kesetimbangan fase sistem satu komponen

8/18/2019 kesetimbangan fase sistem satu komponen

1/22

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya milik Allah SWT. Shalawat dan salam selalu tercurahkan

kepada Rasulullah SAW. erkat limpahan dan rahmat!Nya pemakalah mampu

menyelesaikan tugas makalah ini guna memenuhi tugas mata kuliah Kimia "isik #.

$akalah ini disusun agar pem%aca dapat memperluas ilmu tentang kesetim%angan

&asa sistem satu k'mp'nen( yang kami sajikan %erdasarkan pengamatan dari %er%agai

sum%er in&'rmasi dan re&erensi yang didapat.$akalah ini di susun 'leh pemakalah

dengan %er%agai rintangan. aik itu yang datang dari diri penyusun maupun yang

datang dari luar. Namun dengan penuh kesa%aran dan terutama pert'l'ngan dari Allah

akhirnya makalah ini dapat terselesaikan. Sem'ga makalah ini dapat mem%erikan

wawasan yang le%ih luas dan menjadi sum%angan pemikiran kepada pem%aca

khususnya para mahasiswa. Kami sadar %ahwa makalah ini masih %anyak kekurangan

dan jauh dari sempurna. )ntuk itu( kepada d'sen mata kuliah Kimia "isik # meminta

masukannya demi per%aikan pem%uatan makalah kami di masa yang akan datang dan

mengharapkan kritik dan saran dari para pem%aca.

*am%i( +# $aret #+,-

Pemakalah

1 | P a g e


2/22

A"TAR /S/

KATA PENGANTAR ..............................................................................................,

A"TAR /S/ .............................................................................................................#

A / PENA0)1)AN

,.,. 1atar elakang $asalah ......................................................................................2

,.#. Rumusan $asalah ...............................................................................................3

,.2. Tujuan Penuliasan ...............................................................................................3

A // PE$A0ASAN...........................................................................................4

A /// PEN)T)P ..................................................................................................#+

A"TAR P)STAKA................................................................................................#,

2 | P a g e


3/22

A /

PENA0)1)AN

,., 1atar elakang

"asa adalah %agian sistem dengan k'mp'sisi kimia dan si&at 5 si&at &isik

seragam( yang terpisah dari %agian sistem lain 'leh suatu %idang %atas.

Kesetim%angan "asa adalah suatu keadaan dimana suatu 6at memiliki k'mp'sisi yang

pasti pada kedua &asanya pada suhu dan tekanan tertentu. Pemahaman perilaku &asa

mulai %erkem%ang dengan adanya aturan &asa Gi%%s. )ntuk sistem satu k'mp'nen(

persamaan 7lausius dan 7lausisus 5 7lapeyr'n menghu%ungkan peru%ahan tekanan

kesetim%angan dengan peru%ahan suhu.

"asa adalah %agian yang ser%asama dari suatu sistem( yang dapat dipisahkan

secara mekanik8 ser%asama dalam hal k'mp'sisi kimia dan si&at!si&at &isika. *adi suatu

sistem yang mengandung cairan dan uap masing!masing mempunyai %agian daerah

yang ser%asama. alam &asa uap kerapatannya ser%asama disemua %agian pada uap

terse%ut. alam &asa cair kerapatannya ser%asama disemua %agian pada cairan

terse%ut( tetapi nilai kerapatannya %er%eda dengan di &asa uap. Sistem yang terdiri atas

campuran wujud gas saja hanya ada satu &asa pada kesetim%angan se%a% gas selalu

%ercampur secara h'm'gen. alam sistem yang hanya terdiri atas wujud cairan!cairan

pada kesetim%angan %isa terdapat satu &asa atau le%ih( tergantung pada kelarutannya.

Padatan!padatan %iasanya mempunyai kelarutan yang le%ih ter%atas dan pada suatu

sistem padat yang setim%ang %isa terdapat %e%erapa &asa padat yang %er%eda. *umlah

k'mp'nen dalam suatu sistem merupakan jumlah minimum dari spesi yang secara

kimia independen yang diperlukan untuk menyatakan k'mp'sisi setiap &asa dalam

sistem terse%ut.

7ara praktis untuk menentukan jumlah k'mp'nen adalah dengan menentukan

jumlah t'tal spesi kimia dalam sistem dikurangi dengan jumlah reaksi!reaksi

kesetim%angan yang %er%eda yang dapat terjadi antara 6at!6at yang ada dalam sistem

terse%ut.

