LARUTAN PADATLarutan padat terbentuk ketika atom soluteditambahkan ke material induk,struktur kristal tetap dijaga, dan tidak ada struktur baru yang terbentuk. Bisadianalogikan dengan air yang dicampur dengan alkohol yang akan menghasilkan larutan cair ketika molekulnya bercampur dan komposisinya homogen.

Larutan padat juga mempunyai komposisi homogen dan atom impuritas tersebar secara acak dan seragam didalam padatan. Cacat titik impuritasdijumpai dalam dua jenis: substitusi dan interstisi. Ada beberapa ciri atom pelarutdan soluteyang akan menentukan derjat kelarutan atom solute pada atompelarut, yaitu:

1. Faktor ukuran atom.Larutan padat terjadi jika perbedaan jari-jari atom kedua atom kurang dari15%.

2. Struktur kristal.Untuk kemampularutan padatan yang besar, struktur kristal kedua atomlogam harus mempunyai jenis yang sama.

3. Elektronegativitas.Makin elektropositif suatu unsur dan makin elektronegatif unsur yang lain,makin besar kecendrungan unsur-unsur ini akan membentuk senyawa logamdaripada larutan padat substitusi.

4. Valensi.Jika faktor-faktor lain sama, sebuah logam akan mempunyai kecendrunganmelarutkan logam lainnya yang mempunyai valensi lebih tinggi dari padalogam yang valensinya rendah.

Spesifikasi Komposisi

Komposisi sebuah paduan bisa dinyatakan dalam bentuk unsur-unsurpokoknya. Ada dua cara untuk menyatakan ini yaitu persen berat (%wt) danpersen atom.Konsentrasi atom 1 dalam persen berat didalam campuran atom 1 denganatom 2.

Larutan dalam kimia ialah campuran sejenis atau cairan nan manunggal dan terdiri atas dua atau lebih zat nan terdapat di dalamnya. Dalam sebuah larutan, ada pelarut dan zat nan terlarut atau nan biasa dikenal dengan istilah solut. Biasanya zat pelarut jumlahnya lebih banyak dibandingkan zat terlarutnya. Walaupun demikian, sebuah larutan biasanya justru dinamakan berdasarkan zat solut atau zat terlarutnya. Komposisi antara keduanya disebut konsentrasi larutan, sedangkan proses pencampuran atara keduanya dinamakan solvasi atau pelarutan.Larutan nan seringkali kita jumpai dalam kehidupan biasanya larutan nan berasal dari pencampuran zat dalam wujud padat dengan zat nan wujudnya berupa cairan. Misalnya pada larutan oralit atau komposisi antara air teh dengan gula nan menjadi teh manis.Sebenarnya, ada banyak sekali jenis larutan nan dapat kita dapatkan berupa pencampuran berbagai jenis zat, tak melulu harus dalam bentuk zat cair dengan zat padat. Berikut jenis-jenis larutan berdasarkan fase zat terlarut atau solut dengan pelarutnya.Larutan Berwujud Zat Padat Larutan jenis lainnya ialah larutan nan bentuknya dalam wujud zat padat atau padatan. Ini ialah hasil pencampuran antara zat padatan dengan zat padat, zat cair atau dengan zat gas. Larutan hasil pencampuran antara zat padat sebagai pelarut dan zat berwujud gas sebagai zat terlarutnya yaitu hidrogen nan larut dalam logam nan biasanya kita kenal dengan sebutan platina.Zat pelarutnya tiada lain ialah logam nan berwujud zat padat, sedangkan zat terlarutnya berupa hidrogen nan wujudnya berupa gas. Hasil pencampurannya berwujud padat nan kita kenal dengan logam platina.Larutan yan berwujud padat lainnya yaitu larutan nan dikombinasikan dengan zat cair sebagai zat terlarutnya. Dalam hal ini, konsentrasi zat padatnya jauh lebih besar dibandingkan zat cairnya sebaa zat terlarut. Salah satu contohnya yaitu uap air dalam arang kayu. Dalam larutan ini arang aktif sebagai pelarut, sedangkan air sebagai zat terlarutnya. Wujud akhir nan merupakan hasil pencampuran kedua zat ini, di mana konsentrasi arang aktifnya nan lebih besar, menghasilkan larutan nan berwujud zat padat atau padatan.

