ringkasantermodinamikakimia Muh.fadhlan agung permana L011201101

Nama:Muh.Fadhlan Agung Permana
NIM:L011201101
A. Sistem dan Lingkungan
Sistem dan lingkungan, ketika kita mempelajari termodinamika maka kita menyorot suatu
bagian tertentu dari alam semesta yang disebut sistem. Segala sesuatu yang berada disekitar atau
diluar sistem disebut lingkungan. Sistem dan lingkungannya dipisahkan oleh batas-batas tertentu
yang dapat nyata atau tidak nyata. Pertukaran energi dan materi/massa dapat terjadi antara sistem
dan lingkungannya. Karena adanya pertukaran ini, sistem dapat dibagi dalam tiga kelompok
yaitu:
1. Sistem tersekat apabila antara sistem dan lingkungan tidak terjadi pertukaran energi
dan/atau pertukaran materi contohnya termos air yang ideal (isolator berfungsi dengan
sempurna).
2. Sistem tertutup jika pertukaran energi antara sistem dan lingkungan dapat terjadi tetapi
tidak tejadi pertukaran materi antara keduanya. Contoh sebuah gas dalam silinder yang
dilengkapi dengan pengisap
3. Sistem terbuka jika pertukaran energi dan pertukaran materi dapat terjadi, misalnya zat
atau campuran zat dalam gelas kimia terbuka.
B. Konsep Dasar Hukum Termodinamika Pertama, dan Hukum Kedua Termodinamika
a. Hukum Peratama Termodinamika
Jika sebongkah batu dijatuhkan, energi potensialnya diubah menjadi energikinetik,
sebaliknya jika ‘barbel’ diangkat maka energi kinetiknya diubah menjadi energi
potensial. Secara umum, energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain.
Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnakan: energi total yang hilang oleh suatu
sistem sama dengan energi total yang diberikan oleh lingkungannya. Demikian juga energi
total yang diberikan oleh sistem yang sama dengan energi yang hilang oleh
lingkungan.
b. Hukum Kedua Termodinamika,
Hubungan antara entropi dan kespontanan reaksi yang dinyatakan oleh hukum kedua
termodinamika : entropi dari alam semesta bertambah dalam proses spontan dan tidak berubah
pada proses keseimbangan. Karena alam semesta terdiri atas sistem dan lingkungan, perubahan
entropi sistem dan perubahan entropi lingkungan.
Proses spontan ∆Stotal = ∆Ssis + ∆Slingk > 0
Proses kesetimbangan∆Stotal = ∆Ssis + ∆Slingk = 0
Untuk proses spontan hukum ini menyatakan bahwa harus lebih dari nol, tetapi tidak
menjelaskan tentang entropi sistem atau entropi lingkungan. Jadi mungkin entropi sistem atau
entropi lingkungan akan negative.
C. Energi Dalam
(Energi total sistem) merupakan jumlah semua energi kinetik dan energi potensial dari tiap
komponennya. Perubahan energi dalam dinyatakan sebagai perbedaan antara energi dalam yang
dinyatakan sebagai E, didefenisikan sebagai perbedaan antara energi dalam sistem pada akhir
proses dan energi dalam sistem pada awal proses.
ΔE = Eakhir – Eawal
Besaran termodinamika seperti E terdiri atas 3 bagian; bilangan, satuan dan tanda. E
positif jika E akhir > E awal; menunjukkan bahwa sistem memberikan energi kelingkungannya.
Dalam reaksi kimia, keadaan awal sistem merujuk pada pereaksi dan keadaan akhir hubungan
dengan hasil.
