KESEIMBANGAN SISTEM

Keseimbangan Sistem Heterogen

Pada sistem heterogen, reaksi berlangsung antara dua fasa atau

lebih. Jadi pada sistem heterogen dapat dijumpai reaksi antara padat dan

gas, atau antara padat dan cair, dan seterusnya. Cara yang paling

mudah untuk menyelesaikan persoalan pada sistem heterogen adalah

dengan menganggap komponen-komponen dalam reaksi bereaksi pada

fasa yang sama.

Jadi pada sistem padat/gas, komponen reaksi yang berbentuk padat

diasumsikan membentuk uap melalui sublimasi, semua padatan

diasumsikan menyublim dan uap padatan ini kemudian bereaksi dengan

komponen lain yang sudah berada dalam fasa gas.

Sama halnya dengan cairan, tekanan uap padat akan selalu tetap

bila suhu tetap dan besarnya tekanan uap zat padat ini tidak bergantung

pada jumlah zat padat yang ada. Jadi dapat dianggap bahwa tekanan

uap zat padat disebabkan oleh sejumlah konsentrasi zat padat yang tetap

bila suhunya tetap.

Sebagai contoh pada disosiasi CaCO3 atau batu kapur (limestone):

CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g) pada T oC,

Batu kapur kapur Tohor

Pada kesetimbangan dapat ditulis:

Tekanan CO2 pada keseimbangan (PCO2)disebut tekanan disosiasi

kalsium karbonat pada suhu T OC. terlihat apabila CO2 ditambahkan ke

dalam sistem yang bervolume tetap, tekanan disosiasi akan terlewati dan

keseimbangan akan bergeser ke kiri sampai tekanan CO2 kembali sama

dengan tekanan disosiasi. Perhatikan bahwa penambahan atau

pengurangan padatan (pengurangan tidak dilakukan sampai habis,

artinya dalam sistem selalu terdapat sejumlah padatan) tidak ada

pengaruhnya terhadap tekanan keseimbangan.

Kenyataan di atas sangat berguna pada pembuatan kapur Tohor

dari batu kapur. Pada pembakaran batu kapur, ketika batu kapur

dipanaskan sampai suhu yang tinggi, udara dilewatkan pada permukaan

batu kapur sehingga tekanan CO2 tidak dapat mencapai tekanan

keseimbangan, dengan jalan ini reaksi pembentukan kapur Tohor akan

terus berlangsung karena keseimbangan tidak akan pernah dapat

dicapai, sehingga akhirnya semua batu kapur akan diubah menjadi kapur

Tohor.

LARUTAN DARI SOLUTE YANG NON VOLATILE

Bila dalam suatu larutan biner hanya salah satu komponen yang

volatile maka theori perhitungan-perhitungan menjadi lebih sederhana.

Misalnya : larutan gula dalam air. Tekanan partiel dari air menjadi tekanan

total dari larutan sebab gula tidak menguap.

Dengan adanya solute maka tekanan uap dari solvent akan berkurang

sehingga mengakibatkan kenaikan titik didih, penurunan titik beku dan

terjadinya tekanan osmose.

Penurunan Tekanan Uap

Bila larutan ideal maka menurut Raoult, berlaku rumus :

Psolv = Xsolv x p0 solv

Rumus ini berlaku pula bagi larutan yang tidak ideal tetapi dalam keadaan

yang sangat encer, karena pada larutan yang sangat encer sifat-sifat larutan

dapat dianggap sama dengan sifat-sifat dari solvent. Bila solute adalah zat

yang tidak volatile maka p solvent ini merupakan p larutan.

p = X1p0 = (1)

p = tekanan uap larutan

x1 = mol fraksi solvent

n1 = jumlah mole solvent

n2 = jumlah mole solute

p0 = tekanan uap solvent murni

Dari rumus (1) di atas diperoleh :

(2)

Penurunan tekanan uap relatif adalah sama dengan mole fraksi dari solute

dalam larutan.

