SISTEM DAN LINGKUNGAN

Transkripsi

1 SISTEM DA LIGKUGA Sistem: dapat berupa suatu zat atau campuran zat-zat yang dipelajari sifat-sifatnya pada kndisi yang dapat diatur. Segala sesuatu yang berada diluar sistem disebut lingkungan. Antara sistem dan lingkungannya dapat terjadi pertukaran energi atau materi. Sistem tersekat : sistem dan lingkungan tidak dapat mempertukarkan energi maupun materi. Sistem dengan energi tetap, walaupun didalamnya dapat terjadi perubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Sistem tertutup : sistem dan lingkungan hanya dapat mempertukarkan energi. Sistem terbuka : sistem dan lingkungannya dapat mempertukarkan baik energi maupun materi. Suatu sistem dalam keadaan tertentu apabila semua sifat-sifatnya mempunyai harga tertentu dan tidak berubah dengan waktu. Keadaan sistem ditentukan leh sejumlah variabel atau parameter sistem, misalnya suhu, tekanan, jumlah ml, vlum, kmpsisi dsb.

2 Variabel yang harganya hanya tergantung pada keadaan sistem dan tidak tergantung pada bagaimana keadaan itu tercapai disebut fungsi keadaan. Cnth : suhu, tekanan, vlum, energi dalam dan entrpi V = f (, T, n). Diferensial dari suatu fungsi keadaan adalah diferensial ttal. Bila x adalah fungsi keadaan maka dx sebagai diferensial ttal.. dx = x x. dx = 0 3. x = f (y, z) dx = ( x/ y) z dy + ( x/ z) y dz.

3 Hukum ertama Termdinamika rses : Reversible dan tidak reversible. rses reversible: H O (l) H O (g) atm, 00 0 C fasa cair dan uap berada dalam kesetimbangan. Kalr dan Kerja Kalr (q): energi yang dipindahkan melalui batas-batas sistem sebagai akibat langsung dari perbedaan suhu antara sistem dan lingkungannya. q: psitif jika kalr masuk sistem q: negatif jika kalr keluar dari sistem. Kerja (W): energi dan bukan kalr yang dipertukarkan antara sistem dengan lingkungannya pada suatu perubahan keadaan. W psitif bila lingkungan melakukan kerja terhadap sistem, misalnya prses pemampatan gas. W negatif bila sistem melakukan kerja terhadap lingkungan, misalnya prses pemuaian gas terhadap atmsfer. 3

4 Luas penampang penghisap : A Tekanan luar : l Jarak : dx Kerja = gaya * jarak dw = - l * A * dx dw = - l * dv dv = perubahan vlum yang terjadi pada prses tanda (-) karena kerja dilakukan leh gas. V W = - l dv V. l = 0 : gas memuai terhadap vakum W = 0 prses ekspansi bebas. l tetap gas memuai pada tekanan atmsfir yang tetap. V W = - l dv = - l (V V ) V W = - l ΔV 3. rses pemuaian reversibel : l = d V V V W = - ( d) dv = - dv + d dv V V V V W rev = - dv V = tekanan gas. 4

5 Untuk gas ideal : V = nrt V W rev = - nrt (dv/v) = -nrt ln (V /V ) V Energi dalam dan perubahan energi dalam. ΔU = U U Hukum pertama Termdinamika. du = dq + dw du = dq + dw (dw = - l dv) U U = ΔU = q + W. Untuk prses yang berjalan pada Vlume tetap, maka harga ΔU = q v Enthalpi dan erubahan Enthalpi Reaksi kimia berjalan pada tekanan sistem yang tetap dan sama dengan tekanan luar. 5

6 du = dq - dv U U = q p - (V V ) U U = q p - V + V U U = q p - V + V (U + V ) = (U + V ) + q p H = U + V H : fungsi keadaan. H H = q p ΔH = q p Kapasitas kalr. dq C = dt U = f (T, V) du = ( U/ V) T dv + ( U/ T) V dt du = dq dv dq = du + dv dq = ( U/ V) T dv + ( U/ T) V dt + dv dq = ( U/ T) V dt + ( + ( U/ V) T ) dv rses pada vlum tetap : dq v = ( U/ T) V dt C V = (dq v / dt) = ( U/ T) V 6

