FISIKA 2 Pertemuan ke-4
Teori Termodinamika
Bila suatu campuran memenuhi sifat ideal, baik fasa gas dan fasa cairannya, maka hubungan keseimbangannya dapat dinyatakan dengan Hukum Raoult dan Dalton:
dengan Pio= tekanan uap murni yang dapat dicari dengan: a. Pustaka (tabel, kurva) b. Persamaan Pendekatan (Antoine):
Dengan A, B, dan C adalah suatu tetapan yang berlaku untuk suatu komponen (kisaran daerah suhu yang sempit) dengan suhu < 100 0C, t = 0C.
Dalam perhitungan teknik, korelasi keseimbangan dapat dinyatakan dengan:
Dengan : i = komponen i yi = mol fraksi ‘i’ dalam fase uap Xi = mol fraksi ‘i’ dalam fase cair
Ki = tetapan seimbang
Hukum Henry menyatakan bahwa korelasi keseimbangan untuk sistem ideal dan larutan yang cukup encer dapat dinyatakan dengan:
PA= H * CA Dengan : PA = tekanan parsial ‘A’ di fasa uap CA = konsentrasi ‘A’ di fasa cair H = tetapan Henry
Sistem Biner (A dan B)
‘A’ lebih volatile daripada ‘B’
hukum Raoult\Dalton berlaku (memenuhi)
dengan: AB = Relative Volatility komponen ‘A’ terhadap komponen ‘B’
Untuk sistem yang tidak mengikuti hukum Raoult, dinyatakan dengan persamaan:
Beberapa kurva keseimbangan untuk sistem dengan AB yang konstan dan sistem Dengan AB yang fungsi konsentrasi, pada Pt = 1 atm
Superheated Vapor = daerah uap lewat panas
Saturated Liquid + Saturated Vapor = daerah dua fasa
Sub-cooled Liquid = daerah air lewat dingin
Bubble point = suhu tertentu dimana suatu campuran cairan mulai menguap
Dew point = suhu tertentu dimana suatu campuran gas mulai mengembun
Boiling point = sama dengan Dew atau Bubble Point untuk senyawa murni.
Sistem Non Ideal
Larutan non ideal akan membentuk kurva antara suhu dan komposisi yang berbeda dengan bentuk kurva ideal (Gambar II.2.). Hal tersebut disebabkan karena larutan non-ideal pada kondisi tertentu akan membentuk campuran azeotrop. Campuran azeotrop adalah suatu keadaan dimana komposisi uap sama dengan komposisi cairannya atau dapat dikatakan Dew Point = Bubble Point.
Azeotrop deviasi positif terjadi bila suhu didih campuran Iebih rendah daripada suhu didih masing-masing komponen penyusunnya atau disebut dengan Minimum Boiling Mixtures. Misalnya adalah campuran isopropanol dan propilen khlorida (gambar II.3.a) Azeotrop deviasi negatif yaitu bila suhu didih campuran lebih tinggi daripada suhu didih masing-masing komponen penyusunnya atau dapat disebut sebagai Maximum Boiling Mixtures. Contohnya adalah campuran aseton dan kloroform (gambar II.3.b)
Contoh Soal :
Campuran n-oktan dan etil benzen pada tekanan 200 mmHg mempunyai kondisi ideal pada kedua fasanya (cair — uap). Tentukan data yang menyatakan hubungan antara t - Y, t - X, x - Y, pada keadaan tersebut. Komponen
Antoine Constants A
B
C
n-oktan
6,92377
1355,13
209,52
etil benzen
6,95719
1424,255
213,206
Pertemuan 4 Fisika 2.xlsx
Diagram Entalpi - Komposisi
Pada distilasi diperlukan neraca energi karena separating agentnya panas, sehingga disini informasi data keseimbangan yang dihubungkan dengan entalpi sistem pada keadaan kesetimbangan. Untuk itu disusun diagram entalpi — komposisi, tetapi entalpi merupakan suatu besaran relatif, sehingga perlu kondisi acuan (titik acuan). Pada gambar II.4. titik acuannya adalah entalpi air murni dan entalpi etanol murni pada suhu 32 0F = 0.
Contoh Soal :
Hitunglah komposisi kesetimbangan uap-cairan pada tekanan konstan untuk campuran metanol-air yang diharapkan sistem hingga membentuk campuran ideal.
Penyelesaian: Titik didih pada tekanan 1 atm untuk metanol (A) = 64,7 0C dan untuk air (B) = 100 0C. berdasarkan data ini maka perhitungan dibuat pada suhu di antara kedua titik didih komponen penyusun campuran tersebut. Sebagai contoh pada suhu 80 0C, P 0= 1362,5 mmHg, dan P 0 = 760 mmHg. A B
Pertemuan 4 Fisika 2.xlsx
TUGAS 1. Titik didih pada tekanan 1 atm untuk etanol (A) = 78,4 0C dan untuk air (B) = 100 0C. berdasarkan data ini maka perhitungan dibuat pada suhu di antara kedua titik didih komponen penyusun campuran tersebut. Pt = 760 mmHg. NB: (hitung tiap kenaikan suhu 20C dan gambar grafik kesetimbangannya di kertas milimeter).
2. Campuran n-oktan dan etil benzen pada tekanan 400 mmHg mempunyai kondisi ideal pada kedua fasanya (cair — uap). Tentukan data yang menyatakan hubungan antara t - Y, t - X, x - Y, pada keadaan tersebut. NB: (hitung tiap kenaikan suhu 50C dan gambar grafik kesetimbangannya di kertas milimeter).