Selain itu, ada juga larutan nan wujudnya berupa padatan nan merupakan campuran antara zat padat sebagai zat pelarut dan zat gas sebagai zat terlarutnya. Dalam larutan ini, tentunya zat padatlah nan memiliki konsentrasi paling banyak dalam larutan sehingga hasil akhirnya ialah larutan nan wujudnya zat padat. Contohnya yaitu larutan padat hasil pecampuran antara Aloi logam seperti baja dengan duralumin. Hasil akhirnya ialah larutan nan berwujud padat.

Sifat Larutan dan Faktor nan Memengaruhinya Salah satu sifat dari larutan ini ialah terdapatnya dua istilah, yaitu larutan jenuh dan titik maksimal. Larutan jenuh ini ialah larutan nan memiliki konsentrasi zat terlarut dalam jumlah eksklusif sehingga zat pelarutnya sudah tak dapat lagi melarutkan zat terlarut tersebut. Jumlah eksklusif inilah nan dikenal dengan istilah titik maksimal tersebut. Di mana jumlah atau konsentrasi zat terlarutnya sudah mencapai titik maksimal eksklusif nan bhineka antara satu zat dengan zat terlarut lainnya.Tercapainya keadaan jenuh pada suatu larutan ditentukan oleh beberapa faktor.1. Suhu. Konsentrasi atau jumlah suatu zat nan bisa terlarut dalam zat terlarut tertetu atau kita kenal dengan istilah "kelarutan" biasanya sebanding dengan suhu nan ada pada suatu lingkungan tetentu loka di mana larutan tersebut berada. Hal ini terutama berlaku ketika zat terlarut tersebut berbentuk zat padat walaupun memang kadang kala terjadi pengecualian. Salah satunya yaitu kelarutan gas dalam air nan justru berbanding terbalik dengan suhu. Sementara kelarutan zat cair dalam zat cair lainnya tak begitu peka pada suhu lingkunganya dibanding dengan kelarutan gas dalam zat cair atau padatan.2. Tekanan. Ketika tekanan udara semakin tinggi, maka suhu akan semakin rendah. Akibatnya, terjadi disparitas kelarutan nan terjadi antara zat terlarut nan satu dengan zat terlarut lainnya dalam suatu larutan tertentu. Larutannya dapat dalam bentuk larutan cair atau larutan padat maupun nan berwujud gas. Dalam hal ini berlaku juga dispensasi seperti pada pengaruh suhu terhadap zat-zat tertentu. Sebuah larutan bisa dikatakan ideal apabila tekanan uap pelarut nan berwujud zat cair berbanding lurus dengan fraksi mol pelarut dalam sebuah larutan. Hukum inilah nan dinamakan dengan hukum Raolt.3. Kontaminasi. Kontaminasi di sini berkaitan dengan volume antara zat terlarut dan zat pelarut dalam suatu larutan. Sebuah larutan dikatakan ideal apabila volumenya tiada lain ialah hasil penjumlahan tepat antara zat pelarut dan terlarutnya. Dalam hal ini jumlah komponen-komponen penyusun larutan tersebut. Jika tak tepat, larutan tersebut merupakan larutan nan non-ideal.Jenis-jenis larutan berdasarkan wujud zat terlarut dan pelarutnya ini membuktikan bahwa larutan tak selalu menghasilkan larutan dalam bentuk cair, melainkan dapat dalam bentuk larutan zat padat dan juga zat nan berwujud gas. Selain itu, dalam larutan ini, kita juga mengenal istilah larutan elektrolit dan non-elektrolit. Penggolongan ini tentunya berdasarkan kandungan elektrolit nan terdapat dalam larutan eksklusif nan merupakan hasi pencampuran antara pelarut dan zat terlarut.Membedakan keduanya ialah berdasarkan kemampuan larutan ini buat menghantarkan listrik. Larutan nan mengandung elektrolit pada umunya memiliki kemampuan buat menghantarkan listrik. Hal tersebut dikarenakan terdapatnya kandungan elektrolit nan fungsinya buat menghantarkan listrik.Sebaliknya, larutan non-elektrolit tak memilik kandungan elektrolit di dalamnya, sehingga tak memiliki kemampuan buat meghantarkan listrik. Larutan elektrolit ini biasanya digunakan pada alat elektronik sebagai media buat menghantarkan listrik, sedangkan larutan non elektrolit justru digunakan buat menghambat genre listrik tersebut agar tak mengalir ke loka eksklusif nan diisi larutan. PHASE DIAGRAM (DIAGRAM FASA)

