kstb-fasa

Upload: nrevika

Post on 09-Apr-2018

231 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    1/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    BAB III

    KESETIMBANGAN FASA

    Fasa adalah bagian sistem dengan komposisi kimia dan sifat sifat fisik

    seragam, yang terpisah dari bagian sistem lain oleh suatu bidang batas.

    Pemahaman perilaku fasa mulai berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs.

    Untuk sistem satu komponen, persamaan Clausius dan Clausisus Clapeyron

    menghubungkan perubahan tekanan kesetimbangan dengan perubahan suhu.

    Sedangkan pada sistem dua komponen, larutan ideal mengikuti hukum

    Raoult. Larutan non elektrolit nyata (real) akan mengikuti hukum Henry. Sifat

    sifat koligatif dari larutan dua komponen akan dibahas pada bab ini.

    3.1. Sistem Satu Komponen

    3.1.1. Aturan Fasa Gibbs

    Pada tahun 1876, Gibbs menurunkan hubungan sederhana antara jumlah

    fasa setimbang, jumlah komponen, dan jumlah besaran intensif bebas yang dapat

    melukiskan keadaan sistem secara lengkap. Menurut Gibbs,

    += pc .......................................... (3.1)

    dimana = derajat kebebasan

    c = jumlah komponen

    p = jumlah fasa

    = jumlah besaran intensif yang mempengaruhi sistem (P, T)

    Derajat kebebasan suatu sistem adalah bilangan terkecil yang menunjukkanjumlah variabel bebas (suhu, tekanan, konsentrasi komponen komponen) yang

    harus diketahui untuk menggambarkan keadaan sistem. Untuk zat murni,

    diperlukan hanya dua variabel untuk menyatakan keadaan, yaitu P dan T, atau P

    dan V, atau T dan V. Variabel ketiga dapat ditentukan dengan menggunakan

    persamaan gas ideal. Sehingga, sistem yang terdiri dari satu gas atau cairan ideal

    mempunyai derajat kebebasan dua ( = 2).

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    2/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Bila suatu zat berada dalam kesetimbangan, jumlah komponen yang

    diperlukan untuk menggambarkan sistem akan berkurang satu karena dapat

    dihitung dari konstanta kesetimbangan. Misalnya pada reaksi penguraian H2O.

    H2O(g) H2(g) + O2(g)

    ( )( )( )OH

    OH

    PP

    PPK

    2

    22

    2/1

    = ............................................. (3.2)

    Dengan menggunakan perbandingan pada persamaan 3.2, salah satu konsentrasi

    zat akan dapat ditentukan bila nilai konstanta kesetimbangan dan konsentrasi

    kedua zat lainnya diketahui.

    Kondisi fasa fasa dalam sistem satu komponen digambarkan dalam

    diagram fasa yang merupakan plot kurva tekanan terhadap suhu.

    Gambar 3.1. Diagram fasa air pada tekanan rendah

    Titik A pada kurva menunjukkan adanya kesetimbangan antara fasa fasa

    padat, cair dan gas. Titik ini disebut sebagai titik tripel. Untuk menyatakan

    keadaan titik tripel hanya dibutuhkan satu variabel saja yaitu suhu atau tekanan.

    Sehingga derajat kebebasan untuk titik tripel adalah nol. Sistem demikian disebut

    sebagai sistem invarian.

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    3/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    3.1.2. Keberadaan Fasa Fasa dalam Sistem Satu Komponen

    Perubahan fasa dari padat ke cair dan selanjutnya menjadi gas (pada

    tekanan tetap) dapat dipahami dengan melihat kurva energi bebas Gibbs terhadap

    suhu atau potensial kimia terhadap suhu.

    Gambar 3.2. Kebergantungan energi Gibbs pada fasa fasa padat, cair dan gas terhadap

    suhu pada tekanan tetap

    Lereng garis energi Gibbs ketiga fasa pada gambar 3.2. mengikuti persamaan

    ( )( )

    STG

    P

    = ............................................ (3.3)

    Nilai entropi (S) adalah positif. Tanda negatif muncul karena arah lereng yang

    turun. Sehingga, dapat disimpulkan bahwa Sg > Sl > Ss.