7 C V : kapasitas panas pada vlum tetap. rses pada vlume tetap: T ΔU = C v dt T H = f (, T) dh = ( H/ ) T d + ( H/ T) dt rses pada tekanan tetap : dq p = ( H/ T) dt dq C = dt = ( H/ T) T ΔH = C dt T enggunaan Hukum Termdinamika I :. Ekspansi Reversibel Istermal gas ideal. dv V W rev = - RT = - RT ln V V (per ml gas) V = V W = RT ln n ml : W = nrt ln 7

8 ΔH dan ΔU = 0 pada prses istermal W = -q. Ekspansi Reversibel Adiabatis Gas Ideal Adiabatis q = 0 du = dw = - dv du = C V dt C V dt = - dv = - RT (dv/v) C V (dt/t) = - R (dv/v) C V ln T V = - R ln T V C C V = γ ln T = - T C - C C V V ln V V = - (γ - ) ln V V T = ( V ) T V (γ - ) 8

9 Cnth Sal. Satu ml gas ideal diekspansikan dari 5 sampai bar pada 98 0 K. Berapa harga q dan W jika a) ekspansi berjalan secara reversibel dan b) melawan tekanan luar yang tetap sebesar bar?. Berapa harga c) U dan d) H? enyelesaian: (a). W rev = RT ln = (8,34 J K - ml - ) (98 K) ln = J ml - bar 5bar q rev = U - W rev = 0 ( J ml - ) = 3988 J ml - (b). W = - l (V V ) = - l ( RT RT - ) = -( bar)(8,34 J K - ml - )(98 K)( bar - 5bar ) = - 98 J ml - q = U W = 98 J ml - 9

10 c) U = q + W = 0 d) H = U + (V) = 0.. Satu ml gas ideal mnatm pada bar dan 73,5 0 K diekspansikan secara adibatis melawan tekanan luar yang tetap sebesar 0,35 bar sampai vlum kali vlum semula. Berapa besarnya kerja yang dilakukan pada gas, suhu akhir dan perubahan energi dalam dari gas tersebut. Harga C V = 3/ R. enyelesaian. V = RT/ =(0,0834 L bar K - ml - )(73,5 K)/( bar) V =,7 L ml - W = - l dv = - l (V V ) = - l V W = - (0,35 bar * (atm/,035 bar)) *,7 L ml - W = - 7,06 L atm ml - = - 75,4 J ml - Adiabatis q = 0 U = W = C V T T = (- 75,4 J ml - )/(3/ * 8,34 J K - ml - ) T T = - 57,4 0 K T = 73,5 57,4 = 5,75 0 K. U = - 75,4 J ml -. 0

11 3. Satu ml gas ideal dengan C V = 5/ R, diekspansikan secara adiabatis melawan tekanan luar yang tetap sebesar atm, sampai vlum kalinya. Suhu awal gas 5 0 C dan tekanan 5 atm. Hitung T, q, W, ΔU dan ΔH untuk prses perubahan tersebut. enyelesaian. Mula-mula T V T V l = atm q = 0 ΔU = - l dv C V dt = - l dv C V (T - T ) = - l (V - V ) V = V 5/ R (T - T ) = - l (RT / ) T = T - /5( l (T / )) T = 98 K /5( atm)(98 K/5 atm) T = 74 K ΔU = C V (T - T ) = 5/ (8,34 J/K.ml)(74 98)K ΔU = J ml - = W T ΔH = C dt = (5/ R + R)(T T ) T ΔH = 7/(8,34 J K - ml - )(74-98)K = 700 J ml -

