BAB 1 PENDAHULUAN

I.1. Definisi Fasa Fasa adalah bagian sistem yang komposisi kimia dan sfat-sifat fisiknya seragam, yang terdapat dari bagian sistem lainnya oleh adanya bidang batas. Perilaku fasa yang dipunyai suatu zat murni adalah sangat beragam dan rumit, akan tetapi data-datanya dapat dikumpulkan dan kemudian dengan teermodinamika dapat dibuat ramalan-ramalan. Pemahaman mengenai perilaku fasa berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Persamaan Claussius dan persamaan Clausius-Clapeyron menghubungkan perubahan tekanan kesetimbangan dengan pengaruh suhu. I.2. Aturan Fasa Pada tahun 1876, Gibbs menurunkan hubungan sederhana antara jumlah fasa yang setimbang, jumlah komponennya dan jumlah besaran intensif yang bebas yang harus dinyatakan untuk melukiskan keadaan sistem secara lengkap. Jumlah komponen ,c, dalam suatu sistem ialah bilangan terkecil, yang menyatakan macam kelompok zat; dimana bagi tiap kelompok, komposisi dalam tiap-tiap fasanya dapat dilukiskan sendiri. Jumlah komponen dapat lebih kecil daripada macam zat,s, 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 s 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, ila kalsium oksida padat, kalsium karbonat padat, dan gas karbon dioksida berada dalam

1

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 untuuk melukiskan keadaan sistem. I.3. Diagram Fasa Diagram fase adalah sejenis grafik yang digunakan untuk menunjukkan kondisi kesetimbangan antara fase-fase yang berbeda dari suatu zat yang sama. Dalam matematika dan fisika, diagram fase juga mempunyai arti sinonim dengan ruang fase. Komponen-komponen umum diagram fase adalah garis kesetimbangan fase, yang merujuk pada garis yang menandakan terjadinya transisi fase. I.4. Campuran zat Campuran zat terdiri dari: o Campuran kasar o Dispersi koloid o Larutan sejati Larutan: Campuran homogen antara 2 zat atau lebih Secara fisis larutan berupa: o Padatan o Cairan o Gas Larutan terdiri atas: o Solut o Solven Larutan bersifat: o Jenuh o Tak jenuh o Lewat jenuh

I.5. Gambaran termodinamika tentang campuran2

Kuantitas molar parsial Termodinamika pencampuran Potensial kimia pencampuran Campuran cairan Sifat koligatif

BAB II3

ISI

II.1. Kesetimbangan Fasa Dan Diagram Fasa Selama ini pembahasan perubahan mutual antara tiga wujud materi difokuskan pada keadaan cair. Dengan kata lain, perhatian telah difokuskan pada perubahan cairan dan padatan, dan antara cairan dan gas. Dalam membahas keadaan kritis zat, akan lebih tepat menangani tiga wujud zat secara simultan, bukan membahas dua dari tiga wujud zat.

Gambar 7.5 Diagram fasa. Tm adalah titik leleh normal air, , T3 dan P3 adalah titik tripel, Tb adalah titik didih normal, Tc adalah temperatur kritis, Pc adalah tekanan kritis. Diagram fasa merupakan cara mudah untuk menampilkan wujud zat sebagai fungsi suhu dan tekanan. Sebagai contoh khas, diagram fasa air diberikan di Gambar 7.5. Dalam diagram fasa, diasumsikan bahwa zat tersebut diisolasi dengan baik dan tidak ada zat lain yang masuk atau keluar sistem.

