energi bebas gibbs 2

HANDOUT MATA KULIAH KIMIA FISIK

TM-1103

OLEH

SUTARNO, IR., MT

TEKNIK METALURGI, UNJANI BANDUNG

2014

TM-2011 Kimia Fisik-Sutarno

Hukum HenryTermasuk untuk penambahan atau penjumlahan reaksipanas reaksi keseluruhan sama dengan jumlah entalpi produk – entalpi reaktan

Karena itu, dengan mengetahui entalpi reaktan dan produk dapat ditentukan entalpi total untuk setiap reaksi yang terlibat dalam reaktan dan produk


Elemen dalam keadaan standar

Elemen dalam kondisi standarnya

Tanda negative berarti reaksi berlangsung eksotermis (melepas

panas)

1 mol produk

Tanda negatif berarti melepas energi (reaksi eksotermis)

2 mol produk

Dengan basis 1 mol, maka harus dibagi 2

Contoh:CO2 is used in certain kinds of fire extinguishers to put out simple fires. It works by smothering the fire with "heavier" CO2 that replaces oxygen needed to maintain a fire. CO2 is not good, however, for more exotic electrical and chemical fires.

Masalah: Berapa banyak energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu tubuh 2.5ºC (demam lebih 103ºF) bagi seseorang yang memiliki berat 110 lb (50 kg). Asumsikan badan kapasitas panas spesifik rata-rata 3 J / ºC.g.

Masalah: Apa yang akan menjadi lebih efektif mencair pipa beku - air panas atau pengering rambut (pistol udara panas). Mengapa?

Kukum pertama termodinamikaJumlah total energi (dan massa) di alam semesta adalah konstan. Dalam setiap proses energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya; tapi tidak pernah dapat diciptakan atau dihancurkan.

You can't get something for nothing” (Anda tidak bisa mendapatkan sesuatu untuk apa-apa ")


Anda juga dapat menambahkan dua reaksi bersama-sama untuk mendapatkan Hrxn untuk reaksi baru yang lain: Hitung H untuk reaksi berikut

C2H4 (g) + H2O (l) → C2H5OH (l) + ∆Hofoverall=

Pemecahan masalah :

Mengingat dua reaksi ini dan data termodinamika:

Reaksi di atas dapat dipecah menjadi 2 persamaan reaksi berikut


Selanjutnya, bila diinginkan C2H5OH sebagai produk, maka baiknya reaksi dengan mengubah tanda ∆Hof menjadi positif, senagaimana ditunjukkan persamaan reaksi berikut

Untuk mendapatkan reaksi utamanya 2 reaksi dijumlahkan dengan tetap memperhatikan stokhiometrinya

Lihat koefisien reaksi bila tidak sama maka perlu dikalikan factor sehingga menunjukkan

reaksi yang bila dijumlahkan menjadi nol. Dengan demikian kita memperoleh Hrxn

Metoda menentukan kapasitas panas

Untuk menggunakan ini secara efektif seseorang harus mengetahui kapasitas panas dari bom (bagian dalam) dan air mandi. Dengan mengukur kenaikan suhu satu air dapat menghitung jumlah panas yang dilepaskan selama proses pembakaran.


Biasanya ahli kimia menggunakan bomb

calorimeters untuk mengukur entalpi [reaksi]

pembentukan.

Soal: Hitung ∆Hrxn untuk rekasi berikut dengan harga ∆Hof :


Satuan

Unit kJ/kmol.K kPa.m3/kmol.K Bar. m3/kmol.K L.atm/kmol.K Btu/lbmol.R

R 8.31447 8.31447 0.0831447 82.05 1.9858

Tekanan/pressure

1 Pa = 1 N/m2

1 kPa = 103 Pa = 10-3 MPa

1 atm = 101.325 kPa = 1.01325 Bar = 760 mm Hg pada 0oC = 1.03323 kgf/cm2

1 mmHg = 0.1333kPa

Energy

1 kJ = 1000 J = 1000 N.m = 1 kPa m2

1 kJ/kg = 1000 m2/s2

1 kWH = 3600 kJ

1 kalori = 4.1868 kJ


Bagian 4Hukum II dan III Thermodinamika

Hukum kedua dan ketiga Thermodinamika :lingkar carnot, entropi dan hukum kedua thermodinamika, kriteria reaksi, perhitungan entropi dalam proses fisika/proses kimia/campuran, hokum ketiga thermodinamika, energi bebas Gibbs dan kesepontanan reaksi, energi bebas helmholtz, persamaan fundamental dalam sistem tertutup, potensial kimia dan persamaan fundamental dalam sistem terbuka.

Entropi

Keadaan akhir dari sistem yang lebih energik jika:

- Energi dapat tersebar di sejumlah dan berbagai molekul yang lebih besar.

- Partikel dari sistem dapat lebih tersebar (lebih teratur).

Penyebaran energi dan materi dijelaskan oleh termodinamika fungsi keadaan entropi, S.

Semakin besar penyebaran energi atau bahan dalam suatu sistem, semakin tinggi entropinya.

Semakin besar gangguan (penyebaran energi dan materi, baik dalam ruang dan dalam

berbagai) semakin tinggi entropi. Menambahkan panas ke bahan meningkatkan gangguan.


Tidak seperti ∆H, entropi, S dapat didefinisikan secara eksak karena Hukum III termodinamika : Any pure crystalline substance at a temperature of absolute zero (0.0 K) has an entropy of zero (S = 0.0 J/K.mol).