3 | P a g e


4/22

,.# Rumusan masalah

,.#.,. Apa saja aturan!aturan dan rumus! rumus yang digunakan dalam

kesetim%angan &asa system satu k'mp'nen9

,.#.#. Apa saja c'nt'h!c'nt'h kesetim%angan &asa system satu k'mp'nen9

,.#.2. agaimana iagram kesetim%angan &asa system satu k'mp'nen9

,.2 Tujuan penulisan

,.2.,. )ntuk mengetahui aturan!aturan dan rumus! rumus yang digunakan

dalam kesetim%angan &asa system satu k'mp'nen

,.2.#. )ntuk mengetahui c'nt'h!c'nt'h kesetim%angan &asa system satu

k'mp'nen

,.2.2. )ntuk mengetahui diagram kesetim%angan &asa system satu k'mp'nen

4 | P a g e


5/22

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Kondisi Kesetimbangan

)ntuk suatu sistem dalam kesetim%angan p'tensial kimia setiap k'mp'nen

harus sama dimana!mana dalam sistem. *ika ada %e%erapa &ase( p'tensial kimia setiap

6at harus memiliki harga sama dalam setiap &ase dimana 6at itu muncul.

)ntuk suatu sistem satu k'mp'nen( µ=G/n8 pem%agian persamaan

&undamental dengan n didapat

:#.,;

dimana S dan < adalah entr'pi dan ='lume m'lar. Kemudian

:#.#a(%;

deri=ati& dalam persamaan :#.#a(%; adalah sl'pe kur=a µterhadap T dan µterhadap p.

2.2 Kestabilan Fase Zat Murni

engan hukum ketiga term'dinamika( entr'pi suatu 6at selalu p'siti&. "akta

ini dik'm%inasikan dengan persamaan :#.#a; menunjukkan %ahwa(∂µ /∂T )

p.selalu negati&. K'nsekuensinya( pl't m terhadap T pada tekanan k'nstan adalah

suatu kur=a dengan sl'pe negati&.

)ntuk tiga &ase suatu 6at tunggal( diper'leh

:#.2;

Pada suatu temperatur S gas>>S liq>>S solid . Entr'pi padatan adalah kecil sehingga

gam%ar 2.,kur=a µterhadap T untuk padatan( kur=a S ( memiliki sl'pe negati& lurus.

Kur=a >terhadap T untuk cairan memiliki suatu sl'pe yang mana lurus le%ih negati&

daripada untuk padatan( kur=a L. Entr'pi gas adalah sangat le%ih %esar daripada

cairan( sehingga sl'pe kur=a G lurus ke %awah. Tetapi penghalusan ini tidak

%erpengaruh pada argumen.

K'ndisi term'dinamika untuk kesetim%angan antar &ase pada tekanan k'nstan

muncul dalam gam%ar 2.,. Padat dan cair k'eksis dalam kesetim%angan ketika µ solid =

µliquid 8 yaitu pada titik interseksi kur=a S dan 1. Temperatur yang sesuai adalah Tm(

titik leleh. egitu pulali?uid dan gas k'eksis dalam kesetim%angan pada temperatur

T %( titik interseksi kur=a 1 dan G dimana µliquid = µ gas.

5 | P a g e


6/22

Sum%u temperatur di%agi menjadi 2 inter=al( di %awah Tm padatan memiliki

p'tensial kimia terendah. Antara Tm dan T % 6at cair memiliki p'tensial kimia terendah.

i atas T %gas memiliki p'tensial kimia terendah. "ase dengan harga p'tensial kimia

terendah adalah &ase sta%il. *ika li?uid ada dalam sistem pada temperatur di %awah Tm(

gam%ar 2.#( p'tensial kimia 6at cair memiliki harga >a sedangkan 6at padat memiliki

harga > %( jadi 6at cair dapat mem%eku secara sp'ntan pada temperatur ini( karena

mem%eku mengurangi energi Gi%%s. Pada temperaturdi atas tn situasi akan %er%alik.

