KIMIA A 2011

• Nama Kelompok :• MUHAMAD GHADAFI

(113234019)

BIOGRAFI KELOMPOK :

KELOMPOK INI

DIBENTUK DENGAN

SISTEM RANDOMISASI

(DIOPYOK). DALAM

PRESENTASI KIMIA FISIK

II TENTANG FASE SATU

KOMPONEN INI AKAN

DIDAMPINGI OLEH IBU

DIAN NOVITA

Garis Besar

KAIDAH FASEK

ES

ET

IMB

AN

GA

N

FA

SE

SA

TU

K

OM

PO

NE

N

TR

AN

SIS

I FA

SE

OR

DE

T

ING

GI

PERSAMAAN CLAPEYRON

PERMUKAAN DAN

NANOPARTIKEL

DAERAH INTERFASE

KURVA INTERFACE

TRANSISI FASE

PADAT-PADAT

COVER DEPAN

KOLOID

UCAPAN TERIMA KASIH

KIMIA FISIKA II

START

Fasa 1 Komponen

FASA

Fasa adalah bagian yang serbasama dari suatu sistem. Serbasama dalam hal komposisi kimia dan sifat-sifat fisika dan dapat dipisahkan secara mekanik.

Tekanan dan temperatur menentukan keadaan suatu materi kesetimbangan fasa dari materi yang sama. Kesetimbangan fasa dari suatu sistem harus memenuhi syarat berikut :a) Sistem mempunyai lebih dari satu fasa

meskipun materinya samab) Terjadi perpindahan reversibel spesi kimia dari

satu fasa ke fasa lainc) Seluruh bagian sistem mempunyai tekanan dan

temperatur sama

Contoh

a. sistem satu fasa : Dua cairan yang bercampur secara homogen

b. sistem 2 fasa : cairan polar (misalnya air) dan non polar (misalnya minyak)

c. sistem belerang padat (monoklin dan rombik)

d. sistem 3 fasa : es, uap air dan air

KESETIMBANGAN FASE

SATU KOMPONEN

Kriteria Kesetimbangan

•

Komponen (c)

Derajat Kebebasan (F)Derajad kebebasan (F) dari suatu sistem setimbang merupakan variabel intensif independen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan sistem tersebut. Untuk menentukan derajad kebebasan dibutuhkan aturan fasa.

Variabel intensif independen : suhu (T), tekanan (P), dan komposisi (fraksi mol)

f = c – p + 2f = 2 – 3 + 2 = 1

Artinya yaitu hanya satu variabel intensif independen yang diperlukan untuk menentukan kondisi (fasa) sistem tersebut.

)(2)()(3 gss COCaOCaCO

KAIDAH FASE

Kaidah FasaAturan fasa mengatur hubungan antara jumlah komponen, jumlah fasa dan derajad kebebasan suatu sistem. Menurut aturan fasa :F = C-P+2 ............................................................(21)Contoh :Dalam gelas tertutup terdapat kesetimbangan antara es dan air maka derajad kebebasan sistem tersebut :F = 1 – 2 + 2 = 1

Untuk sistem 1 komponen aturan fasa berubah menjadi F= 3-P ..............................................(22)f＝ 1－ P＋ 2＝ 3－ P， (c＝ 1）Karena fasa tidak mungkin = 0, maka derajad kebebasan maksimum adalah 2 artinya sistem 1 komponen paling banyak memiliki 2 variabel intensif untuk menyatakan keadaan sistem yaitu P (tekanan) dan T (suhu).

Diagram fasa adalah diagram yang menggambarkan keadaan sistem (komponen dan fasa) yang dinyatakan dalam 2 dimensi. Dalam diagram ini tergambar sifat- sifat zat seperti titik didih, titik leleh, titik tripel. Sebagai contoh adalah diagram fasa 1 komponen adalah diagram fasa air dan diagram fasa karbondioksida.

Diagram Fasa

Diagram Fasa Air

Perpotongan garis padat-cair dan cair-gas dan padat-gas bertemu di satu titik pada tekanan dan suhu tertentu yang fasa padat, cairan, dan gasnya ada bersama-sama dalam keadaan kesetimbangan disebut titik tripel.

