KESETIMBANGAN FASA1. PENDAHULUANBagian sesuatu yang menjadi pusat perhatian dan dipelajari disebut sebagaisistem. Suatu sistem heterogen terdiri dari berbagai bagian yang homogen yang salingbersentuhan dengan batas yang jelas. Bagian homogen ini disebut sebagai fasa dapatdipisahkan secara mekanik.Tekanan dan temperatur menentukan keadaan suatu materi kesetimbangan fasadari materi yang sama. Kesetimbangan fasa dari suatu sistem harus memenuhi syaratberikut :a. Sistem mempunyai lebih dari satu fasa meskipun materinya samab. Terjadi perpindahan reversibel spesi kimia dari satu fasa ke fasa lainc. Seluruh bagian sistem mempunyai tekanan dan temperatur samaKesetimbangan fasa dikelompokan menurut jumlah komponen penyusunnyayaitu sistem satu komponen, dua komponen dan tiga komponen Pemahaman mengenaiperilaku fasa berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Sedangkan persamaanClausius dan persamaan Clausius Clayperon menghubungkan perubahan tekanankesetimbangan dan perubahan suhu pada sistem satu komponen. Adanya penyimpangandari sistem dua komponen cair- cair ideal konsep sifat koligatif larutan dapatdijelaskan

2. Kesetimbangan Fasaa. PengertianBagian sesuatu yang menjadi pusat perhatian dan dipelajari disebut sebagai sistem. Suatu sistem heterogen terdiri dari berbagai bagian yang homogen yang saling bersentuhan dengan batas yang jelas. Bagian homogen ini disebut sebagai fasa dapat dipisahkan secara mekanik. Tekanan dan temperatur menentukan keadaan suatu materi kesetimbangan fasa dari materi yang sama. Kesetimbangan fasa dari suatu sistem harus memenuhi syarat berikut :1. Sistem mempunyai lebih dari satu fasa meskipun materinya sama2. Terjadi perpindahan reversibel spesi kimia dari satu fasa ke fasa lain3. Seluruh bagian sistem mempunyai tekanan dan temperatur samaKesetimbangan fasa dikelompokan menurut jumlah komponen penyusunnya yaitu sistem satu komponen, dua komponen dan tiga komponen Pemahaman mengenai perilaku fasa berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Sedangkan persamaan Clausius dan persamaan Clausius Clayperon menghubungkan perubahan tekanan kesetimbangan dan perubahan suhu pada sistem satu komponen. Adanya penyimpangan dari sistem dua komponen cair- cair ideal konsep sifat koligatif larutan dapat dijelaskan.

b. Kriteria KesetimbanganKesetimbangan antara beberapa fasa dapat dinyatakan dengan besaran- besaran intensif T (suhu), P (tekanan) dan (potensial kimia). Kriteria suatu kesetimbangan diperlihatkan oleh perubahan energi bebas Gibbs (G) d. Istilah dalam kesetimbangan fasa1. FasaSering istilah fasa diidentikkan dengan wujud atau keadaan suatu materi, misalnya es berwujud padat, air berwujud cair atau uap air yang berwujud gas. Konsep ini tidak benar karena sistem padatan dan sistem cairan dapat terdiri dari beberapa fasa. Sedangkan gas cenderung bercampur sempurna sehingga dalam sistem gas hanyaterdapat satu fasa. Fasa dapat didefinisikan sebagai setiap bagian sistem yang :a. homogen dan dipisahkan oleh batas yang jelasb. sifat fisik dan sifat kimia berbeda dari bagian sistem lainc. dapat dipisahkan secara mekanik dari bagian lain sistem ituContoh : sistem satu fasa : Dua cairan yang bercampur homogen sistem 2 fasa : cairan polar (misal air) dan non polar (misal :minyak) sistem belerang padat (monoklin dan rombik) sistem 3 fasa : es, uap air dan air 2. Komponen (C)Jumlah komponen suatu sistem dinyatakan sebagai jumlah minimum spesi kimia yang membentuk sistem tersebut yang dapat menentukan susunan setiap sistem fasa sistem.Contoh. Jumlah komponen C = 1 jumlah komponen C = 3 untuk perbandingan mol dan jumlah komponen C = 2 bila perbandingan mol

3. Derajat kebebasan (F)Derajat kebebasan (F) dari suatu sistem setimbang merupakan variabel intensif independen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan sistem tersebut. Untuk menentukan derajat kebebasan dibutuhkan aturan fasa.