12 4. Satu ml gas ideal dengan vlum l pada suhu 5 0 C mengalami prses siklis sebagai berikut: Mula-mula gas diekspansikan adibatis dan reversibel sehingga tekanan menjadi atm, kemudian ditekan secara istermal reversibel dan akhirnya gas mengalami prses vlume tetap sampai kembali kekeadaan semula. Hitung q dan W untuk prses siklis tersebut jika harga C V = 3/ R. enyelesaian : < > > 3 T = 98 K T = 09 0 K T 3 = T V = l V = 8,93 l V 3 = V = nrt/v = atm 3 = = (0,0805 l atm K - ml - )(98 K)/( l) =,3 atm Adiabatis reversibel : V γ = γ V γ = C /C V = 5/3 (,3)() 5/3 = V V 5/3 = 38,84 V = 8,93 l T = ( V )/R T = ()(8,93)/(0,0805) = 09 K γ

13 ΔU = q + W ΔU = C V (T T ) ΔU = 3/ (8,34 J K - ml - )(09 98)K ΔU = -357,0 J ml - q = 0 dan W = -357,0 J ml - rses - 3 : istermal reversibel ΔU = 0 q = - W W = -RT ln (V 3 /V ) W = - (8,34 J K - ml - )(09K)(ln /8,93) W = 355,96 J ml - q = - 355,96 J ml - rses vlum tetap 3 : W 3 = - l dv = 0 ΔU 3 = q 3 = C V (T T 3 ) ΔU 3 = 3/ (8,34 J K - ml - )(98 09)K ΔU 3 = 357,0 J ml - W = W + W = -357,0 J ml ,96 J ml - W = -00,06 J ml - q = q + q 3 = - 355,96 J ml ,0 J ml - q = 00,06 J ml -. 3

14 5. 0,4 ml udara (80% dan 0% O ) mula-mula mempunyai suhu 300 K dan tekanan 4 atm. Udara dipanaskan pada tekanan knstan sampai vlum menjadi,5 kali vlum semula. Kemudian gas mengembang secara adiabatis reversibel sampai suhu kembali menjadi 300 K. Hitunglah vlum akhir dan kerja ttal. C = 0,4 kal K - gram -, C V = 0,7 kal K - gram - enyelesaian > > 3 T = 300K T = T 3 = 300K = 4 atm = 4 atm 3 = V = nrt / V =,5 V V 3 =? V = (0,4 ml)(0,0805 L atm K - ml - )(300K)/(4 atm) V =,46 L V =,5 *,46 = 3,075 L V/T knstan T =,5 * T = 375 K rses adiabatis reversibel. T 3 γ- V = T 3 γ- V γ = C /C V = 0,4/0,7=,4 V 3 0,4 = (375/300) * 3,075 0,4 V 3 = 5,37 L W = - ΔV = -4 (3,075,46) L atm W = -,46 L atm = -59,57 kal. W = ΔU = n C V (T 3 T ) W = 0,4 (0,8*8 + 0,*3)(0,7)( ) W = - 48,6 kal. 4

15 Term kimia Reaksi ekstermis : - reaksi mengeluarkan panas - ΔH dan ΔU negatif. Reaksi endtermis : - Reaksi membutuhkan panas - ΔH dan ΔU psitif. Kalrimeter bekerja dengan tekanan tetap atau vlum tetap. Vlum tetap : q V = ΔU Tekanan tetap : q = ΔH H = U + V dh = du + d(v) ΔH = ΔU + Δ(V) Fasa padat dan cair : Δ(V) << ΔH = ΔU Gas : Δ(V) = Δ(nRT) Δ(V) = RT (Δn) ΔH = ΔU + RT (Δn) (Δn) = jumlah ml gas hasil reaksi jumlah ml gas pereaksi. 5

16 Entalpi pembentukan. v A + v A v 3 A 3 + v 4 A 4 v i A i = 0 ΔH reaksi = H rduk - H Reaktan. (T tertentu) Entalpi pembentukan : perubahan entalpi dalam prses pembentukan satu ml senyawa dari unsur-unsurnya. Entalpi standar dari semua unsur = 0 entalpi standar zat = entalpi pembentukan standar (ΔH f ) erubahan entalpi standar pada reaksi kimia : ΔH = v i ΔH f,i Cnth Ca () + C () + ½ O (g) CaCO 3() ΔH = H CaCO3 - H Ca - ½ H O - H C = H CaCO3 ΔH = H CaCO3 = ΔH f CaCO3 6