3 fasa H2O pada sistem tertutup

Diagram Fasa Karbondioksida

Berbeda dengan H2O, untuk CO2 titik lelehnya naik dengan naiknya tekanan. Hal ini dapat dilihat dari kemiringan garis kesetimbangan padat-cair yang berharga positif. Hal ini dikarenakan Vcair > Vpadat.

Titik tripel CO2 pada tekanan 5,11 atm. Maka pada1 atm padatan CO2 akan menyublim menjadi uapnya jika dipanaskan. Sehingga padatan CO2 dapat disebut juga “es kering”, dikarenakan dengan pemanasan, maka padatannya tidak berubah menjadi cair melainkan langsung menjadi uapnya.

Sama halnya dengan air, garis cair-uap pada diagram P-T berhenti di titik kritis pada P-T tertentu. Dan pada titik kritis, cairan dan uapnya tak dapat dibedakan.

CLAPEYRON EQUATION

♥ Mungkin melibatkan kesetimbangan padat-cair, padat-uap, atau cair-uap atau dapat pula kesetimbangan padat-padat.

♥ Kita dapat menyebut dua fase yang terlibat sebagai α dan β.

♥ Kondisi untuk kesetimbangan fase adalah µα = µβ

♥ Tidak ada subscript yang dibutuhkan karena kita hanya memiliki satu komponen saja

↔ Untuk zat murni, nilai µ sebanding dengan Gm.

↔ untuk semua titik pada garis kesetimbangan α-β. Energi molar Gibbs dari fase kesetimbangan satu komponen adalah sebanding. Energi molar Gibbs dari fasa kesetimbangan satu komponen adalah sebanding.

↔ Sehingga, pada titik 1 berlaku

pada titik 2 berlaku

atau dimana adalah perubahan infinitesimal dalam energi molar Gibbs dari fasa α dan β

↔ Karena nilai , maka

o Untuk zat murni pada satu fase,

o Sehingga didapatkan perubahan infinitesimal energi molar Gibbs untuk fase murni :

o Untuk sepanjang garis kesetimbangan fasa α dan β didapatkan :

dan

Note : ∆S dan ∆V adalah perubahan entropi dan perubahan volum untuk fase transisi β → α. Untuk transisi α → β, ∆S dan ∆V masing-masing berkebalikan tanda, dan hasil baginya tidak berubah.

Untuk perubahan fase yang reversibel (kesetimbangan), kita mempunyai

Persamaan Clapeyron

CLAUSIUS-CLAPEYRON

EQUATION

Kesetimbangan Cair–Uap dan

Padat–Uap

• Untuk fase kesetimbangan antara gas dan cair atau padat, nilainya lebih besar daripada atau , dimana T berada didekat temperatur kritis

• Jadi, saat salah satu fasenya adalah gas, maka

• Jika uap diasumsikan berperilaku mendekati sifat ideal, maka

• Dari dua pendekatan tersebut, didapatkan

Persamaan Clapeyron

Substitusi

Persamaan Clausius - Clapeyron

Apabila

• Jika rentang suhu tidak besar dan tidak dekat dengan Tc, hanya akan berbeda tipis dan plotnya akan mendekati garis lurus

• Jika kita membuat tiga pendekatan dan membuat ∆Hm menjadi konstan sepanjang garis kesetimbangan, kita dapatkan integrasi dari

menjadi

• Dengan menghilangkan subscript yang tidak dibutuhkan, kita dapatkan

Kesetimbangan Padat–Cair• Untuk transisi padat–cair,

persamaan Clausius-Clapeyron tidak digunakan.

• Untuk fusi (meleleh), persamaan Clapeyron menunjukkan :

Perkalian dengan T dan integrasi didapatkan :

• Jika kita memperkirakan konstan, persamaan sebelumnya menjadi

• Jika kita memperkirakan bernilai

konstan,persamaan menjadi

Untuk kebanyakan substansi,

adalah positif. Zat cair lebih kompresibel daripada zat padat, sehingga jika bertambah, berkurang lebih cepat daripada dan berkurang. Untuk beberapa substansi, bernilai positif pada nilai rendah dan menjadi negatif pada tinggi.

