14.49 14.49 Pada Pada diagram diagr am fas f ase e dibawah i ni kese kesetimbangan ti mbangan cair uap digambar kan sebaga sebagaii T terhadap terh adap xa pada tekan tekanan an konstan, k onstan, tentu tentu kan f ase ase-f ase ase dan hi tungl tu ngl ah der der ajat kebebas kebebasan an dari daer daer ah yang ditandai. Jawab:
Daerah 1,3,V,L,P: P= 1, F=2 Daerah L1+L2: P = 2, F = 1 Comment: Diagram fasa diatas menggambarkan diagram fasa dari campuran cair-cair dari 2 senyawa yang larut sebagian saat dilakukan distilasi. Pada diagram tersebut diketahui bahwa daerah L1 dan L2 merupakan daerah 2 fase. Hal ini menunjukan bahwa dalam daerah tersebut kedua campuran tidak larut seutuhnya dan membentuk 2 fase yang berbeda. Dari grafik juga dilihat terdapat Tao dan Tbo, yang merupakan titik didih dari larutan murninya. Dari grafik diketahui bahwa komponen A memiliki titik didih lebih tinggi dari komponen B, sehingga komponen B akan menguap terlebih dahulu saat dilakukan distilasi. Pada daerah V serta L, larutan memiliki 1 fase, yang berarti kedua larutan bercampur secara sempurna. Karena kedua larutan bercampur secara sempurna, nilai P=1, dan berarti derajat kebebasannya akan naik menjadi 2. Hal ini karena pada saat larutan bercampur sempurna, akan ada 2 parameter yang mempengaruhinya, yaitu suhu dan konsentrasi. Pada tekanan tetap, kenaikan konsentrasi komponen akan menurunkan kelarutan, mengakibatkan larutan memasuki zona 2 fase (L1+L2). Dan saat konsentrasi komponen B menjadi besar, larutan A akan kembali larut dalam komponen B. Kenaikan suhu hingga titik tertentu akan menaikan kelarutan. Akan tetapi sampai titik tertentu, kelarutan justru akan turun karena komponen tersebut menguap membentuk suatu fase baru. Pada bagian V, campuran berada dalam fasa uap (vapor) dan pada bagian L dalam fasa cair (liquid). Derajat kebebasan dapat ditentukan dengan F=C-P+2. F=1-2+2 saat bercampur sempurna dan F=1-1+2 saat larutan tidak bercampur sempurna.
Kesetimbangan Fasa Bab 17
Larutan Ideal Encer 17.5
Dik :
Dit:
WBen = 60 gr PBo = 50.71 mm
BM ben = 78.79 gr/mol
W Nap = 80 gr P No = 32.06 mm
BM Nap = 128.17052 gr/mol
Y Ben ?
Jawab
Comment:
Pada soal ini, dilakukan pencampuran terhadap 2 komponen yang dapat menguap, yaitu benzena dan naftalen. Pada larutan encer yang ideal, sifat larutannya harus memenuhi hukum Raoult. Secara umum, hukum ini menyatakan bahwa tiap komponen dalam larutan yang ideal nilai fugasitasnya adalah sama dengan fraksi mol dikalikan dengan fugasitas larutan murninya. Fugasitas dapat disebut sebagai parameter kemudahan campuran. Apabila larutan ideal, maka tidak terjadi perubahan volume dalam pencampuran, sehingga nilai tekanan uap dari larutan murni akan tetap dan tekanan uap parsial dari komponen dalam campuran nilainya akan sama dengan hasil kali fraksi mol dengan tekanan uap murni komponen. Hal ini karena tekanan uap nilainya akan sebanding dengan konsentrasi dari larutan murninya dalam campuran. Dalam pembahasan soal ini, ditanyakan komposisi uap dari tiap komponen, yang nilainya menyatakan komposisi uap dari campuran larutan. Agar dapat diketahui komposisinya, maka tekanan uap dari komponen tersebut (tekanan parsialnya) harus dibandingkan dengan tekanan uap total. Atau dengan kata lain, pada larutan ideal tekanan uap larutan murni dikalikan dengan fraksi mol dibandingkan dengan jumlah tekanan parsial tiap komponen. Oleh sebab itu, pembahasan pada bab ini sudah tepat.
