KIMIA FISIK REVISI.doc

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Latar Belaka Belakang ng

Fasa adalah bagian sistem dengan komposisi kimia dan sifat – sifat fisik  sera seraga gam, m, yang ang terp terpis isah ah dari dari bagi bagian an sist sistem em lain lain oleh oleh suat suatu u bida bidang ng bata batas. s. Kesetimbangan Fasa adalah suatu keadaan dimana suatu zat memiliki komposisi yang yang pasti pasti pada pada kedua kedua fasany fasanyaa pada pada suhu suhu dan tekana tekanan n terten tertentu. tu. Pemaha Pemahaman man  perilaku fasa mulai berkembang dengan adanya aturan fasa Gibbs. Untuk sistem satu komponen, persamaan Clausius dan Clausisus – Clapeyron menghubungkan  perubahan tekanan kesetimbangan dengan perubahan perubahan suhu.

1.2 Rumusan Rumusan masala masalah h

1.. ..1

Penge engert rtia ian n fasa fasa

1.. 1..

Penger Pengertia tian n kesetim kesetimban bangan gan fasa fasa system system satu satu kompo komponen nen!!

1.." 1.."

#agaim #agaimana ana $iagra $iagram m kesetimb kesetimbang angan an fasa system system satu satu kompon komponen! en!

1..% 1..& 1..&

'pa sa(a )ontoh*)on )ontoh*)ontoh toh kesetimbanga kesetimbangan n fasa system satu komponen komponen!!

1.3 Tu Tujuan juan penulsan

1.". 1.".1 1

Peng Penger erti tian an keset kesetim imba bang ngan an

1.". 1.".

Penger Pengertia tian n kesetim kesetimban bangan gan fasa fasa system system satu satu kompo komponen nen

1."." 1."."

Untuk mengetahui mengetahui diagram diagram kesetim kesetimbanga bangan n fasa system satu komponen komponen

1.". .".%

Untu Untuk k menge engeta tah hui )ont )onto oh*)o h*)ont nto oh kese keseti tim mban bangan gan fasa fasa syst system em satu satu komponen

1

BAB II PE!BAHA"AN 2.1 Pengertan #asa De$ns $ase

Kata +fase berasal dari bahasa yunani yang bermakna permun)ulan. Fase adala adalah h suat suatu u daera daerah h di mana mana semua semua sifat sifat fisi fisik k dari dari baha bahan n dasar dasarny nyaa serag seragam am -homogen. Contoh sifat fisik meliputi densitas, indeks bias, dan komposisi kimia. /e)ara singkat, fase adalah suatu daerah dengan bahan kimia yang seragam, se)ar se)araa fisik fisik berb berbed eda, a, dan dan -serin -sering g dapa dapatt dipi dipisa sahk hkan an se)ar se)araa meka mekani nis. s. dapa dapatt dipisah dipisahkan kan se)ara se)ara mekani mekaniss berart berartii fase tersebu tersebutt dapat dapat dipisah dipisahkan kan dengan dengan )ara )ara filtrasi, sedimentasi, destilasi, dekantasi, ekstraksi -pemisahan heterogen $alam hal ini tidak termasuk pemisahan dengan )ara penguapan, destilasi, adsorbsi, atau ekstraksi karena pemisahan dengan )ara tersebut digunakan pada sistem homogen Untuk )ontoh sederhana adalah, di dalam sistem yang terdapat es batu dan air di sebuah gelas, es batu merupakan fase padat, air merupakan fase )air, dan uap air di sekitar gelas gelas adalah fase gas. Perbeda Perbedaan an fase dapat dapat digamb digambark arkan an sebaga sebagaii negara negara yang yang berbed berbedaa materi materi seperti gas, )air, padat, plasma atau #ose*0instein kondensat. Perbedaan fase (uga mungkin ada dalam suatu keadaan tertentu dari materi. /eperti ditun(ukkan dalam diagram untuk besi paduan, ada beberapa tahapan baik untuk negara padat dan )air. Fase (uga dapat dibedakan berdasarkan kelarutan seperti di kutub -hidrofilik atau non*polar -hidrofobik. Campuran air -)airan polar dan minyak -)airan non*  polar se)ara spontan akan terpisah men(adi dua tahap. 'ir memiliki kelarutan yang sangat rendah -tidak larut dalam minyak, dan minyak memiliki kelarutan rendah dalam air. Kelarutan adalah (umlah maksimum zat terlarut yang dapat larut

