Download - TUGAS farmasi fisika
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
1/52
TUGASFARMASI FISIKA
Kategori : A
Nama : LILIS LIANA
NPM : 1443050067
Fakultas Farmasi
Universitas 17 Agustus 145
!015
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
2/52
TERMODINAMIKA
Khusus Gas
Hukum-Hukum Gas :
Hukum Boyle
Hukum Boyle mengatakan bahwa volume sejumlah tertentu gas pada suhu (T) yang
konstan berbanding terbalik dengan tekanan ()! "e#ara matematis dapat dituliskan sebagai
berikut :
V = P-1
Hukum Charles
ada hukum $harles% jika tekanan () konstan maka volume (&) sejumlah tertentu gas
sebanding dengan suhu (T) absolutnya!
& ' T atau & T konstan
Hubungan Kelvin dengan $el#ius yaitu :
K ' $ * +,%./ 0 untuk persamaan-persamaan gas digunakan suhu absolut atau
1erajat Kelvin (K) !
Hukum Avoa!ro
ada suhu (T) yang sama% sejumlah volume yang sama dari berbagai gas akan
mempunyai jumlah partikel yang sama pula banyaknya!
& ' n 0n ' jumlah mol gas
Tetapan gas: 2 dalam satuan $alKmol
3Kmol
4 atmKmol
("tt#:$$i%&s'ri(%&')m$%)'$16*1164$term)%inamika+s'ri(%,
http://id.scribd.com/doc/168116499/termodinamika#scribdhttp://id.scribd.com/doc/168116499/termodinamika#scribd -
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
3/52
Termodinamika adalah ilmu yamng mempelajari perubahan antara kalor dan bentuk-
bentuk energi lain!
Termodinamika disebut juga sebagai pergerakan panas! Termodinamika adalah ilmu
pengetahuan tentang panas dan bentuk energi lain!
("tt#:$$i%&s'ri(%&')m$%)'$16*1164$term)%inamika+s'ri(%,
Termo (Thermal) : panas atau kalor (5)
"atuan : kalori% joul
anas : beberapa de6inisi yang terkait deengan panas
anas jenis : #alkg
anas jenis H+7 : . #alkg
.g H+7 dari suhu.8%/ .,%/
Kapasitas panas molar : #alkmol
($p pada tek tetap0 $v pada vol tetap)
$p untuk setiap sunstans ter#antum dalam
Hand book physi#al #hemistry
Kapasitas panas molar H+7 ' .9 #alkmol
1inamika (1ynami#) : kerja ()
"atuan: #al% joul% 4 atm
' ;
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
4/52
enurunan kerja (w) tekanan = volume
>kspensi gas didalam suatu system silinder yang
1ilengkapi dengan piston yang dapat bergerak !
"ystem berlangsung pada tekanan luar (e?t)
Tetap dan pada temperature tetap!
V=Ad
out ';d'@d' V
Bila &+-&.
&. &+: >kspansi
&+ &.: kompresi
"istem berlangsung pada (e?t) dan temperature tetap tekanan yang bekerja pada gas:
(e?t)';@
F=P (ext)A ()
'; a
Kerja dapat dide6inisikan sebagai gaya dikalikan dengan jarak
'(e?t)!@ A(h1h2)
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
5/52
' (V2V1 )=P V
'- V(PersW tekvol)
enguapapan .9g air pada temperature .AA dan
tekanan .atm dakam system kerja tek-vol
H"# $ %a&r' "( ) H"O ua*' 1##
Berapa nilai yang akan dihasilkan oleh proses
ada system tersebut bila diket nilai 2 ' 9%.C 3Kmol0
2 ' .%D9, $alKmol0 2'A%A9+ 4atmKmol!
1ik : T: .AA*+,' , K
E: . mol
2 : A%A9+ 4atmkmol
: .atm
1it :
3awab : &+ uap & nRT
P
1 .0,082.373
1
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
6/52
&+ ' A%8 4
3adi : ' - V
' . atm ! A%8 4 ' -A%8 4atm
' - V=30,6Latm "istem ini menghasilkan kerja A%84atm
'- (&+-&.)
&.' vol H+7 (#air%+/ ' .9ml atau A%A.9 4
&+' vol H+7 (uap% .AA ' A%8 4
Eilai untuk proses perubahan
(Fat #air atau Fat padat) p%
aka:
' -&uap 2umus dasarnya adalah : ' - &
ers!alternati6: ' -n2T
Karena (dari #ontoh diatas) : &suatu #airan &uapnya
aka vol #airan tersebut dapat diabaikan terhadap vol uapnya!
aka hanya vol &+ (vol uap) saja yang di perhitungkan!
+I+TEM Pa!a Termo!&,am&ka
"etiap system diman berlangsung suaturoses 6isika atau kimia% dapat berupa halIang sederhana seperti pemanasan air dalamGelas piala dan sngat kompleks seperti
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
7/52
berbagai reaksi biokimia yang terjadi dalamtubuh manusia !
#atatan : setiap system berada dalam lingkungan
#ontoh : air dalam botol a5ua sistem
( .&*&kal +I+TEM *a!a Termo!&,am&ka
Jnteraksi system dengan lingkungan%
.) "istem terbuka : dapat terjadi perubahan jumlah materi
$ontoh : air yang dimasak dalam pani# terbuka uapnya akan keluar% H+7
dalam pani# berkurang!
+) "istem tertutup : tidak terjadi perubahan jumlah materi$ontoh: air dipanaskan dalam #atle tidak akan berkurang!
) "istem isothermal : suhu system tetapC) "istem adiabati# : terisolir se#ara termal dari lingkunganya (tidak terjadi
perpindahan panas antara system dan lingkungan)/) "istem terisolasi : tidak terjadi perpindahan panas dan kerja antara system dan
lingkungan! $ontoh dari system terisolasi adalah wadah terisolasi% seperti
tabung gas terisolasi
Hukum Termodinamika J
Hukum T1 J : Hukum kekekalan energy Eilai tot energy dalam system terisolasi : selalu tetap
ada system tidak terisolasi : nilai total energy systemdan lingkungan selalu tetap
Hubungan panas dengan kerja dan energy yang tersimpan dalam system
4JEGKEG@E "J"T>
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
8/52
E=q+W
Hk T1 .: E=Q+W
Ketentuan dalam menggunakan pers hk T1 J:
"istem menyerap panas% maka nilai 5' (*) "istem melepaskan panas% mk nilai 5' (-) "istem melakukan kerja% maka nilai ' (-) "istem digunakan kerja% maka nilai ' (*)
>: 6s! Keadaan suatu 6ungsi keadaan
d>: bersi6at eksak
persamaan de6erensial
bisa di intergalkan
1
2
dE=E2E1= E
E :hanya berant!n "ada keadaana#al danakh$r .
dE=0
Jntergral siklik merupakan suatu sistem keadaannya awal @ berubah jadi B%$ dst
ntuk intregal punya + batas yang sama dan sebaiknya lagi @-B-$-@ diganti siklik
dan : bukan merupakan 6s! Keadaan
d dan 1w : tidak bersi6at eksak
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
9/52
1
2
d Q % Q2Q1dandQ %0
1
2
dW % W2W1 dan dW % 0
de ' d * d
E=Q *
Perumusa, !a, Perh&.u,a, E s$stem :
.) ada volume tetap : E=Q+W E=QvP . V
E=Qv
3ikasuatu reaksi kima berjalan pada volume konstan maka% V=0 dan tidak ada
kerja !& dihasilkan dari persamaan diatas!