    3.1.3. Persamaan Clapeyron

    Bila dua fasa dalam sistem satu komponen berada dalam kesetimbangan,

    kedua fasa tersebut mempunyai energi Gibbs molar yang sama. Pada sistem yang

    memiliki fasa dan ,

    G = G .................................................. (3.4)

    Jika tekanan dan suhu diubah dengan tetap menjaga kesetimbangan, maka

    dG = dG ................................................ (3.5)

    dTT

    GdP

    P

    GdT

    T

    GdP

    P

    G

    PTPT

    +

    =

    +

    ............... (3.6)

    Dengan menggunakan hubungan Maxwell, didapat

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    4/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    dTSdPVdTSdPV = ..............................

    (3.7)

    V

    S

    VV

    SS

    dT

    dP

    =

    =

    ........................................... (3.8)

    KarenaT

    HS

    = .................................................

    (3.9)

    makaVT

    S

    dT

    dP

    = .............................................

    (3.10)

    Persamaan 3.10 disebut sebagai Persamaan Clapeyron, yang dapat digunakan

    untuk menentukan entalpi penguapan, sublimasi, peleburan, maupun transisi

    antara dua padat. Entalpi sublimasi, peleburan dan penguapan pada suhu tertntu

    dihubungkan dengan persamaan

    penguapanpeleburanasisub HHH += lim ..............................

    (3.11)

    3.1.4. Persamaan Clausius Clapeyron

    Untuk peristiwa penguapan dan sublimasi, Clausius menunjukkan bahwa

    persamaan Clapeyron dapat disederhanakan dengan mengandaikan uapnya

    mengikuti hukum gas ideal dan mengabaikan volume cairan (Vl) yang jauh lebih

    kecil dari volume uap (Vg).

    glg VVVV = .............................................

    (3.12)

    Bila gVP

    RT= .................................................

    (3.13)

    maka persamaan 3.10 menjadi

    2RT

    HP

    dT

    dP v= .......................................... (3.14)

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    5/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    dTRT

    H

    P

    dP v2

    = ........................................

    (3.15)

    dTTR

    HdP

    P

    T

    T

    v

    P

    P

    =2

    1

    2

    1

    2

    11.......................................

    (3.16)

    =

    121

    2 11lnTTR

    H

    P

    P v........................................ (3.17)

    ( )21

    12

    1

    2lnTRT

    TTHPP v = ........................................

    (3.18)

    Persamaan 3.18 disebut Persamaan Clausius Clapeyron. Dengan

    menggunakan persamaan di atas, kalor penguapan atau sublimasi dapat dihitung

    dengan dua tekanan pada dua suhu yang berbeda.

    Bila entalpi penguapan suatu cairan tidak diketahui, harga pendekatannya

    dapat diperkirakan dengan menggunakan Aturan Trouton, yaitu

    molKJT

    HS

    didih

    penguapan

    penguapan ./88

    = ..........................

    (3.19)

    3.2. Sistem Dua Komponen

    3.2.1. Kesetimbangan Uap Cair dari Campuran Ideal Dua Komponen

    Jika campuran dua cairan nyata (real) berada dalam kesetimbangan

    dengan uapnya pada suhu tetap, potensial kimia dari masing masing komponen

    adalah sama dalam fasa gas dan cairnya.

    )()( ligi = .............................................

