VOLUME MOLAR PARSIAL

VOLUME MOLAR PARSIAL

Sifat molar parsial yang paling mudah digambarkan adalah volume “molar parsial” yaitu kontribusi dari suatu komponen dalam sampel terhadap volume total

pada volume.

Apabila dimisalkan suatu volume yang besar dari air murni, kemudian ditambahkan 1 mol H₂O, maka volumenya bertambah 18 cm³ dan kita dapat mengatakan bahwa 18 cm³ /mol merupakan volume molar air murni. Meskipun demikian jika kita menambahkan 1 mol H₂O kedalam etanol murni yang volumenya besar, maka pertambahan volumenya hanya 14 cm³, alasan dari perbedaan kenaikan volume ini adalah volume yang ditempati oleh sejumlah tertentu molekul air bergantung pada molekul-molekul yang mengelilinginya. Begitu banyak etanol yang ada sehingga setiap molekul H₂O dikelilingi oleh etanol murni kumpulan molekul-molekul itu menyebabkan etanol hanya menempati ruang sebesar 14 cm³.kuantitas 14 cm³ mol ^-1 adalah volume molar parsial air dalam etanol murni yaitu volume campuran yang dapat dianggap berasal dari satu komponen.

Volume molar parsial komponen suatu campuran berubah-ubah bergantung pada komposisi karena lingkungan setiap jenis molekul berubah Jika komposisi nya berubah dari zat A murni ke zat B murni .perubahan lingkungan inilah yang menghasilkan variasi sifat termodinamika campuran jika komposisinya berubah. Volume molar parsial air dan etanol sepanjang rentang komposisi penuh pada temperatur 25 derajat Celcius diperhatikan pada gambar 1.1

Gambar 1.1 Volume molar parsial air dan etanol pada temperatur 25⁰C.perbedaan skala (air sebelah kiri dan etanol sebelah kanan).

Volume molar parsial V_j dari suatu zat J pada beberapa komposisi umum didefinisikan secara formal sebagai :

                                                                          

                                                                                                                1)

         Dengan n_j sebagai jumlah mol J dan subscribe n’ menunjukkan bahwa jumlah semua zat lain tetap. Volume molar parsial adalah kemiringan grafik volume total ,ketika jumlah J berubah, sedangkan tekanan, temperatur dan sejumlah komponen lain tetap. Nilainya bergantung pada komposisi seperti yang dilihat untuk air dan etanol pada penjelasan ini menunjukkan bahwa ketika komposisi campuran berubah sebesar penambahan dn_A zat A dan dn_B zat B, maka volume total campuran berubah sebesar:

                        

                                                            2)

      Begitu diketahui volume molar parsial kedua komponen campuran pada komposisi dan temperatur yang kita inginkan kita dapat menyatakan volume total campuran V menggunakan:

                                                     3)

Alasan yang melatarbelakangi hasil yang sederhana ini adalah sebagai berikut. Apabila suatu sampel yang sangat besar dari campuran yang komposisinya tertentu kemudian jika sejumlah n_A zat A ditambahkan, komposisinya tetap tidak berubah V_A tetap, dan volume sampel berubah sebesar n_A V_A.  Jika n_B zat zat B ditambahkan volume berubah sebesar n_B V_B dengan alasan yang sama pula. Oleh karena itu perubahan volume total adalah n_A V_{A. +} n_B V_B. Sekarang sampel menempati volume yang lebih besar, namun perbandingan komponen-komponennya tetap sama. Selanjutnya, apabila diambil dari volume yang besar ini, sampel yang terdiri dari n_A zat A dan n_B zat B volumenya adalah n_A V_{A. +} n_B V_B. Karena V termasuk fungsi , sampel yang sama dapat disiapkan hanya dengan mencampurkan jumlah yang tepat dari zat A dan zat B ini sesuai dengan persamaan 3.

Contoh soal:

Seorang pelayan bar mencoba membuat 100 cm³ minuman dengan mencampurkan 30 cm³ etanol dan 70 cm³ air pada temperatur 25 derajat Celcius Berapa volume yang harus dicampurkan agar mencapai volume yang diperlukan.