Masuk notasi (EXTREMELY PENTING !!): + S menunjukkan bahwa entropi meningkat dalam reaksi atau transformasi (itu

semakin lebih teratur - ibu alam suka) S menunjukkan bahwa entropi menurun dalam reaksi atau transformasi (itu

semakin kurang teratur {} lebih teratur - ibu alam tidak suka, tapi itu tidak terjadi)

Qualitative "Rules" About Entropy

1. Entropi meningkat sebagai salah satu pergi dari padat ke cair, atau lebih dramatis, cairan ke gas


2. Entropi meningkat sebagai salah satu pergi dari padat ke cair, atau lebih dramatis, cairan ke gas

3. Entropi meningkat jika cairan padat atau dilarutkan dalam pelarut.

4. Entropi meningkat sebagai jumlah partikel (molekul) dalam sistem meningkat:

Rute pertama 3 di atas adalah yang paling penting untuk mengevaluasi aturan Srxn.The bawah terutama untuk membandingkan entropi molekul individu atau bahan

5. The Entropi dari setiap kenaikan bahan dengan meningkatnya suhu Entropi meningkat sebagai massa molekul meningkat

6. Entropi lebih tinggi untuk senyawa lemah terikat daripada senyawa dengan ikatan kovalen yang sangat kua

Perhatikan bahwa untuk masing-masing molekul (bahan) semakin tinggi entropi, semakin besar kemungkinan molekul akan ingin "berantakan" untuk menghasilkan sejumlah molekul yang lebih kecil.

7. Entropi meningkat sebagai kompleksitas (# atom, # dari atom yang lebih berat, dll) dari molekul meningkat


Apa faktor terbesar untuk mengevaluasi Srxn untuk rxn kimia? 1) perubahan fasa 2) perubahan # molekul

Masalah: Untuk reaksi berikut, adalah entropi reaksi meningkat atau menurun?


Sama seperti dengan entalpi, seseorang dapat menghitung entropi reaksi.


Spontaneous Processes

Sebuah proses yang terjadi tanpa masukan energi bersih dari sumber eksternal dikatakan spontan (tidak sesaat).

1) rxn dari logam natrium dengan air:

2) Pembakaran

3) Ekspansi gas ke vakum


4) Garam dilarutkan

Hukum Kedua Termodinamika: Dalam setiap proses spontan entropi meningkat semestaHukum Kedua (varian): mencoba untuk melakukan pekerjaan, Anda selalu kehilangan energi ke lingkungan.

You can't even break even! Anda bahkan tidak bisa impas!

Baik entropi (S) atau entalpi (H) yang bisa memberi tahu apakah reaksi kimia akan spontan atau tidak.

Sebuah jelas (?) Kesimpulan adalah bahwa salah satu kebutuhan untuk menggunakan beberapa kombinasi dari kedua

Gibbs Energi BebasKombinasi entropi, suhu dan entalpi menjelaskan apakah reaksi akan menjadi spontan atau tidak. Simbol G digunakan untuk mendefinisikan Energi Bebas dari sistem. Karena ini ditemukan oleh J. Willard Gibbs itu juga disebut Gibbs Panduan Energy. "Gratis" energi mengacu pada jumlah energi yang tersedia untuk melakukan pekerjaan sekali Anda telah membayar dengan harga entropi. Catatan bahwa ini tidak diberikan hanya dengan H, energi panas yang dilepaskan dalam reaksi.

Ketika G negatif, ini menunjukkan bahwa reaksi atau proses spontan. Sebuah G positif menunjukkan reaksi non-spontan.


Spontan = exoergic (melepaskan energi)Non-spontan = endoergic (melepaskan energi)Ingat bahwa entropi diberikan dalam satuan J / Kmol sementara entalpi dan energi bebas dalam kJ / mol.ANGAN lupa untuk mengkonversi semua unit untuk kJ atau J ketika menggunakan kedua S dan H dalam persamaan yang sama !!


Sama seperti dengan entalpi dan entropi, seseorang dapat menghitung energi bebas dari reaksi.


Contoh: Untuk membuat besi, pabrik baja mengambil Fe2O3 (karat atau bijih besi) dan bereaksi dengan kokas (a, bentuk tidak murni kompleks karbon) untuk membuat besi dan CO2. Berdasarkan data di bawah ini, ini adalah reaksi non-spontan pada suhu kamar, tetapi menjadi spontan pada suhu tinggi. Dengan asumsi bahwa H ° dan S ° tidak berubah banyak dengan suhu, menghitung suhu-erature atas yang reaksi menjadi spontan (yaitu, G ° rxn = 0).

seperti yang kita menaikkan suhu, G ° akhirnya akan mencapai 0 dan kemudian pergi negatif & spontan, jadi mari G ° = 0 dan memecahkan T, suhu di mana ini akan terjadi:

menata ulang untuk memecahkan T memberikan:

di atas ini G suhu ° rxn akan negatif - kita akan memiliki reaksi spontan

Problem: Calculate Gºrxn for the following.


Komparasi ∆Hºrxn dan ∆Gºrxn

Entropi Fusion dan Penguapan

Sementara entropi dari kenaikan bahan terus dengan meningkatnya suhu, ada lonjakan yang cukup besar dalam entropi pada fase transisi:


Melompat ini pada titik lebur disebut entropi fusi, Sfusion, dan seperti yang Anda duga, hal itu berkaitan dengan entalpi (atau panas) fusi, Hfusion:

Lonjakan entropi pada titik didih disebut entropi penguapan, Svaporization, dan hal itu berkaitan dengan entalpi penguapan, Hvaporization:

Soal: Hitung titik didih etanol (CH3CH2OH) dari data dalam tabel termodinamika.


(literature value = 78.5°C)


Rujukan1. G. W. Castellan, Physical Chemistry, 3rd Edition, Narosa, New Delhi, 1995.

2. P. W. Atkins, Physical Chemistry, 8th Edition, Oxford University Press, Oxford, 1998.

3.


energi bebas gibbs 2

Documents