KESETIMBANGAN DALAM UAP CAIR
D I S U S U N OLEH RITA FITRIANI XI IIA 1
SMA NEGERI 1 SINGKAWANG SINGKAWANG 2011 KESETIMBANGAN DALAM UAP CAIR
LEMBAR PENGESAHAN
RITA FITRIANI NIS. 8166
Singkawang, 9 Maret 2011 Guru Mata Pelajaran KIMIA
AGUS WAHIDI, S.Pd, M.Pd NIP. 19750825 200604 1 005
KATA PENGANTAR Puji syukur selalu kita panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga saya dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “KESETIMBANGAN DALAM UAP CAIR”. Makalah ini membahas tentang kesetimbangan kimia dan penerapan kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari. Penulisan dan penyusunan makalah ini tidak terlepas dengan bantuan bebagai pihak. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat Bapak Agus Wahidi selaku guru mata pelajaran Kimia sekaligus sebagai pembimbing saya karena tanpa beliau mungkin makalah ini tidak dapat selesai dengan semestinya. Saya menyadari bahwa dalam pembuatan tugas makalah ini masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, saya meminta maaf dan mengharapkan saran serta kritik yang bersifat membangun. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi saya pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
. Singkawang, 9 Maret 2011
Penulis
DAFTAR ISI Judul ……………………………………………………………………………... i Halaman Pengesahan …………………………………………………………….. ii Kata Pengantar ……………………………………………………………………. iii Daftar Isi ………………………………………………………………………..... iv PENDAHULUAN ……………………………………………….. 1 BAB I 1.1 Latar Belakang ……………………………………………….. 1
1.2 Perumusan Masalah …………………………………………. 1 1.3 Tujuan Penelitian ……………………………………………. 1 1.4 Manfaat Penelitian …………………………………………… 1 KAJIAN PUSTAKA DAN PEMBAHASAN ..…………............. 3 BAB II 2.1 Teori ….………………………...……………………………... 3 2.2 Asas Kesetimbangan …………………………………………. 6 PENUTUP ………………………………………………………... 7 BAB III 3.1 Simpulan ………………………………………………………. 7 Daftar Pustaka …………………………………………………………………….. 8
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Seperti pada kesetimbangan umumnya, kesetimbangan uap cair dapat ditentukan ketika ada variabel yang tetap (konstan) pada suatu waktu tertentu. Saat kesetimbangan model ini, kecepatan antara molekul-molekul campuran yang membentuk fase uap sama dengan kecepatan molekul-molekulnya membentuk cairan kembali. Data kesetimbangan uap cair merupakan data termodinamika yang diperlukan dalam perancangan dan pengoperasian kolom-kolom distilasi. Contoh nyata penggunaan data termodinamika kesetimbangan uap cair dalam berbagai metoda perancangan kolom distilasi packed column dan try column. Percobaan langsung yang betul-betul lengkap baru dapat diperoleh dari serangkaian metoda pengukuran. Selain itu, percobaan langsung seperti itu memerlukan waktu yang banyak dan biaya yang besar. Sehingga cara yang umum ditempuh adalah mengukur data tersebut pada beberapa kondisi kemudian meringkasnya dalam bentuk model-model matematik yang relatif mudah diterapkan dalam perhitungan-perhitungan komputer. Salah satu contoh dari kesetimbangan uap cair ini adalah pembuatan tabung gas LPG. Proses pembuatan tabung gas LPG ini menggunakan prinsip distilasi. Prinsip distilasi pada proses pembuatan tabung tersebut adalah tekanan uap dalam tabung bila semakin besar akan mengubah gas di dalam tabung tersebut menjadi cair. 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang dituliskan dalam makalah ini, perumusan masalah yang akan di bahas adalah bagaimana terjadinya kesetimbangan dalam uap cair. 1.3 Tujuan Penelitian Makalah ini, saya buat dengan tujuan untuk mengetahui proses kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari, khususnya pada kesetimbangan dalam uap cair. 1.4 Manfaat Penulisan
Berdasarkan paparan diatas mulai dari latar belakang, rumusan masalah dan tujuan, maka manfaat yang diharapkan dalam penulisan makalah ini adalah bagi individu, penulisan makalah ini dapat dijadikan sebagai bacaan pengetahuan agar dapat mengetahui mengenai penerapan kesetimbangan kimia yang terjadi pada tubuh manusia dan bagi masyarakat umum, informasi ini dapat membantu menambah pengetahuan mengenai penerapan kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari.
BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN PEMBAHASAN 2.1 Teori f1 = x1 . f1o Kondisi kesetimbangan untuk sembarang sistem yaitu bahwa potensial kimia dari tiap konstituen pada seluruh sistem harus sama. Bila ada beberapa fase dari tiap konstituen, maka potensial kimia setiap konstituen pada tiap fase harus mempunyai nilai yang sama. Suatu larutan dikatakan ideal jika larutan tersebut mengikuti Hukum Roult pada seluruh kisaran komposisi dari sistem tersebut. Hukum Roult dalam bentuknya yang lebih umum didefinisikan sebagai fugasitasnya dalam larutan yang sama dengan hasil kali dari fugasitasnya dalam keadaan murni pada temperatur dan tekanan yang sama serta fraksi molnya dalam larutan tersebut, yakni :
ρ 1 = x1 . ρ1o
Sedangkan hubungan antara tekanan parsial dan komposisinya dalam larutan merupakan pendekatan dalam hal larutan yang mempunyai komponen tekanan parsial kecil.
Larutan ideal mempunyai ciri-ciri : Homogen pada seluruh sistem mulai dari fraksi mol sampai 1. Tidak ada entalpi pencampuran pada waktu komponen dicampur membentuk larutan (ΔH Pencampuran = 0). Tidak ada beda volume pencampuran artinya volume larutan = jumlah volume komponen yang dicampur (ΔH Pencampuran = 0). Memenuhi Hukum Roult. Jika suatu komponen (pelarut) mendekati murni, komponen itu berperilaku sesuai dengan Hukum Roult dan mempunyai tekanan uap yang sebanding dengan fraksi mol. Beberapa larutan menyimpang jauh dari Hukum Roult. Walaupun demikian, dalam hal ini hukum itu semakin dipatuhi jika komponennya berlebih (sebagai pelarut) sehingga mendekati kemurnian. Bisa dikatakan, bahwa hukum ini menerangkan pendekatan yang baik untuk pelarut selama larutan ini encer. Dalam larutan ideal, sifat komponen yang satu akan mempengaruhi sifat komponen yang lain, sehingga sifat larutan yang dihasilkan terletak diantara sifat-sifat komponenya. Contohnya sistem Benzen - Toluen. Larutan non ideal adalah larutan yang tidak memiliki sifat seperti larutan ideal. Larutan ini dibagi menjadi 2 bagian, yaitu : Larutan non ideal devisiasi positif Larutan ini adalah larutan yang mempunyai volume ekspansi, di mana akan menghasilkan titik didih maksimum pada sistem campuran. Contoh : Sistem aseton – karbondisulfida dan sistem HCl – air. Larutan non ideal devisiasi negative Larutan non ini mempunyai volume kontraksi, di mana akan menghasilkan titik didih minimum pada sistem campuran. Contoh : Sistem benzen – etanol dan sistem aseton – chloroform. Dalam larutan ideal, semua komponen (pelarut dan zat terlarut) mengikuti Hukum Roult pada seluruh selang konsentrasi. Dalam semua larutan encer yang tak mempunyai interaksi kimia di antara komponen-komponennya, Hukum Roult berlaku bagi pelarut, baik ideal maupun tak ideal. Tetapi Hukum Roult tak berlaku pada zat terlarut pada larutan tak ideal encer. Perbedaan ini bersumber pada kenyataan molekul-molekul pelarut yang luar biasa banyaknya. Hal ini, menyebabkan lingkungan molekul terlarut sangat berbeda dalam lingkungan pelarut murni. Zat terlarut dalam larutan tak ideal encer mengikuti Hukum Henry. Bila dua cairan bercampur, maka ruang diatasnya berisi uap kedua cairan tersebut. Tekanan uap jenuh masing-masing komponen (P1) diruang itu lebih kecil dari pada tekanan uap jenuh cairan murni ( ), karena permukaan larutan diisi oleh dua jenis zat sehingga peluang tiap komponen untuk menguap berkurang. Peluang itu setara dengan fraksi molnya masingmasing (x1). Bila