0arga > 6at padat le%ih %esar daripada >6at cairdan 6at padatmeleleh secara sp'ntan

untuk mengurangi energi Gi%%s sistem. Pada T m p'tensial kimia 6at padatdan 6at cair

sama( keduanya k'eksis dalam kesetim%angan. Situasi sama mendekati T %. 0anya

di%awah T % 6at cair sta%il( sedangkan di atas T % gas sta%il.

iagram mengilustrasikan sekuen &ase yang terkenal ter'%ser=asi jika 6at

padatdipanaskan di %awah tekanan k'nstan. Pada temperatur rendah sistem

sepenuhnya 6at padat.Pada temperatur de&init T m 6at cair ter%entuk8 6at cair sta%ilsampai menguap pada temperatur T %.Sekuen &ase ini adalah k'nsekuen sekuen harga

entr'pi( dan juga adalah k'nsekuensi cepat dari&akta %ahwa panas diserap dalam

trans&'rmasi dari 6at padat ke 6at cair dan 6at cair ke gas.

2.3 Ketergantungan e!anan dari Kur"a m ter#ada$

ari persamaan #.#% dalam %entuk d >@ < dp ( jika tekanan %erkurang( dp

negati&( V p'siti&( karena itu d>negati&( dan p'tensial kimia %erkurang dalam pr'p'rsi

='lume &ase. Karena='lume m'lar 6at cair dan 6at padat sangat kecil( harga m

%erkurang secara linier. )ntuk 6at padat dari a ke a( untuk 6at cair dari % ke %

:gam%ar 2.2a;.


7/22

%agi 6at cair untuk sta%il8 6at padat menyu%lim. Pada Temperatur T s( 6at padat dan uap

k'eksis dalam kesetim%angan. Temperatur T sadalahtemperatur su%limasi 6at padat.

Sangat tergantung pada tekanan.

*elas ada %e%erapa tekanan yang mana 2 kur=a interseksi pada temperatur

sama.Temperatur dan tekanan ini mende&inisikan titik tripel8 Tiga &ase ini k'eksis

dalam kesetim%angan di titik tripel.

Ca atau tidaknya materi tertentu akan menyu%lim di %awah tekanan tertentu

tergantung pada si&at indi=idual 6at. Air( se%agai c'nt'h( menyu%lim pada tekanan di

%awah -,, Pa. Titikleleh le%ih tinggi( dan per%edaan le%ih kecil antara titi leleh dan

titi didih pada tekanan , atm(semakin tinggi akan menjadikan tekanan semakin rendah

yang mana su%limasi akan teramati.

Tekanan :dalam atm; di %awah su%limasi teramati dapat diestimasikan untuk 6at

dengan mengikuti aturan Tr'ut'n dengan rumus

:#.3;

Gam%ar 2.2 E&ektekananpadatitikdidihdanleleh

Gam%ar 2.3 > =ersus T 6at yang menyu%lim

2.% Persamaan &la$e'ron

7 | P a g e


8/22

K'ndisi untuk kesetim%angan antara dua &ase( a dan %eta 6at murni adalah

:#.4;

jika %entuk analitik &ungsi >D( dan >diketahui(mungkin persamaan :#.4; dapat

diselesaikan

:#.-;

persamaan :#. -a; mengungkapkan &akta( digam%arkan dalam gam%ar 2.2:%;( %ahwa

temperatur kesetim%angan tergantung pada tekanan.

Perhatikan kesetim%angan antara dua &ase Ddan di %awah tekanan p(

temperatur kesetim%angan adalah T . $aka pada T dan p didapat

:#.F;

*ika tekanan diu%ah menjadi harga p dp( T kesetim%angan akan %eru%ah menjadi T

dT, harga setiap >akan %eru%ah menjadi > d >. Karena itu padaT dT ( p dp

k'ndisikesetim%angan adalah

:#.H;

sehingga

:#.I;

ari persamaan dasar :#.,;

:#.,+;

dengan menggunakan persamaan :#. ,+; dalam persamaan :#.I; didapat

:#.,,;

jika trans&'rmasi ditulis D → ( maka

dan persamaan :#. ,,; menjadi

` :#.,#;

Persamaan :#.,#; dise%ut persamaan 7lapeyr'n.

