TERMODINAMIKA

Hk. Termodinamika pertama: Energi tidak bisa diciptakan atau dimusnakan, namun energy dapat diubah dari satu bentuk kebentuk lain

Hk Termodinamika kedua: Perubahan spontan apa saja yang berlangsung dalam suatu sistem tertentu maka akan terjadi kenaikan entropi dalam alam

Hk Termodinamika ketiga: Pada temperature nol mutlak entropi nol

Salah satu tujuan utama mempelajari termodinamika, dari sudut pandang kimiawan, ialah agar dapat memprediksi apakah suatu reaksi akan terjadi atau tidak ketika sejumlah pereaksi dicampur pada sekumpulan kondisi tertentu (misalnya, pada suhu, tekanan, dan konsentrasi tertentu). Pengetahuan ini penting bagi seseorang yang sedang mensistesis senyawa di laboratorium penelitian, membuat bahan kimia di pabrik dalam skala besar, atau mencoba memahami proses biologis yang rumit dalam sel. Reaksi yang sesungguhnya terjadi pada kondisi-kondisi tersebut dinamakan reaksi spontan. Jika reaksi tidak terjadi, kita menyebutnya sebagai reaksi non spontan. Kita melihat proses fisika dan proses kimia spontan setiap hari, termasuk beragam contoh berikut ini:

Air terjun bergerak ke bawah, tidak pernah ke atas secara spontan. Sebongkah gula secara spontan larut dalam secangkir kopi, tetapi gula yang terlarut tidak

pernah secara spontan muncul kembali ke dalam bentuk aslinya. Udara membeku secara spontan di bawah 0°C, dan es meleleh secara spontan di atas 0°C (pada

1 atm). Kalor mengalir dari objek yang lebih panas ke objek yang lebih dingin, tetapi proses sebaliknya

tak pernah terjadi secara spontan Pemuaian gas di dalam bohlam yang dikosongkan adalah proses spontan. Proses sebaliknya,

yaitu berkumpulnya semua melekul gas tersebut dalam satu bohlam, tidak spontan. Sepotong logan natrium beraksi keras dalam air membentuk natium hidroksida dan gas

hydrogen. Namun, gas hydrogen tidak bereaksi dengan natriun hidroksida membentuk air dan natrium.

Besi yang terkena air dan oksigen membentuk karat, tetapi karat tidak spontan menjadi besi kembali.

Contoh-contoh di atas menunjukkan bahwa proses yang terjadi secara spontan pada satu arah tidak dapat, pada kondisi yang sama, terjadi secara spontan pada arah yang berlawanan.

Jika kita mengasumsikan bahwa proses spontan terjadi dengan tujuan menurunkan energi suatu sistem, kita dapat menjelaskan mengapa bola berguling ke bawah. Demikian juga, banyak reaksi eksotermik merupakan reaksi spontan. Sebagai contoh adalah pembakaran metana :

CH4 (g) + 2O2(g) CO2 (g) + 2H2O (l) ΔH° = -890,4 kJ

Satu contoh lain ialah versi penetralan asam basa :

H+ (aq) + OH- (aq) H2O (l) ΔH° = -56,2 kJ

Akan tetapi, lihatlah transisi fasa padatan ke-cairan seperti

H2O (s) H2O (l) ΔH° = 6,01 kJ

Dalam kasus ini, asumsi bahwa proses spontan selalu menurunkan energi system tidak benar.

Pengalaman menunjukkan bahwa es meleleh spontan di atas 0°C meskipun prosesnya endotermik. Contoh lain yang bertentangan dengan asumsi kita ialah pelarutan ammonium nitrat dalam air :

NH4NO3 (s) H2

O NH4+ (aq) + NO3

- (aq) ΔH° = 25 kJ

Proses ini spontan, namun ternyata juga endotermik. Penguraian merkuri (II)_ oksida adalah reaksi endotermik yang nonspontan pada suhu kamar, tetapi terjadi spontan ketika suhu dinaikkan:

2HgO (s) 2Hg (l) + O2 (g) ΔH° = 90,7 kJ

Berdasarkan contoh-contoh di atas dan kasus-kasus lainnya, kita sampai pada kesimpulan berikut: Proses eksotermik cenderung merupakan reaksi spontan tetapi bukan berarti reaksi ini yang selalu terjadi. Seperti halnya reaksi endotermik spontan, reaksi eksotermik pun bisa berlangsung tidak spontan. Denganb kata lain, kita tidak dapat memastikan apakah reaksi kimia akan terjadi secara spontan hanya atas dasar perubahan energy dalam system. Untuk membuat presiksi seperti ini kita memerlukan kuantitas termodinamika lain, yang ternyata adalah entropi.

Entropi

Untuk memprediksi kespontanan suatu proses, kita perlu mengetahui dua hal tentang sistem itu. Salah satunya ialah perubahan entalpi, yang hampir setara dengan ΔE untuk kebanyakan proses. Yang satunya adalah entropi (S), yakni ukuran keacakan atau ketidakteraturtan suatu sistem. Semakin besar ketidakteraturan suatu sistem, semakin besar entropinya. Sebaliknya, semakin teratur suatu sistem, semakin kecil entropinya. Untuk zat apa pun, partikel dalam keadaan padat lebih teratur dibandingkan dalam keadaan cair, dan partikel dalam keadaan cair lebih teratur dibandingkan dalam keadaan gas. Jadi, untuk jumlah molar yang sama suatu zat, kita dapat dituliskan

Spadatan < Scairan < Sgas

Dengan kata lain, entropi menjelaskn banyaknya atom, molekul, atau ion yang terdistribusi secara tidak teratur dalam suatu ruang tertentu.

Satu cara untuk menerangkan keteraturan dan ketidakteraturan secara konseptual adalah dengan probabilitas. Suatu kejadian yang probable (probable) ialah kejadian yang dapat terjadi dengan banyak cara, dan kejadian yang improbable ialah kejadian yang terjadi

ENERGI BEBAS

Untuk suatu proses yang berlangsung pada temperature dan tekanan konstan , perubahan total

energi ΔH° dapat dibagi dalam dua bagian yaitu:

1. Bagian yang tersedia untuk melakukan kerja dan ini dinmakan perubahan energy bebas Gibbs ΔG

2. Bagian lain tidak tersedia untuk melakukan kerja yang bermanfaat, artinya bagian ini dikaitkan dengan entropi ΔS

Pada tempertur dan tekanan konstan, perubahan entalpi, energy bebas, dan entropi dihubungkan dengan persamaan sbb:

ΔH = ΔG + ΔS

Bila ΔH tetap kenaikan delta ΔS berarti penurunan ΔG

DAFTAR PUSTAKA

Chang Raymond, 2003 General chemistry : The Essential Conceps, Mc Grow-Hill Cpmpany.

Keenan, Kleinfelter, Wood, Ilmu kimia untuk Universitas, Airlangga: Surabaya.