    (3.20)

    Jika uap dianggap sebagai gas ideal, maka

    o

    io

    gigiP

    PRTln)()( += ..................................... (3.21)

    dimana Po adalah tekanan standar (1 bar). Untuk fasa cair,

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    6/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    i

    o

    lili aRT ln)()( += ......................................... (3.22)

    Persamaan 3.20 dapat ditulis menjadi

    i

    o

    lio

    io

    gi aRTP

    PRT lnln )()( +=+ .................................. (3.23)

    Dari persamaan 3.23 dapat disimpulkan bahwa

    io

    i

    i aRTP

    PRT lnln = ........................................... (3.24)

    o

    i

    i

    iP

    Pa = .................................................. (3.25)

    Persamaan 3.25 menyatakan bahwa bila uap merupakan gas ideal, maka aktifitas

    dari komponen i pada larutan adalah perbandingan tekanan parsial zat i di atas

    larutan (Pi ) dan tekanan uap murni dari zat i (Pio).

    Pada tahun 1884, Raoult mengemukakan hubungan sederhana yang dapat

    digunakan untuk memperkirakan tekanan parsial zat i di atas larutan (Pi ) dari

    suatu komponen dalam larutan. Menurut Raoult,

    o

    iiiPxP = ................................................

    (3.26)

    Pernyataan ini disebut sebagai Hukum Raoult, yang akan dipenuhi bila

    komponen komponen dalam larutan mempunyai sifat yang mirip atau antaraksi

    antar larutan besarnya sama dengan interaksi di dalam larutan (A B = A A = B

    B). Campuran yang demikian disebut sebagai campuran ideal, contohnya

    campuran benzena dan toluena. Campuran ideal memiliki sifat sifat

    Hmix = 0

    Vmix = 0

    Smix = - R ni ln xi

    Tekanan uap total di atas campuran adalah

    21PPP +=

    oo PxPx 2211 += ....................................

    (3.27)

    Karena x2 = 1 x1, maka

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    7/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    ( ) 1212 xPPPPooo += ......................................... (3.28)

    Persamaan di atas digunakan untuk membuat garis titik gelembung (bubble

    point line). Di atas garis ini, sistem berada dalam fasa cair. Komposisi uap pada

    kesetimbangan ditentukan dengan cara

    P

    Px ii =

    '................................................... (3.29)

    Keadaan campuran ideal yang terdiri dari dua komponen dapat digambarkan

    dengan kurva tekanan tehadap fraksi mol berikut.

    Gambar 3.3. Tekanan total dan parsial untuk campuran benzena toluena pada 60 oC

    Gambar 3.4. Fasa cair dan uap untuk campuran benzena toluena pada 60 oC

    Garis titik embun (dew point line) dibuat dengan menggunakan persamaan

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    8/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    ( )oooo

    oo

    xPPP

    PPP

    1121

    21

    ++

    = ....................................... (3.30)

    Di bawah garis ini, sistem setimbang dalam keadaan uap.

    Pada tekanan yang sama, titik titik pada garis titik gelembung dan garis

    titik embun dihubungkan dengan garis horisontal yang disebut tie line (lihat

    gambar 3.4). Jika diandaikan fraksi mol toluena adalah x, maka jumlah zat yang

    berada dalam fasa cair adalah

    vl

    vxCcair

    = .......................................... (3.31)

    Sedangkan jumlah zat yang berada dalam fas uap adalah

    vl

    xlCuap

    = .......................................... (3.32)

    Penentuan jumlah zat pada kedua fasa dengan menggunakan persamaan 3.31 dan

    3.32 disebut sebagaiLever Rule.

    3.2.2. Tekanan Uap Campuran Non Ideal

    Tidak semua campuran bersifat ideal. Campuran campuran non ideal ini

    mengalami penyimpangan / deviasi dari hukum Raoult. Terdapat dua macam

    penyimpangan hukum Raoult, yaitu

    a. Penyimpangan positif

    Penyimpangan positif hukum Raoult terjadi apabila interaksi dalam

    masing masing zat lebih kuat daripada antaraksi dalam campuran zat

    ( A A, B B > A B). Penyimpangan ini menghasilkan entalpi

    campuran (Hmix) positif (bersifat endotermik) dan mengakibatkanterjadinya penambahan volume campuran (Vmix > 0). Contoh

    penyimpangan positif terjadi pada campuran etanol dan n hekasana.