2

BAB II PE!BAHA"AN 2.1 Pengertan #asa De$ns $ase

Kata +fase berasal dari bahasa yunani yang bermakna permun)ulan. Fase adala adalah h suat suatu u daera daerah h di mana mana semua semua sifat sifat fisi fisik k dari dari baha bahan n dasar dasarny nyaa serag seragam am -homogen. Contoh sifat fisik meliputi densitas, indeks bias, dan komposisi kimia. /e)ara singkat, fase adalah suatu daerah dengan bahan kimia yang seragam, se)ar se)araa fisik fisik berb berbed eda, a, dan dan -serin -sering g dapa dapatt dipi dipisa sahk hkan an se)ar se)araa meka mekani nis. s. dapa dapatt dipisah dipisahkan kan se)ara se)ara mekani mekaniss berart berartii fase tersebu tersebutt dapat dapat dipisah dipisahkan kan dengan dengan )ara )ara filtrasi, sedimentasi, destilasi, dekantasi, ekstraksi -pemisahan heterogen $alam hal ini tidak termasuk pemisahan dengan )ara penguapan, destilasi, adsorbsi, atau ekstraksi karena pemisahan dengan )ara tersebut digunakan pada sistem homogen Untuk )ontoh sederhana adalah, di dalam sistem yang terdapat es batu dan air di sebuah gelas, es batu merupakan fase padat, air merupakan fase )air, dan uap air di sekitar gelas gelas adalah fase gas. Perbeda Perbedaan an fase dapat dapat digamb digambark arkan an sebaga sebagaii negara negara yang yang berbed berbedaa materi materi seperti gas, )air, padat, plasma atau #ose*0instein kondensat. Perbedaan fase (uga mungkin ada dalam suatu keadaan tertentu dari materi. /eperti ditun(ukkan dalam diagram untuk besi paduan, ada beberapa tahapan baik untuk negara padat dan )air. Fase (uga dapat dibedakan berdasarkan kelarutan seperti di kutub -hidrofilik atau non*polar -hidrofobik. Campuran air -)airan polar dan minyak -)airan non*  polar se)ara spontan akan terpisah men(adi dua tahap. 'ir memiliki kelarutan yang sangat rendah -tidak larut dalam minyak, dan minyak memiliki kelarutan rendah dalam air. Kelarutan adalah (umlah maksimum zat terlarut yang dapat larut

2

dalam sebuah pelarut sebelum terlarut berhenti untuk membubarkan dan tetap dalam tahap yang terpisah. /ebuah )ampuran dapat terpisah men(adi lebih dari dua fase )air dan fase konsep pemisahan meluas ke padat, padat yaitu dapat terbentuk larutan padat atau mengkristal ke dalam fase kristal berbeda. ogam  pasangan yang saling larut dapat terbentuk paduan, sedangkan logam pasangan yang tidak bisa saling larut. Ban%akn%a $ase

#anya #anyakny knyaa fase fase dalam dalam sistem sistem diberi diberi notasi notasi  P . Gas, atau )ampuran gas, adalah fase tunggal2 kristal adalah fase tunggal2 dan dua )airan yang dapat )ampur  se)ara total membentuk fase tunggal. 0s adalah fase tunggal, 3alaupun es dapat dipotong*4potong men(adi bagian*bagian ke)il. Campuran es dan air adalah sistem dua fase - P  P 5  3alaupun sulit untuk menemukan batas antara fase*fasenya. Campuran dua logam adalah sistem dua fase - P 5  (ika logam*logam itu tak dapat )ampur, tetapi merupakan sistem satu fase - P  5  5 1 (ika logam*logamnya dapat )ampur. Contoh ini menun(ukan bah3a memutuskan apakah suatu sistem terdiri dari satu atau dua fase, tidak selalu mudah. arutan padatan ' dalam  padatan # –)ampuran yang homogen dari dua komponen– bersifat seragam pada skala molekuler. $alam suatu larutan, atom*atom ' dikelilingi oleh atom*atom dari dari ' dan dan #, dan dan sem sembara barang ng samp sampel el yabng abng dipo dipoto tong ng dari dari pada padata tan n itu, itu,  bagaimanapun ke)ilnya, adalah )ontoh yang yang tepat dari komposisi keseluruhannya. $ispersi adalah seragam pada skala makroskopik, tetapi tidak pada skala mikros mikroskop kopik, ik, karena karena disper dispersi si terdiri terdiri atas atas butira butiran*b n*buti utiran ran atau tetesan tetesan*tet *tetesan esan komponen didalam matriks komponen lain. /ampel ke)il s eluruhnya dapat berasal dari dari buti butira ran n ke)i ke)ill ' murn murni, i, sehi sehing ngga ga samp sampel el itu itu buka bukan n )ont )ontoh oh tepa tepatt dari dari keseluruhannya. $ispersi seperti ini penting karena dalam banyak material tingkat tinggi tinggi -ba(a, siklus perlakuan perlakuan panas digunakan untuk memperoleh memperoleh pengendapan pengendapan dispersi halus partikel* partikel dari suatu fase -seperti fase kabrid, di dalam suatu matriks yang terbentuk dari fase larutan padat (enuh. Kemampuan mengendalikan stru strukt ktu ur

mikro ikro

yang ang

dih dihasil asilk kan

dari dari

kese keseti tim mban bangan gan

fase fase

memungkinkan penyesuaian sifat mekanik pada pemakaian khusus.

