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 dilewatkan pada Larutan I 2 O 5 terbentuk CO 2 dan I 2. Cara : 1. CO 2 ditangkap dalam lrt Ba(OH)2 Ba. CO 3 , endapan ditimbang, CO ditentukan secara stokhiometris. 2. I 2 yang terbentuk dititrasi dengan larutan Standar Na 2 S 2 O 3, titik akhir titarsi meng indikasikan jumlah I 2 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 o. K Hk 1 & 2 dapat digabung p. V p’V’ ------- = -------T T’

p. V = n. RT 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 gas. Tekanan gas tunggal = tekanan parsial gas tersebut pada volume yang sama. P total = p 1 + p 2 + p 3. . . + pn

4 Untuk reaksi : 2. H 2 + 1. O 2 2. H 2 Ouap 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 H 2 0, 25 bag CO, sisanya CH 4 , apabila campuran Dibakar berapa jumlah O 2 yang dibutuhkan Reaksi pembakaran yg terjadi. 1. H 2 + ½. O 2 H 2 O 2. CO + 1. O 2 2 CO 2 1. CH 4 + 2. O 2 CO 2 + 2 H 2 O

Volume masing-2 dalam campuran : V. H 2 = ½ bag x 5 liter = 2, 5 liter V. CO = ¼ bag x 5 liter = 1, 25 liter V, CH 4 = 5 liter – (2, 5 + 1, 25) liter = 1, 25 liter Berdasar reaksi pembakaran Vol O 2 pd pembkrn H 2 = ½ vol H 2 = 1, 25 L Vol O 2 pd pembkrn CO = ½ vol CO = 0, 625 L Vol O 2 pd pembkrn CH 4 = 2 x vol CH 4 = 2, 5 L -------Vol O 2 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 mm. Hg, t = 0 o. C 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 o. C 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 ml. Bar t = 26 o. C Vol = 50 m. L Berapa vol gas bila dikonversi ke kead gas ideal : p = 760 mm. Hg, t =0 o. C p 1 dinaikkan po t 1 diturunkan to V 1 Vo Cara I p 1 To 755 273 Vo = ------ x V 1 = ------- x 50 = 45, 5 m. L po T 1 760 299 T 1 = 273 + 26

Cara II Bila gas mengandung uap air perlu dicari pterk (p*) Tabel, t =26 o. C dari tabel p 26 o. C = 25 mm. Hg p* = pterk = (755 - 25) mm. Hg = 730 mm. Hg p* To V = ------- x V po T 1 730 273 = ------ x 50 = 43, 85 m. L 760 299

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 CO 2 sebanyak 98, 7 m. L. pengukuran pada kondisi t = 23 o. C dan puap air = 761 mm. Hg Berapa % CO 2 dalam sampel.

Penyelesaian : cara I dr tabel koreksi puap air t = 23 o. C p = 20, 9 mm. Hg , maka p. CO 2 murni = 761 – 20, 9 = 740 mm. Hg p 1 To 740 273 V CO 2 = ------ x ------- x V 1 = ------- x 98, 7 = 88, 6 m. L po T 1 760 296 ter-krs Mr = 44 Hk Avogadro semua gas pd kondisi standard memp Volume 22, 4 L = 22. 400 m. L Berat CO 2 = 44 x 88, 6 / 22. 400 = 0, 174 gr 0, 174 % CO 2 = ----- x 100% = 34, 8 % 0, 5 ?

Cara II Dengan rumus dasar analisa gas pv =n. RT p = 760 mm. Hg, 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 % CO 2 = 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 CO 2 KOH larutan Adsorbsi Na. OH larutan , , H 2 SO 4 berasap , , CH /Gas tak jenuh Air brom O 2 Ag 2 SO 4 , , Alkaline pyrogalol , , Ca. Cl 2 , , Na Thionit Phasphorus kuning CO Amoniakal Cupro Clorida pemanasan Cu. O t=285 o. C H 2 Lrt poladium Cl , busa palladium Lrt colloidal palladium, CH 4 / C 2 H 6 Cu. O t= 600 o. C Pemanasan

Aplikasi analisis. Sejumlah campuran gas dioperasikan melalui sederet adsorben : KOH, H 2 SO 4 berasap, Alk pyrogalol dan Amoniacal Cupro Cl secara bergantian dari gas halder. Vol awal camp = 80 m. L 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 CO 2 = 80 – 78, 7 = 1, 3 m. L H 2 SO 4 berasap vol illuminat = 78, 7 – 75, 5 = 3, 2 m. L Pyrogalol vol O 2 = 75, 5 – 75, 1 = 0, 4 m. L Amm Cu Cl vol CO = 75, 1 – 68, 3 = 6, 8 m. L