Diagram Fasa adalah diagram yang menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi perubahan fasa selama proses pendinginan dan pemanasan yang lambat dengan kadar karbon. Tidak seperti struktur logam murni yang hanya dipengaruhi oleh suhu, sedangkan struktur paduan dipengaruhi oleh suhu dan komposisi. Pada kesetimbangan, struktur paduan ini dapat digambarkan dalam suatu diagram yang disebut diagram fasa (diagram kesetimbangan) dengan parameter suhu (T) versus komposisi (mol atau fraksi mol). (Fase dapat didefinisikan sebagai bagian dari bahan yang memiliki struktur atau komposisi yang berbeda dari bagian lainnya). Diagram fasa khususnya untuk ilmu logam merupakan suatu pemetaan dari kondisi logam atau paduan dengan dua variabel utama umumnya ( Konsentrasi dan temperatur). Diagram fasa secara umum dipakai ada 3 jenis :1. Diagram fasa tunggal/Uner ( 1 komponen/Komposisi sama dengan Paduan )2. Diagram fasa Biner ( 2 komponen unsur dan temperatur)3. Diagram fasa Terner ( 3 komponen unsur dan temperatur)

Diagram fasa tunggal memiliki komposisi yang sama dengan paduan, misalnya timbale dan timah. Diagram fasa biner misalnya paduan kuningan ( Cu-Zn), (Cu-Ni) dll. Diagram fasa terner misalnya paduan stainless steel (Fe-Cr-Ni) dll. Diagram pendinginan merupakan diagram yang memetakan kondisi struktur mikro apa yang anda akan dapatkan melalui dua variabel utama yaitu ( Temperatur dan waktu) disebut juga diagram TTT atau juga dua variabel utama yaitu (temperatur dan cooling rater) disebut juga diagram CCT. Diagram ini berguna untuk mendapatkan sifat mekanik tertentu dan mikrostruktur tertentu, Fasa bainit misalnya pada baja hanya terdapat pada diagram TTT bukan diagram isothermal Fe-Fe3C. Kegunaan Diagram Fasa adalah dapat memberikan informasi tentang struktur dan komposisi fase-fase dalam kesetimbangan. Diagram fasa digunakan oleh ahli geologi, ahli kimia, ceramists, metallurgists dan ilmuwan lain untuk mengatur dan meringkas eksperimental dan data pengamatan serta dapat digunakan untuk membuat prediksi tentang proses-proses yang melibatkan reaksi kimia antara fase.Komponen Diagram FasaKomponen umum diagram fasa adalah garis kesetimbangan atau batas fase, yang merujuk pada baris yang menandai kondisi di mana beberapa fase dapat hidup berdampingan pada kesetimbangan. Fase transisi terjadi di sepanjang garis dari ekuilibrium. Titik tripel 2 adalah titik pada diagram fase di mana garis dari ekuilibrium berpotongan. Tanda titik tripel kondisi di mana tiga fase yang berbeda dapat ditampilkan bersama. Sebagai contoh, diagram fase air memiliki titik tripel tunggal yang sesuai dengan suhu dan tekanan di mana padat, cair, dan gas air dapat hidup berdampingan dalam keadaan kesetimbangan yang stabil. Titik solidus adalah Garis yang memisahkan bidang semua cairan dari yang ditambah cairan kristal. Titik likuidus adalah Garis yang memisahkan bidang semua cairan dari yang ditambah cairan kristal. Temperatur di atas mana zat tersebut stabil dalam keadaan cair. Terdapat sebuah kesenjangan antara solidus dan likuidus yang terdiri dari campuran kristal dan cairan. Di bawah ini adalah Gambar yang dapat menjelaskan dalam bentuk yang sebenarnya :Diagram Fasa 2DDiagram fasa yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal yang sederhana, seperti air. Sumbu sesuai dengan tekanan dan suhu. Diagram menunjukkan fasa, dalam ruang tekanan-suhu, garis-garis batas keseimbangan atau fase antara tiga fase padat, gas, dan cair.