+) ada tekanan tetap : E=Q+W E=Q"P v
"ubskrip LM melambangkan tekanan konstan!Q"= e+P . V &.()
H ' > * & (entalpi) energi dalam yang di tambah dengan tekanan dan volume
H: 6s! KeadaanHasil intergral dari dH ' d> * d&
'= E+P V &.
(N) dan (NN):
p ' '
ersamaanya yaitu:
v : E( E=Q+W)
p : '( '= E+P V)
Ca.a.a, u,.uk e,.al*& :
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
10/52
ntuk setiap perubahanj dari keadaan awal ke keadaan akhir yang tidak ada terdapat substans
gas : '= E
Bila ada gas : '= E+P V
'= E+nRT
Ka*as&.as *a,as molar
"atuan : 3Kmol atau $aalKmol
ada & tetap : $v
pada keadaan volume tetap
ada tetap : $p pada keadaan tekanan tetap
$p untuk semua substans te#antum dalam hand book o6 physi#al #hemistry
$p standar untuk setiap substans ' .atm tekanan tetap!
Hu/u,a, $ Cv !a, C* ) !e,a, $ ata!'
Pa!a V .e.a* Ca.a.a, u,.uk ,&la& Cv :
> ' 6s (T%&) untuk gas monoatomik $v (
3
2R
1e ' ( ) E) T)dT+( ) E) V)dV gas partikelnya atom hanya . jenis sajadan berdiri sendiri
& tetap : #ontoh : gas mulia ' H
dE
dT=(
) E
) T)=*v tuk gas molekuler
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
11/52
d>' $v!dT E=* v T gas yang partikelnya berupa
struktur molekul
Pa!a P .e.a* dibagi menjadi + yaitu :
H ' 6s (%T) 1iatomi# $& (5
2 2 (tidak bervariasi)
dh ' ( ) ')T)dT+() '
) P )dP monokuler yang kaku disebabkanikatan
tetap : rangkap *
+
dH ' () '
) T dT 1iatomik $& (
7
2 2
(Bervariasi)
d'
dT=() '
) T)=*" biasanya ikatan tunggal
dH ' $p!dT '=*"T O Eilai $p atomi# tidak di
pengaruhi oleh suhu
ersamaan rumus : O Eilai $p atomi# , $p molekuler
'=* " . T
E=*V . T
dH ' d> * d& semua dibagi dengan dt
d'
dT=
dE
dT=
PdV
dT
$p ' $v * 2
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
12/52
E0*a,s& revers&/le as &!eal se%ara &so.hermal
W=1
2
PdV W=1
2nRT
V dV
' -n2TlnV2
V1& &W=nRTln
P2
P1
$h..*22234&se!ukas&3%om)
$atatan : tidak terjadi perubahan dalam pada ekspansi gas se#ara reversible dan isothermal
E=Q+W
E=0Q=W
Eks*a,s& revers&/le as &!eal se%ara a!&a/a.&%
"istem ekspansi mengalami proses pendinginan deengan sendirinya!
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
13/52
$h..*22234&se!ukas&3%om)
"istem terisolasi se#ara termal
E=Q+W W= E
' $v! T
T1
T2=( V2V1 )( -1 )
T1
T2=(P1P2 )(-1)/ -
Bila dalam soal yang bila dalam soal yang terjadi
Tejadi perubahan volume perubahan tekanan
' *"
*v
5a.&ha,
.)! roses penguapan 8 gram H+7 berlangsung dalam suatu system kerja tekanan-volume
pada suhu .AA dan tekan eksternal . atm! 1iketahui panas penguapan H+7 pada .AA
' CA%8, kjmol 0 2 ' 9%.C jk mol Berapa :
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
14/52
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
15/52
' -.%/, K3
)! "uatu system kerja tekanan-volume berisi +A 4 gas He pada suhu +/
denhgantekanan .Aatm! Berapa kerja maksimum dapat dihasilkan oleh system% bila gas terekspansi
se#ara reversible dan adiabati# hingga tekanan gas turun menjadi . atm% diketahui 2 ' A%A9+
4 atm k mol atau '9%.C 3K mol
+A 4 He pada temperature +9DK dan tekanan .A atm! P! n 'PV
RT=8,18mol
3awab : ' $v! T
'3
2.0,082 .(289)
' 8%8C/
ma? ' $v ! (T.-T+)
$v He '
8,314 /
3
2R=
3
2 mol ' .+%C, 3K mol
v' Ert
E He 'PV
RT=
10atm .20L
0,082L atm / mo l 298k=8,18mol
mak? ' (.+%C, 3K mol 9%.9 ma?) (T.-T+) K
NT1
T2 ' (V2
V1 (01)
T1
T2 '(
0 0P1
P2
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
16/52
0 =*P
*V=
5
2R
3
2R
=5
2
5
33
3
5
3
=
2
3
5
3
=2
5
T+'
T1
P1
P2
( 1
T+'289/
(10 )0,4=118,64/
ma? ' ( .+%C, 3K mol 8,18mol (..9%8CK -+D9K) '-+D%.D+
engertian istilah '
Pa!a *er/uaha, 4&s&k !a, k&m&a
ada prosesperubahan 6isika%isalnya :
o ': anas sublimasi
anas peleburan
anas penguapan
anas pelaruatan dsb!
ada prosesperubahan kimiaisalnya :
o ': anas pembentuka
anas pembakaran
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
17/52
anas oksidasi
anas hidrolisis
>nergy ikatan dsb!
': anas reaksi
erubahan entalpi hanya bergatung pada keadaan awal dan akhir
"etiap reaksi kimia selalu disertai oleh perubahan panas (perbahana entalpi)P!
Termok&m&a
(lihat Hk Hess) bahwa entalpi merupakan 6ungsi keadaan!
Hukum Hess adalah bila reaktan dirubah menjadi produk% perubahan entalpinya sama
terlepas apakah reaksi berlangsung dalam satu tahap atau dalam beberapa tahap!
("tt#:$$i%&s'ri(%&')m$%)'$16*1164$term)%inamika+s'ri(%,
2eaksi Kimia :
2>@KT@E 271K 0 '=1
H (g) * J(g) HJ(g) 0 '=1 k2al/mol
A%/ H+(g) * A%/ J(s) 0
HJ(g) 0 '
' 8%+ K#almol
A%/ H+ (g) H(g) 0 '=52,1/2al/mol
A%/ J+(g) 3( )4 '=18,1/2al /mol
A%/ H+(g) * A%/ J+(s) '3( ) 4 '=6,2/2al
http://id.scribd.com/doc/168116499/termodinamika#scribdhttp://id.scribd.com/doc/168116499/termodinamika#scribd -
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
18/52
H(g) 0,5'2 ( ) '=52,1/2al
J+(g) 0,53( ) '=18,1/2al
H(g) * J(g) '3( ) 4 '=64,0/2al
Hitung ' "embakaran *2'2 ( ) : '=1
1ik :
$+H+(g) +$(s) * H+(g) 0 '=54,2/2al
$7+(g) *(s )+52 ( ) '=94,1/2al
H+A(l) '2 ( )+0,552 ( ) '=68,3/2al
3awab :
$+H+(g) *+%/ 7+(g) 2*52 ( )+'25 (l )
'=310,7/2al
$+H+(g) 2*( s)+'2 ( )4 '=54,2/2al
($(s)*7+(g) *5 2( ) 4 '=94,1/2al2
H+(g) *A%/7+(g) '2 5 4 ' =68,3/2al
$+H+(g) * +%/ 7+(g) 2*52 ( )+'20 (l ) 4 '=
-.A%,k#al
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
19/52
6ENTA5PI REAK+I PEMBENT7KAN +TANDAR8
@tau L perubahan entalpi reaksi pembentukan standarM: ' 0
@dalah nilai ' untuk membentuk .mol suatu senyawa dari unsur-unsur
pembentuknya yang diukur pada suhu +D9K dan tekanan .atm!