3

inil inilah ah

yang ang

Ban%akn%a k&mp&nen

#anyaknya komponen dalam sistem C  adalah (umlah minimum spesies bebas yang diperlukan untuk menemukan komposisi semua fase yang ada dalam sistem. $efinisi ini mudah diberlakukan (ika spesies yang ada dalam sistem tidak  bereaksi, sehingga kita hanya menghitung banyaknya. 6isalnya air murni adalah sistem satu komponen -C 5 1 dan )ampuran etanol dan air adalah sistem dua komponen -C  5 . 7ika spesies bereaksi dan berada

pada kesetimbangan kita

harus

memperhitungkan arti kalimat +semua fase dalam definisi tersebut. 7adi, untuk  amonium klorida yang dalam kesetimbangan dengan uapnya,  89%Cl-s  89"-g : 9Cl -g Kedua fase mempunyai komposisi formal +89 %Cl dan sistem mempunyai satu komponen. 7ika 9Cl berlebih ditambahkan, sistem mempunyai dua komponen karena sekarang (umlah relatif 9Cl dan 89" berubah*rubah. /ebaliknya, kalsium karbonat berada dalam kesetimbangan dengan uapnya CaC;"-s  Ca;-s : C;-g 'dalah sistem dua komponen karena +CaC; " tidak menggambarkan komposisi uapnya. -Karena tiga spesies dihubungkan oleh stokiometri reaksi maka konsentrasi kalsium oksida bukanlah
. "stem "atu '&mp&nen 2.2.1

Pengertan sstem satu k&mp&nen

Untuk sistem satu komponen seperti air murni, aturan fasanya adalah = f 5 " *p. Karena fasa tidak mungkin 5 >, maka dera(ad kebebasan maksimum adalah 4

 artinya sistem 1 komponen paling banyak memiliki 
$engan demikian untuk sistem satu komponen maksimum ada dua
2.2.2

'esetm(angan )ar*)ar

7ika se(umlah ke)il toluena ditambahkan ke dalam @beaker glassA yang telah terisi benzena lalu kita perhatikan, tanpa memandang (umlah toluena yang ditambahkan, )ampuran yang diperoleh akan berupa satu fase. $ua )airan tersebut disebut saling melarutkan -)ompletely mis)ible. Kebalikan dari sifat ini (ika air  di)ampurkan ke nitrobenzena akan terbentuk dua lapisan )airan yang terpisah,air  akan mengandung se(umlah ke)il nitrobenzena yang dapat larut,demikian (uga nitrobenzena mengandung hanya sedikit air yang dapat larut. Cairan sema)am ini disebut tidak saling melarutkan -immis)ible. 7ika se(umlah phenol ditambahkan ke dalam air mula mula akan terbentuk )airan satu fase, pada penambahan phenol selan(utnya maka air akan (enuh dengan phenol dan bila terus ditambahkan phenol ke dalamnya akan terbentuk dua lapisan )airan, satu lapisan kaya dengan air lapisan yang lain kaya dengan phenol. Cairan sema)am ini disebut saling melarutkan sebagian -partially mis)ible. /istem sema)am inilah yang akan kita bahas di sini. Perhatikan sistem yang berada dalam kesetimbangan yang terdiri dari dua lapisan )airan atau dua fase )airan. 6isalnya salah satu lapisan )airan terdiri dari )airan ' murni,lapisan yang lain adalah larutan (enuh ' dalam #. Kesetimbangan ini se)ara termodinamika dapat dinyatakan bah3a potensial kimia ' dalam larutan,

, sama dengan potensial kimia ' dalam )airan murninya, atau =

5

- ".> 'pakah persamaan -".> dapat memenuhi untuk larutan ideal. $i dalam larutan ideal yaitu persamaan -&.",

-".1 7elas dari persamaan -".1 bah3a B? ln ' tidak pernah nol, (ika tidak  demikian maka )ampuran ' dan # akan memiliki  ' 5 1, yang artinya, )ampuran tidak mengandung #. $alam gambar D.1, larutan ideal -garis penuh. 8ilai

diplotkan terhadap  '  untuk 

negati< untuk semua komposisi larutan

ideal. 'rtinya zat ' murni saelalu dapat ditransfer ke dalam larutan ideal dengan  berkurangnya energi Gibbs. Konsekuensinya, zat yang dapat membentuk larutan ideal tentu saling melarutkan satu sama lain se)ara sempurna.

