MAKALAH KIMIA TERMODINAMIKA ( ENERGI BEBAS DAN KESETIMBANGAN )

I.                   PENDAHULUAN

Makalah ini di susun berdasarkan pada sumber- sumber mengenai pokok bahasan materi Kimia Dasar I yang mengacu pada bab Termodinamika. Karena pengetahuan atau ilmu tersebut sangatlah penting dalam berbagai bidang, kami bermaksud untuk membuat sebuah makalah yang berjudul “Termodinamika ( Energi Bebas dan Kesetimbangan ) “. Pembuatan makalah ini bertujuan supaya menambah referensi pembelajaran khususnya pada bab tersebut. Maka dari itu, di harapkan mahasiswa menjadi generasi muda yang bermanfaat bagi masyarakat karena pemahaman mengenai isi makalah ini yang sangat di butuhkan pada kehidupan sehari – hari.

II. ISI

A.     ENERGI BEBAS DAN KESETIMBANGAN

Energi bebas adalah jumlah maksimum energi yang dibebaskan pada suatu proses yang terjadi pada suhu tetap dan tekanan bebas. Energi bebas di lambangkan dengan ∆G. Sedangkan, kesetimbangan adalah dua reaksi yang terjadi pada kecepatan yang sama dan tidak ada lagi perubahan konsentrasi.

PerubahanEnergi Bebas ∆G menunjukkan energi maksimum yang tersedia untuk melakukan kerja. Dalam hal ini, berguna bila sistem berubah dari suatu keadaan menjadi suatu keadaan lain. Selama proses berlangsung, kemampuan kerja yang diukur dengan ∆G ini makin berkurang, lama kelamaan menjadi nol (∆G=0), yaitu pada kondisi kesetimbangan. Pada kondisi kesetimbangan ini tidak bisa melakukan kerja.

            Singkatnya :

·         ∆G^o< 0, reaksi berlangsung spontan dan berlanjut pada keadaan setimbang

·         ∆G^o= 0, reaksi pada kesetimbangan dinamik

·         ∆G^o> 0, reaksi spontan berlangsung pada arah yang berlawanan.

Pada saat ini, harus diingat bahwa walaupun ∆G dapat memperkirakan bahwa suatu proses adalah spontan, tetapi tak dapat dikatakan berapa kecepatan perubahan tersebut.

 

                                                                        G^o hasil reaksi

                          ∆G^o= G^o _{hasil reaksi} - G^o_pereaksi

Pereaksi  a                      b                      Hasil Reaksi            

Macam- macam energi bebas dari suatu sistem kimia yang homogen ketika reaksi berjalan ke arah pereaksi murni (kiri) sampai ke hasil reaksi murni (kanan). Harga minimum pada kurva menandakan keadaan setimbang. Jika sistem mempunyai komposisi yang ditandai dengan huruf a, maka reaksinya adalah spontan dengan arah ke atas. Jika komposisinya ditandai dengan huruf b, maka reaksinya akan spontan ke arah kebalikannya.

Gambar tersebut menggambarkan perubahan energi bebas pada suatu reaksi kimia. Perhatikan bahwa kurva energi bebas harga minimumnya terletak dibawah harga energi bebas pereaksi maupun hasil reaksi. Sehingga, jika kita mulai dengan peraksi murni, reaksi akan berjalan ke arah hasil reaksi karena akan terjasi penurunan energi bebas, ∆G negatif. Juga perhatikan jika kita mulai dengan hasil reaksi yang murni, reaksi akan berjalan ke arah pereaksi sebab juga terjadi penurunan energi bebas. Dengan demikian, baik kita mulai dengan pereaksi atau hasil reaksi, reaksi akan selalu berjalan ke arah daerah minimum pada kurva energi bebas. Ketika reaksi sampai ke sana, maka kesetimbangan tercapai (∆G=0). Tak akan terjadi perubahan pada komposisi, karena baik ke arah pereaksi maupun hasil reaksi meliputi perjalanan naik pada kurva energi bebas an reaksi ini tidaklah spontan.

