Document

Mengenal Sifat Kimia
Material
Sistem Multifasa
Pengertian-Pengertian
Pengertian-Pengertian
Fasa
Fasa adalah daerah materi dari suatu sistem yang secara fisis dapat
dibedakan dari daerah materi yang lain dalam sistem tersebut
Antara fasa dengan fasa dapat dipisahkan secara mekanis
Fasa memiliki struktur atom dan sifat-sifat sendiri
Kita mengenal
sistem satu-fasa & sistem multi-fasa
Homogenitas
Dalam keseimbangan, setiap fasa adalah homogen
Komponen Sistem
Komponen sistem adalah unsur atau senyawa
yang membentuk satu sistem.
Kita mengenal
sistem komponen-tunggal & sistem multi-komponen.
Pengertian-Pengertian
Diagram Keseimbangan
Diagram keseimbangan merupakan diagram di mana kita
bisa membaca fasa-fasa apa saja yang hadir dalam
keseimbangan pada berbagai nilai peubah thermodinamik
Derajat Kebebasan
Derajat kebebasan (degree of freedom) didefinisikan
sebagai jumlah peubah thermodinamik yang dapat
divariasikan secara tidak saling bergantungan tanpa
mengubah jumlah fasa yang berada dalam keseimbangan.
Larutan Padat
Larutan Padat
Larutan Padat
Atom atau molekul dari satu komponen terakomodasi di dalam
struktur komponen yang lain
Larutan padat bisa terjadi secara
subsitusional
interstisial
Derajat kelarutan
Berbagai derajat kelarutan bisa terjadi
Dua komponen dapat membentuk larutan menyeluruh (saling
melarutkan) jika status keseimbangan thermodinamik dari sembarang
komposisi dari keduanya membentuk sistem satu fasa.
Hanya larutan substitusional yang dapat mencapai keadaan ini.
Larutan Padat
Kaidah Hume-Rothery
Agar larutan padat dapat terjadi:
Perbedaan ukuran atom pelarut dan atom terlarut < 15%.
Struktur kristal dari komponen terlarut sama dengan
komponen pelarut.
Elektron valensi zat terlarut dan zat pelarut tidak berbeda
lebih dari satu.
Elektronegativitas zat terlarut dan pelarut kurang-lebih
sama, agar tidak terjadi senyawa sehingga larutan yang
terjadi dapat berupa larutan satu fasa.
Larutan Padat
Enthalpi Larutan
Pada reaksi kimia:
Jika Hakhir > Hawal  H > 0  penambahan enthalpi pada sistem
(endothermis)
Jika Hakhir < Hawal enthalpi sistem berkurang (eksothermis).
Dalam peristiwa pelarutan terjadi hal yang mirip yaitu perubahan
enthalpi bisa negatif bisa pula positif
HB
HA
A
HA
Hlarutan
xB
B
Hlarutan < sebelum
pelarutan untuk
semua komposisi
Hlarutan
HB
A
Hlarutan
xB
Hlarutan = sebelum
pelarutan; ini
keadaan ideal
HB
HA
B
A
xB
Hlarutan > sebelum
pelarutan untuk
semua komposisi
B
Larutan Padat
Entropi Larutan
Entropi dalam proses irreversible akan meningkat.
 entropi larutan akan lebih tinggi dari entropi masing-masing komponen
sebelum larutan terjadi, karena pelarutan merupakan proses irreversible.
 jika SA adalah entropi komponen A tanpa kehadiran B, dan SB adalah entropi
komponen B tanpa kehadiran A, maka
S
S0
SB
S
SA
Entropi pelarutan
S
Sesudah  Sebelum
A
xB
B
entropi sesudah pelarutan >
sebelum pelarutan
A
xB
B
Larutan Padat
Energi Bebas Larutan
Larutan satu fasa yang stabil akan terbentuk jika dalam pelarutan itu
terjadi penurunan energi bebas.
Hlarutan
HB
HB
HA
HA
Hlarutan
A
G
H
xB
G  H  TS
Glarutan
x1
xB
Larutan satu fasa
xB
B
B
Glarutan
G
Hlarutan
A
A
B