Untuk kelarutan parsial nilai tertentu, sehingga

akan nol pada beberapa komposisi

akan membentuk sema)am kur
 pada gambar D.1. Pada titik E' ,nilai

adalah nol,dan sistemnya adalah

larutan dengan fraksi mol ' 5 E' dan lapisan lainnya terdiri dari )airan ' murni.8ilai E' adalah kelarutan ' dalam # yang dinyatakan dalam fraksi mol.7ika fraksi mol ' dalam # melebihi nilai ini ,maka seperti ditun(ukkan oleh gbr.D.1 tampak bah3a

akan positif sehingga

Pada keadaan ini '

se)ara spontan akan meninggalkan larutan untuk masuk ke )airan murninya -', sehingga mengurangi  ' hingga ter)apai nilai kasetimbangan E '. 6

Cairan yang hanya saling melarutkan sebagian akan membentuk larutan yang (auh dari ideal sebagaimana tampak pada kur
$iagram ?* untuk sistem phenol*air tampak pada gambar D.b, apabila suhu dinaikkan maka kelarutan masing masing zat akan berubah . Kur
7

#eberapa sistem diketahui kelarutannya akan berkurang dengan naiknya suhu. Pada sistem ini dapat diamati adanya suhu konsolut ba3ah -lo3er )onsolute temperature,sebagaimana tampak pada gambar D."-a yaitu sistem trietilamin*air  yang suhu konsolut ba3ahnya 1H,&* >C. Karena kurI berat trietilamina. 7ika larutan pada keadaan a dipanaskan keadaannya akan tetap homogen sampai pada suhu sedikit di atas 1H,& >C2 kemudian pada titik  aA )airan akan memisah men(adi dua lapisan. Pada suhu yang lebih tinggi lagi misalnya a‖ larutan akan mempunyai komposisi l 1 dan l, menurut aturan le
#eberapa zat memiliki baik suhu konsolut atas maupun ba3ah. $iagram untuk sistem nikotin*air tampak pada gambar D."-b. /uhu konsolut ba3ah sekitar  D1>C, suhu konsolut atasnya 1> >C. /emua titik di dalam lengkungan terdapat dua fase, di luarnya adalah satu fase. 'turan fase untuk sistem pada tekanan konstan adalah FE5 C*P:1, dengan FA adalah (umlah
Dstlas )aran %ang Larut "e(agan +an T+ak Larut

Pada bahasan di atas diasumsikan tekanan )ukup tinggi sehingga uap tidak  terbentuk di daerah kisaran suhu yang dibahas. /ituasi serupa pada suhu yang lebih rendah digambarkan pada gambar D.%a yang (uga menampakkan kur
9

7ika temperatur dari kedua )airan pada ) tersebut dinaikkan, komposisi dari kedua )airan tersebut sedikit bergeser. /istem men(adi uni
$istillasi zat yang tidak larut lebih mudah didiskusikan dari titik pandang yang berbeda. Perhatikan dua )airan yang tidak larut berada dalam kesetimbangan dengan uapnya pada suhu tertentu -gambar D.&. Penghalang hanya memisahkan )airannya, karena tidak saling larut maka pengambilan penghalang tidak  mempengaruhi apapun. ?ekanan uap total adalah (umlah dari tekanan uap )airan

murni=  (ika

n'

Fraksi mol y' dan y# dalam uap adalah = dan

n#

adalah

(umlah

mol

10

'

dan

#

dalam

uap,

maka

massa ' dan # adalah 3' 5 n'6'  dan 3# 5 n#6# sehingga

-". yang menghubungkan massa relatif dari kedua zat yang ada di fase uap terhadap massa molar dan tekanan uapnya. 7ika uap ini diembunkan, pers.-D." menyatakan massa relatif dari ' dan # dalam kondensatnya. Persamaan -D." dapat digunakan untuk distillasi uap dari suatu )airan. #eberapa )airan yang terdekomposisi (ika didistillasi se)ara biasa dapat didistillasi uap (ika zat itu memiliki > >C, pengukuran pada suhu ter(adinya distillasi dan rasio massa pada hasil distillasi, dengan persamaan -D.".

2.3 ,ra$k 'esetm(angan $asa

1. Dagram #asa Ar $iagram fase atau biasa disebut (uga diagram P – ? adalah diagram yang menyatakan hubungan antara suhu -? dan tekanan P dengan fase zat -padat, )air, dan gas. $iagram fase menyatakan batas*batas suhu dan tekanan di mana suatu  bentuk fase dapat stabil. $iagram fase 9; dapat dilihat pada gambar di ba3ah

11

ini.