4. Aturan FasaAturan fasa mengatur hubungan antara jumlah komponen, jumlah fasa dan derajat kebebasan suatu sistem. Menurut aturan fasa

Berdasarkan hukum fasa gibs, jumlah terkecil variabel bebas yang dilakukan untuk menyatakan keadaan suatu sistem dengan tepat pada kesetimbangan di ungkapkan sebagai:F: C P + 2Dimana: F= jumlah derajat kebebasan C= Jumlah komponenP= jumlah fasaDalam ungkapan di atas, kesetimbangan dipengaruhi oleh temperatur, tekanan dan komposisi sistem. Jumlah derajat kebebasan untuk sistem tiga komponen pada temperatur dan tekanan tetap dinyatakan sebagai:F : 3 P

Satu fasa membutuhkan dua derajat kebebasan untuk menggambarkan sistem secara sempurna, dan untuk dua fasa dalam kesetimbangan, satu derajat kebebasan. Jadi, dapat digambarkan diagram fasa dalam satu bidang. Cara terbaik untuk menggambarkan sistem tiga komponen adalah dengan mendapatkan suatu kertas grafik segitiga (Dogra, 2009: 473).Konsentrasi dapat dinyatakan dalam istilah % berat atau fraksi mol. Bila komposisi masing-masing dinyatakan dalam persen berat masing-masing komponen, maka perlu diketahui massa jenis tiap komponen untuk menghitung beratnya masing-masing.m = X Vketerangan : m = massa = massa jenis V = volumeBila berat masing-masing komponen sudah dihitung, hitung persen berat masing-masing komponen (fraksi dari masing-masing komponen). Alas segitiga menggambarkan komposisi campuran air-kloroform (Tim Dosen Kimia Fisik, 2012: 14).Oleh karena itu, sistem tiga komponen pada temperatur dan tekanan tetap mempunyai jumlah derajat kebebasan paling banyak dua, maka diagram fasa sistem ini dapat digambarkan dalam fasa bidang datar berupa suatu segitiga sama sisi yang disebut diagram Terner (Oktaviana, 2012).Dengan ini dapat digambarkan diagram fasa yang menyatakan susunan dua komponen. Diagram ini digambarkan sebagai segitiga sama sisi.

Gambar 11.16. Diagram Fasa Sistem Tiga KomponenSudut-sudut A, B, C menyatakan susunan komponen murni. Campuran antara A dan B, A dan C serta B dan C, terletak pada sisi-sisi segitiga. Campuran antara a, B dan C terletak dalam segitiga. Suatu campuran berisi 30% A, 20% B dan 50% C terletak dititik D (Sukardjo, 2005: 273-274).Air dan asam asetat dapat bercampur seluruhnya, demikian juga dengan kloroform dan asam asetat. Air dan kloroform hanya dapat campur sebagian. Apa yang terjadi jika ketiganya berada bersama-sama? (Atkins, 2006: 218).Asam asetat , asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa aroma dalam makanan. Asam cuka memilih rumus empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH,CH3COOH atau CH3CO2H. Asam asetat murni (disebut asam asetat glasial) adalah cairan higroskopis tak berwarna dan memiliki titik beku 16,70C. Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam formal (Alamsyah, 2011).Asam asetat lebih suka pada air dibandingkan kepada kloroform oleh karenanya bertambahnya kelarutan kloroform dalam air lebih cepat dibandingkan kelarutan air dalam kloroform. Penambahan asam asetat berlebih lebih lanjut akan membawa sistem bergerak kedaerah satu fase (fase tunggal). Namun demikian, saat komposisi mencapai titik a3, ternyata masih ada dua lapisan walaupun sedikit Adanya suatu zat terlarut mempengaruhi kelarutan zat terlarut lainnya. Efek garam-keluar (setting-out) adalah berkurangnya kelarutan suatu gas (atau zat bukan-ion lainnya) di dalam air jika suatu garam ditambahkan. Efek garam ke dalam (setting-in) juga dapat terjadi, dimana sistem terner lebih pekat (dalam arti mempunyai air lebih sedikit) dari pada sistem biner. Garam juga dapat mempengaruhi kelarutan elektrolit lain, seperti amonium klorida, aluminium sulfat dan air. Titik b menunjukkan kelarutan klorida dalam air: campuran denagn komposisi b1 terdiri atas klorida yang tak larut dan larutan jenuh dengan komposisi b.

Gambar 8.18. Diagram fasa, pada temperatur dan tekanan tetap Untuk sistem terne NH4Cl / (NH4)2SO4/ H2O

Jika ada tiga fasa, maka ada dua hubungan antara T dan p Dua hubungan ini akan menentukan T dan p secara komplit. Tidak ada lagi informasi yang diperlukan untuk mendeskripsikan keadaan sistem. Sistem seperti itu dinamakan invariant dan tidak memiliki derajat kebebasan.