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    9/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Gambar 3.5. Penyimpangan positif hukum Raoult

    b. Penyimpangan negatif

    Penyimpangan negatif hukum Raoult terjadi apabila antaraksi dalam

    campuran zat lebih kuat daripada interaksi dalam masing masing zat

    ( A B > A A, B B). Penyimpangan ini menghasilkan entalpi

    campuran (Hmix) negatif (bersifat eksotermik) mengakibatkan

    terjadinya pengurangan volume campuran (Vmix < 0).. Contohpenyimpangan negatif terjadi pada campuran aseton dan air.

    Gambar 3.6. Penyimpangan negatif hukum Raoult

    Pada gambar 3.5 dan 3.6 terlihat bahwa masing masing kurva memiliki

    tekanan uap maksimum dan minimum. Sistem yang memiliki nilai maksimum

    atau minimum disebut sistem azeotrop. Campuran azeotrop tidak dapat

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    10/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    dipisahkan dengan menggunakan destilasi biasa. Pemisahan komponen 2 dan

    azotrop dapat dilakukan dengan destilasi bertingkat. Tetapi, komponen 1 tidak

    dapat diambil dari azeotrop. Komposisi azeotrop dapat dipecahkan dengan cara

    destilasi pada tekanan dimana campuran tidak membentuk sistem tersebut atau

    dengan menambahkan komponen ketiga.

    3.2.3. Hukum Henry

    Hukum Raoult berlaku bila fraksi mol suatu komponen mendekati satu.

    Pada saat fraksi mol zat mendekati nilai nol, tekanan parsial dinyatakan dengan

    iii KxP = ................................................

    (3.33)

    yang disebut sebagai Hukum Henry, yang umumnya berlaku untuk zat terlarut.

    Dalam suatu larutan, konsentrasi zat terlarut (dinyatakan dengan subscribe 2)

    biasanya lebih rendah dibandingkan pelarutnya (dinyatakan dengansubscribe 1).

    Nilai K adalah tetapan Henry yang besarnya tertentu untuk setiap pasangan

    pelarut zat terlarut.

    Tabel 3.1. Tetapan Henry untuk gas gas terlarut pada 25oC (K2 / 109 Pa)

    GasPelarut

    Air Benzena

    H2 7,12 0,367

    N2 8,68 0,239

    O2 4,40

    CO 5,79 0,163

    CO2 0,167 0,0114

    CH4 4,19 0,569

    C2H2 0,135

    C2H4 1,16C2H6 3,07

    Kelarutan gas dalam cairan dapat dinyatakan dengan menggunakan

    tetapan Henry. Hukum Henry berlaku dengan ketelitian 1 3% sampai pada

    tekanan 1 bar. Kelarutan gas dalam cairan umumnya menurun dengan naiknya

    temperatur, walaupun terdapat beberapa pengecualian seperti pelarut amonia cair,

    lelehan perak, dan pelarut pelarut organik. Senyawa senyawa dengan titik

    didih rendah (H2, N2, He, Ne, dll) mempunyai gaya tarik intermolekular yang

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    11/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    lemah, sehingga tidak terlalu larut dalam cairan. Kelarutan gas dalam air biasanya

    turun dengan penambahan zat terlarut lain (khususnya elektrolit).

    3.2.4. Sifat Koligatif Larutan

    Sifat koligatif (colligative properties) berasal dari kata colligatus (Latin)

    yang berarti terikat bersama. Ketika suatu zat terlarut ditambahkan ke dalam

    pelarut murni A, fraksi mol zat A, xA, mengalami penurunan. Penurunan fraksi

    mol ini mengakibatkan penurunan potensial kimia. Sehingga, potensial kimia

    larutan lebih rendah daripada potensial pelarut murninya. Perubahan potensial

    kimia ini menyebabkan perubahan tekanan uap, titik didih, titik beku, serta

    terjadinya fenomena tekanan osmosis. Sifat koligatif diamati pada larutan sangat

    encer, dimana konsentrasi zat terlarut jauh lebih kecil dari pada konsentrasi

    pelarutnya (x2

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    12/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    3.2.4.1. Penurunan Tekanan Uap ( P)