' 0 untuk semua substans nilainya tetap dan dapat dilihat dalam hand book o6 physi#al
#hemistry!
"atuan : k#al mol atau K3 mol !
$ontoh :
H+(gas) * A%/ 7+(gas) H+7(l) 0 ' 6 reaks$=1
2>@KT@E 271K0 ' 6
' 6 reaks$= ' 7("rod!k) ( ' 6 reakt)
+
' 6 reaks$= endotermik
' 6 reaks$=
Ca.a.a,
endoterm ' berlangsung dengan menyerap energy!
>?oterm ' berlangsung dengan melepas energy!
>ntalpi reaksi dapat bernilai positi6 atau negative% bergantung pada prosesnyauntuk proses
endotermik ( kalor diserap dari system lingkungan ) untuk proses e?otermik (kalor dilepaskan
oleh system ke lingkungan)
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
20/52
$+H8(g) * %/ 7+(g) +$7+(g) * H+7(g)0
' 6 reaks$=1
1ik : '( k.) mol )
ntuk $+H8(g) '-9/0 7+(g) 'A
$A+(g) '-D0 H+7 '-+C+
' 6 reaks$= {(2393 )+(3242)}(85)
'-.C+,k3 mol
Keu,.u,a, '
*a!a suhu
dH'$pdT
d( ' 0 = *"reaks$ dT
1
2
d ( ' 0 )= *Preaks$1
2
dT
' 0 (T2 ) ' 0 (T1 )= *Preaks$ (T1T2 )
@tau:
' 0 (T2 )= ' 0 (T1 )+ *Preaks$(T1T2)
Berapa ''25"ada s!h!70
1ik : ''25 ( )"ada25=242k. mol
$ 6!nt!k '25 ( )=348k mol l
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
21/52
H+(g)'+D3K mol
7+(g)' +D3K mol
H+(g) * A%/ 7+(g) H+7(g)
*Preaks$=34 {29+(0,529) }=9,5/ mol
''25 ( 970*)= ''25 ( 925*)+ *reaks$ (343298 )=
'-+C+k3mol * (-D%/?.A QKjk mol )(C/K)
' 0 ' 25 ( 970*)=242,23/ mol
HK II Termo!&,am&ka
"pontan
>ntropi meningkat
"istem terisolasi yang berlangsung s*o,.a,% mengalami peningkatan e,.ro*&
roses spontan : setiap proses yang berlangsung tanpa bantuan energy
>ntropi% ": tingkat ketidak kteraturan
": 6s keadaan
(liat uraian 6s keadaan untuk >)
Sistsem
terisolasi
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
22/52
1
2
d:=:2:1= :
ntuk suatu system yang mengalami peningkatan entropi% maka
"+ :1 :>0
"ebaliknya bila system mengalami penurunan entropi% maka
"+ :1 :0 :"roses s"ontan dan bila
:s$st0: proses spontan
:tot
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
23/52
Ds =d'
T 4 H: roses 6isika
@taupun proses kimia!
enyelesaian intergral : := '
T
ada proses reversible yang mengalami perubahan suhu:
:= '
T :=
'
T =
* " . T
T
:=* " . T
T
1alam pers di66erensial :
!+ =* " . T
T
1
2
d:=*"1
2dT
T
:=*". lnT2
T1
N)Berapa energy panas yang diperlukan untuk meningkatkan suhu +liter air dari suhu kamar
(+/ 6 $) Hingga mendidih (.AA 6 * % bila diketahui bobot jenis air ' .g ml dan
kapasitas panas molar air ( pada tekanan . atm ' .9 #al K mol !
N) Hitung perubahan entropi peleburan asam benFoate bila diketahi panas peleburan asam
benFoate ' .9%A, kj mol dan titik lebur asam benFoate '.++%. $!
dik : '= .9%A, kj mol
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
24/52
T ' .++%. * +, ' D/%.
1it : :
3awab : := '7
T
18,07
395,1 ' A%AC/,
N) Hitung peningkatan entropi untuk perubahan H+7 (.- $)2 H+7 (g% ..A $)% bila
diketahi #p H+7 (R) ',/ 3K mol !
3awab : H+7 (l% / ) H+7 (g% ..A
H+A (J%/ ) H+7 (g%.AA
H+A (l%.AA H+A (g%.AA
H+7 (l% .AA H+7 (g% .AA )
H+7 (l% / H+A (g% .AA
$p H+7 (g) ' C 3K mol dan panas penguapan H+7 (R) ' C. kj mol !
H+7 (.% +,9k) H+A (.% ,)0 : ' *"lnT2
T1
H+7 (.%,k) H+A (g% ,)0 := '
T
H+7 (g% ,k) H+7 (g% 9k)0 : ' *"lnT2
T1
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
25/52
Proses revers&/le
.) := '
T
+) :=*"lnT1
T2
Ca.a.a,
O se#ara prinsip : bisa di prediksi dan akan bernilai positi6!
O entropi satu substans dalam keadaan #airnya lebih tinggi dari pada padatanya!
Proses &reves&/lespontan
:> '
T 4 T :> '
'T :
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
26/52
Eilai ; substans ter#antum dalam handbook phys! $hem!
1alam suatu k#al mol
1g ' dH = Td"
1
2
d;=1
2
d'T1
2
d:
;= 'T :
G 0 :s"ontan
;>0: t$dak s"onta n
N)! Hitung perubahan energy Gibss reaksi pembakaran glukosa dalam tubuh pada suhu ,
! 1iketahui nilai entalpi pembentukan standar ( ' dan entropi standar "
berturut-turut untuk : $8H.+78(s)'-.+,/ Kj mol dan +.3K mol 0 $7+(g) '-D Kj mol
dan +.C3K mol 0 H+7(4)'-+9/Kj mol dan ,A3K mol 0 7+(g) ' A Kj mol dan +A8 l
3K mol
3awab : ;reaks$= 'reaks$T :reaks$
$8H.+78 *87+ 6*5 2+6'25 7
.! 'reaks$= 'F("od) 'F(rek)
[ {6 (393)+6(285)}] {(1275+0)}=7293 /mol
+!