#erikut pen(elasan diagram P – ? dengan pelarut 9;= 1. Garis didih Garis # – C pada gambar di atas disebut garis didih. Garis didih merupakan transisi fase )air – gas. /etiap titik pada garis ini menyatakan suhu dan tekanan di mana air akan mendidih. /eperti yang kita ketahui bah3a titik didih tergantung  pada tekanan gas di permukaan. Pada tekanan 1 atm atau JD> mm9g, air mendidih pada suhu 1>>oC. 7ika terdapat tempat di bumi ini yang mempunyai tekanan %,&H mm9g, maka sudah dipastikan air akan mendidih pada kisaran >,>>HoC. . Garis beku Garis # – $ pada gambar di atas disebut garis beku. Garis beku merupakan transisi fase )air – padat. /etiap titik pada garis ini menyatakan suhu dan tekanan di mana air dapat membeku -es men)air. Pada tekanan 1 atm atau JD> mm9g, air  membeku pada suhu >oC, dan (ika terdapat tempat di bumi ini yang mempunyai tekanan %,&H mm9g, maka sudah dipastikan air akan membeku pada kisaran

12

>,>>HoC. titik beku dan titik didih pada tekanan %,&H mm9g mempunyai nilai yang sama, artinya titik didh 5 titik beku pelarut. Perhatikan bah3a tekanan  permukaan berpengaruh besar pada titik didih, tetapi sangat ke)il pengaruhnya terhadap titik beku. Garis # – $ nyaris ,>>HoC pada tekanan %,&H mm9g. Pada titik tripelnya, ketiga bentuk fase, yaitu padat, )air, dan gas berada dalam kesetimbangan.

. diagram fasa C;  .

13

Gambar . $iagram fasa karbon dioksida ?itik tripel  -–&D,% LC2 &,11 atm, titik  sublimasi  -–JH,& LC2 1 atm, dan titik kritis M -"1,1 LC2 J",> atm.

Aplkas Dagram #ase 'ar(&n D&ks+a Dry Ice

0s kering sebenarnya adalah karbon dioksida yang terkondensasi men(adi  bentuk padat. Pada pembuatan es kering di pabriknya, C;  yang normalnya pada suhu ruangan dan pada tekanan 1 atmosfir berbentuk gas, didinginkan dan diberi tekanan yang besar agar dapat men(adi benda padat -men(adi dry ice.Untuk  memadatkan C; dari bentuk gas, memerlukan suhu yang luar biasa dingin. Pada tekanan normal 1 atmosfir, suhu rendah untuk memadatkan C;  adalah *JH,&LC -* 1>,"LF. Karbondioksida -C;  pada suhu sekitar –JLC tekanan di atas &,1 atm akan langsung membentuk padatan tanpa melalui fase )air . Pembentukan zat  padat dari fase gas atau padat men(adi gas tanpa melalui fase )air disebut sublimasi. Padatan C; yang terbentuk disebut es kerng -dry ice. Freezer  pada lemari es kita di rumah tidak )ukup dingin untuk memadatkan C; . Pada tekanan normal 1 atmosfir, C; tidak mengalami fase )air. 7adi (ikalau es kering -C; padat tersebut dihangatkan pada suhu kamar atau normal maka ia akan langsung berubah dari bentuk padat ke bentuk gas. ;leh sebab itulah C;  padat ini disebut es kering, karena (ikalau pada es biasa es men)air pada suhu kamar, maka es kering langsung menguap men(adi gas tanpa harus men)air sehingga tempat di sekitarnya men(adi tetap kering -Nanibesak, >1.

$ry i)e biasanya digunakan untuk sebagai pendingin dan pemberi efek  asap di atas panggung*panggung, biasanya a)ara konser asap di dasar panggung menggunakan es kering. 'sap tersebut tidak naik ke atas karena memiliki massa  (enis yang lebih besar dari udaraPenggunaan lain dari es kering adalah untuk   pembersihan sembur -Nanibesak, >1

2./. 'e(era+aan #asa * #asa +alam "stem "atu '&mp&nen 14

Perubahan fasa dari padat ke )air dan selan(utnya men(adi gas -pada tekanan tetap dapat dipahami dengan melihat kur
,am(ar 3.2. 'e(ergantungan energ ,((s pa+a $asa * $asa pa+at0 ar +an gas terha+ap suhu pa+a tekanan tetap

ereng garis energi Gibbs ketiga fasa pada gambar ".. mengikuti persamaan

 8ilai entropi -/ adalah positif. ?anda negatif mun)ul karena arah lereng yang turun. /ehingga, dapat disimpulkan bah3a / g O /l O /s.