17 engaruh suhu terhadap kalr reaksi v A + v A v 3 A 3 + v 4 A 4 ΔH = v 3 H 3 + v 4 H 4 v H v H = v i H i ΔH = v i H i = v i ΔH f,i ersamaan Kirchnff : ΔH T d (ΔH) = ΔC dt ΔH T T ΔH = ΔH + ΔC dt T C bukan fungsi suhu : ΔH ΔH = ΔC (T T ) Reaktan rduk T ΔH T? T Reaktan (98K) rduk (98K) ΔH T ΔH T = ΣCp R dt + ΔH 98 + ΣCp dt T T ΔH T = ΣCp R dt + ΔH 98 + ΣCp dt T 98 7

18 Hukum Termdinamika II rses lingkar Carnt : Ekspansi istermal reversibel dari A B Ekspansi adiabatik reversibel dari B C Kmpresi istermal reversibel dari C D Kmpresi adiabatik reversibel dari D A. Ekspansi istermal reversibel dari A B ΔU = 0 V W = - q = - dv = - nrt ln (V /V ) V. Ekspansi adiabatik reversibel dari B C q = 0 T ΔU = W = n C V dt = n C V (T T ) T 3. Kmpresi istermal reversibel dari C D ΔU 3 = 0 V 4 W 3 = - q 3 = - dv = - nrt ln (V 4 /V 3 ) V 3 4. Kmpresi adiabatik reversibel dari D A q 4 = 0 8

19 T ΔU 4 = W 4 = n C V dt = n C V (T T ) T W ttal = W + W + W 3 + W 4 W ttal = - nrt ln (V /V ) - nrt ln (V 4 /V 3 ) Karena V 3 = V V4 V maka : W ttal = - nrt ln (V /V ) + nrt ln (V /V ) W ttal = - nr(t T ) ln (V /V ) rses A B - q = - nrt ln (V /V ) - (q /T ) = - n R ln (V /V ) T - T W = - q ( T ) Hukum Clausius : Kalr tidak pernah dapat lewat dari benda yang lebih dingin ke benda yang lebih panas tanpa suatu perubahan lain yang berhubungan dengannya dan yang berlangsung pada waktu bersamaan. 9

20 q /q 3 = nrt ln (V /V ) / - nrt ln (V /V ) = T / - T q /T = q 3 /-T q /T + q 3 /T = 0 erubahan entrpi pada gas ideal ada suhu knstan perubahan entrpi : S S = ΔS = q rev T ada tetap q rev = ΔH maka S S = ΔS = ΔH T erubahan entrpi karena perubahan suhu : q rev = C dt dt ds = C T dt dt ds = C = (a+bt+ct ) T T bila C bukan fungsi suhu : S S = C ln (T /T ) T S S = C ln T T 0

21 Bila perubahan suhu dan vlum secara reversibel : dt dv ds = C V + R C V bukan f (T) T V ΔS = S S = C V ln (T /T ) + R ln (V /V ) rses pada suhu tetap : ΔS = S S = R ln (V /V ) erubahan entrpi pada prses perubahan suhu dan tekanan secara reversibel : dt V dt d ds = C - d = C - R T T T dt d ds = C - R T ΔS = C ln (T /T ) R ln ( / ) rses perubahan tekanan pada suhu tetap : ΔS = R ln ( / ) erubahan entrpi untuk prses tidak reversibel: pembekuan ml air lewat dingin pada -0 0 C 73 H O (L) -0 0 C H O (L) 0 0 C ΔS = C Cair (dt/t) 63 ΔH H O (L) 0 0 C H O (S) 0 0 C ΔS = T H O (S) 0 0 C H O (S) -0 0 C 63 ΔS = C padat (dt/t) 73

