Kesetimbangan Fasa Bab 17

Transkripsi

1 14.49 Pada diagram fase dibawah ini kesetimbangan cair uap digambarkan sebagai T terhadap xa pada tekanan konstan, tentukan fase-fase dan hitunglah derajat kebebasan dari daerah yang ditandai. Jawab: Daerah 1,3,V,L,P: P= 1, F=2 Daerah L1+L2: P = 2, F = 1 Diagram fasa diatas menggambarkan diagram fasa dari campuran cair-cair dari 2 senyawa yang larut sebagian saat dilakukan distilasi. Pada diagram tersebut diketahui bahwa daerah L1 dan L2 merupakan daerah 2 fase. Hal ini menunjukan bahwa dalam daerah tersebut kedua campuran tidak larut seutuhnya dan membentuk 2 fase yang berbeda. Dari grafik juga dilihat terdapat Tao dan Tbo, yang merupakan titik didih dari larutan murninya. Dari grafik diketahui bahwa komponen A memiliki titik didih lebih tinggi dari komponen B, sehingga komponen B akan menguap terlebih dahulu saat dilakukan distilasi. Pada daerah V serta L, larutan memiliki 1 fase, yang berarti kedua larutan bercampur secara sempurna. Karena kedua larutan bercampur secara sempurna, nilai P=1, dan berarti derajat kebebasannya akan naik menjadi 2. Hal ini karena pada saat larutan bercampur sempurna, akan ada 2 parameter yang mempengaruhinya, yaitu suhu dan konsentrasi. Pada tekanan tetap, kenaikan konsentrasi komponen akan menurunkan kelarutan, mengakibatkan larutan memasuki zona 2 fase (L1+L2). Dan saat konsentrasi komponen B menjadi besar, larutan A akan kembali larut dalam komponen B. Kenaikan suhu hingga titik tertentu akan menaikan kelarutan. Akan tetapi sampai titik tertentu, kelarutan justru akan turun karena komponen tersebut menguap membentuk suatu fase baru. Pada bagian V, campuran berada dalam fasa uap (vapor) dan pada bagian L dalam fasa cair (liquid). Derajat kebebasan dapat ditentukan dengan F=C-P+2. F=1-2+2 saat bercampur sempurna dan F=1-1+2 saat larutan tidak bercampur sempurna. Kesetimbangan Fasa Bab 17

2 Larutan Ideal Encer 17.5 Dik : W Ben = 60 gr P o B = mm BM ben = gr/mol W Nap = 80 gr P o N = mm BM Nap = gr/mol Dit: Y Ben? Jawab Pada soal ini, dilakukan pencampuran terhadap 2 komponen yang dapat menguap, yaitu benzena dan naftalen. Pada larutan encer yang ideal, sifat larutannya harus memenuhi hukum Raoult. Secara umum, hukum ini menyatakan bahwa tiap komponen dalam larutan yang ideal nilai fugasitasnya adalah sama dengan fraksi mol dikalikan dengan fugasitas larutan murninya. Fugasitas dapat disebut sebagai parameter kemudahan campuran. Apabila larutan ideal, maka tidak terjadi perubahan volume dalam pencampuran, sehingga nilai tekanan uap dari larutan murni akan tetap dan tekanan uap parsial dari komponen dalam campuran nilainya akan sama dengan hasil kali fraksi mol dengan tekanan uap murni komponen. Hal ini karena tekanan uap nilainya akan sebanding dengan konsentrasi dari larutan murninya dalam campuran. Dalam pembahasan soal ini, ditanyakan komposisi uap dari tiap komponen, yang nilainya menyatakan komposisi uap dari campuran larutan. Agar dapat diketahui komposisinya, maka tekanan uap dari komponen tersebut (tekanan parsialnya) harus dibandingkan dengan tekanan uap total. Atau dengan kata lain, pada larutan ideal tekanan uap larutan murni dikalikan dengan fraksi mol dibandingkan dengan jumlah tekanan parsial tiap komponen. Oleh sebab itu, pembahasan pada bab ini sudah tepat.