Sebuah diagram fase khas. Garis putus-putus memberikan perilaku anomali air. Garis hijau menandai titik beku dan garis biru titik didih, menunjukkan bagaimana mereka bervariasi dengan tekanan. Kurva pada diagram fasa menunjukkan titik-titik di mana energi bebas (dan sifat turunan lainnya) menjadi non-analitis: turunannya berkenaan dengan (suhu dan tekanan dalam contoh ini) koordinat perubahan terputus-putus (tiba-tiba). Misalnya, kapasitas panas dari wadah dengan es akan berubah tiba-tiba sebagai wadah dipanaskan melewati titik lebur. Ruang terbuka, di mana energi bebas adalah analitik, sesuai dengan daerah fase tunggal. Daerah satu fasa dipisahkan oleh garis non-analitis, di mana transisi fase terjadi, yang disebut batas fase. Dalam diagram di sebelah kiri, batas fasa antara cair dan gas tidak berlanjut tanpa batas. Sebaliknya, berakhir pada sebuah titik pada diagram fase yang disebut titik kritis. Ini mencerminkan fakta bahwa, pada suhu dan tekanan sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan, dalam apa yang dikenal sebagai fluida superkritis. Pada air, titik kritis terjadi pada sekitar Tc = 647,096 K (1,164.773 R), pc = 22,064 MPa (3,200.1 psi) dan c = 356 kg / m. Keberadaan titik cair-gas kritis mengungkapkan ambiguitas sedikit pelabelan daerah fase tunggal. Ketika terjadi dari cairan ke fase gas, satu biasanya menyeberangi batas fase, namun adalah mungkin untuk memilih jalan yang tidak pernah melintasi batas dengan pergi ke kanan titik kritis. Dengan demikian, fase cair dan gas dapat berbaur terus menerus ke satu sama lain.

Batas fase padat-cair hanya dapat diakhiri dengan titik kritis jika fase padat dan cair memiliki grup simetri yang sama. Batas fase padat-cair dalam diagram fase zat yang paling memiliki kemiringan positif, semakin besar tekanan pada zat tertentu, semakin dekat bersama-sama molekul-molekul zat dibawa ke satu sama lain, yang meningkatkan efek dari kekuatan antarmolekul substansi itu. Dengan demikian, substansi memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk molekul untuk memiliki energi yang cukup untuk keluar pola tetap dari fase padat dan memasuki fase cair. Konsep serupa juga berlaku untuk perubahan fase cair-gas air, karena sifat tertentu, adalah salah satu dari beberapa pengecualian aturan.

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 sama

Kesetimbangan 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 itu

Contoh : 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 Fasa

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

Aturan Fasa GibbsAturan fasa, pertama kali dicetuskan oleh J. Willard Gibbs pada tahun 1876, terkait kondisi fisik campuran dengan jumlah konstituen dalam sistem dan kondisinya. Gibbs pula yang pertama kali menggunakan istilah Phase untuk setiap wilayah homogen dalam suatu sistem. Ketika tekanan dan temperatur adalah variabel tetap, aturan tersebut dapat ditulis sebagai: dimana f adalah jumlah variabel bebas (disebut derajat kebebasan), c adalah jumlah komponen, dan p adalah jumlah fase stabil dalam sistem. Aturan fase Gibbs berlaku untuk semua materi (padat, cair, dan gas), tetapi ketika efek dari tekanan konstan, aturan tersebut tereduksi menjadi:

Jumlah komponen dapat lebih kecil daripada macam zat n yang berada dalam sistem, karena mungkin saja terdapat hubungan antara konsentrasi kesetimbangan berbagai zat dalam sistem hingga untuk melukiskan sistem secara lengkap tidak perlu dinyatakan sebanyak n kali. Terdapat dua macam hubungan antara konsentrasi komponen-komponen yaitu kesetimbangan kimia dan keadaan awal. Bagi tiap kesetimbangan kimia jumlah konsentrasi yang bebas berkurang sebuah. Sebagai contoh, bila kalsium oksida padat, kalsium karbonat padat, dan gas karbon dioksida berada dalam kesetimbangan, jumlah komponen berkurang dengan satu oleh adanya kesetimbangan kimia. Jumlah derajat kebebasan atau varian v suatu sistem ialah bilangan terkecil yang menunjukkan jumlah variable bebas (tekanan, suhu, konsentrasi berbagai fasa) yang harus diberi harga untuk melukiskan keadaan sistem.