:
:reaks$=
! {(6214 )+(670)}{213+(6206)}=0,225 8k mol
C! 'T :
2793310.0,255
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
27/52
+9,+%A/
3adi berlangsung spontan karena hasilnya (-).! 2eaksi :
+! 'reaks$=2793 kmol 0
! :reaks$=0,255 k8/ mol 0
C! ;reaks$=2872,05k8mol
9a/u,a, Hk T3D3 I !a, II
d>'d5*d (Hk!J)
d5'Tds (Hk!JJ)
d> ' Td" - d&
ada & tetap : d>'Td" ada " teap: de>'-d&
G ' H-T"0 nilai G ditentukan oleh perubahan-perubahanyanng terjadi pada nilai H%T
dan "% dan nilai H ditentukan oleh perubahan nilai >% dan &%
(dH'd>*d&*&d)%aka :
dG'd>*d&*&d-Td"-"dT
dG'd>*d&*&d-(d>e*d&)-"dT
dG'&d-"dT
!9=V!P-+!T
ada T tetap : dG'&d ada tetap : dG'-"dT
Pa!a T .ea*
(nilai G bergantung pada tekanan)
1g'&d
d> ' Td" -d&
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
28/52
Gas ideal : dG 'n2TdP
P
1
2
d;=nRT1
2dP
"
;=nRTlnP 2
P1
N) Berapa perubahan energy bebas Gibbs . mol gas di konpressi dari . atm menjadi .A atm
pada suhu +/ .
1ik : n : . mol
T: +/ *+, ' +D9 k
+: .A atm
.: . atm
1it : ; 1
3awab :
;=nRTlnP 2
P1
.! 9%.C! +D9 ln10
1 ' /,AC%9+ 3
rinsip persamaan ;=nRTlnP 2
P1 berlaku untuk laruran
;=nRTln a2a1
1imana :
n: mol solute
a+: aktivitas solute keadaan akhir
a.: aktivitas solute keadaan awal
ntuk larutan =larutan en#er% aktivitas solute ' konsentrasi dari larutan en#er solute tersebutdi dalam medium pelarutnya!
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
29/52
N) Berapa energy tersedia yang di perlukan ginjal untuk mentrans6er A%. mol urea dari
plasma darah ke urine pada suhu , % bila diketahui konsentrasi urea dalam plasma
darah ' A%AA/ dan konsentrasi urea dalam urine ' A% dan 2 ' 9%.C 3K mol !
3awab : ;=nRTlna2
a1
A%. ! 9%.C ! .A ln0,33
0,005 ' .A,D%9 3 ' .%A9 K3
Keterangan nilai entropi pada tekanan :
;=nRTlnP 2
P1
;
T =nRTln
P 2
P1
- :=nRTln
P 2
P1 :=nRTln
P2
P1
R7M7+ DARI CATATAN
'- &
'-n2T
>' g*w
E 'g ! &
H ' g ! p ( H' > * &
> ' $& ! T
H ' $p ! T
$p ' $v * 2
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
30/52
ma? '-Ert lnV2
v1
ma? ' $&! T
reaksi ' perhitungan H reaksi dg menyimpulkan prisip Hk Hess
H (T+) ' H * (prod) - F (reaktan)
H reaksi ' H (T.) * $p (T+-T.)
$p ' *" (pro) - *" (rep)
" ' '
T
:= $p lnT2
T1
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
31/52
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
32/52
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
33/52
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
34/52
Tam/aha, .eor& B&oe,ere.&ka
"ebagian besar aliran energi di dalam bios6er berhubungan dengan daur karbon! 3asadyang ber6otosintesis menyerap energi matahari se#ara langsung dan mengubahnya menjadi
bentuk energi kimia: glukosa dan senyawa organik lainnya! 3asad heterotrop menggunakanhasil energi ini sebagai sumber untuk pembentukan struktur biomolekul dan senyawa kimiaberenergi tinggi yang diperlukan untuk segala kegiatan yang memerlukan energi! 3adi padahakekatnya% energi matahari merupakan sumber kehidupan semua jasad% baik yang ber-6otosintesis maupun yang heterotrop! >nergi matahari merupakan sumber mula energi dalamsel hidup! @liran energi yang dimulai dari sinar matahari ditangkap oleh sel yang
ber6otosintesis lalu diubah menjadi energi kimia (@T dan E@1H)% yang selanjutnyadipakai oleh sel heterotrop untuk melangsungkan segala ma#am kegiatan di dalam sel seperti
proses kontraksi% proses pengangkutan% proses biosintesis% dan akhirnya didegradasi menjadibentuk energi yang tak terpakai lagi seperti panas yang dilepaskan ke alam lingkungannya!
Bentuk energi yang digunakan oleh sel adalah energi bebas yang dapat melakukan kerja padasuhu dan tekanan tetap! >nergi bebas ini kemudian diubah menjadi energi kimia!
erimbangan jumlah energi yang masuk ke dalam dan ke luar dari suatu jasadmerupakan proses yang pokok dalam sistem kehidupan jasad tersebut! Tanpa energi yangmasuk se#ara kontinyu dan konstan% kehidupan akan terhenti!
DA7R ENER9I DI DA5AM +E5
olekul kimia organik yang kompleks% seperti glukosa% mempunyai energi potensialyang besar karena keteraturan strukturnya! Ketidakteraturannya atau pun entropinya relati6rendah! Bila glukosa dioksidasi oleh oksigen dihasilkan enam molekul $7 +dan enam H+7%serta energi yang dilepaskan dalam bentuk panas #lan atom karbonnya mengalami kenaikanketidakteraturan! 1alam hal ini atom karbon tersebut terpisah-pisah dalam bentuk$A+sehingga menghasilkan bertambahnya posisi yang berbeda dari molekul yang satuterhadap yang lainnya! Hal ini menyebabkan naiknya entropi dan turunnya energi bebas!
1alam sistem biologi% khususnya dalam sel hidup% panas yang dihasilkan oleh prosesoksidasi tersebut tidak dapat dipakai sebagai sumber energi! roses pembakaran dalam sistem
biologi berlangsung tanpa nyala atau pada suhu yang rendah! >nergi bebas yang terkandungdi dalam molekul organik diubah dan disimpan dalam bentuk energi kimia% yaitu dalamstruktur ikatan kovalen dari
gugus 6os6at dalam molekul adenosin tri6os6at (@T)% yang terbentuk dengan perantaraanenFim dari adenosin di6os6at (@1) dan senyawa 6os6at anorganik (i) (Gambar 8!.)! 2eaksiini merupakan suatu reaksi perpindahan gugus 6os6at yang se#ara kimia dikaitkan dengantahap reaksi oksidasi khas yang berlangsung dalam katabolisme! @T yang terbentukkemudian diangkut ke setiap bagian dalam sel yang memerlukan energi! 1alam hal ini @T
berperan sebagai alat pengangkut energi bebas! "ebagian dari energi kimia yang terkandung
dalam @T itu dipindahkan bersama dengan gugus 6os6at ujungnya% ke molekul penerima
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
35/52
energi lain yang khas% sehingga molekul ini menjadi senyawa berenergi kimia dan dapatberperan sebagai sumber energi untuk proses biokimia yang lainnya!
roses pengangkutan energi kimia lainnya di dalam sel berlangsung dengan proses
pengangkutan elektron dengan perantaraan enFim% dari reaksi penghasil energi (katabolisme)ke reaksi pemakai energi (anabolisme) melalui suatu senyawa koenFim pembawa elektron!Eikotinamida adenin dinukleotida (E@1) dan nikotinamida adenin dinukleotida 6os6at(E@1) adalah dua koenFim terpenting yang berperan sebagai molekul pengangkut elektron
berenergi tinggi dari reaksi katabolisme ke reaksi anabolisme yang membutuhkan elektron!