D. Hubungan E dengan panas (q) dan kerja (W)
Sistem dapat mempertukarkan energi dengan lingkungannya sebagai panas atau kerja. Energi
dalam sistem berubah besarnya sebagai panas yang diberikan kepada sistem atau kerja yang
dilakukan pada atau oleh sistem. Jika sistem mengalami satu perubahan kimia atau fisika,
perubahan energi dalam yang menyertainya (E) adalah panas yang ditambahkan ke atau dilepaskan
dari sistem (q) ditambah kerja yang dilakukan pada atau oleh sistem,
(W). ΔE = q + W
E. Fungsi Keadaan
Energi dalam mempunyai nilai tertentu pada kondisi tertentu. Kondisi yang mempengaruhi
energi ini termasuk temperatur, tekanan. Sebagai tambahan, energi dalam total sistem berbanding
lurus dengan jumlah total materi dalam sistem; energi merupakan merupakan sifat ekstensif (sifat
yang nilainya bergantung pada jumlah materi). Keadaan sistem ditentukan oleh sejumlah
parameter atau variabel, misalnya suhu, tekanan, volume, massa dan konsentrasi. Variabel sistem
dapat bersifat intensif, artinya tidak bergantung pada ukuran sistem (tekanan, suhu, massa jenis,
dan sebagai-nya), atau bersifat ekstensif yang berarti bergantung pada ukuran sistem (massa,
volume, energi, entropi, dan sebagainya). Setiap besaran atau variabel yang hanya bergantung pada
keadaan sistem dan tidak bergantung pada bagaimana keadaan sistem itu tercapai, disebut fungsi
keadaan. Fungsi keadaan, misalnya suhu, tekanan, volume, energi dalam, entropi, dan lainlain.
F. Panas dan Perubahan Entalpi
Perubahan entalpi adalah perubahan panas dari reaksi pada suhu dan tekanan yang tetap,
yaitu selisih antara entalpi zat-zat hasil dikurangi entalpi zat-zat reaktan.
Rumus : ΔH = Hp - Hr
ΔH: perubahan entalpi
Hp : entalpi hasil reaksi
Hr : entalpi zat reaktan.
Besarnya perubahan entalpi (ΔH) sama dengan besarnya panas reaksi, tetapi dengan tanda
berlawanan. Jika reaksi atau perubahan fisik tejadi dimana sistem menyerap panas, panas proses
disebut endotermis (endo, awalan yang berarti ke dalam). Sedangkan proses yang melepaskan
panas adalah eksotermis (exo, awalan yang berarti keluar). Jadi panas mengalir ke luar dari sistem
dan masuk ke lingkungannya.
G. Entalpi Pembentukan Standard dan Entalpi Reaksi Standar
Perubahan entalpi reaksi dapat diperoleh dari panas yang diserap atau dilepaskan pada
tekanan tetap. Nilai H dapat juga dihitung jika entalpi absolut semua pereaksi dan hasi reaksi
diketehui. Tidak ada cara untuk menetukan nilai entalpi mutlak. Hanya nilai relatip terhadap
standar dapat diberikan. Nilai standar semua ekspresi entalpi disebut entalpi standar (ΔHOf)
yang didefinisakan sebagai perubahan panas yang menyertai perubahan satu mol zat dari unsur
unsurnya pada tekanan 1 atm. Pada 1 atm unsur unsur dikatakan berada dalam keadaan standar
oleh karena itu istilah entalpi standar digunakan. Tanda o menunjukkan bahwa pengukuran
dilakukan pada keadaan standar 1 atm dan fungsi f singkatan dari formation (pembentukan).
Meskipun keadaan standar tidak menunjukkan suhu, nilai ΔH˚f selalu diukur pada 25 ˚C.
H. Entalpi dan Hukum I Termodinamika
mengaplikasikan hukum termodinamika pertama kedalam proses yang dilakukan pada tekanan
tetap dan volume tetap. Jika reaksi dijalankan pada reaksi tetap, maka ΔV = 0, tidak ada kerja yang
dilakukan sehingga diperoleh: ΔE = q + W =qv Jadi perubahan energi sama dengan panas yang
diserap atau dilepaskan pada V tetap. Umumnya reaksi terjadi pada tekanan tetap (pada tekanan
atmosfir). Jika reaksi yang dilakukan pada tekanan tetap menghasilkan kenaikan jumlah total mol
gas, maka sistem akan melakukan kerja terhadap lingkungannya (ekspansi). Sebaliknya, jika lebih
ganyak mol gas yang digunakan daripada yang dihasilkan, maka kerja akan dilakukan oleh
lingkungan terhadap sistem (kompresi).