Sistem Unary, Binary dan Ternarya.Sistem Satu Komponen (Unary)Untuk sistem 1 komponen aturan fasa berubah menjadi

Karena fasa tidak mungkin = 0, maka derajat kebebasan maksimum adalah 2 artinya sistem 1 komponen paling banyak memiliki 2 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 zat seperti titik didih, titik leleh, titik tripel. Sebagai contoh adalah diagram fasa 1 komponen adalah diagram fasa air. Diagram ini menggambarkan hubungan antara tekanan dan suhu pada sistem 1 komponen air. Titik tripel memperlihatkan suhu dimana air mempunyai 3 fasa yaitu padat, cair dan gas.

b. Sistem Dua Komponen (Binary)Diagram fase dengan lebih dari dua dimensi dapat dibuat yang menunjukkan efek lebih dari dua variabel pada fase suatu zat. Diagram fasa dapat menggunakan variabel lain disamping atau sebagai pengganti dari suhu, tekanan dan komposisi, misalnya kekuatan listrik yang diterapkan atau medan magnet dan mereka juga dapat melibatkan bahan-bahan yang mengambil lebih dari sekadar tiga negara dari materi. Satu jenis plot diagram fase temperatur terhadap konsentrasi relatif dari dua zat dalam biner campuran yang disebut diagram fase biner,

Eutektik biner diagram fase menjelaskan perilaku kimia dua tidak bercampur (unmixable) kristal dari yang benar-benar bercampur (mixable) meleleh, seperti olivin dan pyroxene, atau pyroxene dan Ca plagioclase. Tipe lain dari diagram fasa biner adalah diagram titik didih campuran dari dua komponen, yaitu senyawa kimia. Selama dua khusus volatile komponen pada tekanan tertentu seperti tekanan atmosfer, diagram titik didih menunjukkan apa uap (gas) komposisi berada dalam kesetimbangan dengan komposisi cairan yang diberikan tergantung pada suhu. Dalam biner khas titik didih diagram suhu diplot pada sumbu vertikal dan campuran komposisi pada sumbu horizontal.

Reaksi Eutektik dapat disebut juga dengan Reaksi Invarian. Reaksi ini memiliki jumlah fasa maksimum adalah tiga, dimana terdapat secara bersamaan dalam kondisi kesetimbangan pada sistem biner yang melibatkan larutan cairan. Reaksi Invarian Kedua disebut dengan Peritektik. Bentuk Generik dari Reaksi Peritektik adalah :Arah panah pada persamaan di atas menyatakan bahwa terdapat 2 proses yang dapat digunakan, yaitu pendinginan dan pemanasan. Reaksi Invarian Ketiga adalah Reaksi Eutektoid. Reaksi ini melibatkan larutan padat.

Seperti halnya penjelasan pada Reaksi Peritektik, persamaan diatas menyatakan bahwa terdapat 2 proses yang dapat digunakan, yaitu pemanasan dan pendinginan. Reaksi Invarian lainnya dapat dikelompokkan menjadi beberapa macam, yaitu : Monotektik Peritektoid SintektikKetika satu fase padat berubah menjadi dua fasa padat selama pemanasan, disebut eutektoid. Lain halnya dengan eutektoid, Peritectoid merupakan suatu titik di mana dua fasa padat bergabung menjadi satu fase padat selama pemanasan.