FASE TRANSISI PADAT-

PADAT

FASE TRANSISI PADAT–PADAT

• Banyak substansi memiliki lebih dari satu bentuk padat. Masing-masing bentuknya memiliki struktur kristal yang berbeda dan merupakan termodinamika stabil selama rentang T dan P tertentu. Fenomena ini disebut polymorphisme. Polymorphisme dalam suatu unsur disebut allotropi

• Polimorf yang berbeda mungkin memiliki kelarutan yang berbeda dan aktivitas biologis yang berbeda secara substansial

a. Bagian dari diagram fasa sulfur

b. Diagram fase H2O (porsi) pada tekanan tinggi

Tahap dikatakan metastabil sehubungan dengan fase β pada T dan P yang diberikan jika pada saat T dan P tersebut dan

jika tingkat konversi dari α ke β cukup lambat untuk memungkinkan

untuk tetap eksis untuk jangka waktu yang signifikan

FASE TRANSISI ORDE

TINGGI

Untuk transisi orde pertama, CP = (H /T)p dari dua tahap yang diamati berbeda. CP mungkin dapat meningkat (seperti dalam transisi dari es ke air) atau menurun (seperti dalam air → uap) dari fase T rendah menuju ke fase T tinggi.

Tepat pada transisi suhu,

nilai CP = dqP / dT = , karena panas laten bukan nol,

diserap oleh sistem tanpa perubahan

suhu.

Gambar (a) CP terhadap T

pada transisi orde pertama

Beberapa fase transisi khusus terjadi dengan

qp = H=T S =0, dengan V=0

Ini disebut transisi tingkat tinggi atau terus

menerus. Untuk transisi tingkat tinggi, U= (H-PV) = H - P V =0 Transisi orde tinggi dikenal sebagai

transisi orde kedua atau transisi lambda.

Pada transisi orde kedua, H= T S= 0, V= 0, dan Cp ≠ pada transisi suhu,

tetapi tidak berubah dengan jumlah yang

terbatas

Gambar (b)CP terhadap T

pada transisi orde kedua

Pada transisi lambda (λ), H= T S = 0 = V pada Tλ dan pada CP yang menunjukkan salah satu perilaku yaitu: -> CP mendekati terhadap Tλ yang didekati dari atas dan dari bawah, atau -> CP mendekati nilai yang terhingga yang sangat besar terhadap Tλ yang didekati dari atas dan dari bawah dan dengan kemiringan CP /T tak terhingga terhadap Tλ

Gambar (c)CP terhadap

T pada transisi lambda

Kuningan adalah campuran ekivalen dari Zn dan Cu. Struktur kristal memiliki setiap atom yang dikelilingi oleh delapan atom lain terdekat yang terletak di sudut-sudut kubus. Gaya interatomik yang sedemikian rupa adalah struktur dengan setiap atom Zn dikelilingi oleh delapan atom Cu dan setiap atom Cu dikelilingi oleh delapan atom Zn

Pada saat nol mutlak,

empat tetangga terdekat dari

setiap atom Cu(dinaungi)

adalah atom Zn (tidak dinaungi)

Atom ZnAtom Cu

Pada Tλ, setengah sisi yang diduduki oleh atom Cu

pada T=0 sekarang

ditempati oleh atom Zn (dan sebaliknya)

PERMUKAAN DAN

NANOPARTIKEL

Semakin kecil objek, semakin besar persentase atom (atau molekul) di permukaan. Untuk sebuah kubus logam yang mengandung atom N, fraksi atom di permukaan kubus ditunjukkan pada Gambar dibawah

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0

10 100 1000 104 105 106

10 100F surf N Edge

N

Gb. Daerah Interfasa

Fraksi atom pada permukaan kubus logam sebagai fungsi dari jumlah N atom dalam kubus. Nedge adalah jumlah atom seiring keunggulan kubus.

Atom-atom atau molekul dalam interior padat atau cair melakukan interaksi dengan atom atau molekul di semua sisi, tetapi atom atau molekul pada bagian permukaan memiliki sedikit interaksi sehingga kurang terikat erat denan bagian dalam. Oleh karena itu sebagai ukuran nanopartikel padat menurun, maka fraksi atom meningkat di permukaan menghasilkan penurunan titik leleh dan penurunan entalpi, mencair.