2.%.1 Kesetimbangan (at $adat dan (at )air

Penerapan persamaan 7lapeyr'n untuk trans&'rmasi 6at padat → 6at cair

didapat

8 | P a g e


9/22

Pada temperatur kesetim%angan( trans&'rmasi adalah re=ersi%el8 karena ∆ S &us @

∆ H &us /T ( trans&'rmasi dari 6at padat ke 6at cair selalu mengaki%atkan a%s'rpsi

panas( : ∆ H &usadalah ;( karena itu

∆ S &us adalah :semua 6at;

esarnya ∆ V &us mungkin p'siti& atau negati&( tergantung pada densitas 6at padat

apakah le%ih %esar atau le%ih kecil daripada untuk 6at cair( karena itu

∆ V &usadalah :ke%anyakan 6at;

∆ V &usadalah ! :%e%erapa 6at( seperti 0#J ;

0arga umum adalah

∆

S &us @ H sampai #4 *:K m'l;

∆

V &us@ L :, sampai ,+;cm2m'l

)ntuk ilustrasi( jika dipilih ∆ V &us@ ,- *K m'l dan ∆ V &us@ L 3+ atmK( maka

untuk garis kesetim%angan 6at padat ! 6at cair adalah

jika di%alik dtdp @ L +(+# Katm. 0arga ini menunjukkan %ahwa peru%ahan dalam

tekanan , atmakan meningkatkan titik leleh %e%erapa ratus kali kel=in. alam alur

tekanan se%agai &ungsitemperatur( sl'p di%erikan dengan persamaan :#. ,#%; 8 :3+

atmK se%agai c'nt'h;( sl'pe ini %esar dan kur=a hampir =ertikal. Kasus dpdt adalah

ditunjukkan gam%ar 2.4:a;( dalam range tekanan tengah( kur=a adalah linier.

Garis dalam gam%ar 2.4:a; adalah l'kus semua titik :T ( p; dimana 6at padat

dan 6at cairdapat dijumpaidalam kesetim%angan. Titik yang terletak se%elah kiri garis

%ersesuaian dengan temperatur di %awah titik leleh8 titik ! titik ini adalah k'ndisi :T (

p; dimana hanya 6at padat yang sta%il. Titik se%elah kanan garis %ersesuaian dengan

temperatur di atas titik leleh8 karena itu titik ini adalah k'ndisi :T ( p; dimana 6at cair

sta%il.

2.%.2 Kesetimbangan (at )air ! gas

9 | P a g e


10/22

Aplikasi persamaan 7lapeyr'n dalam trans&'rmasi 6at cair → gas

menghasilkan

∆ S @ S gas! S liq @∆ H T adalah :semua 6at;

∆V @ V gas! V li? adalah :semua 6at;

aki%atnya

dp dT @ ∆ S ∆ V adalah :semua 6at;

gs kesetim%angan 6at cair ! gas selalu memiliki sl'pe p'siti&. Pada harga T dan p %iasa

%esarnya adalah

∆ S ≈ I+ *K m'l ∆ V ≈ #++++ cm2 @ +(+# m2

tetapi V dangat tergantung pada T dan p se%a% V gas sangat tergantung pada T dan p.

Sl'pe kur=a 6at cair ! gas adalah kecil di%anding dengan kur=a 6at padat ! 6at cair.

Gam%ar 2.4:%; menunjukkan kur=a l!g dan kur=a s!l. alam gam%ar 2.4:%;( kur=a l!g

adalah l'kus semua titik :T ( p; dimana 6at cair dan gas k'eksis dalam kesetim%angan.

0anya titik se%elah kiri kur=a l!g di %awah titik didih dan merupakan k'ndisi dimana

6at cair sta%il. Titik se%elah kanan l!g adalah k'ndisi dimana gas sta%il.

/nterseksi kur=a s!l dan l!g %ersesuaian dengan temperatur dan tekanan dimana

6at padat( 6at cair( dan gas seluruhnya k'eksis dalam kesetim%angan. 0arga T dan p

pada titik ditentukan dengan k'ndisi

:#.,2;

persamaan :#.,2 ; dapat dipecahkan untuk harga numerik T dan p de&init( yaitu

:#.,3;

dimana T t dan pt adalah temperatur dan tekanan titik tripel. 0anya ada satu titik tripel

untuk satuset spesi&ik tiga &ase : c'nt'h 6at padat ! 6at cair ! gas; dapat k'eksis dalam

kesetim%angan.

