KESETIMBANGAN FASA

KIMIA FISIKA

Oleh: Nita Febriyawati

Sasaran Belajar

click to add text

Pendahuluan

Suatu zat dalam fasa padat, cair, dan gas

ditentukan oleh faktor tekanan (P) dan temperatur (T).

Faktor ini juga menentukan kesetimbangan dua fasa

dari materi yang sama.

Aturan fasa dapat digunakan untuk

menjelaskan perubahan keadaan yang dialami oleh

suatu komponen dalam campuran.

Sistem sedikitnya mempunyai lebih dari satu fasa

Terjadi perpindahan reversibel spesi kimia dari satu fasa ke fasa lain

Seluruh bagian sistem mempunyai P dan T yang merata

Pendahuluan

Syarat kesetimbangan fasa dari suatu sistem:

Fasa

Keadaan materi yang seragam di seluruh bagiannya, bukan

hanya dalam komposisi kimianya, melainkan juga dalam

keadaan fisiknya.

Contohnya fasa padat, cair, dan gas.

Banyaknya fasa dalam sistem diberi notasi P.

Fasa

• sistem satu fasa : Dua cairan yang bercampur homoge

• 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

Fasa

Berapa fasa yang ada dalam kesetimbangan berikut:

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)

Jawab:

2 fasa padatan dan 1 fasa gas

Komponen

Jumlah spesi-spesi kimia yang membentuk suatu sistem.

Variabel ini dibutuhkan untuk menggambarkan komposisi

setiap fasa dalam sistem.

Banyaknya komponen dalam sistem disimbolkan dengan C.

Komponen

Berapa komponen yang ada dalam kesetimbangan berikut:

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2(g)

Jawab:

Ada 3 zat yang berbeda secara kimiawi, tetapi sistem ini

berada dalam kesetimbangan sehingga komponennya

menjadi 2 buah. Komposisi ke 2 jenis zat tetap dan jenis

ke 3 ditetapkan.

Derajat Kebebasan

Jumlah variabel yang diperlukan untuk menentukan

Keadaan suatu sistem.

Tiga variabel dalam proses pemisahan adalah suhu,

tekanan dan komposisi (konsentrasi).

Derajat kebebasan disimbolkan dengan F F = C – P + 2

Derajat Kebebasan

Berapa derajat kebebasan yang ada dalam kesetimbangan

berikut:

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2(g)

Jawab:

Ada 3 fasa dan 2 komponen, jadi derajat kebebasannya:

F = 2 – 3 + 2 = 1

Yaitu sistem univarian.

Contoh

Sistem 1 komponen

Udara,Air,

Karbon Dioksida, dll.

Hubungan antara P dan T menggambarkan hubungan

kesetimbangan fasa cair-uap (garis TC), dinyatakan dalam persamaan:

Diagram FasaDiagram fasa dapat digunakan

untuk memprediksi perubahan titik didih dan titik lebur suatu senyawa

akibat perubahan P. Untuk memperkirakan perubahan fasa

akibat perubahan P dan T.

Diagram Fasa untuk Campuran Mengandung 1 C

Fasatunggal

F = 1 – 1 + 2 = 2

Berarti ada 2 variabel untuk menentukan

keadaan sistem yaitu, tekanan dan

temperatur

Diagram Fasa untuk Campuran Mengandung 1 C

Diagram fasa 1 komponen:(1)Iodium(2)Karbon dioksida

Diagram Fasa Air

Garis peleburan air menunjukkan kemiringan negatif

Dipengaruhi oleh volume es > air pada 0o C

Pengaruh tekanan akan menggeser kesetimbangan ke arah kanan yang volumenya lebih kecil yaitu air

P naik, titik lebur es turun

Diagram Fasa Air

Dengan melihat diagram fasa air, tentukan

derajat kebebasan:

1.Jika hanya terdapat uap air (gas), air (cair),

dan es (padatan)

2.Sepanjang garis OA, OB, dan OC

3.Pada titik tripel

KESETIMBANGAN FASA

KIMIA FISIKA

Oleh: Nita Febriyawati

Diagram Fasa untuk Campuran Mengandung 2 C

Aturan GibbsDalam sistem 2

C pada fasa tunggal

F = 2 – 1 + 2 = 3

Berarti ada 3 variabel untuk menentukan

keadaan sistem yaitu, tekanan, temperatur,

dan komposisi/konsentrasi.

Diagram Fasa untuk Campuran Mengandung 2 C

Sifat-sifat larutan digambarkan dalam diagram fasa biasanya menunjukkan

hubungan antara temperatur dan komposisi pada P 1 atm.

Komposisi dinyatakan dalam fraksi mol (X).

Bnn

nX

A

AA

B moljumlah A moljumlah

A moljumlah

Bnn

nX

A

BB

B moljumlah A moljumlah

B moljumlah XA + XB = 1

Jenis diagram fasa 2 C

Diagram Fasa untuk Campuran Mengandung 2 C

Cair - padat

Sistem yg mengandung 2 C

Cair - cair

Sistem yg terdiri dari 2 cairan bercampur sebagian.

Cair - uap

Diagram P - X pada T tetap / diagram T – X pada P tetap

1

2

3

Diagram Fasa untuk Campuran Mengandung 2 C

Diagram Fasa untuk Campuran Mengandung 2 C

Diagram Temperatur-Komposisi

Cairan G komposisi Xo,

To pemanasan dimulai

T1 cairan jenuh mulai mendidih/boilling point. Komposisi cairan Xo dan uap Yo

T3 semua cairan menjadi uap

T2 hanya terdapat fasa uap

Hukum Raoult

Dalam gas, ideal tidak ada gaya intermolekul dalam gas

Dalam cairan, ideal gaya intermolekul dalam molekul sejenis dan tidak sejenis adalah sama

Salah satu sifat larutan yang penting adalah tekanan uap

larutan

Kecenderungan menguap

merupakan cara untuk mengetahui gaya intermolekul

dalam larutan

Hukum Raoult

Raoult (1880)

Tekanan uap pelarut (Pa) pada permukaan larutan besarnya sama

dengan hasil kali tekanan uap pelarut murni (Poa) dengan fraksi mol pelarut

dalam larutan (Xa)

Hukum Raoult

Hukum ini dapat ditulis:

Pa = Xa x Poa

Bila zat terlarut volatil, maka:

Pb = Xb x Pob

Bila sistem terdiri dari 2 komponen (A dan B), maka:

P = Pa + Pb atau P = Xa x Poa + Xb x Pob

Distilasi

Campuran cairan Uap Cairan

murni

Pelarut

Zatterlarutdiuapkan diembunkan

dg pendingin

Selain itu, untuk memisahkan 2 cairan yang bersifatmisibel dg TD berbeda.

Distilasi fraksionasi

Komposisi uap pada TD campuran berbeda dg komposisi campuran itu sendiri

Distilasi

Latihan: Hukum Raoult

3 mol aseton dan 2 mol kloroform dicampur pada suhu 35 oC.

Tekanan uap jenuh aseton dan kloroform pada suhu tersebut

adalah 360 dan 250 torr.

a.Bila larutan tersebut dianggap ideal, hitung tekanan uap

larutan tersebut!

b.Bila larutan tersebut mempunyai tekanan uap sebesar 280

torr, hitung komposisi cairan awal campuran tersebut!

Latihan: Hukum Clapeyron

Berapa titik didih dari benzena jika diketahui titik didih

normalnya adalah 353,2 K. dan tekanan uapnya adalah 0,47

atm dan kalor penguapan molar benzene adalah 31,8 kJ/mol.

Gunakan persamaan berikut:

thanks