230

210

190

170

0 20 40 60

t/oC

d/nm

Titik leleh Sn sebagai fungsi diameter partikel. Grafik ini berdasarkan persamaan teoritis untuk titik leleh. Diamati leleh poin di beberapa ukuran yang sesuai serta baik dengan kurva ini

Termodinamika klasik memperlakukan sifat seperti titik leleh dan entalpi fusi sebagai konstanta, saat ukuran partikel menjadi lebih kecil dan lebih kecil, termodinamika menjadi kurang dan kurang berlaku. Aturan fase tidak berlaku pada ukuran nanoscopic. Efek permukaan yang penting tidak hanya dalam nanopartikel tetapi juga dalam makroskopik sistem. Dua bagian berikutnya berurusan dengan efek permukaan dalam sistem makroskopik

DAERAH INTERFASE

Daerah Interfase

• (a) sebuah sistem dengan 2 fase• (b) permukaan Interfasial, lapisan permukaan,

atau daerah interfase• Ciri-ciri daerah interfase yaitu daerah ini

mengandung sedikit molekul yang rapat(jika ion tidak ada

• Kecuraman kurva : (s-s,s-l,s-g) biasanya lebih curam dari (l-v)

• Pada daerah Interfase : rata2 energi interaksi intermolekul lebih variatif daripada pada daerah fase originalnya

• Interaksi Intermolekular dalam cairan menurunkan energi dalam(U)

• Molekul pada permukaan cairan daya tarik antarmolekul Energi rata2nya

• Molekul pada daerah fase(pusat) daya tarik antarmolekul Energi rata2nya

• Interaksi pada permukaan suatu cairan dan interaksi pada fase uap dapat diabaikan

• ϒαβ ; superskrip αβ mengindikasikan bahwa nilai konstanta ini bergantung pada kealamian dari fase

• W(+) A ϒαβ(+)• dWrev = -PdV+ ϒαβdA (Sistem tertutup 2

fase dalam bidang datar)• ϒαβ ϒ (sistem hanya satu fase)

• ϒ=W/A ≈ J/m2

• ϒ alami > ϒ campuran

• T bergantung pada ϒ• ϒ = 0 (pada titik kritis

contoh:Naftalena)• ϒ T (menuju suhu kritis)• ϒ(T) ϒ =ϒ0(1-T/TC)11/9 bisa

juga ϒ=ϒ0(1-T/TC) dengan 11/9≈1

• Kerja yang dilakukan oleh piston • dWrev = Fpis dly• -PdV+ ϒαβlxdly = Fpis dly dengan

V=lxlylz;A=lxlz• Fpis = -plxlz + ϒαβlx• Fpis = -plxlz + ϒlx• Apis = lxlz• Ppis = P – ϒ/lz

• (a) sebuah sistem dengan 2 fase• (b) kesesuaian sistem model Gibbs

KURVA Interfase

Ketika permukaan antara fase α dan β membentuk lengkungan, tegangan permukaan menyebabkan tekanan kesetimbangan yang berbeda pada fasa sejumalah besar α dan β. Ini dapat dilihat pada gambar 7.21a. jika piston yang lebih rendah reversibel di dorong untuk menekan fasa ke arah bagian yang berbentuk kerucut (sementara beberapa fase β didorong keluar dari wilayah kerucut melalui saluran atas) lapisan yang melengkung akan bergerak ke atas, sehingga meningkatkan luas daerah A dari antar lapisan α dan β. Karena dibutuhkan usaha untuk meningkatkan derah A, maka diperlukan gaya yang mendorong piston

Gaya yang diperlukan piston Dibagian bawah akan lebih besar dari pada gaya yang diperlukan oleh piston pada bagian atas (agar permukaan bagian β menurun). Kami telah menunjukkan bahwa Pα > Pβ ,

Untuk menghitung perbedaan tekanan kita dapat menulis persamaannya sebagai berikut :

Di mana –Pα dVα adalah kerja P-V pada sebagian besar fase α, Vα dan Vβ adalah volume fasa α dan β dan V adalah volume total dari sistemKarena volume bagian permukaan diabaikan dibandingkan dengan sebagian besar fasa kita dapat merumuskan Vα + Vβ = V