Kedua koenFim ini berperan seperti @T sebagai alat angkut gugus 6os6at dan energidari reaksi katabolisme ke reaksi anabolisme! E@1 dan E@1 dapat mengikat danmelepaskan hidrogen ( E@1 menjadi E@1H% dan E@1 menjadi E@1H ) pada salah satugugus 6ungsionalnya! 7leh karena itu keduannya dapat berada pada keadaan teroksidasi dan
tereduksi! "i6at ini berman6aat dalam melangsungkan proses oksidasi dan reduksi
+IK57+ ATP
eranan @T sebagai sumber energi untuk metabolisme di dalam sel berlangsungdengan suatu mekanisme mendaur! @T berperan sebagai alat angkut energi kimia dalamreaksi katabolisme ke berbagai proses reaksi dalam sel yang membutuhkan energi (Gambar+) seperti proses biosintesis% proses pengangkutan% proses kontraksi otot% proses pengaliranlistrik dalam sistem syara6% dan proses peman#aran sinar (bioluminesensi) yang terjadi padaorganisme tertentu% seperti kunang kunang!
@T terbentuk dari @1 dan i dengan suatu reaksi 6os6orilasi yang dirangkaikan denganproses oksidasi molekul penghasil energi% "elanjutnya @T yang terbentuk ini dialirkan keproses reaksi yang membutuhkan energi dan dihidrolisis menjadi @1 dan 6os6at anorganik(i)! 1emikian seterusnya sehingga terjadilah suatu mekanisme daur @T-@1 se#arakontinu dan berkeseimbangan!
Berbagai senyawa lain pada sistem biologi mempunyai potensi 6os6oril yang tinggi! Beberapadiantaranya seperti 6os6oenolpiruvat% asetil 6os6at dan kreatin 6os6at mempunyai potensial
pemindahan 6os6at yang lebih tinggi dari pada @T! Jni berarti bahwa 6os6oenolpiruvat dapatmemindahkan gugus 6os6orilnya ke @1 untuk membentuk @T! Hal ini adalah salah satu#ara pembentukan @T pada peme#ahan gula! "angat berarti bahwa @T mempunyai
potensial trans6er 6os6oril yang berada ditengah diantara molekul ter6os6orilasi lainya!
1asar struktur kimia dalam hidrolisis senyawa berenergi tinggi!
Berbagai 6aktor struktur kimia menunjang besarnya perubahan energi bebas hidrolisissenyawa (6os6at) berenergi tinggi: (.) 3umlah bentuk resonansi struktur hasil reaksi hidrolisislebih banyak daripada jumlah bentuk resonansi struktur pereaksi! 1alam hal ini proses
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
36/52
hidrolisis mengakibatkan naiknya energi resonansi dan menurunnya energi bebas dari reaksikarena struktur hasil reaksi mempunyai energi bebas yang lebih ke#il (lebih mantap) daripadastruktur pereaksi! "ebagai #ontoh% gugus karboksil asetat dan struktur 6os6at anorganik (i)mempunyai jumlah bentuk resonansi yang lebih besar daripada struktur asetil6os6at% +) proses
hidrolisis mengakibatkan turunnya tolakan elektrostatik yang terjadi dalam struktur molekul!) Terjadinya mekanisme tautomerisasi keto-enolpada struktur hasil reaksi% tetapi tidak padastruktur pereaksi% yang merupakan 6aktor penting yang menunjang besarnya perubahan energi
bebas dari hidrolisis suatu senyawa berenergi tinggi seperti 6os6oenolpiruvat! C) Hidrolisismenghasilkan senyawa hasil reaksi dengan tanda muatan yang sama seperti pada hidrolisis@T pada pH ,%A menghasilkan @1 dan i! /) ;aktor lainnya yang berhubungan dengan
perbedaan kon6igurasi elektron antara struktur hasil reaksi dan struktur pereaksi adalahadanya si6at hidratasi yang lebih besar pada hasil reaksi dibandingkan dengan pereaksi!isalnya pada hidrolisis @T% @1 dan i mempunyai si6at berhidratasi lebih besar dari pada@T sehingga reaksi berlangsung lebih besar lagi ke kanan!
PRO+E+ TRAN+:ER APT
ada umumnya% senyawa 6os6at di dalam sel dapat dibagi menjadi dua golongansenyawa berenergi% senyawa 6os6at berenergi tinggi dan senyawa 6os6at berenergi rendah! Halini tergantung dari besarnya harga negati6 1GS nya yang dibandingkan dengan 1GS@T!"enyawa 6os6at berenergi tinggi seperti gliseroil 6os6at dan 6os6oenolpiruvat (senyawa antaradari glikolisis) mempunyai 1GS hidrolisis lebih negati6 daripada 1GS @T (Tabel .)!"edangkan senyawa 6os6at berenergi rendah seperti glukosa .-6os6at dan 6ruktosa .-6os6at%
mempunyai 1GS hidrolisis kurang negati6 daripada 1GS @T!
1i samping itu ada satu golongan lainnya yang termasuk senyawa berenergi tinggidan berperan sebagai #adangan energi kimia dalam sel otot% yaitufosfokreatin dan
fosfoarginin.Kedua senyawa 6os6at berenergi tinggi ini terbentuk langsung denganperantaraan enFim dari @T bila konsentrasi @T di dalam sel #ukup besar (berlebih)! 1alamhal ini meskipun 1GS hidrolisis 6os6okreatin dan 6os6oarginin lebih negati6 daripada 1GS@T reaksi berlangsung ke kanan karena terdapatnya konsentrasi @T yang berlebih di dalamsel! 2eaksi akan berlangsung ke kiri bila proses metabolisme dalam sel memerlukan @T!
1i dalam metabolisme energi% gugus 6os6at dipindahkan dari senyawa 6os6at berenergitinggi ke @1% membentuk @T! "elanjutnya @T memindahkan gugus 6os6atnya ke senyawa
penerima 6os6at% membentuk @1 dan senyawa 6os6at berenergi rendah! 1alam hal ini sistem@1-@T berperan sebagai penghubung utama antara senyawa 6os6at berenergi tinggi dansenyawa 6os6at berenergi rendah! emindahan gugus 6os6at dari -6os6ogliseroil 6os6at ke@1 dikatalisis oleh enFim 3-fosfogliserat kinase.erubahan energi bebas baku (1GS )untukreaksi ini adalah - C%/ kkal mol- ! 1alam proses ini terjadi pemindahan energi kimia dari -6os6ogliseroil 6os6at ke @1% yang disimpan dalam bentuk @T! Karena 1GS hidrolisis -6os6ogliseroil 6os6at adalah -..%9 kkal mol-.% maka jumlah energi bebas yang dipakai untuk
memindahkan gugus 6os6at ke @1 adalah ( -C%/ - ..%9 ) ? .AAU ' 9U! "edangkansisanya% .AA = 9 ' 8+U% disimpan dalam bentuk @T!
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
37/52
Hal yang sama terjadi pada pemindahan gugus 6os6at dari 6os6oenolpiruvat ke @1yang dikatalisis piruvat kinase! 2eaksi yang terdiri dua tahap ini mempunyai 1GS ' - ,%/kkalmol! 1engan #ara perhitungan diatas jumlah energi bebas baku yang disimpan dalam
bentuk @T dan yang dipakai untuk proses pemindahan dapat diketahui!
iruvat kinase
;os6oenolpiruvat * @1 '''''' iruvat * @T
1alam peranannya sebagai pembawa enegi% @T dapat memindahkan gugus 6os6atujungnya dengan perantaraan enFim keberbagai molekul penerima 6os6at seperti glukosa(dikatalisis oleh glukokinase) dan gliserol (dikatalisis oleh gliserol kinase)!
