Kimia FisikaBab 6. Kesetimbangan Fasa

OLEH:

RIDHAWATI, ST, MT

Pendahuluan2

Fasa adalah bagian sistem dengan komposisi kimia dansifat – sifat fisik seragam, yang terpisah dari bagiansistem lain oleh suatu bidang batas.

Pemahaman perilaku fasa mulai berkembang denganadanya aturan fasa Gibbs. Untuk sistem satu komponen, adanya aturan fasa Gibbs. Untuk sistem satu komponen, persamaan Clausius dan Clausisus – Clapeyronmenghubungkan perubahan tekanan kesetimbangandengan perubahan suhu.

Sedangkan pada sistem dua komponen, larutan ideal mengikuti hukum Raoult. Larutan non elektrolit nyata(real) akan mengikuti hukum Henry

Pengertian Fasa3

homogen dan dipisahkan oleh batas yang jelas

sifat fisik dan sifat kimia berbeda dari bagiansistem lain

dapat dipisahkan secara mekanik dari bagianlain sistem itulain sistem itu

4

ContohSistem satu fasa : Dua cairan yang bercampur

homogen

Sistem 2 fasa : cairan polar (misal air) dan non polar

Pengertian Fasa (P)

Sistem 2 fasa : cairan polar (misal air) dan non polar (misal :minyak), sistem belerang padat (monoklindan rombik)

Sistem 3 fasa : es, uap air dan air

Pengertian Komponen (C)5

Jumlah komponen suatu sistem dinyatakan sebagai jumlah meinimum spesi kimia yang membentuksistem tersebut yang dapat menentukan susunansetiap sistem fasa sistem.

Contoh :

H2O (g) H2O (l ) jumlah komponen C = 1

N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH2 (g)

Derajad Kebebasan (F)6

Derajad kebebasan (F) dari suatu sistem setimbangmerupakan variabel intensif independen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan sistem tersebut. Untuk menentukan derajad kebebasan dibutuhkanaturan fasa.

Aturan Fasa Aturan fasa mengatur hubungan antara jumlah

komponen, jumlah fasa dan derajad kebebasan suatusistem. Menurut aturan fasa

F = C-P+2

Aturan fasa7

Contoh Soal 3 :

Dalam gelas tertutup terdapat kesetimbangan antaraes dan air maka derajad kebebasan sistem tersebut :

F = C-P+2

F = 1 – 2 + 2 = 1

artinya jika temperatur tertentu, maka tekanan dankomposisi tertentu.

SISTEM SATU KOMPONEN8

Untuk sistem 1 komponen aturan fasa berubahmenjadi F= 3-P

Sistem 1 komponen paling banyak memiliki 2 variabel intensif untuk menyatakan keadaan sistem variabel intensif untuk menyatakan keadaan sistem yaitu P (tekanan) dan T (suhu). Diagram fasa adalah diagram yang menggambarkan keadaan sistem(komponen dan fasa) yang dinyatakan dalam 2 dimensi. Dalam diagram ini tergambar sifat- sifat zatseperti titik didih, titik leleh, titik tripel.

Kesetimbangan Fasa9

Hubungan antaratekanan dan suhu padasistem 1 komponen air. Titik tripelmemperlihatkan suhudimana air mempunyai3 fasa yaitudimana air mempunyai3 fasa yaitu

padat, cair dan gaMenunjukkan adanya

kesetimbangan antarafasa – fasa padat, cairdan gas. Titik ini disebutsebagai titik tripel.

Sistem dua komponen cair- gas ideal10

sistem dua komponen cair- gas adalah sistem yang terdiri daricairan dengan uapnya. Sistem dikatakan ideal bila memenuhihukum Raoult pada semua rentang konsentrasi.

Pada larutan ideal yang dalam keadaan seimbang antaralarutan dan uapnya, maka perbandingan antara tekanan uaplarutan dan uapnya, maka perbandingan antara tekanan uapsalah satu komponennya ( misal A) PA/PAo sebanding denganfraksi mol komponen (XA) yang menguap dalam larutan padasuhu yang sama.

Misalkan suatu larutan yang terdiri dari komponen A dan B menguap, maka tekanan uap A (PA) dinyatakan sebagai :

PA = PAo. XA

11

PA = PAo. XA

dimana PA adalah tekanan uap jenuh di atas larutanXA adalah fraksi mol komponen APAo adalah tekanan uap A murni

Sistem dua komponen cair- gas ideal

PAo adalah tekanan uap A murni

Larutan yang memenuhi hukum ini disebut sebagailarutan ideal.

Tekanan uap total (Pt) akan berhargaPt = PA + PB = XA. PAo + XB. PBo

Latihan12

1) Tiga mol aseton dan 2 mol kloroform dicampurpada suhu 35 oC . Tekanan uap jenuh aseton dankloroform pada suhu tersebut adalah 360 dan 250 torr

a. Bila larutan tersebut dianggap ideal, hitunga. Bila larutan tersebut dianggap ideal, hitungtekanan uap larutan tersebut

b. Bila larutan tersebut mempunyai tekanan uapsebesar 280 torr, bagaimanakah komposisicairan awal campuran tersebut

Latihan13

1) Tentukan komponen, fasa dan derajad kebebasan sistemberikut :

a. Campuran minyak dan airb. Larutan NaCl jenuh yang tdpt NaCl (s) dan uap air

2) Dua cairan A dan B membentuk suatu larutan ideal. Padasuhu tertentu tekanan A murni 200 mmHg dan B murni 75 suhu tertentu tekanan A murni 200 mmHg dan B murni 75 mmHg. Jika campuran mengandung 40 % mol A, berapapersen mol A dalam uapnya.

3) Hitunglah komposisi benzena-toluena dalam larutan yang akan mendidih pada tekanan 1 atm (101,325 kPa) pada 90 oC dengan menganggap ideal. Pada 90oC, tekanan uapbenzena dan toluene adalah 136,3 kPa dan 54,1 kPa

Latihan14

Pada suhu berapakahsuatu campuran yang terdiri dari 80 g P dan 120 g Q mulai menguap

Bagaimana komposisi Bagaimana komposisidestilat pada saat mulaimenguap

Sistem tiga komponen15