• Untuk memperoleh hubungan antara Pα dan Pβ • Kita dapat mengasumsikan antar permukaan menjadi

segmen bola. Jika piston reversibel dibiarkan didorong sedikit, sehingga dapat mengubah total volume sistem oleh dV. Dari definisi kerja sebagai produk gaya dan perpindahan, yang sama dengan (gaya / luas) x (Perpindahan x wilayah) = Tekanan x perubahan volume

• Kerja yang dilakukan pada sistem dengan piston berada -P† dV, di mana P† adalah tekanan pada antarmuka antara sistem dan lingkungan, di mana gaya sedang diberikan. Karena P†= Pβ,

dengan menggabungkan persamaan (7.32) dan (7.31), kita mendapatkan persamaan(7.33)

Misalkan R jarak dari puncak kerucut ke antar permukaan antara α dan β pada Gambar. 7.21b, sedangkan sudut yang pada fase solid di puncak kerucut Ω. Sudut fase solid total sekitarsebuah titik dalam ruang steradians 4π. Oleh karena itu, Vα sebanding dengan Ω/ 4 π dengan volume 4 / 3 πR3 dan persamaan itu merupakan radius R, dan A sama dengan persamaan luas 4 πR2 sebuah bola. (Dalam Gambar. 7.21b, merupakan semua fase berada dalam kerucut)

Oleh karena dA / dVα = 2 / R dan persamaan (7.33) untuk perbedaan tekanan antara dua fase massal dipisahkan oleh antarpermukaan bola menjadi

Persamaan (7.34) ) diturunkan secara independen oleh Young dan oleh Laplace sekitar 1805. Dengan R → ∞ pada persamaan (7.34), perbedaan tekanan yang keluar mendekati nol, hal ini seperti planar antar-permukaan. Perbedaan tekanan substansianya pada persamaan (7.34) substansial hanya jika R kecil.

Persamaan (7.34) adalah dasar untuk metode pengukuran permukaan ketegangan interface cair-uap dan cair-cair kenaikan permukaan pada pipa kapiler

Pada gambar dapat diamati bahwa antar permukaan air-udara dari larutan dalam tabung kaca berbentuk melengkung ketimbang datar. Bentuk antar permukaan merupakan besaran relatif dari kekuatan perekat antara cairan dan kaca dan kekuatan kohesif internal dalam cairan. Biarkan cairan membuat sudut kontakθ dengan kaca (Gbr. 7.22).

Ketika kekuatan perekat melebihi kekuatan kohesif maka θ terletak pada rentang 0o o gambar (7.22).

Ketika kekuatan kohesif melebihi kekuatan adesi, maka 0o o

Gambar 7.23a tabung kapiler telah dimasukkan ke dalam cairan β. Poin 1 dan 6 berada di ketinggian yang sama dalam fase (terjadi pada udara atau uap cair β), sehingga P1= P6.Poin 2 dan 5 yang terletak pada jarak yang sama di bawah fasa α pada poin 1 dan 6, sehingga P2 = P5.Poin 2 dan 3 hanya di atas dan di bawah antarmuka planar luar kapiler tabung, sehingga P2 = P3. Oleh karena itu, P5 = P3. Karena antarmuka dalam tabung kapiler yang melengkung, kitadapat memahami dari persamaan (7.34) bahwa P4 < P5= P3 Sedangkan P4 < P3 fasa β tidak dalam kesetimbangan dan cairan akan mengalir dari daerah tekanan tinggi di sekitar titik 3 ke wilayah yang bertekanan rendah sekitar titik 4, menyebabkan cairan β naik ke dalam tabung kapiler.

Dari hubungan pengurangann poin tersebut memberikan P8 - P3= P5 - P4. Tekanan yang dilakukan oleh P2 dan P3 adalah sama, sehingga

dimana P7 ditambahkan dan dikurangi. Persamaan (1.9) memberikan P2- P8 = ραgh dan P4- P7 = ρβgh, dimana ραdan ρβ adalah kerapatan dari fase α dan β dan h adalah ketinggian cairan pada pipa kapiler.