@T * 1-glukosa ''''' @1 * 1-glukosa 8-6os6at
@T * gliserol ''''' @1 * gliserol -6os6at
Kedua reaksi ini mempunyai harga 1GS negati6 sehingga reaksi berlangsung ke kanan!
Keadaan sebenarnya yang terjadi di dalam sel adalah bahwa konsentrasi senyawapereaksi dan hasil reaksi seringkali tidak sama dengan . ! 3adi perubahan energi bebasnyatidak menunjukkan harga baku! 1alam hal ini berlangsungnya suatu reaksi keseimbangan kekiri atau ke kanan tidak ditentukan oleh harga negati6 1GS% tetapi tergantung dari besarnya
konsentrasi senyawa tersebut! "ebagai #ontoh% suatu reaksi keseimbangan
@ ''' B 1GS ' - C kkal mol-
dapat berlangsung ke kiri bila konsentrasi B berlebih (besar)% atau bila @ se#ara sinambungdikeluarkan dari sistem dengan #ara mereaksikannya dengan senyawa dari sistem reaksi lain!
"istem @T-@1-@ disebut pulasistem adenilat! enguraian @T menjadi @1dan i berlangsung pada reaksi yang memerlukan energi! Beberapa reaksi lainnya memakaienergi dari penguraian @T menjadi @ dan i (piro6os6at)% seperti pada tahap reaksi
penggiatan asam lemak menjadi ester koenFim-@ asam lemak! enguraian i menjadi + idikatalisis oleh piro6os6atase% mendorong reaksi berlangsung ke kanan! "elanjutnya i dapatdipakai untuk regenerasi @T dari @1! "edangkan @ dapat diubah menjadi @1 denganenFim adenilat kinase dan @T!
@T * @ ''''' @1 * @1
@T% @1% dan @ di dalam sel bersama-sama membentuk suatu persediaan energi%disebutpersediaan adenilat atau sistem adenilat! Bila semua adenin nukleotida berada dalam
bentuk @T% sistem adenilat dikatakan penuh dengan gugus 6os6at sedangkan bila semua
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
38/52
adenin nukleotida berada dalam bentuk @% sistem adenilat disebut kosong dengan gugus6os6at! Keadaan persediaan energi ini disebut muatan energi dimana:
V@1W * V@TW
uatan >nergi ' X ---------------------------
V@W * V@1W * V@TW
3adi dalam keadaan penuh (tak ada @ dan @1)% muatan energi ' .% sedangkan dalamkeadaan kosong (tak ada @1 dan @T)% muatan energi ' A! ada keadaan setengah penuh%
semua berada dalam bentuk @1 (tak ada @ dan @T)% muatan energi ' X !
uatan energi merupakan 6aktor utama dalam pengaturan metabolisme di dalam sel%khususnya dalam mengatur katabolisme (reaksi penghasil @T) dan anabolisme (reaksi
pemakai @T)! "eperti terlihat pada Gambar / makin besar muatan energi di dalam sel% makinberkurang laju katabolisme dan makin bertambah besar laju anabolisme!
uatan energi merupakan 6aktor utama dalam pengaturan metabolisme di dalam sel%khususnya dalam mengatur katabolisme (reaksi penghasil @T) dan anabolisme (reaksi
pemakai @T)! "eperti terlihat pada Gambar 8!/% makin besar muatan energi di dalam sel%makin berkurang laju katabolisme dan makin bertambah besar laju anabolisme!
"tt#s:$$---&a'a%emia&e%u$610144$.I/N2IA
Tam/aha, !ar& Ca.a.a,
l, P = 'va"
R 3
T ; C va"
R = -
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
39/52
l, P Vs3
T
slo* - ' va"
R slo* = y
x =
2
1x10 = "01# > =
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
40/52
1imana [ dan &\ adalah entropi molar dan volume molar% sehingga :
Turunan persamaan diatas adalah slope dari masing = masing kurva versus T dan kurva
versus p!
1)3 Kese&m/a,a, 4ase su/s.a,s mur,&
"istem terdiri dari single substans (substans murni)!Transisi 6ase single substans sebagai 6ungsi temperatur dan tekanan% seperti yangdiperlihatkan oleh #ontoh L keseimbangan 6ase air sebagai 6ungsi temperatur dantekanan (pada sistem tertutup)M% seperti diperlihatkan dalam kurva berikut ini!
Tm Tb(www!google!#o!idsear#h5'phase*transition*o6*waterPP! (+D-A-+A./)
pada titik leburnya: padat #air P!! YG ' Gl= Gs
pada titik didihnya: #air uapgas
P!! YG ' Gg= Glpada titik sublimasi: padat uapgas P!! YG ' Gg= Gs
1alam keadaan setimbang% pada titik lebur% P!! YG ' A% P!! Gs' Gl
pada titik didih% P!! YG ' A% P!! Gl' Gg pada titik sublimasi P!! YG ' A% P!! Gs' Gg
http://www.google.co.id/search?q=phase+transition+of+water/http://www.google.co.id/search?q=phase+transition+of+water/ -
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
41/52
Berdasarkan hukum ketiga Termodinamika% entropi suatu senyawa selalu positi6! ;akta ini
dikombinasikan dengan persamaan (.+!+a) menunjukkan (T)pselalu negati6! "ehingga
plot versus Temeparatur pada tekanan konstan adalah kurva dengan slope negati6!
ntuk tiga 6asa dari satu senyawa tunggal :
(.+!)ada sembarang temperature [gas ] [li5 ^ [solid! >ntropi solid memiliki nilai ke#il sehingga
pada solid kurva " memiliki slope yang sedikit negati6! Kurva untuk li5uid memiliki slopeyang agak lebih negati6 disbanding solid% kurva 4i5uid!>ntropi gas memiliki nilai yang jauhlebih besar disbanding li5uid sehingga slope dari kurva Gas memiliki nilai yang negati6 besar!Kurva = kurva digambar sebagai garis lurus walaupun seharusnya agak sedikit #ekung ke
bawah! Eamun demikian argument yang dikemukakan tetap berlaku!
Kondisi termodinamika untuk kesetimbangan antar 6asa = 6asa pada tekanan konstan terlihat
pada "olid dan li5uid dapat dijumpai dalam kesetimbangan saat solid' li5uid! Iaitu pada titikpotong kurva "olid dan 4i5uid! Temperatur pada titik itu disebut titik leleh ! Begitu pun li5uiddan gas dapat dijumpai pada kesetimbangan pada temperature titik potong kurva 4i5ud dan
Gas dimana li5' gas!
"umbu termperatur dibagi interval% 1ibawah Tm solid memiliki potensial kimia terendah%antara Tmdan Tbli5uid memiliki potensial terendah% diatas Tbgas yang memiliki potensial
kimia terendah!Fasa dengan nilai potensial kimia terendah adalah fasa stabil! 3ika sistemada pada sistem dibawah temperature Tm potensial kimia li5uid akan memiliki nilai a
sementara solid memiliki nilai b! 1an li5uid dapat membeku se#ara spontan pada temperaturini% karena membeku akan menurunkan energi Gibbs! ada temperatur diatas Tm% situasinya
terbalik solid lebih besar dibanding li5uid sehingga solid akan meleleh se#ara spontanuntuk menurunkan energi Gibbs sistem! ada Tm potensial kimia solid dan li5uid sama%sehingga tidak ada diantara kedua 6asa tersebut yang lebih dominan% keduanya ada dalamkesetimbangan! "ituasai serupa juga terjadi didekat Tb! ersis dibawah Tb li5uid stabil%sedangkan persis diatas Tbgas merupakan 6asa stabil!