% komposisi dalam campuran gas : %CO 2 = 1, 3 / 80 x 100 % = 1, 6 % %CH(illuminat) = 3, 2/80 x 100% = 4 % %O 2 = 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 O 2 , komp camp dpt ditentukan dg pengukuran penurunan vol gas, jumlah CO 2 terbentuk, vol O 2 yg dikonsumsi, atau gab pengukuran tsb

Hk Gayllusac menerangkan adanya perubahan vol / Kontraksi vol akibat pembakaran yg terjadi. Contoh reaksi pembakaran : 2. COg + 1. O 2 g 2. CO 2 2 unit vol CO dibakar dg 1 unit O 2 2 unit vol CO 2 Kontraksi volume yg terjadi == ½ 1. Unit vol CO ½ unit vol O 2 CO 2 1 unit vol

Tabel. 4 kontraksi vol gas pada pembakaran Reaksi stokhiometri Vol gas O 2 yg diperlukan Kontraksi vol CO 2 yg dihasilkan 2 H 2 O + O 2 2 H 2 O 1 ½ 1½ 0 2 CO + O 2 2 CO 2 1 ½ ½ 1 CH 4 + 2 O 2 CO 2 + H 2 O 1 2 2 1 2 C 2 H 2 + 5 O 2 4 CO 2 + H 2 O 1 2½ 1½ 2 C 2 H 4 + 3 O 2 2 CO 2 + 2 H 2 O 1 3 2 2 2 C 2 H 6 + 7 O 2 4 CO 2 + 6 H 2 O 1 3½ 2½ 2 2 C 3 H 6 + 9 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O 1 4½ 2½ 3 C 3 H 8 + 5 O 2 3 CO 2 + 4 H 2 O 1 5 3 3 2 C 4 H 10 + 13 O 2 8 CO 2 + 10 H 2 O 1 6½ 3½ 4

Bila pembakaran dilakukan dg udara maka O 2 yg aktif di udara yg diperhitungkan = 21 % dan 79 % N 2 Contoh aplikasi : O 2 80 m. L ------ CO CH 4 = 20 m. L N 2 CO 2 H 2 O N 2 O 2 KOH Terbaca Akhir 61 m. L 79 m. L CO 2 + N 2 + O 2 Berapa vol (m. L) tiap komponen dalam gas asli,

Data matriks perubahan yang terjadi. kompn m. L Kebut O 2 Pe +/vol CO 2 hsl H 2 O hsl O 2 hsl N 2 hsl CO 2 X ½X ½X X - - - CH 4 Y 2 Y 2 Y - - N 2 Z - - - Z Z 20 O 2 X+Y+Z 80 Tot awal 100 KOH 79 61 CO 2 - - 79 -61 N 2 - - - O 2 - - 80 -1/2 X-2 y Perubah 100 - 79 an vol 21

Dari data matrik dapat disusun persamaantukan: 1. X + Y + Z = 20 2. CO 2 pembent X + Y = 18 3. Perubahan vol 21 = ½ X + 2 Y Dari 3 persamaan terselesaikan : X = 10 , Y = 8 , Z = 2

Contoh 2 CO CH 4 N 2 I CO 2 H 2 O 20 m. L N 2 O 2 KOH II pirogalol Udara 100 m. L 21% O 2, 79% N 2 Berapa % tiap komponen dalam sampel. 88 m. L 82, 1 m. L

Data matriks perubahan yang terjadi komponen m. L Kebut O 2 Pe +/vol CO 2 hsl H 2 O hsl CO X ½X ½X ½X 0 CH 4 Y 2 Y 2 Y N 2 Z - O 2 hsl - N 2 hsl Z 20 O 2 21 N 2 79 Total awal 120 79 O 2 sisa = 88 - 82, 1 5, 9 O 2 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 + 2 Y = 15, 1 3. 1 ½ X + 3 Y = 32 X = 63, 5 % diperoleh Y = 21, 5 % Z = 15 % PR , 1 Suatu gas dr cerobong asap mengandung : 3, 8 % O 2, 15%CO 2 , 95% N 2. sampel diambil dr lokasi dan di Lewatkan pada sederet tabung adsorbent, Hitung vol terbaca setelah proses melewati adsorben KOH, Cu. Cl Amoniacal, dan pyrogalol.

Contoh 2. Campuran gas diperkirakan mengandung : CO, CH 4 dan Asetilen 140 m. L O 2 50 m. L sampel pendinginan pembakaran Terbaca vol 116 m. L KOH adsorben sisa vol terbaca 54 m. L Tentukan % campuran gas tersebut.

Silahkan berlatih mandiri