A x1
+
xB

x2 B
Larutan multifasa
antara komposisi
x1 dan x2
Kaidah Fasa dari Gibbs
Kaidah Fasa Gibbs
Jumlah fasa yang hadir
dalam keseimbangan
dalam satu sistem
F D  K 2
jumlah minimum komponen
yang membentuk sistem
jumlah derajat kebebasan
Sistem satu-fasa (F = 1) komponen tunggal (K = 1) yang dlam
keseimbangan akan memiliki 2 derajat kebebasan.
Sistem dua fasa (F = 2) komponen tunggal (K = 1) yang dalam
keseimbangan memiliki 1 derajat kebebasan.
Sistem tiga fasa (F = 3) komponen tunggal (K = 1) yang dalam
keseimbangan akan berderajat kebebasan 0 dan invarian.
Diagram Keseimbangan Fasa
Sistem Komponen Tunggal
Diagram Keseimbangan, Sistem Komponen Tunggal
Sistem Komponen Tunggal : H2O
Karena K = 1 maka komposisi tidak menjadi peubah
F D  K 2
F=1
D=2
B
uap
T
cair
a
b
C
D
A
c
padat
P
Derajat Kebebasan
D =2
yaitu tekanan (P) dan
temperatur (T)
Diagram Keseimbangan, Sistem Komponen Tunggal
Sistem Komponen Tunggal : H2O
F D  K 2
B
uap
T
cair
a
C
D
Titik Tripel
F=3
b
A
c
padat
D=0
invarian
P
F=2
D=1
Derajat Kebebasan
D=1
yaitu
tekanan : P
atau
temperatur : T
Diagram Keseimbangan, Sistem Komponen Tunggal
Alotropi (allotropy)
Alotropi: keberadaan satu macam zat (materi) dalam dua atau
lebih bentuk yang sangat berbeda sifat fisis maupun sifat
kimianya.
perbedaan struktur kristal,
perbedaan jumlah atom dalam molekul,
perbedaan struktur molekul.
T oC
Besi
cair
uap
1539
C δ (BCC)
1400
B
γ (FCC)
910
A
α (BCC)


10-12
10-8
10-4
1
102 atm
Diagram Keseimbangan, Sistem Komponen Tunggal
Kurva Pendinginan
T oC
1539
T [oC]
cair
cair cair+
δ (BCC)
1400
1539
+
δ (BCC)
1400
γ (FCC)
+
γ (FCC)
+
910
α (BCC)

cair+

t
temperatur konstan pada
waktu terjadi peralihan
+
910

α (BCC)
Diagram Keseimbangan, Sistem Komponen Tunggal
Energi Bebas
G  H  TS
H  E  PV
S (T ) 
T
0
Cp
d

C P  a  b  10 3 T
Besi
BCC
FCC
G
BCC
910
1400 1539 T [oC]
Diagram Keseimbangan Fasa
Sistem Biner
Diagram Keseimbangan, Sistem Biner
Sistem Biner Dengan Kelarutan Sempurna
F D  K 2
Karena K = 2 maka komposisi menjadi peubah
a
T
TB
b
c
d
TA
a)
A
x1
x2
x3
xB
Plot komposisi
per komposisi
b)
B
A xcf xca
x0
xpf xpa
xB
B
Perubahan komposisi kontinyu
Diagram Keseimbangan, Sistem Biner
Sistem Biner Dengan Kelarutan Terbatas
Diagram Eutectic Biner
T
titik leleh A
TB
Cair (L)
a
TA
b
L+
c
Te
+L

d

e
+
x
A x1 xe
x0
xc xe
xe
xB
B
titik leleh B
Diagram Keseimbangan, Sistem Biner
Sistem Biner Dengan Kelarutan Terbatas
Diagram Peritectic Biner
titik leleh A
T
TA
a
+L
cair (L)
b
p
c

Tp
+L
TB
+

A
x1
xp
x0
xp
xB
xlp
B
titik leleh B
Course Ware
Mengenal Sifat Kimia Material
#2 Sistem Multifasa
Sudaryatno Sudirham