈkəʊvələnt bɒndz/ | ikatan kovalen |
| silicon(IV) oxide/ˈsɪlɪkən ˈɒksaɪd/ | silikon(IV) oksida |
| graphite/ˈɡræfaɪt/ | grafit |
| diamond/ˈdaɪəmənd/ | berlian |
| giant metallic/ˈdʒaɪənt məˈtælɪk/ | logamik raksasa |
| delocalised electrons/dɪˈlɒkəlaɪzd ɪˈlektrɒnz/ | elektron terdelokalisasi |
| melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ | takat lebur |
| boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ | titik didih |
| electrical conductivity/ɪˈlektrɪkl kɒndəkˈtɪvɪti/ | konduktivitas listrik |
| solubility/ˌsɒljuːˈbɪlɪti/ | kebolehlarutan |
4.2
Tips ujian
- Gunakan satuan SI dalam $pV = nRT$: tekanan dalam Pa, volume dalam $\text{m}^3$ ($\text{cm}^3 \times 10^{-6}$), suhu dalam K ($^\circ\text{C} + 273$).
- Nyatakan asumsi gas ideal (volume molekul dapat diabaikan, tidak ada gaya antarmolekul) dan kapan gas nyata menyimpang (tekanan tinggi, suhu rendah).
- Hubungkan setiap sifat dengan struktur: ionik raksasa (titik leleh tinggi, menghantarkan saat cair), kovalen raksasa (titik leleh sangat tinggi), molekul sederhana (titik leleh rendah), logam raksasa (menghantarkan, ulet).
- Grafit menghantarkan listrik karena setiap karbon memiliki elektron terdelokalisasi; berlian tidak — perbandingan favorit.
Pelajaran interaktif untuk topik ini
Kerjakan langkah demi langkah, dengan latihan pengecekan instan.