Jawab:

Berdasarkan paparan soal di atas nampaknya pelayan baru tersebut tidak mengetahui konsep pentingnya kuantitas molar parsial. Untuk mendapatkan volume molar campuran tersebut kita harus menggunakan persamaan 3. Dan mengambil volume molar parsial dari gambar 1.1 untuk komposisi tertentu. Komposisi fraksi mol campuran ditentukan dengan rapatan dan massa molar komponen. Jumlah yang sesuai dengan volume yang dimaksud adalah 3,87 mol H₂O dan 0,514 mol etanol atau C₂ H₅OH. Oleh karena itu H₂O = 0,883 dan X C₂H₅OH  = 0,117. Dari gambar 1.1 volume molar parsial pada komposisi ini adalah H₂O = 18 cm³ /mol dan V C₂ H₅ OH = 53,6 cm³ /mol dan volume total campuran adalah V = (3,870 X 18,0 cm³ /mol) + (0,5140 X 53,6 cm³/mol) = 97,3 cm³

Berdasarkan penjabaran perhitungan di atas campuran yang komposisinya relatif sama namun dengan volume total 100 cm titik akan mempunyai fraksi mol yang sama dari komponen-komponennya Oleh karena itu volume molar parsialnya sama tetapi jumlah keseluruhan berbeda jadi kita harus menyesuaikan volume yang dicampur dengan perbandingan 100/97,3 = 1,028 Oleh karena itu campuran yang sesuai adalah 72 cm³ air dan 30,8cm³ etanol

Volume = (1,028 X 70) + (1,028 X 30) = 102,02

M.Abdul Chalim (15630048)
 dafatar pustaka
Atkins, P.W. 1990. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi Keempat. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan kimia

Kesetimbangan kimia adalah adalah suatu  keadaan dimana laju reaksi reaktan dan produk sama dan konsentrasi keduanya tetap. Kesetimbangan kimia hanya terjadi pada reaksi reversible (bolak-balik) dimana laju terbentuknya reaktan sama dengan laju terbentuknya produk. Reaksi akan terjadi terus menerus secara mikroskopis sehingga disebut kesetimbangan dinamis.

            Berdasarkan arah berlangsungnya reaksi, reaksi dibagi menjadi 2, yaitu:

1.Reaksi 1 arah (irreversible)

            Yaitu reaksi yang hanya terjadi 1 arah dari kiri ke kanan saja dan reaksinya berkesudahan. Pada reaksi ini ada pereaksi pembatas, jika salah satu reaktan telah habis bereaksi maka reaksi akan berhenti.

Contoh: NaOH_(aq) + HCl_(aq)                        NaCl _(aq) +H₂O

2. Reaksi 2 arah (Reversible)

            Yaitu reaksi yang berlangsung 2 arah dan dapat bolak balik. Reaksi dapat berlangsung dari kiri ke kanan maupun kanan ke kiri. Pada saat bersamaan terbentuklah produk dan produk yang terbentuk juga bereaksi membentuk reaktan. Reaksi tersebut berjalan secara terus menerus.

Contoh : Fe₂O_3(s) + 3O_2(g)                    2Fe_(s) +3CO_2(g)

            Sehingga telah jelas bahwa kesetimbangan kimia hanya terjadi pada reaksi reversible.Ciri-ciri kesetimbangankimia adalah sebagai berikut:

1.Reaksinya berlangsung secara reversible

2.Laju pembentukan produk (ke kanan) = Laju pembentukan reaktan (ke kiri)

3. Terjadi pada ruang tertutup, pada suhu dan tekanan tetap

4. Terjadi secara mikroskopis sehingga tidak dapat secara langsung diamati

            Berdasarkan arah wujud zatnya, reaksi dalam kesetimbangan kimia dibagi menjadi 2, yaitu:

1.Kesetimbangan Homogen,

 yaitu hanya ada 1 macam wujud zat yang bereaksi. Dalam kimia, wujud zat dibagi menjadi 4, yaitu : solid (padatan), liquid (cairan/lelehan/leburan), gas, dan aquos (suatu larutan yang telah diencerkan dengan air.

Contoh kesetimbangan Homogen : N_2(g) + 3H_2(g)                    2NH_3(g)

2. Kesetimbangan Heterogen

Yaitu ada 2 macam atau lebih wujud zat yang bereaksi.

Contoh kesetimbangan Heterogen : Fe₂O_3(S) +  3CO_2(g)                             2Fe_(s) + 3CO_2(g)

            Dalam suatu kesetimbangan kimia mempunyai sebuah nilai tetapan yang disebut Tetapan Kesetimbangan (K), tetapan dibagi menjadi 2, yaitu :

1.Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)

Berdasarkan konsentrasinya dalam satuan molaritas pada saat keadaan setimbang.

aA_(g) + bB_(aq)                     cC_(g) + dD_(aq)

Kc = [C]^c[D]^d                                                   Kc = [Konsentrasi produk]^{koefisien reaksi}

         [A]^a[B]^b                                                           [Konsentrasi reaktan]^{koefisien reaksi}

Note:

