Zat gas merupakan salah satu dari empat keadaan mendasar materi bersama dengan zat padat, cair, dan plasma. Dalam kondisi biasa, keadaan gas adalah antara keadaan cair dan plasma. Suatu gas dapat terdiri dari atom-atom dari satu elemen (seperti H2, Ar) atau senyawa (seperti HCl, CO2 ) atau campuran (seperti air, natural gas).
Dalam gas, partikel berada dalam gerakan garis lurus terus menerus. Energi kinetik molekul lebih besar dari gaya tarik di antara partikel, sehingga partikel-partikel jauh terpisah dan bergerak bebas satu sama lain. Dalam kebanyakan kasus, pada dasarnya tidak ada kekuatan yang menarik di antara partikel. Ini berarti gas tidak memiliki bentuk atau volume tertentu.
Pengertian Zat Gas
Gas adalah sampel materi yang sesuai dengan bentuk wadah tempat ia dipegang dan memperoleh kerapatan yang seragam di dalam wadah, bahkan di hadapan gravitasi dan terlepas dari jumlah zat dalam wadah. Jika tidak terbatas pada wadah, materi gas yang juga dikenal sebagai uap ini akan menyebar ke ruang angkasa.
Istilah gas juga digunakan sehubungan dengan keadaan atau kondisi dari materi yang memiliki sifat ini. Atom atau molekul materi dalam bentuk gas bergerak bebas satu sama lain. Dan dalam kebanyakan kasus, dikemas lebih longgar daripada molekul dari zat yang sama dalam keadaan padat atau cair.
Sampel materi gas dapat dikompresi. Contoh zat gas adalah oksigen pada suhu kamar (sekitar 20 ºC atau 68 ºF), hidrogen pada suhu kamar, dan air pada tekanan atmosfer standar dan suhu di atas 100 ºC atau 212 ºF. Ketika sampel materi dalam bentuk gas dipanaskan, atom atau molekul memperoleh energi kinetik dan bergerak lebih cepat.
Ketika sampel materi gas didinginkan, atom atau molekul kehilangan energi kinetik dan bergerak lebih lambat. Jika sampel bahan gas pada wadah ukuran tetap dan dipanaskan, tekanan akan meningkat. Jika sampel didinginkan, tekanan turun.
Jika sampel zat gas ditempatkan dalam wadah bersegel dan kemudian volume wadah dikurangi, kompresi memanaskan gas. Jika volume wadah yang disegel meningkat, dekompresi mendinginkan gas.
Ciri-Ciri Zat Gas
1. Bentuk dan volume
Suatu gas mengubah bentuk dan volumenya agar sesuai dengan bentuk dan volume wadahnya. Pertimbangkan contoh udara. Ini akan mengisi ruangan kosong, balon, ban, atau rakit karet. Bentuk dan volumenya sesuai dengan bentuk dan volume wadah tempat wadah itu diletakkan.
2. Kepadatan
Gas memiliki kerapatan yang jauh lebih rendah, sehingga kerapatan gas diukur dalam gram per liter, bukan gram per mililiter. Kepadatan gas sangat bervariasi karena suhu gas berubah.
3. Bentuk dan volume
Volume gas memang banyak berubah dengan tekanan. Kamu bisa memasukkan balon 1,0-L ke dalam ruang 0,5-L.
4. Inferensi tentang struktur antarmolekul
Fakta bahwa suatu gas tidak memiliki bentuk konstan atau volume konstan menunjukkan bahwa tidak ada ikatan dan hanya sedikit kekuatan interaktif antara partikel-partikel gas. Kompresibilitas gas yang tinggi menyiratkan bahwa partikel-partikel gas sangat berjauhan dengan banyak ruang di antaranya.
Sifat Zat Gas
1. Kepadatan rendah
Zat gas mengandung molekul yang tersebar di volume yang diberikan, karena itu kurang padat daripada dalam keadaan padat atau cair. Kepadatannya yang rendah memberikan fluiditas gas yang memungkinkan partikel gas bergerak dengan cepat dan acak melewati satu sama lain, meluas atau berkontraksi tanpa posisi tetap. Jarak rata-rata antar molekul cukup besar sehingga interaksi antar molekul tidak mengganggu gerakannya.