Dua fasa yang terdiri dari padat dan cair secara kolektif terkondensasi dikenal sebagai fase terkondensasi. Analisis kesetimbangan antara fase terkondensasi biasanya mengabaikan fase gas. Kombinasi fase terkondensasi termasuk cair-padat dan padat-padat. Banyak kristalografi bentuk padatan masing-masing dianggap sebagai tahap yang berbeda, jadi kesetimbangan ini menunjukkan cukup beragam. Subjek ini dikenal sebagai representasi diagram fase biner. Pada masing-masing contoh di atas, tujuannya adalah untuk menentukan konsentrasi. komponen A dan B dalam dua fase bersamaan. Dalam fase kental kesetimbangan, identifikasi stabil fase I dan II juga merupakan objektif. Komposisi kimia dua fasa terletak di dua ujung isoterm, atau garis hubung yang melalui daerah dua fasa. Sebagai gambaran, ambillah solder 80 Pb-20 Sn pada 150 derajat. Dengan bantuan isoterm lainnya, kita dapat menentukan komposisi kimia dua fasa dari sebarang paduan Pb-Sn pada sebarang suhu terkait.c. Sistem Tiga komponen (Ternary)Sistem tiga komponen mempunyai derajat kebebasan , karena tidak mungkin membuat diagram dengan 4 variabel, maka sistem tersebut dibuat pada tekanan dan suhu tetap. Sehingga diagram hanya merupakan fungsi komposisi. Harga derajat kebebasan maksimal adalah 2, karena harga P hanya mempunyai 2 pilihan 1 fasa yaitu ketiga komponen bercampur homogen atau 2 fasa yang meliputi 2 pasang misibel. Umumnya sistem 3 komponen merupakan sistem cair-cair- cair. Jumlah fraksi mol ketiga komponen berharga 1. Sistem koordinat diagram ini digambarkan sebagai segitiga sama sisi dapat berupa % mol atau fraksi mol ataupun % berat seperti

5. ATURAN

Pengungkit (Lever Rule)

Besarnya presentasi suatu fasa pada bagian dua fasa dari suatu diagram fasa biner dapat dihitung dengan menggunakan Lever Rule. Contohnya adalah dengan menggunakan Lever Rule , besarnya presentasi dari suatu cairan atau zat padat pada suhu tertentu dapat untuk komposisi rata-rata pada dua fasa tersebut.

Diagram Fasa 2DDiagram fasa yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal yang sederhana, seperti air. Sumbu sesuai dengan tekanan dan suhu. Diagram menunjukkan fasa, dalam ruang tekanan-suhu, garis-garis batas keseimbangan atau fase antara tiga fase padat, gas, dan cair.

Sebuah diagram fase khas. Garis putus-putus memberikan perilaku anomali air. Garis hijau menandai titik beku dan garis biru titik didih, menunjukkan bagaimana mereka bervariasi dengan tekanan. Kurva pada diagram fasa menunjukkan titik-titik di mana energi bebas (dan sifat turunan lainnya) menjadi non-analitis: turunannya berkenaan dengan (suhu dan tekanan dalam contoh ini) koordinat perubahan terputus-putus (tiba-tiba). Misalnya, kapasitas panas dari wadah dengan es akan berubah tiba-tiba sebagai wadah dipanaskan melewati titik lebur. Ruang terbuka, di mana energi bebas adalah analitik, sesuai dengan daerah fase tunggal. Daerah satu fasa dipisahkan oleh garis non-analitis, di mana transisi fase terjadi, yang disebut batas fase. Dalam diagram di sebelah kiri, batas fasa antara cair dan gas tidak berlanjut tanpa batas. Sebaliknya, berakhir pada sebuah titik pada diagram fase yang disebut titik kritis. Ini mencerminkan fakta bahwa, pada suhu dan tekanan sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan, dalam apa yang dikenal sebagai fluida superkritis. Pada air, titik kritisterjadi pada sekitar Tc = 647,096 K (1,164.773 R), pc = 22,064 MPa (3,200.1 psi) dan c = 356 kg / m. Keberadaan titik cair-gas kritis mengungkapkan ambiguitas sedikit pelabelan daerah fase tunggal. Ketika terjadi dari cairan ke fase gas, satu biasanya menyeberangi batas fase, namun adalah mungkin untuk memilih jalan yang tidak pernah melintasi batas dengan pergi ke kanan titik kritis. Dengan demikian, fase cair dan gas dapat berbaur terus menerus ke satu sama lain.Batas fase padat-cair hanya dapat diakhiri dengan titik kritis jika fase padat dan cair memiliki grup simetri yang sama. Batas fase padat-cair dalam diagram fase zat yang paling memiliki kemiringan positif, semakin besar tekanan pada zat tertentu, semakin dekat bersama-sama molekul-molekul zat dibawa ke satu sama lain, yang meningkatkan efek dari kekuatan antarmolekul substansi itu. Dengan demikian, substansi memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk molekul untuk memiliki energi yang cukup untuk keluar pola tetap dari fase padat dan memasuki fase cair. Konsep serupa juga berlaku untuk perubahan fase cair-gas air, karena sifat tertentu, adalah salah satu dari beberapa pengecualian aturan.