    Bayangkan suatu larutan yang terdiri dari zat terlarut yang tidak mudahmenguap (involatile solute). Kondisi ini umumnya berlaku untuk zat terlarut

    berupa padatan, tetapi tidak untuk zat cair maupun gas. Tekanan uap larutan (P)

    kemudian akan bergantung pada pelarut saja (P1). Sehingga penurunan tekanan

    uap dapat dinyatakan sebagai

    P = P1o P1 ...

    (3.34)

    Jika nilaiP1 disubstitusi dengan persamaan 3.26, maka

    oo PxPP 111 .= .....

    (3.35)

    )1( 11 xPo =

    21 .xPPo= .

    (3.36)

    dimana x1 = fraksi mol pelarut

    x2 = fraksi mol zat terlarut

    Fraksi mol (xi) adalah perbandingan jumlah mol zat i (ni) terhadap jumlah mol

    total (ntotal)dalam larutan. Untuk larutan yang sangat encer, n2

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    13/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Titik didih (boiling point / Tb) normal cairan murni adalah suhu dimana

    tekanan uap cairan tersebut sama dengan 1 atm. Penambahan zat terlarut yang

    tidak mudah menguap menurunkan tekanan uap larutan. Sehingga, dibutuhkan

    suhu yang lebih tinggi agar tekanan uap larutan mencapai 1 atm. Hal ini

    mengakibatkan titik didih larutan lebih tinggi daripada titik didih pelarut

    murninya.

    Dari persamaan 3.36, penurunan tekanan uap ( P) dapat dinyatakan

    sebagai P1o P1 = P1

    o . x2 ....................................

    (3.40)

    x2 = o

    o

    P

    PP

    1

    11

    (3.41)

    Menurut persamaan Clausius Clapeyron,

    ln1

    2

    P

    P=

    ( )

    21

    12

    TRT

    TTHV ....

    (3.42)

    Bila P2 = P1 dan T2 = Tb

    P1 = P1o T1 = Tb

    o

    maka persamaan Clausius Clapeyron dapat ditulis menjadi

    ln oP

    P

    1

    1=

    b

    o

    b

    o

    bbV

    TRT

    TTH )( ..

    (3.43)

    ln

    o

    o

    PPP

    1

    111 = ( )bV TTRTH

    21

    .......

    (3.44)

    Pada larutan encer,o

    o

    P

    PP

    1

    11 sangat kecil, sehingga

    lno

    o

    P

    PP

    1

    11 = -

    o

    o

    P

    PP

    1

    11 ...........

    (3.45)

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    14/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Karena Tb sangat kecil, maka Tb Tbo

    -o

    o

    PPP

    1

    11 =( )

    ( )bob

    V TTRH

    2 ...

    (3.46)

    - x2 = ( )( )b

    o

    b

    V TTR

    H

    2 ......

    (3.47)

    1

    2

    n

    n= -

    ( )( )b

    ob

    V T

    TR

    H

    2 ..

    (3.48)

    1

    1

    2

    2

    1

    2

    w

    Mx

    M

    w

    n

    n= .............................. (3.49)

    dengan w1 dan M1 masing masing adalah berat dan massa molar pelarut, serta w2

    dan M2 adalah berat dan massa molar zat terlarut. Jika w1 dianggap 1000 gram,

    12

    1

    2 .Mm

    n

    n = .....

    (3.50)

    m2 . M1 = - ( )( )b

    o

    b

    V TTR

    H

    2 ....

    (3.51)

    Tb = -( )

    v

    ob

    H

    MTR

    1

    2

    . m2 ......................................

    (3.52)

    Tb = Kb . m2 ..........................................

    (3.53)

    Penambahan zat terlarut juga mengakibatkan terjadinya penurunan titik

    beku (freezing point / Tf). Dengan menggunakan cara yang sama, didapat

    Tf = Kf . m2 ...........................................