.& .Turunan Rumusn%a 2..1 Persamaan )lape%r&n

#ila dua fasa dalam sistem satu komponen berada dalam kesetimbangan, kedua fasa tersebut mempunyai energi Gibbs molar yang sama. Pada sistem yang memiliki fasa  dan Q, G 5 GQ RRRRRRRRRRRRRRRR..

-".%

7ika tekanan dan suhu diubah dengan tetap men(aga kesetimbangan, maka dG 5 dGQ RRRRRRRRRRRRRRRR

15

-".&

$engan menggunakan hubungan 6a3ell, didapat

Karena

maka

Persamaan ".1> disebut sebagai P ersamaan )lape%r&n , yang dapat digunakan untuk menentukan entalpi penguapan, sublimasi, peleburan, maupun transisi antara dua padat. 0ntalpi sublimasi, peleburan dan penguapan pada suhu tertntu dihubungkan dengan persamaan

2..2 Persamaan )lausus * )lape%r&n

Untuk peristi3a penguapan dan sublimasi, Clausius menun(ukkan bah3a  persamaan Clapeyron dapat disederhanakan dengan mengandaikan uapnya mengikuti hukum gas ideal dan mengabaikan
#ila maka persamaan ".1> men(adi 16

Persamaan

".1H

disebut

Persamaan

)lausus

*

)lape%r&n.

$engan

menggunakan persamaan di atas, kalor penguapan atau sublimasi dapat dihitung dengan dua tekanan pada dua suhu yang berbeda. #ila entalpi penguapan suatu )airan tidak diketahui, harga pendekatannya dapat diperkirakan dengan menggunakan Aturan Tr&ut&n , yaitu

17

TA!BAHAN !ATERI4 '&n+ensas Dan D+h 5 Nukleas

Penguapan dan didih )airan , dan kondensasi dari gas - uap  adalah bagian  biasa seperti kehidupan kita sehari*hari bah3a kita hampir tidak memberi mereka  pikiran . /etiap kali kita merebus air untuk membuat pot teh dan melihat a3an uap di atas teko , kita mengamati ini yang paling umum dari semua perubahan fase . #agaimana kita bisa memahami perubahan ini dalam hal tekanan uap !

Gambar J.&.D plot uap tekanan sebagai fungsi temperatur dapat me3akili air atau )airan lainnya . Ketika kita mengatakan ini adalah plot uap bertekanan , kita berarti bah3a setiap titik pada kur
18

seharusnya apa yang ter(adi ketika  steam  -sebenarnya air ke)il tetes  bentuk di atas pan)i air mendidih . Proses sebaliknya harus beker(a dengan )ara yang sama = dimulai dengan suhu di ka3asan )air , tidak ada yang ter(adi sampai kita men)apai garis tekanan uap , di mana titik )air mulai berubah men(adi uap . Pada suhu yang lebih tinggi , hanya uap tetap . Tni adalah teori , tapi tidak lengkap . Faktanya adalah bah3a uap akan umumnya tidak mengembun men(adi )air pada titik didih - (uga disebut titik  kondensasi atau titik embun  , dan )airan umumnya tidak akan mendidih pada titik didihnya . Dagram #asa

/uhu dan tekanan di mana fase diberikan suatu zat stabil - yaitu, dari mana molekul memiliki ke)enderungan melarikan diri terendah  adalah sifat penting dari zat apapun . Karena baik suhu dan tekanan adalah faktor , adalah kebiasaan untuk meren)anakan daerah stabilitas berbagai tahapan dalam P * koordinat ? , seperti pada diagram fase generik ini untuk zat hipotetis .

19

Karena tekanan dan temperatur dapat ber
Cara terbaik untuk memastikan 'nda memahami diagram fase adalah untuk  membayangkan bah3a 'nda memulai pada suhu dan tekanan tertentu , dan

20

kemudian mengubah hanya salah satu dari parameter ini , men(aga yang lain konstan . 'nda akan melintasi (alur horizontal atau
Pandangan diagram fase karbon dioksida mempeker(akan skala tekanan logaritmik dan dengan demikian men)akup berbagai (auh lebih luas dari tekanan , mengungkapkan batas atas dari fase )airan - liVuid dan superkritis  . karbon dioksida -C; di atas suhu kritis  memiliki sifat pelarut )airan dan sifat menembus gas 2 salah satu penggunaan utama adalah untuk menghilangkan kafein dari kopi .