-Kc hanya berlaku untuk wujud aquos dan gas

-Kc dipengaruhi oleh suhu

-Penjumlahan nilai Kc antara 2 reaksi ysitu, Kc è 1/Kc

-Jika Kc dikali terhadap nilai x, maka Kcè (Kc^x)

2.Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp)

Berdasarkan tekanan parsialnya pada saat keadaan setimbang.  Pv=nRT

Px =   mol gas x                 x Ptotal

        Mol total gas

aA_(g) + bB_(g)                       cC_(g) + dD_(g)

Kp = [PC]^c[PD]^d                                                            Kp = [tekanan parsial gas produk]^{koefisien reaksi}

         [PA]^a[PB]^b                                                                     [tekanan parsial gas reaktan]^{koefisien reaksi}

Note:

-Kp hanya berlaku untuk wujud gas

Dari tetapan konsentrasi (Kc) dan tetapan tekanan parsial (Kp) dapat dihubungkan dengan rumus:

 Kp  = Kc (RT) ^∆n

Kp = Tetapan kesetimbangan tekanan parsial

Kc = Tetapan Kesetimbangan konsentrasi

R = tetapan (8,314)

T = Suhu dalam ˚K

∆n = Ʃkoefisien ruas kanan – Ʃkoefisien ruas kiri  (∆n hanya dalam wujud gas)

Kesetimbangan Kimia dapat mengalami pergeseran yang didasari asas Le Chatelier yang berbunyi “Jika terhadap suatu sistem kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi), sistem kesetimbangan tersebut akan mengalami perubahan (pergeseran) yang cenderung untuk mengurangi pengaruh aksi tersebut.” Sehingga faktoryang menyebabkan pergeseran kesetimbangan kimia adalah:

1.Konsentrasi

            Reaksi akan cenderung bergeser menuju konsentrasi yang lebih kecil.

Misal :

-Jika konsentrasi reaktan ditambah, maka reaksi akan bergeser dari reaktan ke produk ( ke konsentrasi lebih kecil).

-Jika konsentrasi reaktan dikurangi, maka reaksi akan bergeser dari produk ke reaktan ( ke konsentrasi yang lebih kecil).

2.Suhu

-Jika suhu dinaikkan, maka reaksi bergeser ke kiri dengan ∆H bernilai + (endoterm)

-Jika suhu diturunkan, maka reaksi bergeser ke kanan dengan ∆H bernilai negative (eksoterm

3.Volume berbanding terbalik dengan tekanan

-Jika tekanan dinaikkan maka volume diturunkan, reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil

-Jika tekanan diturunkan maka volume dinaikkan, reaksi akan bergeser kea rah jumlah mol gas yang lebih besar

4.Katalis

            Katalis merupakan sebuah perantara yang dapat mempercepat berlangsungnya suatu reaksi sehingga keseimbangan reaksi dapat cepat tercapai dengan menurunkan energy aktivasi pada sebuah reaksi.

Kesetimbangan kimia dalam Industri

1.Proses Kontak

Contohnya pada pembuatan asam sulfat (H₂SO₄) dalam industri.

Tahap I ,yaitu pembakaran belerang menjadi belerang dioksida
S_(s) + O_2(g) àSO_2(g)

TahapII, belerang dioksida direaksikan dengan oksigen sehingga terbentuk belerang trioksida
2SO_2(g) + O_2(g)               2SO_3(g)            ∆H= -98 kJ

Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan, sehingga untuk mendapatkan produk asam sullfat yang banyak maka harus didapat produk SO₃ yang banyak pula. Hal tersebut dilakukan dengan cara memperbesar konsentrasi reaktan, menurunkan suhu, karena reaksi bersifat eksoterm, memperbesar tekanan ,menaikkan volume reaktan agar lebih besar dibandingkan volume produk, dan menambahkan katalis.

Tahap III

SO_3(g)+ H₂SO_4(l)            H₂SO_7(l)

Tahap IV

H₂S₂O_7(l)  + H₂O à 2H₂SO_4(l)

2.Haber-Bosch

 Contohnya pada pembuatan ammonia (NH₃) dalam industri.

N₂(g) + 3H₂(g) ↔ 2NH₃(g)      ∆H = -92,4 kJ

Agar produk NH3 yang dihasilkan maksimum maka reaksi harus dibuat bergeser ke arah produk (kanan) dengan cara memperbesar konsentrasi reaktan, menurunkan suhu, karena reaksi bersifat eksoterm, memperbesar tekanan ,menaikkan volume reaktan agar lebih besar dibandingkan volume produk, dan menambahkan katalis.

Dita Amalia 15630069