Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan kimia : energi bebas gibbs

Dalam keadaan setimbang, perbandingan konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tergantung pada suhu dan jenis reaksi kesetimangan. Pada pembahasan termodinamika telah dijelaskan bahwa delta G merupakan fungsi keadaan yang menentukan arah suatu proses. Jika delta G > 0 maka proses tidak spontan, sebaliknya jika deta G < 0 maka proses berlangsung spontan. Sedangkan elta G = 0 proses reversible. Apabila energi bebas diterapkan dalan sistem kimia, ketiga keadaan itu mengandung makna sebagai berikut :

1.      Jika delta G negatif, energi sistem reaksi menurun, dan eaksi berlangsung spontan kearah pencapaian kesetimbangan.

2.      Jika elta G nol, sistem berada dalam dalam keadaan kesetimbangan dinamis.

3.      Jika delta G positif, reaksi spontan pada arah kebalikannya.

Perubahan energi bebas dalam reaksi kesetimbangan.

Pada suhu dan tekanan tetap, reaksi kimia akan berlangsung spontan menuju kearah dengan perubahan energi bebas yang paling rendah, sampai akhirnya mencapai suatu keadaan setimbang. Eneri bebas adalah jumlah maksimum energi maksimum energi yang dibebaskan pada suhu tetap dan tekanan bebas. Jadi, posisi kesetimbangan menyatakan nilai energi bebas palinng rendah dalam suatu sistem reaksi. Perubahan energi bebas suatu reaksi merupakan akibat dari perubahan dalam tekanan atau peubahan dalam konsentrasi zat-zat yang terlibat dalam reaksi. Dengan demikian terdapat hubungan antara perubahan energi bebas dan tekanan atau dengan konsentrasi sisem reaksi.

·         Energi bebas dan tekanan

Pengaruh tekanan terhadap fungsi termodinamika dalam persamaan energi bebas gibbbs, adaah entalphi dan entropi.

Entalphi merupakan kemampuan sistem untu memberikan energi berbentuk kalor dari sistem ke lingkungan. Pada tekanan konstan perubahan entalpi suatu sisem menunjukkan banyaknya kalor yang diberikan.  Untuk benda yang berubah suhunya tanpa mengalami reaksi atau perubahan fase, perubahan entalphi per satuan suhu adalah kapasitas panas benda itu ada teknan tetap. Enalpi gas ideal, solid, dan liquid tidak tergantung pada tekanan. Bena nyata  pada temperatur dan tekanan ruang biasanya mengikuti sifat, sehingga dapat menyederhanakan perhitungan entalphi.

Dampak dari entropi dipengaruhi oleh tekanan, maka energi bebas juga dpengauhi oleh tekanan. Kebergantungan energi bebas terhadap tekanan dirumuskan  dalam bentuk persamaan,

G = G_stand + RT In (p)

Ket : G_stand = energi bebas suatu gas pada tekanan 1 atm

            G = energi bebas gas pada tekanan tertentu

            R = tetapan gas universal

            T = suhu mutlak

·         Entropi

Adalah fungsi keadaan dan merupakan kriteria yang menentukan apakah suatu keadaan dapat dicapai dengan spontan dari keadaan lain.

Entropi merupakan besaran termodinamika yang menyatakan derajat ketidakteraturan partikel. Jika sistem kemasukan kalor, maka entropi bertambah an sebaliknya jika kalor keluar maka entroi berkurang. Menentukan entropi (S) suatu sistem tidak mudah karena menyangkut enegi yang dikandungnya. Akan tetapi besarnya perubahan entropi (DS) dalam suatu peristiwa dapat dihitung dari besarnya kalor yang masuk atau keluar. Entropi adalah besaran termodinamika yangg nilaina tergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir dan tidak dipengaruhi oleh jalan yang ditempuh. Oleh sebab itu, delta S proses reversible sama dengan ireversible walaupun kalor yang diserap tidak sama.

q_air = delta U + P (V₂ – V₁)

qr = delta U + nRT In V₂/V₁

Perubahan entropi suatu proses dihitung dari qr dan bukan dari q_air.

Jika suhu diturunkan terus menerus, mengakibatkan entropi makin lama makin mengecil.

·         Energi bebas bibbs (G)

Untuk menyattakan reaksi yang berjalan spontan, maka digunakan fungsi termodinamika yang lain yait energi bebas gibbs (G). Energi bebas suatu sistem adalah selisih entalpi dengan temperatur dikalikan dengan entropi.

G = H – TS

Sehigga perubahan energi bebas pada suhu konstan adalah,

Delta G = delta H – T delta S

Hubungan energi bebas gibbs dengan konstanta kesetimbangan,

Delta G = delta G_stand + RT In K

Dimana,

Delta G = energi bebas pada keadaan tertentu

Delta G_stand = Energi bebas pada kondisi standar

R = tetapan gas ideal , 8,314 J/mol-K

T = temperatur (K)

K = tetapan kesetimbangan

Saat kesetimbangan, delta G = 0 maka persamaan menjadi, delta G_stand = -RT In K

Ditulis oleh : richanatuz zukhriyah (15630054)