energi bebas dan potensial kimiai
TRANSCRIPT
Penyetaraan Reaksi
KIMIA FISIKA I
DINA ASNAWATI , SPd., MSi
1. FUNGSI ENERGI BEBASA. Energi Bebas Helmholtz
Fungsi kerja total
Buktikan bahwa :
A = W
A = U - TS2B. Energi Bebas Gibb Kerja berguna
Soal : 1. Bila sistem melakukan kerja total = -500 J sedangkan pada P = 1 atm, suatu sistem dapat mengekspansi dari V1 = 1 Liter V2 = 4 Liter, berapakah penurunan energi bebas dalam sistem tersebut ? (44)
G = H - TS- dG = - dW2. Buktikan bahwa : (13)G = A + PV atau G = A + P V
3. Hitung harga G untuk proses :2 He (270C, 1 atm) 2 He (270C, 5 atm), jika proses dianggap reversibel !
Soal : 2. Ketergantungan G pada Suhu dan TekananG = H TS= U + PV TS
dG = dU + PdV + VdP TdS SdT ..(1)dimana :dU = dQ + dW dS = dQ/T dan dW = - PdVdQ = TdS
Sehingga : dU = TdS PdV ....(2)dG = dU + PdV + VdP TdS SdT ..(1)dU = TdS PdV .....(2)
Pers. (2) disubstitusi ke (1) :dG = VdP SdT (3)
Pada suhu tetap, maka :dG = VdP ...(4)
Perubahan energi bebas antara batas P1 dan P2 diperoleh dengan jalan mengintegralkan persamaan 4 :
Bila P1 = 1 atm, maka G1 = G0, sehingga :G2 = G0 + nRT ln P2 (5)
Atau secara umum : G = G0 + nRT ln P .(6)
3. Potensial Kimia ()Adalah : perubahan energi bebas akibat perubahan sejumlah mol zat pada kondisi P, T tetap.
Dari persamaan (3) :
dG = VdP SdT (3)
Energi bebas sistem akan berubah oleh tekanan dan suhu dengan definisi :
Perubahan energi bebas sistem akibat P, T dan jumlah mol komponen bervariasi :
Perubahan energi bebas akibat perubahan mol zat A saja pada saat P, T dan komponen zat lain tetap dinyatakan dalam persamaan :
dan disebut dengan potensial kimia zat A atau A.
Sehingga potensial kimia didefinisikan sebagai :
Atau potensial kimia seluruh zat :
Berdasarkan persamaan (6) : G = G0 + nRT ln P
Karena :
Maka : = 0 + RT ln P
4. Energi Bebas PencampuranBila ada 2 gas ideal A dan B secara terpisah, maka masing-masing memiliki energi bebas sebesar :
dan
Atau bila P0 = 1 atm, maka :
Atau dengan nilai potensial kimia sebesar masing-masing :
dan
Pada saat ke 2 gas belum bercampur, maka total energi bebasnya : GTBC (energi bebas total belum campur) adalah :
..(1)
Setelah bercampur :
dan
Sehingga total energi bebasnya berubah menjadi energi bebas total setelah campur (GTLC):
..(2)
Bila selisih energi bebas setelah campur dan sebelum campur disebut energi bebas pencampuran Gmix, maka :
Karenamaka :
Gmix = nA RT ln xA + nB RT ln xB
bila aa sejumlah mol a sebesar nA dan mol b sebesar nB dan mol total sebesar n, maka fraksi mol A dapat dinyatakan dalam :
nA = xA ndan nB = xB n
Sehingga : Gmix = nRT xA ln xA + nRT xB ln xB
Gmix = nRT (xA ln xA + xB ln xB)