seluruh larutan biner diuapkan secara parsial, komponen yang mempunyai tekanan uap lebih tinggi akan terkonsentrasi pada fase uapnya, hingga terjadi perbedaan komposisi antara cairan dengan uap yang setimbang. Uap tersebut dapat diembunkan sebagai kondensat. Uap yang diperoleh dengan menguapkan secara parsial kondensat itu akan mempunyai komposisi yang lebih kaya lagi akan komponen yang mudah menguap. Jika kita menghendaki komposisi uap yang dalam kesetimbangan dengan campuran air, dengan mengetahui sifat-sifat itu (khususnya energi Gibbs) bergantung pada komposisi. Pengaruh temperatur yang pokok pada kesetimbangan uap-cair terdapat dalam tekanan uap
komponen murni atau lebih tepatnya dalam fugasitas zat cair komponen murni. Sementara koefisien aktivitas bergantung pada temperatur sebagaimana halnya komposisi. Ketergantungan itu, biasanya kecil bila dibandingkan dengan ketergantungan tekanan uap zat cair murni pada temperatur. Dalam suatu campuran, kenaikan temperature C meningkatkan tekanan uap zat cair sebesar 1,5 - 2 kali. Oleh karena itu, pada perubahan temperatur yang besar lebih mudah bila pengaruh temperatur terhadap gE diabaikan saja ketika menghitung kesetimbangan uap-cair. Pada suhu-suhu rendah yang terdapat adalah fase cair. Begitu suhu dinaikkan, fase uap mulai muncul, kemudian jumlahnya secara relatif bertambah dan akhirnya menghilang kembali. Akan tetapi, bila tekanan dinaikkan pada suhu tetap sedikit di atas suhu kritis C bagi komposisi yang bersangkutan. Demikian tekanan dinaikkan, pengembunan mulai terjadi dan masih akan berlanjut bila tekanan dinaikkan sedikit lagi, tetapi penambahan tekanan lebih lanjut akan mengakibatkan cairan mulai menguap kembali dan cairan akan menghilang bila tekanan dinaikkan. Fraksi mol suatu komponen di dalam fase uap larutan mengikuti Hukum Roult dan tekanan parsial komponennya dapat dihitung. Diagram fase suatu zat memperlihatkan daerah-daerah tekanan dan temperatur dimana berbagai fase bersifat stabil secara termodinamis. Batas-batas antara daerah-daerah itu, yaitu batas-batas fase memperlihatkan nilai P dan T dimana dua fase berada dalam kesetimbangan. Jika suatu komponen pelarut mendekati murni, komponen itu berperilaku sesuai dengan Hukum Roult dan mempunyai tekanan uap yang sebanding dengan fraksi mol. Beberapa larutan menyimpang jauh dari hukum Roult. Walaupun demikian, dalam hal ini hukum itu semakin dipatuhi jika komponen berlebihan (sebagai pelarut) sehingga mendekati kemurnian. Bisa dikatakan bahwa hukum Roult ini menerangkan pendekatan yang baik untuk pelarut selama larutan itu encer. Kimia memberi notasi kuantitatif yang berhubungan dengan zat murni dengan superskrip, sehingga potensial kimia campuran A adalah μA, karena tekanan uap cairan murni pada kesetimbangan kedua potensial kimiawi sama besar, sehingga keduanya dapat dieliminasi. 2.2
Asas Kesetimbangan Kimia Berdasarkan senyawa murni, zat cair yang terlibat dalam kesetimbangan tidak dapat muncul dalam
persamaan kesetimbangan. Namun, menerapkan rumus umum untuk konstanta kesetimbangan pada kasus tertentu dari asam asetat satu yang memperoleh -
+
CH3CO2H + H2O ↔ CH3CO2 + H3O
Dapat diasumsikan bahwa konsentrasi air konstan. Asumsi ini akan berlaku untuk semua tapi sangat terkonsentrasi solusi. Ekspresi konstanta kesetimbangan itu biasanya ditulis sebagai : Dan sekarang dapat ditulis sebagai : Serta, faktor konstan dimasukkan ke dalam kesetimbangan konstan.