4

Pemahaman Anda tentang diagram fasa akan terbantu dengan pemahaman hukum fasa Gibbs, hubungan yang diturunkan oleh fisikawan-matematik Amerika Josiah Willard Gibbs (1839-1903) di tahun 1876. Aturan ini menyatakan bahwa untuk kesetimbangan apapun dalam sistem tertutup, jumlah variabel bebas-disebut derajat kebebasan F- yang sama dengan jumlah komponen C ditambah 2 dikurangi jumlah fasa P, yakni, F=C+2-P (7.1) Jadi, dalam titik tertentu di diagram fasa, jumlah derajat kebebasan adalah 2 yakni suhu dan tekanan; bila dua fasa dalam kesetimbangan-sebagaimana ditunjukkan dengan garis yang membatasi daerah dua fasa hanya ada satu derajat kebebasan-bisa suhu atau tekanan. Pada ttik tripel ketika terdapat tiga fasa tidak ada derajat kebebasan lagi. Dari diagram fasa, Anda dapat mengkonfirmasi apa yang telah diketahui, dan lebih lanjut, Anda dapat mempelajari apa yang belum diketahui. Misalnya, kemiringan yang negatif pada perbatasan padatan-cairan memiliki implikasi penting sebagaimana dinyatakan di bagian kanan diagram, yakni bila tekanan diberikan pada es, es akan meleleh dan membentuk air. Berdasarkan prinsip Le Chatelier, bila sistem pada kesetimbangan diberi tekanan, kesetimbangan akan bergeser ke arah yang akan mengurangi perubahan ini. Hal ini berarti air memiliki volume yang lebih kecil, kerapatan leb besar daripada es; dan semua kita telah hafal dengan fakta bahwa s mengapung di air. Sebaliknya, air pada tekanan 0,0060 atm berada sebagai cairan pada suhu rendah, sementara pada suhu 0,0098 C, tiga wujud air akan ada bersama. Titik ini disebut titik tripel air. Tidak ada titik lain di mana tiga wujud air ada bersama. Selain itu, titik kritis (untuk air, 218 atm, 374C), yang telah Anda pelajari, juga ditunjukkan dalam diagram fasa. Bila cairan berubah menjadi fasa gas pada titik kritis, muncul keadaan antara (intermediate state), yakni keadaan antara cair dan gas. Dalam diagram fasa keadaan di atas titik kritis tidak didefinisikan. II.2. Tipe-Tipe Diagram Fase

5

1. Diagram Fase 2 D (Dimensi) Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal, sepertiair. Sumbu-sumbu diagram berkoresponden dengan tekanan dan temperatur. Diagram fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan atau kesetimbangan fase antara tiga fase padat, cair, dan gas.

Diagram fase yang umum. Garis titik-titik merupakan sifat anomali air. Garis berwarna hijau menandakan titik beku dan garis biru menandakan titik didih yang berubah-ubah sesuai dengan tekanan. Penandaan diagram fase menunjukkan titik-titik dimana energi bebas bersifat non-analitis. Fase-fase dipisahkan dengan sebuah garis non-analisitas, dimana transisi fase terjadi, dan disebut sebagai kesetimbangan fase. Pada diagaram diatas, kesetimbangan fase antara cair dan gas tidak berlanjut sampai tak terhingga. Ia akan berhenti pada sebuah titik pada diagaram fase yang disebut sebagai titik kritis. Ini menunjukkan bahwa pada temperatur dan tekanan yang sangat tinggi, fase cair dan gas menjadi tidak dapat dibedakan, yang

6

dikenal sebagai fluida super kritis. Pada air, titik kritis ada pada sekitar 647K dan 22,064 Mpa (3.200,1psi). Keberadaan titik kritis cair-gas menunjukkan ambiguitas pada definisi di atas. Ketika dari cair menjadi gas, biasanya akan melewati sebuah kesetimbangan fase, namun adalah mungkin untuk memilih lajur yang tidak melewati kesetimbangan dengan berjalan menuju fase super kritis. Oleh karena itu, fase cair dan gas dapat dicampur terus menerus. Kesetimbangan padat-cair pada diagram fase kebanyakan zat memiliki gradien yang positif. Hal ini dikarenakan fase padat memiliki densitas yang lebih tinggi daripada fase cair, sehingga peningkatan tekanan akan meningkatkan titik leleh. Pada beberapa bagian diagram fase air, kesetimbangan fase padat-cair air memiliki gradien yang negatif, menunjukkan bahwa es mempunyai densitas yang lebih kecil daripada air.

2. Diagram Fase 3 D (Dimensi) Adalah mungkin untuk membuat grafik tiga dimensi (3D) yang menunjukkan tiga kuantitas termodinamika. Sebagai contoh, untuk sebuah komponen tunggal, koordinat 3D Cartesius dapat menunjukkan temperatur(T), tekanan(P), dan volume jenis(v). Grafik 3D tersebut kadang-kadang disebut diagram P-v-T. Kondisi kesetimbangan akan ditunjukkan sebagai permukaan tiga dimensi dengan luas permukaan untuk fase padat, cair, dan gas. Garis pada permukaan tersebut disebut garis tripel, dimana zat padat, cair, dan gas dapat berada dalam kesetimbangan. Titik kritis masih berupa sebuah titik pada permukaan bahkan pada diagram fase 3D. Proyeksi ortografi grafik P-v-T 3D yang menunjukkan tekanan dan temperatur sebagai sumbu vertikal dan horizontal akan menurunkan plot 3D tersebut menjadi diagram tekanan-temperatur 2D. Ketika hal ini terjadi, permukaan padat-uap, padat-cair, dancair-uap akan menjadi tiga kurva garis yang akan bertemu pada titik tripel, yang merupakan proyeksi ortografik garis tripel.