Dagram #asa I&+n

21

odium 0lemental , T , membentuk kristal abu*abu gelap yang memiliki  penampilan hampir logam . 9al ini sering digunakan di kelas kimia sebagai )ontoh padat yang mudah menyublim2 (ika 'nda telah melihat demonstrasi seperti itu atau bereksperimen dengan itu di laboratorium , diagram fase mungkin menarik .

9al yang paling menon(ol dari perilaku fase yodium adalah perbedaan ke)il - kurang dari satu dera(at  antara suhu yang triple point 1 dan titik leleh . #ertentangan dengan kesan banyak orang , tidak ada yang benar*benar khusus tentang ke)enderungan yodium untuk luhur , - .  barus   yang dibagi oleh  banyak kristal molekul termasuk es dan naftalena tekanan uap yodium pada suhu kamar benar*benar sangat ke)il * hanya sekitar >," torr - %> Pa  .suatu fakta  bah3a yodium padat memiliki bau yang kuat dan dikelilingi oleh uap ungu dalam 3adah tertutup terutama konsekuensi dari kemampuannya yang kuat untuk  menyerap )ahaya hi(au - daun merah biru dan yang membuat ungu  dan sensiti
Dagram #asa "ul$ur 22

/ulfur

menun(ukkan

perilaku

fase

yang

sangat

rumit

yang

membingungkan ahli kimia selama lebih dari satu abad 2 apa yang 'nda lihat di sini adalah diagram fase sangat disederhanakan ditun(ukkan pada sebagian besar   buku pela(aran . Kesulitan timbul dari ke)enderungan molekul /H untuk meme)ah ke dalam rantai - terutama di )airan di atas 1& L C  atau untuk mengatur ulang men(adi )in)in dari berbagai ukuran - /D untuk />  . #ahkan uap dapat berisi )ampuran spesies / melalui /1> .

$iagram fase belerang berisi fitur baru = ada dua fase padat , belah ketupat dan monoklinik . 8ama*nama menga)u pada struktur kristal di mana molekul /H mengatur diri mereka sendiri . 9al ini menimbulkan tiga poin tiga, yang ditun(ukkan oleh angka pada diagram . Ketika sulfur belah ketupat - fase suhu rendah yang stabil  dipanaskan se)ara perlahan , berubah men(adi bentuk monoklinik pada 11% L C , yang kemudian meleleh pada 11 L . ?etapi (ika bentuk monoklin dipanaskan dengan )epat molekul tidak punya 3aktu untuk mengatur ulang sendiri , sehingga susunan  belah ketupat tetap sebagai fase metastabil sampai meleleh pada 11*1> L . Pembentukan lebih dari satu fase padat tidak (arang * pada kenyataannya , (ika salah satu mengeksplorasi ke dalam tekanan yang sangat tinggi - lihat di ba3ah  , tampaknya men(adi aturan .

23

Dagram #asa Helum

9elium adalah unik karena fenomena kuantum , yang biasanya hanya  berlaku untuk benda*benda ke)il seperti atom dan elektron , meluas ke dan mendominasi

sifat

mengungkapkan

makroskopik

beberapa

nya.

/ekilas

keanehan kuantum

ini

diagram .

fase

Poin utama

9e%9e% untuk 

 pemberitahuan adalah= 1. 9elium dapat dibekukan hanya pada tekanan tinggi 2 . Gas padat dan tidak dapat hidup berdampingan - berada dalam ekuilibrium  dalam kondisi apapun 2 ". 'da dua fase )air, helium T - )airan biasa  dan helium TT - )airan memerintahkan sangat tidak biasa  2 %. ?he W - lambda  garis me3akili - P , ?  nilai di mana dua fase dapat hidup  berdampingan 2 &. 9elium * TT berperilaku sebagai superfluida * dasarnya )airan kuantum .

24

Ar pa+a tekanan tngg

'ir , seperti kebanyakan zat lain , menun(ukkan banyak bentuk padat pada tekanan yang lebih tinggi - Gambar J.&.  . /e(auh ini , lima

belas fase

es yang

 berbeda telah diidentifikasi 2 ini ditun(uk oleh angka Boma3i es * T melalui es S . T)e *T bisa eksis dalam dua modifikasi 2 kisi kristal es * T) adalah kubik , sedangkan es lh adalah heksagonal . ang terakhir sesuai dengan es biasa yang kita semua tahu . /ungguh menarik untuk di)atat bah3a beberapa fase tekanan tinggi es bisa eksis pada suhu lebih dari 1>> L C .

