Group 2 Kimia Fisika 2

1. Apakah gambar 1 di bawah ini merupakan sistem titik triple (triple point)? Jelaskan.

Gambar 1 Gambar 2

Jawaban :Bukan. Triple point adalah ketika tiga fasa berbeda (s, l, g) secara simultan ada pada keadaan setimbang. Hal ini terjadi pada tekanan dan karakteristik suhu substansi tertentu dalam wadah tertutup (di luar kendali kita). Sedangkan pada gambar 1 merupakan titik beku (freezing point) yang nilainya lebih rendah dari triple point karena: tekanan yang tinggi dan uap air yang dipengaruhi oleh udara bebas (Contoh : N2 dan O2)

2. Jika terdapat suatu sistem, yaitu larutan asam sulfat. Hitunglah jumlah komponen pada sistem tersebut. Jelaskan.

3. Jawaban : Komponen (C) : Jumlah komponen suatu sistem dinyatakan sebagai jumlah minimum spesi

kimia yang membentuk sistem tersebut yang dapat menentukan susunan setiap system fasa sistem.

Asam sulfat merupakan asam poliprotik, yaitu asam yang mengandung lebih dari satu atom hydrogen tiap molekul yang dilepaskan menjadi ion H+, yang mengalami ionisasi secara sempurna pada tahap pertama dan tidak sempurna pada tahap kedua. Dengan reaksi:

a. H2SO4 + H2O ↔ H3O+ + HSO4- Ka1=¿¿

b. HSO4- + H2O ↔ H3O+ + SO4

-2 Ka2=¿¿

Dari reaksi ionisasi di atas, diketahui bahwa nilai Ka1 lebih besar dari Ka2 sehingga di-asumsikan semua ion H3O+ yang ada dalam larutan berasal dari ionisasi tahap pertama. Hal ini menunjukkan bahwa memang jumlah fasa dalam sistem tsb ada banyak (5 fasa) tetapi sistem merupakan sistem kesetimbangan maka jumlah komponen utamanya hanya ada tiga komponen, yaitu H2SO4, H3O+, dan SO4

2-. Karena dari 3 fasa (spesi) di atas dapat dipilih

fasa 1 fasa 2 fasa 3 fasa 4

fasa 5

dan ditentukan jumlah mol-nya masing-masing, sedangkan jumlah mol fasa yang lain dapat ditentukan melalui keadaan kesetimbangan. Dengan kata lain spesi (fasa) lain tidak independen.

Spesi: zat dalam kesetimbangan

3. Lihat gambar di samping. Berapa derajat kebebasan pada daerah bertanda orthorhombic? Dan berapa derajat kebebasan pada daerah bertanda monoclinic? Jelaskan.

Gambar 34. Jawaban :

Derajat kebebasan (F) :variabel intensif independen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan sistem dengan aturan fasa.

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

Diketahui :

pada orthorhombic : P = 1 ; C = 1

pada monoclinic : P = 1 ; C = 1

menurut aturan fasa, derajat kebebasan :F = c – p + 2, jika 1 komponen

F = 1 – p + 2

F = 3 – 1 = 2

Karena daerah monoclinic sama dengan orthorhombic maka derajat kebebasannya (f) adalah sama, yaitu 2. Artinya terdapat dua variabel intensif yang diperlukan untuk menentukan kondisi (fasa) sistem tersebut. Yaitu dengan suhu (T) dan tekanan (P).

4. Tekanan uap cairan raksa pada berbagai suhu adalah sebagai berikut :

P (mmHg) 0,0127 0,0888 0,7457 1,845 4,189

T (K) 323,15 353,15 393,15 413,15 433,15

Dengan persamaan Clausius-Clapeyron dan diagram lnP vs 1/T (gambar dapat menggunakan kertas milimeter atau menggunakan program office excel), tentukan :

a. ∆H penguapan rata-rata pada rentang suhu di atas. b. Tekanan uap raksa jika kita memanaskan raksa hingga suhu 145oC.

4. Jawaban :

P (mmHg) 0,0127 0,0888 0,7457 1,845 4,189

T (K) 323,15 353,15 393,15 413,15 433,15

ln P -4,366 -2,421 -0,291 0,0,612 1,432

01/T 0,00309 0,00283 0,00254 0,00242 0,00230

a) Dari persamaan garis y = -7380,4x + 18,475 ,

0.0022 0.0023 0.0024 0.0025 0.0026 0.0027 0.0028 0.0029 0.003 0.0031 0.0032

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

f(x) = − 7380.40326280577 x + 18.4753675471667R² = 0.999998161345213

ln PLinear (ln P)

1/T

ln P

karena y=mx

Sama dengan ln P=−∆ HR ( 1T )

Maka kemiringan ln P terhadap 1/T diperoleh -7380,4 K, sehingga:

−7380,4=−∆ HR

∆ H=(8,314 J K−1mol−1 )(7380,4K )

∆ H=61360,645J mol−1

∆ H=61,360kJmol−1

b) lnPP0

=−∆HR ( 1T −

1T 0 )

lnPP0

=−7380,4( 1418− 1433,15 )

lnPP0

=−7380,4 (0,0006 )

lnPP0

=−4,428

lnP

4,189=−4,428

P4,189

=0,0119

P=0,0500009mmHg