7

3. Diagram Fasa Biner

4. Diagram Fasa Senyawa dengan Titik Lebur Sebangun (Kongruen)

8

5. Diagram Fasa Senyawa dengan Titik Lebur Tak Sebangun (Inkongruen)

6. Diagram Larutan Padat

Sifat-sifat Larutan padat adalah sebagai berikut :

a) terbentuk dalam sistem kristal yang sama, ukuran ion atau molekul yang (relatif) sama

b) membentuk seri dengan perubahan sifat fisik dan kimiawi yang menerus.

c) Membentuk seri menerus dalam Deret Bowen

9

d) larutan homogen, komponen yang satu terbagi secara merata dalam kisi kristal komponen yang lain

7. Diagram Terner (Ternary Diagram)

10

II.3. Kuantitass Molar Parsial

Volume molar parsial: Kontribusi pada volume dari satu komponen dalam sampel terhadap volume total

o Volume besar air murni + 1 mol H2 O

(V = 18 cm3

o Volume besar etanol murni +1 mol H2O (???)

(V = 14 cm3

(V = 14 cm2 merupakan volume molar parsial air dalam etanol murni

Volume yang ditempati oleh sejumlah tertentu molekul air tergantung molekul-molekul yang mengelilingi

Volume molar parsial komponen suatu campuran berubah-ubah tergantung pada komposisi (x) karena lingkungan setiap jenis molekul berubah

Grafik volume molal parsial versus komposisi

11

Contoh studi kasus :

Seorang mahasiswa bingung ????

70 mL H2 O + 30 mL C2 H5 OH { 100 mL

H2 O = (70 mL x 0,997 g/mL)/(18 g/mol)=3,87 mol

C2H5 OH=(30 mLx 0,789 g/mL)/(46 g/mol)=0,514 mol

x H2O = 0,883

x C2H5OH = 0,117

V ! nAV A nB V B

V total = (3,87 mol x 18 mL/mol)+(0,514 mol x 53,6 mL/mol) = 97,3 mL Supaya volume menjadi 100 mL dengan komposisi yang sama berapa jumlah air dan etanol harus dicampur? ((100/97,3)x70)+((100/97,3)x30) = 72+30,8 = 100 mL Volume molar selalu positif Volume molar parsial tidak selalu positif

II.4. Termodinamika Pencampuran 2 gas sempurna dalam 2 wadah: Gi = nAA + nBB Fungsi Gibbs Pencampuran dinyatakan: (Gmix = nRT(xAln xA + xBln xB)

12

Entropi Pencampuran dinyatakan: (Smix = - nR(xAln xA + xBln xB) Entalpi Pencampuran dinyatakan: (Hmix = 0 (untuk p dan T tetap)

13

BAB III PENUTUP

III. 1 KESIMPULANDari hasil makalah yang kami buat ini, kami menyimpulkan bahwa kesetimbangan fasa sipengaruhi oleh campuran zat, sifat zat, Komponen-komponen umum diagram fase adalah garis kesetimbangan fase, yang merujuk pada garis yang menandakan terjadinya transisi fase Pemahaman mengenai perilaku fasa berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Persamaan Claussius dan persamaan Clausius-Clapeyron menghubungkan perubahan tekanan kesetimbangan dengan pengaruh suhu.

III. 2 SARANMasih banyak hal hal yang menarik mengenai kesetimbangan fasa yang belum dituangkan penulis di dalam makalah ini, semoga pembaca maupun pembuat makalah selanjutnya memuatkan hal hal yang lebih menarik tentang kesetimbangan fasa di dalam makalahnya. Penulis juga berharap makalah ini dapat menjadi bahan pegangan buat makalah selanjutnya yang berhubungan dengan ikatan logam.

14

DAFTAR PUSTAKA

Siti Jahro, Iis. 2010. Ikatan Kimia. Medan: FMIPA-UNIMED Sukadjo. 1985. Ikatan Kimia. Yogyakarta: Rineka Cipta Sunarya, Yayan. 2002. Ikatan Kimia. Bandung: UPI Syarifuddin, Nuraini. 1994. Ikatan Kimia. Bandung: Gadjah Mada University Press http://www.chem-is-try.org http://www.googlerumah kimia.blogspot.com http://www.wikipedia.free encyclopedia.org http://www.wikipedia.ikatan logam.org

15