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 sama

Kesetimbangan 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) yang dinyatakan melalui persamaan :dengan potensial kimia () :Pada keadaan setimbang, potensial kimia suatu komponen adalah sama pada setiap fasa, contoh pada kesetimbangan H2O maka H2O (l ) = H2O (g ), yang dapat dibuktikan sebagai berikut :

Artinya potensial kimia akan berharga sama bila sistem dalam kesetimbangan. Persamaan (7) memperlihatkan bila maka akan terjadi aliran potensial dari fasa menuju fasa dan sering disebut sebagai kesetimbangan material. Demikian pula bila maka akan terjadi aliran suhu dari fasa menuju fasa hingga tercapai kesetimbangan termal. Kesetimbangan mekanik akan tercapai bila terjadi aliran tekanan dari fasa menuju fasa .

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 :1. homogen dan dipisahkan oleh batas yang jelas2. sifat fisik dan sifat kimia berbeda dari bagian sistem lain3. 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 Fasa

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

Aturan Fasa GibbsAturan fasa, pertama kali dicetuskan oleh J. Willard Gibbs pada tahun 1876, terkait kondisi fisik campuran dengan jumlah konstituen dalam sistem dan kondisinya. Gibbs pula yang pertama kali menggunakan istilah Phase untuk setiap wilayah homogen dalam suatu sistem. Ketika tekanan dan temperatur adalah variabel tetap, aturan tersebut dapat ditulis sebagai:dimana f adalah jumlah variabel bebas (disebut derajat kebebasan), c adalah jumlah komponen, dan p adalah jumlah fase stabil dalam sistem. Aturan fase Gibbs berlaku untuk semua materi (padat, cair, dan gas), tetapi ketika efek dari tekanan konstan, aturan tersebut tereduksi menjadi:Jumlah komponen dapat lebih kecil daripada macam zat n yang berada dalam sistem, karena mungkin saja terdapat hubungan antara konsentrasi kesetimbangan berbagai zat dalam sistem hingga untuk melukiskan sistem secara lengkap tidak perlu dinyatakan sebanyak n kali. Terdapat dua macam hubungan antara konsentrasi komponen-komponen yaitu kesetimbangan kimia dan keadaan awal. Bagi tiap kesetimbangan kimia jumlah konsentrasi yang bebas berkurang sebuah. Sebagai contoh, bila kalsium oksida padat, kalsium karbonat padat, dan gas karbon dioksida berada dalam kesetimbangan, jumlah komponen berkurang dengan satu oleh adanya kesetimbangan kimia. Jumlah derajat kebebasan atau varian v suatu sistem ialah bilangan terkecil yang menunjukkan jumlah variable bebas (tekanan, suhu, konsentrasi berbagai fasa) yang harus diberi harga untuk melukiskan keadaan sistem.

Sistem Unary, Binary dan Ternarya.Sistem Satu Komponen (Unary)

Untuk sistem 1 komponen aturan fasa berubah menjadi

Karena fasa tidak mungkin = 0, maka derajat kebebasan maksimum adalah 2 artinya sistem 1 komponen paling banyak memiliki 2 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 zat seperti titik didih, titik leleh, titik tripel. Sebagai contoh adalah diagram fasa 1 komponen adalah diagram fasa air. Diagram ini menggambarkan hubungan antara tekanan dan suhu pada sistem 1 komponen air. Titik tripel memperlihatkan suhu dimana air mempunyai 3 fasa yaitu padat, cair dan gas.

b. Sistem Dua Komponen (Binary)Diagram fase dengan lebih dari dua dimensi dapat dibuat yang menunjukkan efek lebih dari dua variabel pada fase suatu zat. Diagram fasa dapat menggunakanvariabel lain disamping atau sebagai pengganti dari suhu, tekanan dan komposisi, misalnya kekuatan listrikyang diterapkan atau medan magnet dan mereka juga dapat melibatkan bahan-bahan yang mengambil lebih dari sekadar tiga negara dari materi. Satu jenis plot diagram fase temperatur terhadap konsentrasi relatif dari dua zat dalam biner campuran yang disebut diagram fase biner,