    (3.54)

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    15/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    3.2.4.3. Tekanan Osmosis ( )

    Pendekatan tekanan osmosis dapat dijelaskan sebagai berikut. Suatularutan terpisah dari pelarut murninya oleh dinding semi permiabel, yang dapat

    dilalui oleh pelarut, tetapi tidak dapat dilalui oleh zat terlarutnya. Karena potensial

    kimia larutan lebih rendah, maka pelarut murni akan cenderung bergerak ke arah

    larutan, melalui dinding semi permiabel.

    Gambar 3.8. Tekanan osmosis

    Pada kesetimbangan, tekanan di bagian kiri adalah P dan tekanan di

    bagian kanan adalah P + . adalah perbedaan tekanan dari kedua sisi yang

    dibutuhkan untuk menghindari terjadinya aliran spontan melalui membran ke

    salah satu sisi.

    Menurut hubungan Maxwell,

    dG = - S dT + V dP ............................................. (3.55)

    dn

    G= -

    n

    SdT +

    n

    VdP ...

    (3.56)d = - S dT + dP .....

    (3.57)

    KarenaTP

    = , maka

    d = dP

    0

    ..

    (3.58)

    pelarut

    murnilarutan

    dinding semi permiabel

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    16/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Bila Vdianggap tidak bergantung pada tekanan, maka

    =

    (3.59)

    Menurut kesetimbangan kimia,

    = o + RT lno

    P

    P..

    (3.60)

    - o = RT lno

    P

    P......

    (3.61)

    = - RT lno

    P

    P

    (3.62)

    dimana P = P1 = tekanan uap larutan

    Po = P1o = tekanan uap pelarut murni

    Jika persamaan 3.59 disamakan dengan persamaan 3.62, maka

    - RT ln oPP1

    1 = ...

    (3.63)

    Menurut Hk. Raoult

    x1 = oP

    P

    1

    1......

    (3.64)

    x1 = (1 x2) (3.65)

    Sehingga, persamaan 3.63 menjadi

    - RT ln oP

    P

    1

    1= ...

    (3.66)

    - RT ln x1 = ...

    (3.67)

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    17/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    = -

    RTln (1 x2) .........................

    (3.68)

    Pada larutan sangat encer, x2 sangat kecil sehingga ln (1 x2) - x2.

    = -

    RT(- x2) .....................................

    (3.69)

    =1n

    V

    RT

    .1

    2

    n

    n...

    (3.70)

    = R.T.C2 .............................................

    (3.71)

    dimana C2 adalah konsentrasi zat terlarut.

    3.2.5. Sistem Dua Komponen dengan Fasa Padat Cair

    Sistem biner paling sederhana yang mengandung fasa padat dan cair

    ditemui bila komponen komponennya saling bercampur dalam fas cair tetapi

    sama sekali tidak bercampur pada fasa padat, sehingga hanya fasa padat dari

    komponen murni yang akan keluar dari larutan yang mendingin. Sistem seperti itu

    digambarkan dalam diagram fasa Bi dan Cd berikut.

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    18/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Gambar 3.9. Kurva pendinginan dan diagram fasa suhu persen berat untuk sistem Bi Cd

    Bila suatu cairan yang mengandung hanya satu komponen didinginkan,

    plot suhu terhadap waktu memiliki lereng yang hampir tetap. Pada suhu

    mengkristalnya padatan yang keluar dari cairan, kurva pendingina akan mendatar

    jika pendinginan berlangsung lambat. Patahan pada kurva pendinginan

    disebabkan oleh terlepasnya kalor ketika cairan memadat. Hal ini ditunjukkan

    pada bagian kiri gambar 3.9, yaitu cairan hanya mengandung Bi (ditandai dengan

    komposisi Cd 0%) pada suhu 273oC dan cairan yang hanya mengandung Cd

    (ditandai dengan komposisi Cd 100%) pada suhu 323oC.