Harga ∆G untuk reaksi ini juga diperlihatkan pada Gambar. Ternyata merupakan perbedaan antara energi bebas dan hasil reaksi murni dengan pereaksi murni. Dengan lain perkataan, untuk suatu reaksi ∆G adalah tetap dan tanda, serta besarnya tergantung dari ∆G^o_{hasil reaksi} dan ∆G^o_peraksi, dan dalam hal ini ∆G^o adalah positif karena ∆G^o_{hasil reaksi} lebih besar daripada ∆G^o_peraksi. Akan tetapi, tanda ∆G tak mengungkapkan spontanitasnya secara langsung. Hal ini telah kita lihat pada sistem yang telah di lihatkan oleh Gambar, yaitu suatu reaksi kimia akan terjadi secara spontan, baik dimulai dari pereaksi murni atau dari hasil reaksi murni. Untuk mengetahui mengenai spontanitas, kita harus mengetahui bagaimana komposisi dari sistem relatifnya terhadap daerah minimum dari kurva energi bebas. Misalnya jika komposisi sistem sesuai dengan titik a pada Gambar, maka arah ke hasil reaksi adalah spontan sebab bergerak ke bawah menuju minimum. Sebaliknya, apabila komposisinya sesuai dengan titik b, reaksi sebaliknya akan berjalan spontan sebab akan menuju penurunan energi bebas.

Harga ∆G^o dapat memperkirakan hasil reaksi ketika tercapai keadaan setimbang. Ketika harga ∆G^o positif, sedikit sekali hasil reaksi yang diperoleh ketika kesetimbangan tercapai sehingga disimpulkan tak terjadi reaksi pada campuran. Dengan kata lain, reaksinya tidak spontan. Sebaliknya ketika harga ∆G^o negatif, berarti reaksi akan selesai.

Jadi, ∆G^o dapat memperkirakan spontanitas suatu reaksi.

Berikut contoh soal dan penyelesaian :

Akan berjalan secara spontankah reaksi ini pada suhu 25^oC dan tekanan 1 atm, 2SO_2(g)  +  O_2(g)  →  2SO_3(g) . Apakah pada waktu tercapai kestimbangan reaksi hampir selesai ?

Penyelesaian :

∆G^o = Σ G^o _{hasil reaksi} - ΣG^o_pereaksi

 2 (-88,5 kJ) – 2 (-71,8 kJ) – 0 kJ = - 33 kJ

Harga ∆G^o yang negatif ini menunjukkan bahwa letak kesetimbangan ke arah SO₃, berarti reaksinya spontan. Hal ini memang benar, tetapi apabila tanpa katalis, reaksi akan lambat.

II.                 PENUTUP

Demikian makalah tersebut kami sampaikan, semoga dapat bermanfaat bagi para pembaca dan tidak lupa saya berharap akan adanya kritik dan saran yang membangun supaya saya dapat mencapai hasil yang sempurna di lain kesempatan.

Soal

1.      Kerja yang dilakukan ketika suatu gas dimampatkan dalam tabung silinder adalah 462J. Selama proses ini terdapat perpindahan kalor sebesar 128J dari gas  ke lingkungan. Hitunglah perubahan energi untuk proses ini !

2.      Suatu gas menuai dan melakukan kerja P –V pada lingkungan sebesar 279J. Pada saat yang sama, gas itu menyerap kalor dari lingkungan sebesar 216J.  Berapa perubahan energi sistem?

3.      Hitunglah kalor yang dilepaskan ketika 74,6 g SO2 ( massa molar 64,07 g/mol ) diubah menjadi SO3 dengan reaksi : SO2(g) + ½O2(g) → SO3(g)

4.      Hitunglah entalpi pembentukan standar asetilena (C2H2) dari unsur-unsurnya

                                                 2C(grafit) + H(g) → C2H2

Persamaan untuk setiap tahap dan perubahan entalpinya :

C(grafit) + O2(g) → CO2(g), ∆H^o reaksi = -393,5 KjH

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g) ∆H^o reaksi= -285,8kJ

2C2H2(g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O(l) ∆H^oreaksi= -2598,8 kJ

Bagikan ke :

Facebook Google+ Twitter Digg Technorati Reddit