Penentuan Berat Molekul

Penurunan tekanan uap dapat pula dipergunakan untuk menentukan

berat mole suatu persenyawaan :

Untuk larutan yang sangat encer n2 sangat kecil bila dibandingkan dengan n1,

sehingga rumus ini dapat disederhanakan :

(3)

Kenaikan Titik Didih

Sebagai akibat dari penurunan tekanan uap dari larutan solute yang

non volatile, maka titik didih (temperatur dimana tekanan uap =

tekanan luar) dari larutan tersebut akan lebih tinggi dari pada titik didih

solvent murni. Hal ini digambarkan dengan grafik seperti berikut :

Titik didih solvent murni : Ts dan titik

didih larutan T1. T1-Ts = Td.

(kenaikan titik didih)

Menurut persamaan : Clausius

Claplyron :

Untuk larutan encer pada titik didihnya dapat ditulis :

Td =

1 atm

solv

Tek.

lar.

TS

T1

T1

Temp. 0C TS Td

Td = (4)

Pada larutan yang encer maka n2 sangat kecil bila dibandingkan dengan n1,

sehingga n2 dapat diabaikan terhadap n1

Persamaan menjadi :

Td = (5)

Pada penentuan kenaikan titik didih, konsentrasi dari solute biasa dinyatakan

dengan molalitas = m, ialah jumlah mole solute dalam 1000 gr solvent.

M1 = B.M. solvent

Rumus (5) akan menjadi :

Td =

Td = hv = = panas penguapan per gram

Td = Kd x m (6) Td = Kd x

Kd = konstante kenaikan titik didih molal

Penentuan berat molekul :

Dari rumus (7) diperoleh berat mol sulute :

M2 = Kd x (8)

Contoh : Berapa t.d dari larutan yang mengandung 5 gr urea dalam 75 gr air.

Panas penguapan air = 540 cla/gram.

Kd =

Td = Kd x

Titik didih larutan = 100 + 0,57 = 100.570C.

Harga Kd untuk beberapa solvent.

Air 0,513 Asam asetat 3,14

Ethanol 1,20 Khloroform 3,85

Aseton 1,72

Benzena 2,63 Khlorida 5,02

Penurunan Titik Beku

Akibat lain dari pada penurunan tekanan uap ialah titik beku dari larutan lebih

rendah dari pada solvent murni. Hubungan antara titik beku solvent murni

dan titik beku larutan dapat diterangkan dengan kurve seperti berikut.

A titik beku solvent (pd.temperatur

Ts).

B titik beku larutan (pd.temperatur

T1).

Ts-T1 = Tb

Jarak AC = P0-p dan karena p0

adalah suatu konstan, maka AC

berbanding lurus dengan penurunan

tekanan uap relatif

Untuk larutan-larutan yang sangat encer maka kurve-kurve tekanan uap

dapat dianggap garis lurus yang sejajar sehingga perbandingan AC dan BC

merupakan suatu konstan atau dapat dikatakan : penurunan titik beku ( Tb)

akan berbanding lurus dengan penurunan tekanan relatif atau dengan mol

fraksi solute X2

Tb = Kb X2 (1)

PS D

T

padat

Tekananuap

B

Ap0

CP

lar.

Temperatur

Menurut Clausius – Clapayron maka :

slope dari kurve, Tb = titik beku solvent.

Bila BC dianggap sebagai garis lurus maka :

(2)

Rumus Clausius Clapayron ini berlaku pula pada peristiwa sublimasi :

Hs = panas sublimasi molar dari solvent padat.

Bila AB merupakan garis lurus maka :

(4)

Dari (3) dan (4) : (5)

(5) – (2) :

Hs-Hv = Hf

panas pencairan molar

Tb =

Tb =

atau : Tb = Kb xm = Kb x (7)

Kb = (8) hf = panas pencairan per gr.

Persamaan (7) dapat dipergunakan untuk menghitung B.M.

M2 =

Harga Kb untuk beberapa solvent :

Air : 1,86 Nitro benzena

: 6,90

As. Asetat : 3,90 Naftalena : 7,00

Benzena : 5,12 Bromoform : 14,30