    Jika suatu larutan didinginkan, terjadi perubahan lereng kurva pendinginan

    pada suhu mulai mengkristalnya salah satu komponen dari larutan, yang

    kemudian memadat. Perubahan lereng ini disebabkan oleh lepasnya kalor karena

    proses kristalisasi dari padatan yan gkeluar dari larutan dan juga oleh perubahan

    kapasitas kalor. Hal ini dapat terlihat pada komposisi 20% dan 80% Cd. Untuk

    komposisi 40% Cd pada suhu 140oC, terjadi pertemuan antara lereng kurva

    pedinginan Bi dan Cd yang menghasilkan garis mendatar. Pada suhu ini, Bi dan

    Cd mengkristal dan keluar dari larutan, menghasilkan padatan Bi dan Cd murni.

    Kondisi dimana larutan menghasilkan dua padatan ini disebut titik eutektik, yang

    hanya terjadi pada komposisi dan suhu tertentu. Pada titik eutektik terdapat tiga

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    19/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    fasa, yaitu Bi padat, Cd padat dan larutan yang mengandung 40% Cd. Derajat

    kebebasan untuk titik ini adalah 0, sehingga titik eutektik adalah invarian.

    Eutektik bukan merupakan fasa, tetapi kondisi dimana terdapat campuran yang

    mengandung dua fasa padat yang berstruktur butiran halus.

    3.2.5.1. Pembentukan Senyawa

    Komponen komponen pada sistem biner dapat bereaksi membentuk

    senyawa padat yang berada dalam kesetimbangan dengan fas cair pada berbagai

    komposisi. Jika pembentukan senyawa mengakibatkan terjadinya daerah

    maksimum pada diagram suhu komposisi, maka disebut senyawa bertitik lebur

    sebangun (congruently melting compound). Contoh senyawa ini dapat dilihat

    pada diagram fas Zn Mg pada gambar 3.10.

    Gambar 3.10. Diagram fasa Zn Mg

    Selain melebur, senyawa juga dapat meluruh membentuk senyawa lain dan

    larutan yang setimbang pada suhu tertentu. Titik leleh ini disebut titik leleh tak

    sebangun (incongruently melting point) dan senyawa yang terbentuk disebut

    senyawa bertitik lebur tak sebangun. Hal ini terjadi pada bagian diagram fasa

    Na2SO4 H2O yang menunjukkan pelelehan tak sebangun dari Na2SO4.10H2O

    menjadi kristal rombik anhidrat Na2SO4.

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    20/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Gambar 3.11 Bagian diagram fasa Na2SO4 H2O

    3.2.5.2. Larutan Padat

    Pada umumnya, padatan murni bisa didapatkan pada saat larutan

    didinginkan. Tetapi, pada beberapa sistem, bila larutan didinginkan, maka larutan

    padatlah ( solid solution) yang akan keluar. Contoh sistem yang membentuk

    larutan padat adalah sistem Cu Ni.

    Gambar 3.12. Diagram fasa Cu Ni

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    21/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Pada gambar 3.12, terlihat adanya daerah dimana terdapat fasa cair

    (larutan) dan fasa padat (larutan padat) yang berada dalam kesetimbangan. Garis

    yang berbatasan dengan fasa cair disebut sebagai garis liquidus, sedangkan garis

    yang berbatasan dengan fasa padat disebut garis solidus. Larutan padat pada

    sistem ini disebut sebagai fasa . Komposisi masing masing fasa dapat

    ditentukan dengan menggunakan lever rule. Kondisi fasa fasa yang ada dalam

    sistem pada berbagai suhu dapat dilihat pada gambar 3.13.

    Gambar 3.13. Kondisi fasa fasa dalam sistem Cu Ni pada berbagai suhu

    3.3. Sistem Tiga Komponen

  • 8/7/2019 kstb-fasa

    22/22

    Bahan Ajar Kimia Fisika

    Gambar 3.14. Diagram fasa sistem tiga komponen air asam asetat vinil asetat