3 17.15 Dua cairan A dan B mempunyai BM yang sama dan membenuk larutan yang ideal. Larutan dengan komposisi X A mempunyai tekanan uap 70 mm Hg pada 80 0 C. Larutan diatas didestilasi tanpa refluks sampai ¾ dari larutan tersebut terkumpul sebagai kondensat. Komposisi kondensat adalah X A = 0.75 dan komposisi residu X A = 0.3. Jika tekanan uap residu pada 80 0 C adalah 600 mm, hitung X A, P o A dan P o B Diketahui : A dan B mempunyai BM yang sama Komposisi X A = uap 70 mm Hg pada 80 0 C ¾ dari larutan tersebut terkumpul sebagai kondensat Komposisi X A = 0.75 Komposisi X A = 0.30 Puap residu pada 80 0 C adalah 600 mm Ditanyakan : a. X A, b. P o A c. P o B Jawab : a. Mencari x A X A + X B = x Aresidu + xa kondensat = [ (600)] x ¾ = Maka x B = = b. P A = P o A x X A 700 mmhg = P o A x P o A = [700/0.642] = x ¾ 817 mmhg c. Karena kondisi larutan yang terkumpul ¾ = P T = [ P o A x X A ] + [ P o B x X B ]

4 760 mmhg = (817 x 0.642) + ( P o B x ) 760 mmhg = P o B = P o B P o B = 498 mmhg a. Pada soal diketahui bahwa ¾ larutan didestilasi dan terkumpul sebagai kondensat. Pada larutan kondensat tersebut, diketahui bahwa fraksi mol A adalah 0,75. Ini berarti dalam jumlah tertentu kondensat, ¾ nya adalah A. Hal yang sama juga berlaku pada residu. Dari ¼ larutan yang tersisa/residu, 0,3nya adalah A. Dengan demikian, jumlah/komposisi A adalah (0,3)(0,25) + (0,75)(0,75) = 0,6375. b. Karena campuran merupakan larutan ideal, maka nilai dari tekanan parsial suatu komponen campuran sama dengan fraksinya dikalikan dengan tekanan uap murninya. c. Tekanan uap tidak bergantung pada volume dari larutan, akan tetapi bergantung pada komposisi campuran serta tekanan mula-mula komponennya. Oleh sebab itu, adalah tetap 109,80 mmhg dan karena larutan adalah larutan ideal, tekanan uap B dapat dihitung dengan Sehingga, tekanan uap komponen B dapat dihitung dengan Diketahui: Sebuah reaksi A B BM A dan B = 156 gr mol -1 G pada 300K untuk A = Kj mol -1 G pada 300K untuk B = Kj mol -1 Kelarutan jenuuh A = 50 gr kg -1 Kelarutan jenuuh B = 90 gr kg -1 Reaksi ini berlangsung dalam keadaan standart Ditanyakan: Kp...?

5 Penyelesaian: Kp = P/ x total n total = A + B = 50 gr kg gr kg -1 = 1.40 gr kg -1 G = (P. V = n total R T) Produk reaktan = (P dm 3 = 1.40 gr kg -1 x J mol -1 K -1 x 300K) Kj mol -1 ( Kj mol -1 ) = (P dm 3 = 1.40 gr kg -1 x J mol -1 K -1 x 300K) Kj mol -1 = (P. 22.4x10-12 kg = 1.40 gr kg -1 x J mol -1 K -1 x 300K) x 10-3 J mol -1 = x10-14 J mol -1 P P = 1.96 x10-16 x A = n A / n total x B = n B / n total = 50 gr kg -1 / 1.40 gr kg -1 = 90 gr kg -1 / 1.40 gr kg -1 = 35.8 = 64.3 Xtotal = x A + x B = = Maka nilai Kp = P/ x total = 1.96 x10-16 / = 1.96 x10-16 Kp disini merupakan konstanta Henry untuk menyatakan hubungan tekanan parsial dengan konsentrasi/komposisi senyawa. Oleh sebab itu, untuk dapat menghitung nilai k, harus diketahui dahulu nilai tekanannya. Nilai tekanan dapat diperoleh dari energi bebas gibbs, karena energi bebas nilainya sama dengan energi dalam, tekanan kali volume, dan entropi. Pada sistem ini, dianggap hanya tekanan dan volume yang berpengaruh. Dari sini dapat diketahui bahwa P bernilai Karena nilai Kp bergantung pada fraksi mol, dan fraksi mol yang digunakan adalah fraksi mol total yakni 1, maka nilainya adalah sama dengan nilai P yakni 103,93 Pa atau 1,08x10^-3 atm atau 0,780 mmhg.