22 Δ H ΔS ttal = C Cair (dt/t) + T + Cpadat (dt/t) erubahan entrpi untuk suatu reaksi kimia : v A + v A v 3 A 3 + v 4 A 4 ΔS = v 3 S A3 + v 4 S A4 v S A v S A ΔS = Σv i S i Cnth sal. Satu ml gas ideal pada 7 0 C diekspansikan istermal dan reversibel dari 0 sampai bar. Hitung q, W, ΔU, ΔH, ΔG, ΔA dan ΔS pada perubahan tersebut. enyelesaian. W max = -RT ln (V /V ) = - RT ln ( / ) = -(8,34 J K - ml - )(300 K) ln (0/) = J ml - ΔA = W max

23 ΔU = 0 q = - W = 5746 J ml - ΔH = ΔU + Δ(V) = 0 ΔG = V dp = RT ln ( / ) 0 ΔG = (8,34 J K - ml - )(300 K) ln (/0) = J ml - ΔS = q rev / T = 5746 J ml - / 300 K ΔS = 9,4 J K - ml - Satu ml amnia (dianggap sebagai gas ideal) pada 5 0 C dan atm dipanaskan pada tekanan tetap sampai vlum 3 kali vlum semula. Hitung q, W, ΔU, ΔH dan ΔS nya. C = 6, ,96 * 0-3 T 3,377 * 0-7 T J K - ml -. enyelesaian: T = 98K > T = 3T = 894K = atm = atm V = (0,0805)(98)/ V = 4,45 l V = 3*4,45 = 73,35 l T ΔH = C dt T 3

24 ΔH = 6,9835*(894 98) + ((5,96 * 0-3 )/)* ( ) ((3,377 * 0-7 )/3)*( ) ΔH = 6,4 Kj ml - rses tetap q = ΔH = 6,4 Kj ml - W = -(ΔV) = - ()(73,35 4,45) l atm ml - W = - 4,955 Kj ml - ΔU = q + W = 6,4 4,955 =,445 Kj ml - T ΔS = C dt/t = 46,99 J K - ml -. T {(a+bt+ct )dt/t = a(lnt /T ) + b(t -T ) + c/ (T - T )} Hitung kerja yang dilakukan jika ml tluene diuapkan pada titik didihnya 0 C pada atm. anas penguapan pada suhu tersebut 36,9 J g -. Un tuk penguapan ml hitung pula q, ΔU, ΔH, ΔG dan ΔS nya. BM tluene = 9. enyelesaian : ml C 6 H 5 CH 3 BM = 9 q = 36,9 * 9 = 33,95 Kj ml - W = - (ΔV) = - (V g V l ) V l << V g W = - RT = -(8,34)(384) = -3,93 Kj ml - 4

25 ΔU = q + W = 33,95 3,93 = 30,0 Kj ml - ΔH = q = 33,95 Kj ml - ΔG = 0 ΔS = q/t = 33,95 Kj ml - / 384 K ΔS = 86,7 J K - ml -. 5

26 Kesetimbangan Kimia ersamaan untuk sistem terbuka : Bila zat ditambahkan atau diambil atau terjadi reaksi kimia dari sistem, sifat termdinamika berubah sistem terbuka. Sistem hmgen mengandung berbagai zat : Energi Gibbs G = f (T,, n, n, n 3,., n ) dg = G T,n i dt + G T,n i d + i G i, T, n j dn i n i : semua zat banyaknya dibuat tetap. j : semua zat banyaknya dibuat tetap kecuali satu divariasi i tdk sama dengan j. dg = - S dt + V d + μ i = G i, T, n j i μ i dn i : ptensial kimia zat ke i. Sistem dengan, T dan prprsi relatif dari kmpnen dibuat tetap maka : G = i μ i n i 6