2.%.3 Kesetimbangan (at $adat ! gas

Aplikasi persamaan 7lapeyr'n dalam trans&'rmasi 6at cair → gas menghasilkan

∆ S @ S gas! S s'lid @∆ H su% T adalah :semua 6at;

∆ V @ V gas! V s'lid adalah :semua 6at;

aki%atnya

:dpdT ;s'lid(gas @∆ S ∆ V adalah :semua 6at;

10 | P a g e


11/22

sl'pe kur=a s!g adalah steeper pada titik tripel daripada sl'pe kur=a l!g. Karena ∆

H su% @∆ H &us ∆ H =ap maka

harga ∆ V dalAm kedua persamaan sangat mendekati sama. Karena ∆ H su%le%ih

%esar daripada H =ap( sl'pe kur=a s!g dalam gam%ar 2.- adalah steeper daripada kur=a

l!g.

Titik pada kur=a s!g adalah set temperatur dan tekanan dimana 6at padat

k'eksis dalamkesetim%angan dengan uap. Titik se%elah kiri garis terletak di %awah

temperatur su%limasi( dan %ersesuai dengan k'ndisi 6at padat sta%il. Titik se%elah

kanan kur=a s!g adalah titik di atas temperatur su%limasi( sehingga merupakan k'ndisi

dimanas &ase gas sta%il. Kur=a s!g harus interseksi satu saka lain pada titik tripel

se%a% k'ndisi yang diekspresikan dalam persamaan :#.,2; .

2.* +iagram Fase

Amati gam%ar 2.- pada tekanan k'nstan( ditandai dengan garis datar putus

(menunjukkan titik leleh dan titik didih 6at se%agai interseksi garis datar dengan kur=a

s!l dan l!g. Titik interseksi ini %ersesuaian dengan interseksi kur=a > ! T dalam gam%ar

2.,. Pada temperatur di %awah T m( 6at padat sta%il8 pada titik diantara T m dan T % 6at

cair sta%il( sedangkan di atas T %gas sta%il. Gam%ar 2.- dise%ut diagram &ase atau

diagram kesetim%angan.

iagram &ase menunjukkan secara sepintas si&at 6at 8 titik leleh( titik didih(

titik transisi(titik tripel. Setiap titik pada diagram &ase menggam%arkan keadaan sistem

menggam%rkan harga T dan p.

Garis pada diagram &ase mem%aginya menjadi daerah %erla%el s'lid( li?uid

dan gas. *ikatitik yang menggam%arkan sistem %erada dalam daerah padatan( 6at eksis

se%agai padatan. *ika titik %erada dalam daerah li?uid( maka 6t eksis se%agai 6at cair.

*ika titik %erada pada garis l!g( 6at eksis se%agai 6at cair dan uap dalam

kesetim%angan.

Kur=a l!g memiliki %atas atas pada tekanan dan temperatur kritis( karena itu

tidak dapat di%edakan antara 6at cair dan gas di atas temperatur dan tekanan ini.

2.*.1 +iagram ,ase untu! Karbondio!sida

11 | P a g e


12/22

iagram &ase untuk kar%'ndi'ksida ditunjukkan secara skematik dalam

gam%ar 2.F.Sl'pe garis s'lid!li?uid lurus ke kanan( karena V li? BV s'lid. 7airan 7J#

tidak sta%il pada tekanan di %awah 4 atm. )ntuk alasan ini Mdry ice kering di %awah

tekanan atm's&ir %iasa. Ketika kar%'ndi'skida dimasukkan ke dalam silinder di

%awah tekanan pada #4' 7( diagram menunjukkan %ahwa jika tekanan mencapai -F

atm( 7J# cair akan ter%entuk. Silinder 7J#k'mersial umumnya mengandung cairan

dan gas dalam kesetim%angan8 tekanan dalam silinder(adalah sekitar -F atm pada #4'

7.

2.*.2 +iagram ,ase untu! air.

Gam%ar 2.H adalah diagram &ase untuk air di %awah tekanan m'derat. Garis padat!

cairnaik lurus ke kiri( karena V li? V s'lid. Titik tripel ada pada +(+,' 7 dan -,, Pa.

Titik %eku n'rmalair ada pada +(+++#' 7. Suatu kenaikan tekanan akan menurunkan

titik leleh air.