entalpi sistem dapat didefinisikan sebagai berikut: H = E + PV perubahan dalam entalpi (H)
dapat dituliskan sebagai berikut : ΔH = ΔE + Δ(PV) Atau ΔE = ΔH - Δ(PV)
I. Proses Spontan
Reaksi yang terjadi pada kondisi tertentu disebut reaksi spontan. Reaksi yang tidak terjadi pada
kondisi tertentu disebut reaksi non-spontan. Proses fisika dan kimia yang spontan dapat diamati
sehari-hari termasuk contoh di bawah ini : - Air terjun jatuh ke bawah secara spontan tetapi tidak
sebaliknya, -Gula melarut secara spontan dalam secangkir kopi, tetapi gula yang terlarut tidak
diperoleh kembali secara spontan dalam bentuk awalnya, - Air membeku secara spontan pada suhu
dibawah 0˚C, dan es mencair secara spontan pada suhu diatas 0˚C (pada 1 atm)
J. Entropi
Perubahan entalpi dan entropi sistem perlu diketahui untuk memprediksi spontanitas dari
proses tersebut. Entropi (S) merupakan ukuran langsung dari ketidak teraturan sistem. Dengan kata
lain entropi menjelaskan tingkat pada mana atom-atom, molekul-molekul atau ion-ion
distribusikan secara tidak teratur pada daerah tertentu. Makin besar ketidak teraturan sistem, makin
besar entropi. Sebaliknya, makin teratur sistem makin kecil entropi. Jadi untuk setiap zat, entropi
selalu bertambah dalam urutan berikut : Spadat < Scair < Sgas Sama halnya dengan energi
dan entalpi, entropi merupakan fungsi keadaan. ΔS = ASakhir - Sawal Jika perubahan
menghasilkan kenaikan ketidakteraturan, maka Sakhir > Sawal atau ΔS > 0.
K. Perubahan Entropi Sistem
Untuk menghitung ΔStotal , kita perlu mengetahui ΔSsis dan ΔSlingk. Diskusi berikut ini akan
menjelaskan bagaimana menghitung ΔSsis. Misalkan suatu sistem dinyatakan oleh reaksi berikut
: aA + bB cC + dD
sama halnya dengan entalpi reaksi, maka perubahan entropi, ΔS˚ diberikan oleh ΔS˚rxn = [
cS˚(C) + d S˚(D) – [aS˚(A) + b S˚(B)]
atau secara umum dapat dituliskan sebagai
ΔS˚rxn = Σ n S˚ (hasil reaksi) - Σ m S˚ (pereaksi)
L. Perubahan Entropi Lingkungan
Perubahan entropi lingkungan, Slingk, sebanding dengan ΔHsis ( Slingk -ΔHsis) Tanda
negatif diperlukan karena jika proses eksotermis, ΔHsis negatif Ssis positif (berhubungan dengan
kenaikan entropi). Sebaliknya untuk proses endotermis, ΔHsis positif dan tanda negatif
menunjukkan bahwa entropi lingkungan berkurang. Perubahan entropi untuk sejumlah panas
yang diberikan juga bergantung pada suhu, jika lingkungan berada pada suhu yang tinggi
berbagai jenis gerakan molekul cukup energik. Sehingga, peyerapan panas dari peruses
eksotermis dalam sistem akan mempunyai sedikit pengaruhpada gerakan molekul dan kenaikan
entropi akan menjado kecil. Tetapi jika suhu lingkungan rendahpenambahan panas dalam jumlah
yang sama akan menyebabkankenaikan drastis dari gerakan molekul dan menyebabkan kenaikan
entropi yang lebih besar. Dari hubungan terbalik antara ΔSlingk dan suhu T (dalam Kelvin),
yakni makin tinggi suhu makin kecil ΔSlingk dan sebaliknya.