Fugasitas Oleh : Samuel Edo Pratama - 1106070741
Pengertian Dalam termodinamika, fugasitas dari gas nyata adalah nilai dari tekanan efektif yang menggantukan nilai tekanan mekanis sebenarnya dalam perhitungan kesetimbangan kimia yang lebih akurat. Dalam hal ini, gas ideal memiliki nilai tekanan yang sama dengan nilai potensial kimia. Potensial kimia adalah suatu bentuk energi potensial yang dapat dilepaskan atau dibutuhkan dalam proses reaksi kimia. Sebagai contoh gas nitrogen pada suhu 00C dan tekanan 100atm memiliki fugasitas sebesar 97,03 atm. Hal ini berarti potensial kimia dari gas nitrogen nyata pada tekanan 100 atm kurang dari gas nitrogen sebagai gas ideal. Besarnya nilai fugasitas dapat ditentukan dari eksperimen atau estimasi dari berbagai model seperti Van der Waals. Tekanan gas ideal dan fugasitas dapat dikaitkan satu dengan lainnya dengan bilangan tanpa dimensi koefisien fugasitas . Di mana
Dalam contoh gas nitrogen seperti di atas, gas nitrogen tersebut memiliki koefisien fugasitas 0,9703. Untuk gas ideal, di mana fugasitas dan tekanannya sama, maka nilai koefisien fugasitasnya sama dengan 1.
Fugasitas Campuran Apabila suatu campuran terdiri dari 2 macam senyawa dengan fraksi masing-masing Xa dan Xb, maka besarnya nilai fugasitas dari campuran tersebut adalah
Persamaan Fugasitas ∫ [(
)
]
Di mana z adalah faktor kompresibilitas
Fugasitas Campuran Berdasarkan Persamaan Van der Waals Persamaan Van der Waals
Mengubah
Di mana
yang berbasis molar menjadi berbasis total
adalah jumlah mol.
Sehingga persamaan kita menjadi
Kemudian bila kita ingin menghitung fugasitas komponen i dalam campuran pada suhu, tekanan, dan komposisi tertentu, maka kita menurunkan persamaan (7) terhadap (
)
(
)
Mensubtitusi persamaan (8) dengan persamaan (3) kemudian mengintegeralkannya sehingga menjadi
[
Batas atas integrasi V
]
*
(
)
(
)
+
*(
) +
, sehingga
Persamaan akhirnya menjadi (
)
Jika kita meinjau lebih dalam lagi, a dan b dapat kita asumsikan tidak berdasarkan pendapat secara termodinamis tetapi dapat diperoleh dari pertimbangan molekular. Jika kita menginterpretasikan b konstan sebagai ukuran molekul yang proposional dan mengasumsikan bahwa molekul itu bulat, maka kita memperoleh rata-rata diameter molekularnya
adalah ∑
Menyederhanakan persamaannya menjadi ∑
Jika kita menginterpretasikan a sebagai kekuatan atraksi dari 2 molekul, maka ∑∑
Dimana
adalah ukuran kekuatan atraksi antara molekul i dan j. Jika i dan j tidak identik
secara kimia dan jika kita tidak memiliki data eksperimental untuk campuran i-j, maka kita perlu menyajikan
dalam
dan
. √
Relasi ini disebut degan asumsi rata-rata geometrik yang digunakan secara ekstensif oleh Van der Waals dan pengikutinya dalam meneliti fugasitas campuran. Jika kita menyatukan persamaan (11), (13), (14), dan (15), maka nilai fugasitas untuk komponen i menjadi √
∑
√
Non Ideal Vapor/Liquid Equilibrium
Hukum Henry Hukum Henry cocok untuk larutan encer. Hukm ini mirip dengan hukum Raoult kecuali untuk konstanta yang tidak proporsional untuk tekanan uap komponen murni yang tidak konstan tetapi secara empiris ditentukan oleh data VLE. Konstanta Henry bergantung pada temperatur dan sifat alami komponen. Tidak seperti tekanan uap komponen murni, Henry bergantung pada solvent, jadi ketika menggunakan tabel kontanta Henry pastikan solventnya sesuai.
Hukum Henry cocok untuk jika konsentrasi kurang dari 10%
Excess Gibbs Energy Ada 2 parameter koreksi yang sering digunakan yaitu koefisien aktivitas dan koefisien fugasitas. Untuk fasa gas, ketika derajat non ideal digunakan, disebut Residual Gibbs Energy sedangkan untuk fasa gas disebut Excess Gibbs Energy. Persamaannya adalah
Koefisien aktivitas Koefisien aktivitas memperhitungkan variasi Hukum Raoult karena adanya Excess Gibbs Energy
adalah nilai komposisi yang berbeda untuk setiap komponen. Hukum Raoult bisa diperlebar menjadi
Persamaan di atas bisa digunakan untuk menghitung koefisien aktivitas ketika tekanan uap dan komposisi kesetimbangan diukur pada tekanan rendah.
Koefisien fugasitas Berdasarkan Residual Gibbs Energy
Nilai koefisien fugasitas gas bergantung pada suhu. Jika kita memiliki data yang berkaitan dengan faktor kompresibilitas dari gas murni, z, sebagai fungsi dari tekanan pada temperatur tetap, maka fugasitas dapat dihitung menggunakan kalkulur atau diestimasi menggunakan persamaan berikut ∑(
)
Hukum Raoult dapat dimodifikasi untuk gas non ideal menjadi
Daftar Pustaka Smith, V., Van Ness, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, 4th Edition, McGraw-Hill, Singapore, 1987, Chapter 10, 11, 12 Larrinaga, L., Graphically Determining the Wilson Parameters, Chemical Engineering, April 1981, pp. 87-91 Silverman, N., and Tassios, D., The NUmber of Roots in thr Wilson Equation and Its Effect on Vapor Liquid Equilibrium Calculations, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev., 16(1), 1977