27 Energi Gibbs suatu sistem adalah jumlah dari kntribusi dari berbagai kmpnennya. Kesetimbangan dicapai pada, T tetap bila harga G mencapai minimum. Untuk sistem yang terdiri jenis zat maka : G = μ n Jadi untuk zat murni tensial kimia = energi gibbs per ml. tensial kimia untuk kmpnen ke i dari campuran gas ideal : μ i = μ i + RT ln i / enurunan ungkapan kesetimbangan yang umum untuk Gas ideal : Bila suatu reaksi : v A + v A v 3 A 3 + v 4 A 4 maka : i v i A i = 0 dn, dn adalah zat A dan A yang bereaksi dan dn 3, dn 4 adala zat A 3 dan A 4 yang terbentuk maka : 7

28 dn v = dn v = dn3 v3 = dn4 v4 = dξ dξ = Cakupan reaksi atau krdinat reaksi. dni vi = dξ dn i = v i dξ ersamaan : dg = - S dt + V d + i μ i dn i Bila suatu reaksi kimia berjalan pada, T tetap maka : (dg) T, = (dg) T, = i i μ i dn i (v i μ i )dξ (dg/dξ) T, = i v i μ i = ΔG Sistem mencapai kesetimbangan bila : ΔG = i v i μ i = 0. Reaksi : + 3H H 3 mencapai kesetimbangan pada, T tetap maka berlaku : ΔG = H 3 3 H = 0 8

29 Secara umum ptensial kimia suatu gas : μ i = μ i + RT ln f i / f f : fugasitas ada keadaan standart harga f = ΔG = v i μ i i ΔG = i v i μ i RT ln f i ΔG = i v i μ i + i RT ln f i V i ΔG = ΔG + RT ln i f i V i ΔG = ΔG + RT ln Q Q = i Kesetimbangan ΔG = 0 f i V i ΔG = - RT ln i f i V i kesetimbangan. ΔG = - RT ln K (K = knstanta kesetimbangan) K = i f i V i kesetimbangan. 9

30 Untuk gas ideal : K = i i V i kesetimbangan. ( i = tekanan parsial gas ke i) Cnth : Reaksi + 3H H 3 maka : K = H / 3 / / 3 H enentuan Knstanta Kesetimbangan : A nb Mula-mula : ml Disssiasi : α ml Akhir reaksi: - α ml nα ml n t = + (n-)α erbandingan density sebelum dan sesudah disssiasi berbanding terbalik dengan perbandingan ml: ρ = ρ + (n -)α ρ ρ = + (n-)α 30

31 α = α = ρ - ρ ρ (n -) M M - M (n -) (n-) = v i M = berat ml gas mula-mula (A) M = berat ml rata-rata gas setelah diss. (sisa A dan B yang terbentuk). Hubungan α dengan Kp untuk diss. O 4 pada tekanan. O 4 (g) O (g) Mula-mula : ml - Disssiasi : α ml Akhir : (- α) ml α ml n t = (+ α) ml O = 4 - α + α O = α + α Kp = ( O O 4 / / ) 4α ( / = - α ) Kp α = [ ] K 4( / ) + / 3

32 Cnth sal : Jika,588 g dari O 4 pada tekanan ttal,033 bar ketika berdisssiasi parsial dalam vessel 500 cm 3, 5 C, berapa α dan Kp? dan berapa α dari reaksi pada tekanan ttal 0,5 bar?. enyelesaian: RT m (0,0834 L bar K ml )(98K)(,588g) = (,033bar)(0,5L) M = V M = 77,70 g ml ,70 77,70 α = = 0, α ( / Kp = - α ) 4(0,84) = - (0,84) (,033) = 0,43 α pada tekanan 0,5 bar : Kp α = [ ] / K + = [ 4( / ) 0,43 0,43 + 4(0,5) ] / = 0,58. Hubungan α dan K untuk reaksi : Cl 5 (g) Cl 3 (g) + Cl (g) ml α ml α ml α ml n t = + α ml 3