Substitusi persamaan (7.35) memberikan rumus -ρα gh = 2γ/ R ρβgh dan

untuk θ 0, kita lihat dari Gambar. 7.24a bahwa r = R cos θ, sehingga γ =( ρα - ρβ )ghr / cos θ. Karena sudut kontak yang sulit untuk mengukur secara akurat, metode kapiler bertingkat hanya akurat ketika θ = 0.Untuk merkuri cair pada kaca, antarmuka cair-uap terlihat seperti Gambar. 7.22b denganθ ∞ 140 °. Di sini, kita mendapatkan penurunan permukaan kapiler bukannya kenaikan permukaan kapiler.

Contoh dari gejala kapilaritas adalah meresapnya air pada kain pakaian.

Ruang antara serat-serat kain kompor bertindak sebagai tabung

kapiler di mana cairan ditarik. Ketika serat yang dibuat menolak air, bahan

kimia (misalnya sebuah polimer silicon) diterapkan yang membuat

sudut kontak θ melebihi 90°, sehingga airtidak ditarik ke dalam

kain.

KOLOID

Koloid

Ketika suatu larutan yang mengandung

ion Cl‑ akan ditambahkan ion Ag+ dalam

kondisi tertentu endapan AgCl padat

dapat membentuk kristal yang sangat

kecil dan tetap tersuspensi dalam cairan

bukannya sebagai endapan saat disaring.

Contoh

Sistem Koloid

Partikel-partikel yang disebut partikel koloid atau

fase terdispersi mungkin dalam keadaan padat,

cair, atau gas, atau molekul. Media dispersi

mungkin padat, cair, atau gas. Istilah koloid dapat

berarti partikel koloid ditambah media dispersi

atau hanya partikel koloid.

sol adalah sistem koloid yang media

pendispersinya adalah cairan atau gas. Ketika

media pendispersi adalah gas, sol disebut

aerosol. Kabut adalah aerosol dengan cairan

partikel. Asap adalah aerosol dengan partikel cair

atau padat. sol yang terdiri dari partikel padat

tersuspensi dalam cairan adalah suspensi koloid.

Busa adalah suatu sistem koloid di mana

gelembung gas yang tersebar di cairan atau

padat.

Koloid Liofil dan Liofob

Koloid Liofil Koloid Liofob

Senyawa tertentu dalam larutan menghasilkan sistem koloid liofil sebagai akibat dari asosiasi spontan molekul mereka untuk membentuk partikel koloid.

Koloid liofob Banyak dapat dibuat dengan reaksi presipitasi. Sebuah sol lliofob dapat juga distabilkan oleh adanya polimer (misalnya, protein gelatin) dilarutannya.

PengendapanPartikel dalam suspensi yang solid dalam cairan

akan mengendap karna pengaruh gravitasi, proses yang disebut sedimentasi atau pengendapan. Untuk partikel koloid yang ukurannya jauh di bawah 103 Å, tabrakan arus konveksi termal dan random tabrakan antara partikel koloid dan molekul dari media pendispersi dapat mencegah sedimentasi. Sebuah sol dengan partikel koloid lebih besar akan menunjukkan sedimentasi dengan waktu.

EmulsiEmulsi adalah koloid liofob. Emulsi diklasifikasikan

sebagai minyak di dalam air dimana air adalah fasa kontinu dan minyak dalam jumlah kecil dan distabilkan oleh agen pengemulsi, yang umumnya merupakan spesies yang membentuk film permukaan pada setiap tetesan koloid dan medium dispersi, sehingga menurunkan ketegangan dan mencegah koagulasi.

GelGel adalah suatu sistem koloid semirigid dari dua komponen di mana kedua komponen memperluas terus-menerus sepanjang sistem. Sebuah gel anorganik biasanya terdiri dari air yang terperangkap dalam jaringan tiga dimensi dari kristal kecil dari anorganik padat. Kristal-kristal yang diselenggarakan bersama oleh gaya van der Waals, dan air adalah baik teradsorpsi pada kristal dan mekanis tertutup.

• TERIMA KASIH TELAH MENONTON PRESENTASI DARI KAMI

• SARAN DAN KRITIK DAPAT LANGSUNG DIKIRIM KE GRUP FB REMPONG MANIA