Eutektik biner diagram fase menjelaskan perilaku kimia dua tidak bercampur (unmixable) kristal dari yang benar-benar bercampur (mixable) meleleh, seperti olivin dan pyroxene, atau pyroxene dan Ca plagioclase. Tipe lain dari diagram fasa biner adalah diagram titik didih campuran dari dua komponen, yaitu senyawa kimia. Selama dua khusus volatile komponen pada tekanan tertentu seperti tekanan atmosfer, diagram titik didih menunjukkan apa uap (gas) komposisi berada dalam kesetimbangan dengan komposisi cairan yang diberikan tergantung pada suhu. Dalam biner khas titik didih diagram suhu diplot pada sumbu vertikal dan campuran komposisi pada sumbu horizontal.

Reaksi Eutektik dapat disebut juga dengan Reaksi Invarian. Reaksi ini memiliki jumlah fasa maksimum adalah tiga, dimana terdapat secara bersamaan dalam kondisi kesetimbangan pada sistem biner yang melibatkan larutan cairan. Reaksi Invarian Kedua disebut dengan Peritektik. Bentuk Generik dari Reaksi Peritektik adalah :Arah panah pada persamaan di atas menyatakan bahwa terdapat 2 proses yang dapat digunakan, yaitu pendinginan dan pemanasan. Reaksi Invarian Ketiga adalah Reaksi Eutektoid. Reaksi ini melibatkan larutan padat. Bentuk generik dari Reaksi Eutektoid adalah sebagai berikut :Seperti halnya penjelasan pada Reaksi Peritektik, persamaan diatas menyatakan bahwa terdapat 2 proses yang dapat digunakan, yaitu pemanasan dan pendinginan. Reaksi Invarian lainnya dapat dikelompokkan menjadi beberapa macam, yaitu :

Monotektik Peritektoid Sintektik

Ketika satu fase padat berubah menjadi dua fasa padat selama pemanasan, disebut eutektoid. Lain halnya dengan eutektoid, Peritectoid merupakan suatu titik di mana dua fasa padat bergabung menjadi satu fase padat selama pemanasan.

Dua fasa yang terdiri dari padat dan cair secara kolektif terkondensasi dikenal sebagai fase terkondensasi. Analisis kesetimbangan antara fase terkondensasi biasanya mengabaikan fase gas. Kombinasi fase terkondensasi termasuk cair-padat dan padat-padat. Banyak kristalografi bentuk padatan masing-masing dianggap sebagai tahap yang berbeda, jadi kesetimbangan ini menunjukkan cukup beragam. Subjek ini dikenal sebagai representasi diagram fase biner. Pada masing-masing contoh di atas, tujuannya adalah untuk menentukan konsentrasi. komponen A dan B dalam dua fase bersamaan. Dalam fase kental kesetimbangan, identifikasi stabil fase I dan II juga merupakan objektif.

Komposisi kimia dua fasa terletak di dua ujung isoterm, atau garis hubung yang melalui daerah dua fasa. Sebagai gambaran, ambillah solder 80 Pb-20 Sn pada 150 derajat. Dengan bantuan isoterm lainnya, kita dapat menentukan komposisi kimia dua fasa dari sebarang paduan Pb-Sn pada sebarang suhu terkait.

c. Sistem Tiga komponen (Ternary)Sistem tiga komponen mempunyai derajat kebebasan , karena tidak mungkin membuat diagram dengan 4 variabel, maka sistem tersebut dibuat pada tekanan dan suhu tetap. Sehingga diagram hanya merupakan fungsi komposisi. Harga derajat kebebasan maksimal adalah 2, karena harga P hanya mempunyai 2 pilihan 1 fasa yaitu ketiga komponen bercampur homogen atau 2 fasa yang meliputi 2 pasang misibel. Umumnya sistem 3 komponen merupakan sistem cair-cair- cair. Jumlah fraksi mol ketiga komponen berharga 1. Sistem koordinat diagram ini digambarkan sebagai segitiga sama sisi dapat berupa % mol atau fraksi mol ataupun % berat