33 - α Cl 5 = α + 3 α Cl = α + ( Cl / )(Cl / ) α ( / 3 Kp = = / - α Cl 5 α Cl = + α ) engaruh tekanan terhadap harga K: Hanya K yang dinyatakan dalam ml fraksi. Ky = П Y i Vi = (/ ) -V Kp i= Jika jml ml prduk = jml ml reaktan maka v = v i = 0 Ky = Kp maka perubahan tekanan reaktan tidak berpengaruh pada kesetimbangan. Bila v > 0 Ky akan turun bila tekanan ttal naik pada suhu tetap. engaruh kmpsisi awal: (g) + 3 H (g) H 3 (g) Mula-mula: 3 - ml - ml Setelah reaksi: -ξ 3-3ξ ξ n t = 4-ξ -ξ -3ξ ξ n t = -ξ 33

34 YH 3 Ky = Y Y H (ξ) (4 - ξ) = 3 (- ξ) (3-3ξ) (ξ) ( - ξ) Ky = 3 (- ξ) (- 3ξ) engaruh suhu: [ (ΔG/T) ] [ (/T) ] = ΔH ΔG = -RT ln K ΔG /T = -R ln K [ ln K] = - ΔH [ (/T)] R [ ln K] = ΔH [ T ] RT d ln K = ΔH dt RT ln K ΔH (T = K RTT - T ) 34

35 ΔH bukan f(t) maka ΔC = 0 berarti ΔS juga bukan f(t) maka: ΔG = - RT ln K = ΔH - T ΔS ln K = - ΔH RT + TΔS R Kesetimbangan antara gas dan cairan / padat : CaCO 3 (s) CaO (s) + CO (g) ΔG = + μ - μ = 0 μ CaO(s) CO (g) CaCO 3 (s) μ CO (g) = μ CO (g) + RT ln CO μ untuk zat padat tetap = μ μ CaO(s) + μ CO CO (g) - μ CaCO (s) + RT ln = 0 3 ΔG + RT ln CO = 0 35

36 ΔG = -RT ln CO Kp = CO Untuk reaksi gas-cair atau gas-padat harga Kp hanya tergantung pada tekanan parsial dari gas. Cnth sal. Untuk disssiasi sulfuril chlrida: SO Cl (g) SO (g) + Cl (g) ada suhu 450 K tekanan ttal 4/3 atm, maka 3,5 gram SO Cl yang sebagian telah terdisssiasi mempunyai vlum 4,48 liter. a. Hitunglah α dan K b. Berapa gram SO Cl harus dimasukkan dalam labu yang vlumnya 4,9 liter pada 450 K, untuk memperleh tekanan ttal,5 atm setelah terjadi kesetimbangan. c. Campuran pada sal b dipanaskan sampai 500 K. Hitunglah prsen berat masing-masing gas dan tekanan ttal pada kesetimbangan yang baru. ΔH = 640,9 kal/ml. 36

37 enyelesaian. SO Cl (g) SO (g) + Cl (g) a. M = RT m V = (0,0805)(450)(3,5) (4 / 3)(4,48) = 84,375 α = M M - M (n -) = 35-84,375 84,375 = 0,60 α / K = - α (0,6) = - (0,6) (4 / 3) = 0,75 α (,5) b. ada =,5 atm, 0,75 = - α 0,75 0,75α =,5 α 3α = 0,75 α = 0,5 SO Cl (g) SO (g) + Cl (g) x ml - - x (- α) αx αx n t = x(+ α) ml =,5x ml 37

38 Gas ideal V = nrt (,5)(4,9) =,5x(0,0805)(450) 55,38 x =,07 x = 0, ml SO Cl = 0, * 35 = 7 gram. c. ln Kp ΔH (T - T ) = = Kp R TT (,987)(450)(500) (640,9)( ) ln Kp Kp = 0,835 Kp =, * 0,75 = 0,90 SO Cl (g) SO (g) + Cl (g) 0, ml - - (0, x)ml x ml x ml SO Cl = (0,-x)RT/V = = xrt/v SO Cl Kp = (xrt / V) (0, - x)rt/v = 0.90 x RT/V = 0,90 (0,-x) {(0,0805)(500)/4,9}x = 0,8-0,9x 8,34x + 0,9x 0,8 = 0 x = 0,03 38