2. Bentuk atau volume tidak terbatas
Zat gas tidak memiliki bentuk atau volume yang pasti. Pergerakan acak molekul gas memungkinkan untuk mengembang atau berkontraksi untuk mengasumsikan volume wadah yang menahannya. Oleh karena itu, volume gas mengacu pada ruang wadah di mana molekul-molekulnya memiliki jangkauan untuk bergerak.
Properti ini menghasilkan gas yang menempati lebih banyak ruang daripada yang dimiliki dalam keadaan cair atau padat. Gas juga berkontraksi dan berkembang dengan jumlah yang dapat diprediksi tergantung pada perubahan suhu dan tekanan.
3. Kompresibilitas dan ekspansi
Kepadatan gas yang rendah menjadikannya kompresibel karena molekulnya dapat diposisikan berjauhan satu sama lain. Ini memungkinkan molekul untuk bergerak bebas agar sesuai dengan celah ruang di antaranya.
Sama seperti gas kompresibel, molekul juga dapat diperluas. Kebebasan molekul gas menyebabkan gas mengambil bentuk wadah apa pun di mana gas tersebut ditempatkan, mengisi volume wadah itu.
4. Difusivitas
Mengingat besarnya ruang antar molekul gas, dua atau lebih gas dapat bercampur dengan cepat dan mudah satu sama lain untuk membentuk campuran yang homogen. Proses ini disebut difusi.
5. Tekanan
Molekul gas berada dalam gerakan konstan. Molekul ini memberikan tekanan atau gaya per satuan luas pada permukaan interior wadah yang ditempati. Tekanan bervariasi sesuai dengan jumlah gas yang terbatas pada volume wadah, suhu dan tekanan yang diberikan.
Rumus Zat Gas
Hukum Gas ideal diciptakan untuk menunjukkan hubungan antara tekanan, volume, jumlah mol gas dan suhu. Ini adalah kombinasi dari Hukum Boyle dan Hukum Charles. Ini menunjukkan persamaan gas ideal hipotetis. Tekanan dan volume memiliki hubungan terbalik satu sama lain (ketika 1 naik yang lain turun) tetapi memiliki hubungan langsung dengan Suhu (ketika mereka naik, suhu naik).
Persamaan rumus zat gas yang ideal adalah: PV = nRT
Ini ditulis sebagai:
P = Tekanan (atm)
V = Volume (Liter – L)
n = Jumlah mol (mol)
R = Konstanta Gas Ideal (0,08206 L-atm / mol-K)
T = Temperatur (Kelvin)
Contoh Zat/Benda Gas
Berikut bberapa contoh zat gas:
- Udara
- Helium
- Nitrogen
- Freon
- Karbon dioksida
- Uap air
Perubahan Wujud Zat
1. Pembakaran
Jika suhu menjadi cukup tinggi, gas-gas tertentu seperti hydrogen akan dengan cepat bergabung dengan gas-gas lain seperti oksigen atau klorin.
2. Oksidasi
Beberapa reaksi kimia antara gas dan zat lain terjadi lebih lambat. Contohnya adalah oksidasi besi secara bertahap untuk membentuk besi oksida (karat). Dalam hal ini, oksigen berbentuk gas pada suhu kamar, sedangkan besi dan oksida besi adalah zat padat.
3. Ketika sampel materi dalam bentuk gas didinginkan hingga suhu yang cukup rendah, mungkin akan menjadi zat cair atau zat padat.
Misalnya, jika nitrogen didinginkan pada suhu yang jauh di bawah nol Celcius, maka akan mencair. Nitrogen cair digunakan oleh beberapa dokter untuk menghancurkan lesi kulit kecil seperti kutil. Gas lain, karbon dioksida, melewatkan fase cair ketika didinginkan pada tekanan atmosfer dan kemudian menjadi zat padat yang dikenal sebagai es kering.
Ternyata ilmuwan juga punya teka-teki lhoo. Zat gas ini merupakan teka-teki bagi ilmuwan awal yang bingung dengan kebebasan bergerak dan bobot yang jelas dibandingkan dengan zat cair dan zat padat.
Bahkan, ilmuwan tidak menentukan bahwa gas merupakan keadaan materi sampai abad ke-17. Setelah penelitian lebih dekat, para ilmuwan mulai mengamati sifat-sifat yang konsisten yang mendefinisikan gas.
