TEKANAN UAP: KONSEP, CONTOH, DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - KIMIA - 2025

The tekanan uap adalah salah satu yang mengalami permukaan cair atau padat, sebagai suatu produk dari kesetimbangan termodinamika dari partikel dalam sistem tertutup. Sistem tertutup dipahami sebagai wadah, wadah atau botol yang tidak terkena udara dan tekanan atmosfer.

Oleh karena itu, semua zat cair atau padat dalam suatu wadah menggunakan karakteristik tekanan uap dan sifat kimianya sendiri. Botol air yang belum dibuka berada dalam kesetimbangan dengan uap air, yang "memadatkan" permukaan cairan dan dinding bagian dalam botol.

Minuman berkarbonasi menggambarkan konsep tekanan uap. Sumber: Pixabay.

Selama suhu tetap konstan, tidak akan ada variasi jumlah uap air yang ada di dalam botol. Tetapi jika itu meningkat, akan datang suatu titik di mana tekanan akan dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menembak tutupnya; seperti yang terjadi jika Anda dengan sengaja mencoba mengisi dan menutup botol dengan air mendidih.

Minuman berkarbonasi, di sisi lain, adalah contoh yang lebih jelas (dan lebih aman) dari apa yang dimaksud dengan tekanan uap. Saat tidak ditutup, keseimbangan gas-cairan di dalamnya terputus, melepaskan uap ke luar dengan suara yang mirip dengan desisan. Ini tidak akan terjadi jika tekanan uapnya lebih rendah atau dapat diabaikan.

Konsep tekanan uap

Tekanan uap dan gaya antarmolekul

Membuka beberapa minuman berkarbonasi, dalam kondisi yang sama, menawarkan gambaran kualitatif mana yang memiliki tekanan uap lebih tinggi, bergantung pada intensitas suara yang dipancarkan.

Sebotol eter juga akan berperilaku sama; bukan salah satu minyak, madu, sirup, atau kopi bubuk. Mereka tidak akan mengeluarkan suara apapun kecuali mereka melepaskan gas dari dekomposisi.

Ini karena tekanan uapnya lebih rendah atau dapat diabaikan. Yang keluar dari botol adalah molekul dalam fase gas, yang pertama-tama harus mengatasi gaya yang membuatnya "terperangkap" atau kohesif dalam cairan atau padatan; artinya, mereka harus mengatasi gaya antarmolekul atau interaksi yang diberikan oleh molekul di lingkungannya.

Jika tidak ada interaksi seperti itu, bahkan tidak akan ada cairan atau padatan untuk dimasukkan ke dalam botol. Oleh karena itu, semakin lemah interaksi antarmolekul, semakin besar kemungkinan molekul meninggalkan cairan yang tidak teratur, atau struktur padatan yang teratur atau amorf.

Ini tidak hanya berlaku untuk zat atau senyawa murni, tetapi juga untuk campuran, di mana minuman dan minuman beralkohol yang telah disebutkan masuk. Dengan demikian, dapat diprediksi botol mana yang memiliki tekanan uap lebih tinggi dengan mengetahui komposisi kandungannya.

Penguapan dan volatilitas

Cairan atau padatan di dalam botol, dengan asumsi tidak ditutup, akan terus menguap; yaitu, molekul-molekul di permukaannya lepas ke fase gas, yang tersebar di udara dan arusnya. Itulah sebabnya air akhirnya menguap sepenuhnya jika botol tidak ditutup atau potnya tertutup.

Tetapi hal yang sama tidak terjadi dengan cairan lain, dan apalagi jika menyangkut zat padat. Tekanan uap untuk yang terakhir biasanya sangat menggelikan sehingga mungkin perlu jutaan tahun sebelum penurunan ukuran dapat dirasakan; dengan asumsi mereka tidak berkarat, terkikis, atau membusuk selama itu.

Suatu zat atau senyawa kemudian dikatakan mudah menguap jika menguap dengan cepat pada suhu kamar. Perhatikan bahwa volatilitas adalah konsep kualitatif: tidak dihitung, tetapi merupakan hasil perbandingan penguapan antara berbagai cairan dan padatan. Yang menguap lebih cepat akan dianggap lebih mudah menguap.

Di sisi lain, tekanan uap dapat diukur, mengumpulkan dengan sendirinya apa yang dipahami sebagai penguapan, pendidihan, dan volatilitas.

Ekuilibrium termodinamika

Molekul dalam fase gas bertabrakan dengan permukaan zat cair atau padat. Dengan demikian, gaya antarmolekul dari molekul lain yang lebih terkondensasi dapat menghentikan dan menahannya, sehingga mencegahnya lepas lagi sebagai uap. Namun, dalam prosesnya, molekul lain di permukaan berhasil melarikan diri, menyatukan uap.

Jika botol ditutup, akan tiba saatnya jumlah molekul yang masuk ke dalam cairan atau padat akan sama dengan yang keluar. Jadi kita memiliki kesetimbangan, yang bergantung pada suhu. Jika suhu naik atau turun, tekanan uap akan berubah.