1iagram tersebut memperlihatkan urutan yang #ukup 6amiliar 6asa yang teramati saat soliddipanaskan pada tekanan konstan! ada temperature rendah sistem sepenuhnya berupa solid%
pada temperatur tertentu Tm li5uid mulai terbentuk% dan li5uid menjadi stabil hingga iamenguap pada temperatur Tb! rutan 6asa ini adalah konsekuensi dari urutan nilai entropiyang juga berarti konsekuensi dari 6akta bahwa kalor diserap dalam perubahan dari solid keli5uid dan dari li5uid ke gas!
Kese.&m/a,a, +ol&! G 5&u&!
1engan menerapkan persamaan $lapeyron pada perubahan solid li5uid
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
42/52
ada temperature kesetimbangan perubahan bersi6at reversible sehingga "6us ' H6usT!
erubahan dari solid ke li5uid selalu disertai penyerapanabsorpsi panas (H6us' *) sehingga
"6usbernilai positi6 untuk semua senyawa
Kuantitas &6usbisa positi6 atau negati6 tergantung pada apakah densitas solid lebih besar
atau lebih ke#il dibanding li5uid sehingga
Besaran umum untuk kuantitas diatas adalah :
"6us' 9 hingga +/ 3(K mol) &6us' (. hingga .A) #mmol
3ika sebagai ilustrasi kita memilih "6us' .8 jK moldan &6usC #mmol maka untuk garis
kesetimbangan kurva solid = li5uid!
Kese.&m/a,a, 5&u&! G 9as
@plikasi persamaan $lapeyron untuk perubahan li5uid gas menghasilkan :
Konsekuensinya :
Garis kesetimbangan li5uid = gas selalu memiliki slope positi6! ada T dan p kamar% besarnyaadalah :
@kan tetapi & sangat tergantung pada T dan p karena &\ gassangat tergantung pada T dan p!
slope kurva li5uid = gas ke#il nilainya dibanding kurva solid = li5uid!
memperlihatkan kurva l = g dan juga kurva s = l! ada kurva l - g adalah lo#us dari semuatitik (T% p) dimana li5uid dan gas dijumpai dalam kesetimbangan! Titik = titik dikiri kurva l =g ada dibawah titik didih sehingga kondisi disini li5uid stabil! Titik = titik dikanan l = gadalah kondisi dimana gas stabil!
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
43/52
erpotongan kurva s = l dan l = g menunjukkan temperature dan tekanan dimana solid% li5uiddan gas dijumpai dalam kesetimbangan! Eilai T dan p pada titik ini ditentukan oleh kondisi :
(.+!.)ersamaan (.+!.) se#ara prinsip dapat diselesaikan untuk memberikan nilai numeri# yang
de6init dari T dan p yaitu :
(.+!.C)1imana Ttdan ptadalah temperature dan tekanan triple point! Hanya ada satu triple pointseperti ini dimana spe#i6i# set dari tiga 6asa (solid-li5uid-gas) bisa berada dalamkesetimbangan!
Kese.&m/a,a, +ol&! G 9as
ntuk perubahan solid-gas kita memiliki :
1an persamaan $lapeyron adalah:
"lope kurva s-g lebih #uram pada triple point dibanding slope kurva l-g! Karena Hsub' H6us
* Hvap% maka
& pada kedua persamaan hampir sama nilainya% karena Hsublebih besar dari Hvap% slope
kurva s-g lebih #uram dibanding kurva l-g!
Titik = titik pada kurva s-g adalah set temperature dan tekanan dimana solid dijumpai beradadalam kesetimbangan dengan vapor! Titik = titik dikiri garis ada dibawah temperature
sublimasi dan menunjukkan kondisi solid yang stabil! Titik = titik dikanan kurva s-g adalahtitik diatas temperature sublimasi dan menunjukkan kondisi gas sebagai 6asa stabil! Kurva s-gharus
A.ura, :asa
@da dua 6ase dalam kesetimbangan mengimplikasikan kondisi :
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
44/52
Iang berate bahwa dua variable intensi6a yang diperlukan untuk menguraikan keadaan
system tidak lagi bersi6at independen tetapi saling berhubungan! Karena adanya hubungan
mengursiksn kesdaan system! "ystem memiliki satu derajat kebebasan atau bersi6at univerian
sementara jika hanya satu 6ase yang ada% diperlukan + variabel untuk mendeskripsikan system
dan system memiliki dua derajat kebebasan atau bivarian! 3ika ada tiga 6ase% maka ada dua
hubungan antara T dan
@turan ;asa Gibbs% (3! illard Gibbs% .9,8):
: = C G P ; "
;: derajat kebebasan0 $: bilangan komponen0 : bilangan 6asa
;: maksimum bila ' .
@turan 6asa 3! illard Gibbs! $ara terbaik untuk mengha6al aturan 6asa adalah denganmenyadari bahwa kenaikan jumlah komponen akan meningkatkan jumlah variable% sehingga$ akan memiliki tanda positi6! Kenaikan jumlah 6asa meningkatkan jumlah kondisikesetimbangan dan jumlah persamaan% sehingga mengeliminasi beberapa variable% olehkarenanya akan bertanda negati6!
ada sistem satu komponen% $ ' . sehingga ; ' = ! Hasil ini sama dengan persamaan(.+!+/) berdasarkan table .+!.! ersamaan (.+!+/) menunjukkan jumlah terbesar 6asa yang
bisa ada pada kesetimbangan pada sistem satu komponen adalah ! 1alam sistem sul6urmisalnya tidak dimungkinkan untuk sul6ur rhombi#% mono#lini#% li5uid dan gas ada dalamkesetimbangan satu sama lain! Kesetimbangan kuadruple berarti kondisi independen padadua variable dan tidak dimungkinkan hal ini terjadi!
ntuk sistem dengan satu komponen dimungkinkan untuk menurunkan dengan mudahkonsekuensi dari aturan 6asa! Kesetimbangan diwakili oleh garis dan perpotongannya dalam
diagram + dimensi! Eamun jika sistem memiliki + komponen maka diperlukan tiga variabledan diagram 6asa tersusun atas sur6a#e dan perpotongannya se#ara tiga dimensi! 3ika ada tigakomponen% diperlukan sur6a#e dengan empat dimensi ruang! &isualisasi dari situasi se#aramenyeluruh akan sulit dalam tiga dimensi dan mustahil untuk empat dimensi atau lebih!alau demikian% aturan 6asa dengan kesederhanaannya mengekspresikan batasan pada titik
perpotongan sur6a#e ruang multidimensional ini! @tas alasan ini aturan 6asa Gibbsdiperhitungkan diantara generalisasi utama dalam ilmu ;isika!"tt#:$$i%&s'ri(%&')m$%)'$keseim(angan asa+s'ri(%
$atatan pada keseimbangan 6ase H+7:Berdasarkan nilai ; untuk masing-masing daerah%
http://id.scribd.com/doc/keseimbangan%20fasa#scribdhttp://id.scribd.com/doc/keseimbangan%20fasa#scribd -
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
45/52
- daerah 6ase padat% #air dan gas% masing-masing memiliki nilai ; ' + (bivariant)!
