Transformasi Kimia Zat Murni

fase merupakan bentuk keadaaaan materi senyawa yang seragam di seluruh bgian komposisi baik secara kimia maupun fisiknya. Fase senyawa terdiri dari padatan, cair, gas dan variasi padatannya. Contoh variasi padatan yaitu allotrof fosfor bentuk putih dan hitam. Proses konversi spontan dari satu fase ke fase lain dan terjadi pada temteratur dan tekanan tertentu disebut transisi fase. Diagram fasa suatu zat memperlihatkan daerah-daerah tekanan dan temperatur dimana berbagai fase bersifat stabil secara termodinamis. berikut gambar diagram fase padat, cair dan gas:

 

Gambar1.1 Gambar diagram fase

Gambar 1.1 merupakan gambaran umum tekanan dan temperatur dimana padatan, cairan dan gas berada pada keadan stabil (mempunyai potensial kimia terendah). Garis yang memisahkan masing-masing daerah disebut sebagai batas fase. Pada batas tersebut menunjukkan suatu harga p dan T dimana dua fase dalam keadaan kesetimangan.

1.      Batas-batas Fase

Tekanan uap yang berada dalam kesetimbanagn dan fase embun pada temperatur tertentu disebut tekanan uap zat tersebut pada tenperatur itu. Karena itu, batas-batas fase antara cairan dan uap dan antara padatan dan uap memeperlihatkan bagaimana tekanan uap dua fase embun bervariasi berdasarkan temperatur.

 Misalnya ada senyawa murni yang diletakkan dalam wadah vessel maka akan ada tekanan uap di dalam wadah tersebut yang berada dalam kesetimanagan dengan cairan. Jika cairan dalam vessel tersebut dipanaskan maka uap akan terbentuk di permukaaan pada kondisi temperatur tertentu maka tekanan uap akan sama dengan tekanan luar, penguapan dapat terjadi melalui gelembung cairan dan uap akan memenuhi lingkungan secara cepat. Temperatur didih tersebut dinamakan titik didih.

Pada kondisi tekanan luar 1 atm = titik didih normal

Pada kondisi tekanan luar 1 bar = titik didih standar

Contonya untuk air

Titik diidh normal       = 100 ⁰C.

Titik didih standar      = 99,6 ⁰C.

            Temperatur leleh adalah temperatur pada tekanan tertentu dimana cairan dan padatan berada dalam kesetimbangan. Karena semua zat meleleh pada temperatur yang tepat samaseperti ketika zat itu membeku, (kecuali dalam bberapa sistem yang aneh), temperatur leleh sam dengan temperatur beku

Temperatur leleh pada  tekanan luar 1 atm = titik leleh normal

Temperatur leleh pada tekanan luar 1 bar = titik leleh standar

            Temperatur kritis adalah kondisi temperatur dimana sudah idak dijumpai fase cairan ketika kerapatan uap sama dengan kerapatan cairan sehingga batas fase uap cair tidak nampak lagi. Titik tripel merupakan temperatur pada kondisi tertentu dimana tiga fase yang berbeda yaitu padatan, car dan gas akan eksis secara simultan dan dalam kesetimbangan. Lokasi titik tripel zat murni ada diluar kontrol kita, misalnya titik tripel air adalah 273,16 K dan 611 pa. (6,11 mbar atau 4,58 Torr).

2.      Diagram Fase Zat Tunggal.

a.       Air

 terdapat es yang mampu bertahan dan meleleh pada suhu tinggi (100⁰ C).

titik tripel air adalah adalah 273,16 K dan 611 pa. (6,11 mbar atau 4,58 Torr).

b.      Helium

 

helium pada temperatur rendah relatif berbeda dengan kebanyakan materi lain. Tidak pernah dijumpai padat-gas. Ha ini dikarenakan atom helium relaitf ringan sehingga vibrasi atom-atom terjadi dengan amplitudo tnggi.

Padatan terbentuk karena tekanan yang sangat tinggi yang menjaga susunan kristal helum dalam bentu bcc ata hpc.

c.       Karbondioksida

 

pada 1 atm tidak dijumai bentuk fase karbondioksida cair

taung karbondioksida bertekanan untuk kondisi normal, didesain untuk mamu mengatasi tekanaan sebesar 67 atm. Pada kondisi ini terjadi kesetimbangan fase uap-cair

3.      Stabilitas Fasa dan Transisi Fasa

Ukuran stabilitas fasa ditentukan berdasarkan energi Gibbs suatu senyawa dan biasanya dinyatakan dalam energi molar Gibbs.ukuran ini diturunkan terkait kuantitas senyawa dalam bentuk potensial kimia µ.

           

Konsekuensi dari hukum termodinamika kedua yaitu pada kesetimbangan, potensial kimia dari suatu senyawa adalah sama tidak tergantung dari jumlah fase yang ada

Ketergantungan stabilitas fase pada suhu, untuk senyawa murni maka potensial kimiaadalah energi Gibbs, sehingga:

Dari rumus tersebut menyatakan ketika temeratur dinaikkan maka potensial kimia zat murni berkurang karena entropi uap sangat tinggi dan kemudian sampailah pada temperatur dimana potensial kimianya paling rendah. Dengan demikian gas adalah fase yang stabil da cairan menguap.

Respon pelelehan pada tekanan yang diberikan, kebanyakan zat meleleh pada temperatur tinggi, jika tekanan diberikan pada sampel maka tekanan akan mencegah pembentukan fase cair yng kurang rapat.

       

Penambahan tekanan akan menaikkan nilai potensial zat murni karena Vm >0. Semakin besar tekanan yang diberikan maka akan menikaan µ

Kebergantungan volume molar terhadap potensial kimia zat. efek kenaikan tekanan akan memepegaruhi nilai µ(s) dan µ(l), khususnya titik leleh.

Vm padat<Vm cairan, maka kenaikan µ (s) ebih kecil dari µ (l), akibatnya titik leleh naik	Vm padat>Vm cairan, maka kenaikan µ (s) ebih besar dari µ (l), akibatnya titik leleh turun

Pengaruh tekanan terhadap tekanan uap. Parameter yang berubah pada fase embun adalah tekanan uap. Penambahan p  dapat dilakukan dengan cara mekanis dan dengan pemberian tekanan dengan bantuan gas inert. Jika pada fase uap diberikan tekanan maka akan menkkan tekanan uap hal ini disebabkan karena molekul-molekul terperas keluar dari fase embun dan keluar sebagai gas

Referensi:

Atkins. 1996. Kimia Fisiska. Bandung: IPB. Jakarta: Erlangga

Iqmal. 2015. Kimia Fisik 2( lesetimbangan kimia) Transforasi Fisik Senyawa Murni. Yogyakarta: Jurusan Kimia UGM.

CHOIROTUL AMIN

NIM.12630100