*ika air diamati di %awah tekanan tinggi( %e%erapa kristal m'di&ikasi teramati.iagramkesetim%angan ditunjukkan dalam gam%ar 2.I. Es / adalah Es %iasa( Es //( ///(


13/22

Kemudian

*ika H &us dan V &us hampir %e%as dari T dan p( integrasi persamaan menjadi

:#.,4;

dimana T’m adalah titik leleh di %awah tekanan p# 8 T m adalah titik leleh di %awahtekanan p,8karena selisihnya %iasanya sangat kecil( maka l'garitma dapat diekspansi

menjadi

sehingga persamaan :#.,4; menjadi

:#.,-;

dimana T adalah kenaikan titik leleh yang sesuai dengan kenaikan tekanan p.

2.-.2 Kesetimbangan Fase er!ondensasi /as

)ntuk kesetim%angan &ase terk'ndensasi( %aik padat atau cair( dengan uap

dimana H adalah panas penguapan m'lar 6at cair atau panas su%limasi m'lar

padatan( dan V c adalah ='lume m'lar 6at padat atau 6at cair. Ke%anyakanV g 5 V c O

V g( dan diasumsikan se%agaigas ideal( sama dengan RT/p. $aka persamaan menjadi

:#.,F;

yang merupakan persamaan 7lausius57lapeyr'n( menghu%ungkan tekanan uap 6at

cair :6at padat; dengan panas penguapan :su%limasi; dan temperatur. /ntegrasi di

%awah asumsi %ahwa H tidak tergantung temperatur menghasilkan

13 | P a g e


14/22

:#.,H;

dimana p' adalah tekanan uap pada T '( dan p adalah tekanan uap pada T . *ika p' @ ,

atm( maka

T ' adalah titik didih n'rmal 6at cair :titik su%limasi n'rmal 6at padat;. $aka

:#.,I;

menurut persamaan ini jika ln p atau l'g p dialurkan terhadap ,T ( diper'leh kur=a

linier dengan sl'pe @ 5 ∆ H #(2+2 R. /ntersep pada ,T @ + menghasilkan harga

∆ H Rt '. *adi dari sl'pe dan intersep ∆ H dan T ' dapat dihitung. Panas

penguapan dan su%limasi sering ditentukan melalui pengukuran tekanan uap 6at

se%agai suatu &ungsi temperatur. Gam%ar 2.,, menunjukkan suatu aluran l'g p

terhadap ,T untuk air. Gam%ar 2.,, sama juga untuk padatan 7J# :es kering;.

2.0 E,e! e!anan $ada e!anan a$

Keseim%angan 6at cair 5 uap air secara implisit diasumsikan %ahwa kedua &ase

adalah di%awah tekanan yang sama p. *ika 'leh %e%erapa alat dimungkinkan untuk

menyimpan cairan itu di %awah suatu tekanan P dan uap di %awah tekanan uap p(kemudian tekanan uap tergantung pada P . Andaikan cairan itu terkurung k'ntainer

yang ditunjukkan Gam%ar 2.,#. alam ruang diatas cairan( uap air terkurung

%ersama!sama dengan suatu gas lain yang tidak dapat larut dalam cairan. Tekanan uap

p plus tekanan gas yang lain adalah P . Seperti %iasanya( k'ndisi kesetim%angan

adalah

:#.#+;

Pada temperatur tetap persamaan ini menyatakan %ahwa p @ f : P ;. Secara &ungsi'nal(

persamaan ini didi&erensiasi terhadap P dengan menjaga T tetap

14 | P a g e


15/22

dengan menggunakan persamaan &undamental didapat

:#.#,;

Persamaan Gi%%s ini menunjukkan %ahwa tekanan uap meningkat terhadap tekanan

t'tal pada 6at cair8 laju kenaikan sangat kecil karena V li? sangat kurang di%anding

V =ap. *ika uap %ersi&at gas ideal( maka persamaan ini dapat ditulis se%agai %erikut

dimana p adalah tekanan uap pada tekanan P ( p' adalah tekanan uap ketika 6at cair

dan uap di %awah tekanan yang sama( p'( tekanan 'rt'%arik. *adi

:#.##;