39 Kmpsisi: Gas ml M berat % berat SO Cl 0, ,095 48,50 SO 0, ,59 4,4 Cl 0,03 7 7,33 7,09 n t = 0, t = n t RT/V = 0,303(0,0805)(500) 4,9 =,57 atm. 39

40 Sal-sal: ada suhu 55 C, Kp=,36 untuk reaksi: O 4 (g) O (g). Berapa ml O 4 yang harus ditambahkan pada labu 0 liter pada suhu tersebut agar knsentrasi O = 0, ml/liter. Fsgen terdisssiasi : COCl (g) CO (g) + Cl (g) ada suhu 350 K dan tekanan,8 atm, der. diss. = 0,60 a. Hitunglah Kp pada 350 K b. 0,50 ml campuran yang terdiri dari : 40% COCl, 0% CO dan 50% dimasukkan dalam suatu silinder pada suhu 450 K, kemudian campuran ditekan sehingga tekanan ttal 6 atm. Hitunglah prsen berat masing-masing zat dan vlum campuran setelah mencapai keadaan kesetimbangan. ΔH = 37,0 kal/ml. Suatu campuran dan H dilewatkan katalis pada 400 C untuk mendapatkan knversi kesetimbangan dari H 3. Tetapan setimbang pada suhu ini untuk reaksi : + 3 H H 3 adalah,64 * 0-4. Hitung tekanan ttal yang diperlukan untuk menghasilkan 5,6% ml H 3 bila campuran equimlar dari dan H dilewatkan katalis. 40

41 . Reaksi O 4 (g) O (g). Vlum 0 L x ml 0,ml/L ml/0l x-0,5 ml ml O = (x-0,5)rt/v 4 O = RT/V Kp = ( O O / 4 / ) = (RT / V) (x - 0,5)RT/V =,36 (0,0805)(38)/0 = (x-0,5)(,36),69 =,36x 0,68 x =,48 ml Jumlah O 4 yang harus ditambahkan adalah,48 ml.. Reaksi : COCl (g) CO (g) + Cl (g) α / 0,6 (,8) Kp = = = 0, 7 - α - 0,36 ln ada suhu 450K : Kp ΔH (T - T ) (37,0)( ) = = Kp R T T (,987)(350)(450) Kp = 0,8 =0,778 4

42 Misalkan COCl yang terdisssiasi = x ml, = 6 atm. Mula-mula: COCl = 0,4*0,5 ml = 0, ml CO = 0,*0,5 ml = 0,05 ml = 0,5*0,5 ml = 0,5 ml Setelah disssiasi : COCl = 0, x ml CO = 0,05 + x ml Cl = x ml = 0,5 ml n t = 0,5 + x ml i = (n i /n t ) Kp = Kp = ( CO / COCl )( Cl / / ) [(0,05 + x) /(0,5 + x)](6)[x /(0,5 + x)](6) [(0, - x)/(0,5 + x)](6) = 0,8 (0,05+x)(6x) = 0,8(0,-x)(0,5+x) 6x + 0,3x = 0,8(0, 0,3x x ) 6,8x + 0,543x 0,08 = 0 x = 0,076 n t = 0,576 ml Gas ml BM berat % berat COCl = 0,4 99,76 g 43,53 CO = 0,6 8 3,58 g,5 Cl = 0, ,396 g 9,4 = 0,5 8 7,00 g 4,8 4

43 V = nrt (6)V = 0,576 (0,0805)(450) V = 3,54 liter H H 3 Kp =,64 * 0-4 Mula-mula = ml, knversi = x ml -x -3x x n t = -x ml x ml fraksi H 3 = = 0, x x/(-x) = 0,056 x = 0,056 0,056x,056x = 0,056 x = 0, H H 3 0,95 0,85 0, ml n t =,9 ml i = x i 3 = (0,/,9) = (0,95/,9) / H / = (0,85 /,9) / H (0,/,9) Kp = 3 3 =,64 *0 (0,95 /,9) *(0,85 /,9) 0,0/(0,66 ) =,64 * 0-4 0,65 = 00 = 9,43 atm