BAB III PENUTUP

3.1 'esmpulan

'dapun dari pembahasan diatas, maka dapat disimpulkan bah3a= 25

1. Fasa adalah bagian yang serbasama dari suatu sistem yang dapat dipisahkan se)ara mekanik, serbasama dalam hal komposisi kimia dan sifat – sifat fisika. . Penentuan (umlah komponen adalah dengan menentukan (umlah total spesi kimia dalam sistem dikurangi dengan (umlah reaksi – reaksi kesetimbangan yang  berbeda yang dapat ter(adi antara zat – zat yang ada dalam sistem tersebut. ". $era(at kebebasan didefinisikan sebagai (umlah minimum
DA#TAR PU"TA'A

Castelan, Gilbert, N. 1H".  Physical Chemistry Third Edition. 'merika= Uni
26

6. Fogiel, 1, The Essentials of Physical Chemistry II , 8e 7ersey = Besear)h and0du)ation 'sso)iation

/urdia 86, 1H>, Kimia Fisika I -ter(emahan Bobert '. 'lberty dan F $aniels, )etakan ke &, 7ohn Nilley and /ons.

#ahan*Paparan*KF*>1

Kesetimbangan Fasa X ?heki)kerDYs #log.htm

http=ZZ)hem3iki.u)daJI"'X/olidsXandXiVuidsZJ.>&I"'XChangesXofX/tate

'6PTB'8 Contoh soal

27

1. ?iga mol aseton dan  mol kloroform di)ampur pada suhu "& oC. ?ekanan uap (enuh aseton dan kloroform pada suhu tersebut adalah "D> dan &> torr. a. #ila larutan tersebut dianggap ideal, hitung tekanan uap larutan tersebut  b. #ila larutan tersebut mempunyai tekanan uap sebesar H> torr,  bagaimanakah komposisi )airan a3al )ampuran tersebut 7a3ab= $iket = n aseton 5 " mol  8 kloroform 5  mol ? )ampuran 5 "& oC P aseton 5 "D> torr  P kloroform 5 &> torr  $it = a. P total .!  b. aseton dan  kloroform.!

. 9itunglah (umlah komponen dari /ebuah gunung es mengapung di danau. #ila kita menganggap danau, gunung es, dan atmosfir -hanya terdiri dari uap air sebagai satu sistem.

28

7a3ab= Karena gunung es, larutan air dan uap air semua terdiri dari satu ma)am zat kimia, maka hanya ada satu komponen yaitu 9 ;.

". $iagram fasa )air*)air & g ' dan D> g # di)ampur pada & oC, dan pada temperatur ini sistem membentuk dua fasa. #ila berat # pada fasa T 1&I dan pada fasa TT H>I, hitung massa tiap fasa dalam kesetimbangan. 7a3ab= $iket = m' 5 & gr  m# 5 D> gr  m# fasa 1 5 11& I m' fasa TT 5 H> I $it = massa tiap fasa .! Penyelesaian =

%. sistem anilin-'*air-# pada H,%oC. ?ekanan uap anilin pada suhu ini sekitar % mm9g, sementara air sekitar J1H mm9g. ?ekanan uap total adalah J1H:%5 JD> mm9g, sehingga )ampuran ini mendidih pada H,% oC

29

 pada 1 atm.6assa anilin yang terdistillasi tiap 1>> gram air yang terbentuk  adalah !  (a3ab = $iket = 3# 5 1>> gr, P' 5 % mm9g , P# 5 J1H mm9g , 6r' 5 % gr Zmol, 6r# 5 1H gr Zmol $it = N'.! Penyelesaian =

&.

perhitungan komponen pada sistem= -1sukrosa dalam air2 - natrium klorida dalam air2 -" asam fosfat en)er.

?un(ukan banyaknya / dari berbagai (enis spesies -ion*ion yang ada dalam setiap sistem fase tunggal. ?un(ukan banyaknya hubungan  R  antara spesies* spesies -reaksi*reaksi pada kesetimbangan, kenetralan muatan. Kemudian 7a3ab =  banyaknya

komponen

adalah

banyaknya

spesies

dikurangi

dengan

 banyaknya hubungan= C 5  – R! -1 spesies yang ada adalah molekul air dan molekul sukrosa sehingga  5 . di antara molekul*molekul itu tidak ada hubungan, sehingga  R 5 >. oleh karena itu, C 5 . - spesies yang ada adalah molekul 9;, ion 8a: dan ion Cl*, sehingga   5 ". karena larutan itu bermuatan listrik netral, maka (umlah ion 8a: sama dengan ioni Cl*. ;leh karena itu, ada suatu hubungan, dan  R 5 1. Konseuensinya, C 5 " *1 5 .  -" spesies yang ada dalam asam fosfat en)er adalah 9;, 9"P;%, 9P;%*, 9P;%*, P;%*", 9:, maka   5 D. namun, ionisasi asam itu ada pada kesetimbangan= 30