2. Aturan Fase

Ke%eradaan dua &ase dalam kesetim%angan menyatakan k'ndisi

:#.#2;

yang %erarti dua =aria%el intensi& yang %iasanya di%utuhkan untuk menggam%arkan

keadaan suatu sistem tidak lagi terpisah( tetapi %erkaitan. Karena hu%ungan ini( maka

hanya satu =aria%el( %aik temperatur atau tekanan( di%utuhkan untuk emnggam%arkankeadaan sistem. Sistem ini memiliki satu derajat ke%e%asan atau uni=arian( jika hanya

ada satu &ase( maka dua =aria%eldi%utuhkan untuk menggam%arkan keadaan( dan

sistem memiliki dua derajat ke%e%asan atau %i=arian. *ika ada 2 &ase( maka ada #

hu%ungan antara T dan p

:#.#3;

ua hu%ungan ini menentukan T dan p secara lengkap. Tidak ada in&'rmasi lain yang

diperlukan untuk mendeskripsi keadaan sistem. )ntuk suatu sistem uni=arian( maka

tidak memiliki derajat ke%e%asan. Ta%el 2., menunjukkan hu%ungan antara jumlah

derajat ke%e%asan dan jumlah &ase yang ada untuk sistem satu k'mp'nen. Ta%el ini

15 | P a g e


16/22

menyarankan suatu aturan yang menghu%ungkan jumlah derajat ke%e%asan( ( dengan

jumlah &ase( P ( yang ada.

= ! " P :#.#4;

yang merupakan aturan &ase untuk sistem satu k'mp'nen.

Aturan &ase yang sederhana sangat %erguna untuk memutuskan %erapa %anyak

=aria%el%e%as yang diperlukan untuk mendeskripsi sistem. irangkum dalam ta%el

:2.,;( :2.#; dan :2.2;.

*umlah =aria%el %e%as , ( diper'leh dengan mengurangkan jumlah t'tal

persamaan darijumlah t'tal =aria%el

= P# $ # " P " # : P 5 ,;(

= # " P $ #*ika sistem satu k'mp'nen( # = ,( sehingga = 2 5 P . Persamaan ini adalah aturan

&ase *. Willard Gi%%s.

7'nt'h s'al

,. ry ice memiliki tekanan uap , atm pada suhu !F#(#+c dan # atm pada suhu 5

-I(, +c. 0itunglah Q0 dari su%limasi dry ice %erikut9

*awa%

iketahui P+ @ , atm

T+ @ ! F#(#+c

P @ # atm T @ !-I(, +c

itanya Q0@ ...9

*awa%

1n P

P0 @ !∆ H

R :1

T !1

T 0 ;

1n2atm

1atm @ !∆ H

0,082 :1

203,9 !1

200,8 ;

16 | P a g e


17/22

1n # @−∆ H 0,082 :

200,8 – 203,9

40943,12 ;

1n # @−∆ H 0,082 :

−3,140943,12 ;

+(-I2, @−∆H 0,082 :

−3,140943,12 ;

Q0 @ :0,6931 x 0,082 x 40943,12

3,1 ;

@ F4+(-2kj

mol

#. Tekanan uap dari dietil eter adalah ,++ atm pada suhu !,,(4+c dan 3++ atm

pada suhu ,F(I+ c hitunglah

a. ∆H

%. T% pada tekanan -++ atm

c. Entr'pi penguapan pada titik didih

d. QG+ dari penguapan pada suhu #4 +7

*awa%

iketahui P+ @ ,++ atm

T+ @ ! ,,(4+c

P @ 3++ atm

T @ ,F(I +c

itanya a. Q0

%. T% :pada tekanan -++ atm;

c. S :pada titik didih;

d. QG+ penguapan :pada suhu #4+7;

Penyelesaian

a. 1n P P0 @ !∆ H RT

∆ H RT 0

1n400

100 @ !∆ H

0,082 x290,9 ∆ H

0,082 x261,5

1n 3 @ !∆ H

23,8538 ∆ H

21,493

17 | P a g e


18/22

,(2H-# @ !∆ H

23,8538 ∆ H

21,493

,(2H-# @−21,493∆ H +23,8538∆ H

512,6897

,(2H-# @2,3608 ∆ H

512,6897

Q0 @1,3862 x512,6897

2,3608

Q0 @ 2+,(+2F

. 1n P @ !,+(H :Tb−Tm

Tm ;

1n -++ @ !,+(H :Tb−261,5k

261,5k ;

-(2I- #-,(4 K @ !,+(H T% #H#3(# K

,-F#(433 K @ !,+(H T%

- ,,4,(-3- K @ !,+(H T%

T% @−1151,646−10,8

@ ,+-(- K

7. QS @∆ H

T

@

301,037 KJ

mol

106,6 K

@ #(H#2 KJ

mol.K

.(% G)