Semakin tinggi suhunya, tekanan uapnya akan semakin tinggi, karena molekul-molekul zat cair atau padat akan memiliki lebih banyak energi dan lebih mudah lepas. Tetapi jika suhu tetap konstan, kesetimbangan akan dibangun kembali; artinya, tekanan uap akan berhenti meningkat.

Contoh tekanan uap

Misalkan Anda memiliki n-butana, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , dan karbon dioksida, CO ₂ , dalam dua wadah terpisah. Pada suhu 20 ° C, tekanan uapnya diukur. Tekanan uap untuk n-butana adalah sekitar 2,17 atm, sedangkan karbon dioksida adalah 56,25 atm.

Tekanan uap juga dapat diukur dalam satuan Pa, bar, torr, mmHg, dan lain-lain. CO ₂ memiliki tekanan uap hampir 30 kali lebih tinggi dari n-butana, sehingga sekilas wadahnya harus lebih tahan untuk bisa menyimpannya; dan jika ada retakan, itu akan menembak dengan kekerasan yang lebih besar di sekitar sekitarnya.

CO ₂ ini ditemukan larut dalam minuman berkarbonasi, namun dalam jumlah yang cukup kecil sehingga saat keluar dari botol atau kaleng tidak meledak, melainkan hanya mengeluarkan suara.

Sebaliknya kita memiliki dietil eter, CH ₃ CH ₂ OCH ₂ CH ₃ atau Et ₂ O, yang tekanan uapnya pada 20 ºC adalah 0,49 atm. Wadah eter ini jika tidak ditutup akan terdengar mirip dengan soda. Tekanan uapnya hampir 5 kali lebih rendah dari tekanan n-butana, jadi secara teori akan lebih aman untuk menangani sebotol dietil eter daripada sebotol n-butana.

Latihan terselesaikan

Latihan 1

Manakah dari dua senyawa berikut yang diharapkan memiliki tekanan uap lebih besar dari 25 ° C? Dietil eter atau etil alkohol?

Rumus struktur dietil eter adalah CH ₃ CH ₂ OCH ₂ CH ₃ , dan rumus struktur etil alkohol, CH ₃ CH ₂ OH. Pada prinsipnya dietil eter memiliki massa molekul yang lebih tinggi, lebih besar, sehingga diyakini bahwa tekanan uapnya lebih rendah karena molekulnya lebih berat. Namun, yang benar adalah sebaliknya: dietil eter lebih mudah menguap daripada etil alkohol.

Ini karena molekul CH ₃ CH ₂ OH, seperti CH ₃ CH ₂ OCH ₂ CH ₃ , berinteraksi melalui gaya dipol-dipol. Tetapi tidak seperti dietil eter, etil alkohol mampu membentuk ikatan hidrogen, yang ditandai dengan dipol yang kuat dan terarah: CH ₃ CH ₂ HO-HOCH ₂ CH ₃ .

Akibatnya, tekanan uap etil alkohol (0,098 atm) lebih rendah dibandingkan dengan dietil eter (0,684 atm) meskipun molekulnya lebih ringan.

Latihan 2

Manakah dari dua padatan berikut yang diyakini memiliki tekanan uap tertinggi pada 25ºC? Naftalen atau yodium?

Molekul naftalen bersifat bisiklik, memiliki dua cincin aromatik, dan titik didih 218ºC. Pada bagiannya, yodium adalah linier dan homonuklir, I ₂ atau II, memiliki titik didih 184 ºC. Sifat-sifat ini sendiri mengurutkan yodium sebagai padatan dengan tekanan uap tertinggi (mendidih pada suhu terendah).

Kedua molekul, yaitu naftalen dan yodium, adalah apolar, sehingga mereka berinteraksi melalui gaya dispersif London.

Naftalena memiliki massa molekul yang lebih tinggi daripada yodium, dan oleh karena itu dapat dimengerti untuk mengasumsikan bahwa molekulnya lebih sulit meninggalkan padatan berwarna hitam, harum, dan lengket; sedangkan untuk yodium akan lebih mudah lepas dari kristal ungu tua.

Menurut data yang diambil dari Pubchem, tekanan uap pada 25ºC untuk naftalen dan yodium masing-masing adalah: 0,085 mmHg dan 0,233 mmHg. Oleh karena itu, yodium memiliki tekanan uap 3 kali lebih tinggi dari naftalena.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Tekanan uap. Diperoleh dari: chem.purdue.edu
3. Wikipedia. (2019). Tekanan uap. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Editor Encyclopaedia Britannica. (03 April 2019). Tekanan uap. Encyclopædia Britannica. Diperoleh dari: britannica.com
5. Nichole Miller. (2019). Tekanan Uap: Pengertian, Persamaan & Contoh. Belajar. Diperoleh dari: study.com