- daerah sepanjang garis titik-titik sublimasi% lebur% penguapan% masing-masingmemiliki nilai ; ' . (univariant)% di masing-masing daerah ini H+7 berada dalamkeseimbangan dua 6ase
- daerah titik triple (T) memiliki nilai ; ' A (invariant)% pada titik T ini H+7 beradadalam keseimbangan 6ase (padat% #air dan gas)!
>nergi bebas Gibbs H+7 pada keseimbangan + 6ase% misalnya pada keseimbangan 6ase
#air gas P!! Gl' Gg
dG ' &d = "dT (lihat persamaan ini pada #atatan pertama)
maka &(l)d = "(l)dT ' &(g)d = "(g)dT P!! susun% lalu akan didapat
Y"dT ' Y&d P!!dP
dT=
?:
?V
ada sistem dalam keseimbangan (+ 6ase)%dP
dT=
? '
T ? V P!! (pers! $lapeyron)
ersamaan ini khususnya berguna bila diterapkan pada titik transisi #air uap
P!!dP
dT=
? 'va"T ? Vva" P!! T: temperatur didih
Y& ' &uap= air P!! airZZ &uap
V=RT
P P!!dP
PdT=
? 'va"
R T2 P!! (pers! $lausius-$lapeyron)
P!!dP
PdT=
? 'va"
R T2 P!! (:
dP
P=d lnP )
P!!d lnP
dT =
? 'va"
R T2 P!!
ada titik perubahan 6ase% (misal: #air gas) pada setiap tekanan dan suhu tertentu
maka
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
46/52
P!! l, P 'va"
R
1
T+2 P!! lot: ln vs
1
T slope '
'va"R
ersamaan ini dapat digunakan untuk menghitung panas penguapan (YH) suatu #airan
$ontoh: 1ata temperatur = Tekanan uap n-o#tane diketahui seperti berikut iniHitung nilai panas penguapan n-o#tane% bila diketahui 2 ' .%D9, $al K =.mol =.!
Temperatur (o$) : =.C%A .D%+ C/%. 8/%, .AC%A .+/%ATekanan (mmHg) : . .A CA .AA CAA ,8A
3awaban:YHvap' D%/, k#al K =.mol =.atau CA%A k3 K =.mol =.!
ersamaan $lausius-$lapeyron juga dapat diintegralkan antara + nilai batas suhudengan asumsi bila nilai YHvapkonstan dalam rentangan + batas suhu tersebut
d lnP=? 'va"
R
1
2dT
T2
1
2
P!! ln
P2
P1= 'va"
R ( 1T21
T1 )
P!! atau: lnP2
P1=
'va"
R ( 1T1 1
T2 )
4atihan:Tekanan uap air pada suhu +A o$ ' .,%// mmHg dan pada suhu A o$ ' .%9+C
mmHg!Hitung panas penguapan air dalam interval suhu ini!
(YHvap' .A%/ k#al mol =.)!
")3 Kese&m/a,a, 4ase mul.& kom*o,e,
"uatu sistem tertutup (pada suhu dan tekanan konstan) terdiri dari $ komponen ($ '.% +% % P) dan 6ase ( ' a% b% #% P)% berada dalam keadaan setimbang! ntuk sistem#ampuran% parameter potensial kimia (yaitu energi bebas molar parsial) lebih tepat digunakandaripada energy bebas molar!
G ' 6 (T% % n.% n+% P)
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
47/52
P!! d;=( ) ;)T)P9 n1,n2,dT+() ;
) P )T 9 n1,n2,dP+() ;
) n1 )P 9T 9n2, dn1+() ;
) n2 )P 9T 9 n1,dn2+&
P!!
)
) ;
PP & *o.e,s&al k&m&a
P!!
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
48/52
K e s e i m b a n g a n 6 a s e s i s t e m b i n e r d i p e n g a r u h i o l e h d a y a l a r u t s
u a t u l a r u t a n semakin kental suatu larutan% maka daya larutnya semakin ke#il! Hal ini
pula akanmempengaruhi suhu larutan tersebut!"ist em sa tu 6ase ya itu dimana larutan
larut pada saat awal pen#ampuran! "istemdua 6ase yaitu dimana larutan mengalami
kejenuhun!enurut aturan ;ase Gibbs: ; ' $= * +dimana: $ ' 3umlah komponen '
Bilangan 6ase1ua #airan yang bersi6at Lparty mis#ibleM bila di#ampur akan memperlihatkan
dua6 a s e # a m p u r a n ( t i d a k l a r u t s e m p u r n a t i d a k d a l a m s a t u
6 a s e ) ! " i s t e m i n i memperl ih atkan k es eimb an gan 6as e (.6as e-+ 6as e) yang
tergantung kepada
suhu da n k o n s e n t r a s i d a e r a h k e s e t i m b a n g a n b i m o d a l d a r i s i s t e m # a m p u r
a n b i n e r %memperlihatkan bentuk tipikal diagram yaitu:.!Tip ikal diagram yan g
memperlihatkan suhu kritis larutan maksimum!+!Tipikal diagram yang
memperlihatkan suhu kritis larutan minimum!!Tipikal diagram yang memiliki
kedua sistem (maksimum dan minimum)!1alam per#obaan ini
kesetimbangan sistem #ampuran yang digunakan adalahsistem biner #ampuran
6enol-air!
"tt#:$$i%&s'ri(%&')m$%)'$keseim(angan asa+s'ri(%
T&*&kal kurva kese&m/a,a, 4ase s&s.em /&,erLL
http://id.scribd.com/doc/keseimbangan%20fasa#scribdhttp://id.scribd.com/doc/keseimbangan%20fasa#scribd -
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
49/52
www!google!#o!idsear#h5'binary*phase*diagram (A/-AC-+A./)
www!google!#o!idsear#h5'binary*phase*diagram (A/-AC-+A./)
http://www.google.co.id/search?q=binary+phase+diagram/http://www.google.co.id/search?q=binary+phase+diagram/http://www.google.co.id/search?q=binary+phase+diagram/http://www.google.co.id/search?q=binary+phase+diagram/ -
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
50/52
www!google!#o!idsear#h5'binary*phase*diagram (A/-AC-+A./)
"/)3 Kese&m/a,a, 4ase kom*o,e,
(keseimbangan 6ase sistem terner)
"atu 6asa membutuhkan dua derajat kebebasan untuk menggambarkan sistem se#arasempurna% dan untuk dua 6asa dalam kesetimbangan% satu derajat kebebasan! 3adi% dapatdigambarkan diagram 6asa dalam satu bidang! $ara terbaik untuk menggambarkan sistem tigakomponen adalah dengan mendapatkan suatu kertas gra6ik segitiga (1ogra% +AAD: C,)!
Konsentrasi dapat dinyatakan dalam istilah U berat atau 6raksi mol! Bila komposisimasing-masing dinyatakan dalam persen berat masing-masing komponen% maka perludiketahui massa jenis tiap komponen untuk menghitung beratnya masing-masing!
m ' ` &
keterangan : m ' massa
http://www.google.co.id/search?q=binary+phase+diagram/http://www.google.co.id/search?q=binary+phase+diagram/ -
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
51/52
-
7/25/2019 TUGAS farmasi fisika
52/52
www!google!#o!idsear#h5'phase*diagram*J@-ater-$> (A/-AC-+A./)
+7MBER
13 Tayangan 1osen"3 raian enjelasan 1osen pada saat erkuliahan3 Te?t book