(% T ) p @ !S

G @ !S : G ;p

@ #(H#2 : #IH K ;

18 | P a g e


19/22

@ H3,(#43 KJ

mol

2. /'dium mendidih pada ,H2+78 teknan uap 6at cair pada ,,-(4 +7 adalah ,++

atm. *ika Q0+&us @ ,4(-4 kjm'l dan tekanan uap 6at padat adalah , atm pada

2H(F +7( 0itunglah

a. Tm

%. Q0+uap

jawa%

diketahui T% @ ,H2+c @ 3-4 K

P+ @ ,++ atm

T+ @ ,,-(4+c

Q0&us @ ,4(-4 kjm'l

P @ , atm

T @ 2H(F+c @2,,(F K

itanya a; Tm

%; Q


20/22

%; QP @∆ H fus

∆ V fus ∆ T

Tm

P!P+ @∆ H fus

∆ V fus T −T 0

Tm

, 5 ,++ @15,65

KJ

mol

∆ V fus

(311,7−465) K 794,96 K

!II @15,65

KJ

mol

∆ V fus

−153,3794,96

7astelan(,IH# #F3

Q


21/22

BAB III

PENP

3.1 Kesim$ulan

ari %a% pem%ahasan di atas( maka penulis dapat menyimpulkan %ahwa

Kesetim%angan kimia adalah suatu keadaan di mana tidak ada peru%ahan yang

teramati selama %ertam%ahnya waktu reaksi. *ika suatu kimia telah mencapai keadaan

kesetim%angan maka k'nsentrasi reaktan dan pr'duk menjadi k'nstan sehingga tidak

ada peru%ahan yang teramati dalam sistem. K'nsep k'nstanta kesetim%angan sangat

penting dalam ilmu kimia. K'nsep ini digunakan se%agai kunci untuk menyelesaikan

%er%agai permasalahan st'iki'metri yang meli%atkan sistem kesetim%angan. an

untuk menyatakannya ada langkah tertentu untuk menyelesaikannya.

)ntuk suatu sistem dalam kesetim%angan p'tensial kimia setiap k'mp'nenharus sama dimana!mana dalam sistem. *ika ada %e%erapa &ase( p'tensial kimia setiap

6at harus memiliki harga sama dalam setiap &ase dimana 6at itu muncul.

Persamaan 7lapeyr'n

*umlah k'mp'nen (c( dalam suatu sistem ialah %ilangan terkecil( yang

menyatakan macam kel'mp'k 6at8 dimana %agi tiap kel'mp'k( k'mp'sisi dalam tiap!tiap &asanya dapat dilukiskan sendiri. *umlah k'mp'nen dapat le%ih kecil daripada

macam 6at(s( yang %erada dalam sistem( karena mungkin saja terdapat hu%ungan

antara k'nsentrasi kesetim%angan %er%agai 6at dalam sistem hingga untuk melukiskan

sistem secara lengkap tidak perlu dinyatakan se%anyak s kali.

*umlah derajat ke%e%asan atau =arian = suatu sistem ialah %ilangan terkecil

yang menunjukkan jumlah =aria%le %e%as :tekanan( suhu( k'nsentrasi %er%agai &asa;

yang harus di%eri harga untuuk melukiskan keadaan sistem.

iagram &ase adalah sejenis gra&ik yang digunakan untuk menunjukkank'ndisi kesetim%angan antara &ase!&ase yang %er%eda dari suatu 6at yang sama. alam

21 | P a g e


22/22

matematika dan &isika( diagram &ase juga mempunyai arti sin'nim dengan ruang

&ase.K'mp'nen!k'mp'nen umum diagram &ase adalah garis kesetim%angan &ase(

yang merujuk pada garis yang menandakan terjadinya transisi &ase

+AFA PSAKA

7astellan(Gil%ertW.,IH2. P&'si(al #&)mist*' T&i*d +dition.New C'rkAddis'n!

Wesley Pu%lishing 7'mpany.

Tim 'sen Kimia "isik.#++2. u-u a* 0imia isi-11.Semarang)ni=ersitasNegeri

Semarang.

22 | P a g e

kesetimbangan fase sistem satu komponen

Documents

Transcript of kesetimbangan fase sistem satu komponen