FISIKA 2 Pertemuan ke-4
Teori Termodinamika Bila suatu campuran memenuhi sifat ideal, baik fasa gas dan fasa cairannya, maka hubungan keseimbangannya dapat dinyatakan dengan Hukum Raoult dan Dalton:
dengan P io = tekanan uap murni yang dapat dicari dengan: a. Pustaka (tabel, kurva) b. Persamaan Pendekatan (Antoine): Dengan A, B, dan C adalah suatu tetapan yang berlaku untuk suatu komponen (kisaran daerah suhu yang sempit) dengan suhu < 100 0 C, t = 0 C.
Dalam perhitungan teknik, korelasi keseimbangan dapat dinyatakan dengan: Dengan : i = komponen i y i = mol fraksi i dalam fase uap X i = mol fraksi i dalam fase cair K i = tetapan seimbang
Hukum Henry menyatakan bahwa korelasi keseimbangan untuk sistem ideal dan larutan yang cukup encer dapat dinyatakan dengan: P A = H * C A Dengan : P A = tekanan parsial A di fasa uap C A = konsentrasi A di fasa cair H = tetapan Henry
Sistem Biner (A dan B) A lebih volatile daripada B hukum Raoult\Dalton berlaku (memenuhi)
dengan: AB = Relative Volatility komponen A terhadap komponen B Untuk sistem yang tidak mengikuti hukum Raoult, dinyatakan dengan persamaan:
Beberapa kurva keseimbangan untuk sistem dengan AB yang konstan dan sistem Dengan AB yang fungsi konsentrasi, pada Pt = 1 atm
Superheated Vapor = daerah uap lewat panas Saturated Liquid + Saturated Vapor = daerah dua fasa Sub-cooled Liquid = daerah air lewat dingin Bubble point = suhu tertentu dimana suatu campuran cairan mulai menguap Dew point = suhu tertentu dimana suatu campuran gas mulai mengembun Boiling point = sama dengan Dew atau Bubble Point untuk senyawa murni.
Sistem Non Ideal Larutan non ideal akan membentuk kurva antara suhu dan komposisi yang berbeda dengan bentuk kurva ideal (Gambar II.2.). Hal tersebut disebabkan karena larutan non-ideal pada kondisi tertentu akan membentuk campuran azeotrop. Campuran azeotrop adalah suatu keadaan dimana komposisi uap sama dengan komposisi cairannya atau dapat dikatakan Dew Point = Bubble Point.
Azeotrop deviasi positif terjadi bila suhu didih campuran Iebih rendah daripada suhu didih masing-masing komponen penyusunnya atau disebut dengan Minimum Boiling Mixtures. Misalnya adalah campuran isopropanol dan propilen khlorida (gambar II.3.a) Azeotrop deviasi negatif yaitu bila suhu didih campuran lebih tinggi daripada suhu didih masing-masing komponen penyusunnya atau dapat disebut sebagai Maximum Boiling Mixtures. Contohnya adalah campuran aseton dan kloroform (gambar II.3.b)
Contoh Soal : Campuran n-oktan dan etil benzen pada tekanan 200 mmhg mempunyai kondisi ideal pada kedua fasanya (cair uap). Tentukan data yang menyatakan hubungan antara t - Y, t - X, x - Y, pada keadaan tersebut. Komponen Antoine Constants A B C n-oktan 6,92377 1355,13 209,52 etil benzen 6,95719 1424,255 213,206 Pertemuan 4 Fisika 2.xlsx
Diagram Entalpi - Komposisi Pada distilasi diperlukan neraca energi karena separating agentnya panas, sehingga disini informasi data keseimbangan yang dihubungkan dengan entalpi sistem pada keadaan kesetimbangan. Untuk itu disusun diagram entalpi komposisi, tetapi entalpi merupakan suatu besaran relatif, sehingga perlu kondisi acuan (titik acuan). Pada gambar II.4. titik acuannya adalah entalpi air murni dan entalpi etanol murni pada suhu 32 0 F = 0.
Contoh Soal : Hitunglah komposisi kesetimbangan uap-cairan pada tekanan konstan untuk campuran metanol-air yang diharapkan sistem hingga membentuk campuran ideal. Penyelesaian: Titik didih pada tekanan 1 atm untuk metanol (A) = 64,7 0 C dan untuk air (B) = 100 0 C. berdasarkan data ini maka perhitungan dibuat pada suhu di antara kedua titik didih komponen penyusun campuran tersebut. Sebagai contoh pada suhu 80 0 C, P A 0 = 1362,5 mmhg, dan P B 0 = 760 mmhg.
Pertemuan 4 Fisika 2.xlsx
TUGAS 1. Titik didih pada tekanan 1 atm untuk etanol (A) = 78,4 0 C dan untuk air (B) = 100 0 C. berdasarkan data ini maka perhitungan dibuat pada suhu di antara kedua titik didih komponen penyusun campuran tersebut. P t = 760 mmhg. NB: (hitung tiap kenaikan suhu 2 0 C dan gambar grafik kesetimbangannya di kertas milimeter). 2. Campuran n-oktan dan etil benzen pada tekanan 400 mmhg mempunyai kondisi ideal pada kedua fasanya (cair uap). Tentukan data yang menyatakan hubungan antara t - Y, t - X, x - Y, pada keadaan tersebut. NB: (hitung tiap kenaikan suhu 5 0 C dan gambar grafik kesetimbangannya di kertas milimeter).