17.15 Du a cair an A dan B mempunyai B M yang sama dan membenuk lar utan yang ideal. L aru tan dengan komposisi X A mempunyai tekanan u ap 70 mm H g pada 80 0 C. L arutan diatas didestilasi tanpa refl uks sampai ¾ dari lar utan tersebut terkumpul sebagai kondensat. Komposisi kondensat adalah X A = 0.3. Ji ka A’ = 0.75 dan k omposisi residu X 0
o
o
tekanan uap residu pada 80 C adalah 600 mm, hi tung X A, P A dan P B Diketahui : A dan B mempunyai BM yang sama Komposisi XA = uap 70 mm Hg pada 80 0C ¾ dari larutan tersebut terkumpul sebagai kondensat Komposisi XA’ = 0.75 Komposisi XA = 0.30 Puap residu pada 80 0C adalah 600 mm
Ditanyakan : a. XA, b. PoA c. PoB
Jawab : a. Mencari xA XA + XB = xAresidu + xA’kondensat = [0.3+0.75 (600)] x ¾ = 0.642 Maka xB = 1 – 0.642 = 0.358 b. PA = PoA x XA 700 mmHG = P oA x 0.642 PoA = [700/0.642] = x ¾ 817 mmHg
c. Karena kondisi larutan yang terkumpul ¾ = PT = [ PoA x XA ] + [ PoB x XB ]
760 mmHg = (817 x 0.642) + ( P oB x 0.358 ) 760 mmHg = 524.514 + 0.358 P oB 75.486 = 0.358 P oB PoB = 498 mmHg Comment:
a. Pada soal diketahui bahwa ¾ larutan didestilasi dan terkumpul sebagai kondensat. Pada larutan kondensat tersebut, diketahui bahwa fraksi mol A adalah 0,75. Ini berarti dalam jumlah tertentu kondensat, ¾ nya adalah A. Hal yang sama juga berlaku pada residu. Dari
¼
larutan
yang
tersisa/residu,
0,3nya
adalah
A.
Dengan
demikian,
jumlah/komposisi A adalah (0,3)(0,25) + (0,75)(0,75) = 0,6375. b. Karena campuran merupakan larutan ideal, maka nilai dari tekanan parsial suatu komponen campuran sama dengan fraksinya dikalikan dengan tekanan u ap murninya.
c. Tekanan uap tidak bergantung pada volume dari larutan, akan tetapi bergantung pada komposisi campuran serta tekanan mula-mula komponennya. Oleh sebab itu, adalah tetap 109,80 mmHg dan karena larutan adalah larutan ideal, tekanan uap B dapat dihitung dengan
Sehingga, tekanan uap komponen B dapat dihitung dengan
17.22
Diketahui: Sebuah reaksi A B BM A dan B = 156 gr mol
-1
∆G pada 300K untuk A = -480.6 Kj mol
-1
∆G pada 300K untuk B = -450.34 Kj mol
Kelarutan jenuuh A = 50 gr kg
-1
Kelarutan jenuuh B = 90 gr kg
-1
-1
Reaksi ini berlangsung dalam keadaan standart
Ditanyakan: Kp..............?
Penyelesaian: Kp = P/ x total ntotal= A + B -1 -1 = 50 gr kg + 90 gr kg -1 = 1.40 gr kg ∆G
= (P. V = ntotal R T)
Produk – reaktan
= (P. 22.4 dm = 1.40 gr kg
3
-1
-1
-1
-1
-1
x 8.3144 J mol K x 300K)
3
-1
-1
-1
-450.34 Kj mol – (-480.6 Kj mol ) = (P. 22.4 dm = 1.40 gr kg x 8.3144 J mol K x 300K)
30.26 Kj mol -1
= (P. 22.4x10 kg = 1.40 gr kg x 8.3144 J mol K x 300K)
-12
30.26 x 10-3 J mol -1
= 1.55895x10
J mol
-1
-1
-1
P
-16
P
= 1.96 x10
xA = nA / ntotal = 50 gr kg
-14
-1
xB = nB / ntotal -1
/ 1.40 gr kg
-1
= 90 gr kg
= 35.8
-1
/ 1.40 gr kg
-1
= 64.3 Xtotal = xA + xB = 35.8 + 64.3
= 100.1 Maka nilai Kp = P/ xtotal -16
= 1.96 x10 / 100.1 = 1.96 x10-16
Comment: Kp disini merupakan konstanta Henry untuk menyatakan hubungan tekanan parsial dengan konsentrasi/komposisi senyawa. Oleh sebab itu, untuk dapat menghitung nilai k, harus diketahui dahulu nilai tekanannya. Nilai tekanan dapat diperoleh dari energi bebas gibbs, karena energi bebas nilainya sama dengan energi dalam, tekanan kali volume, dan entropi. Pada sistem ini, dianggap hanya tekanan dan volume yang berpengaruh. Dari sini dapat diketahui bahwa P bernilai Karena nilai Kp bergantung pada fraksi mol, dan fraksi mol yang digunakan adalah fraksi mol total yakni 1, maka nilainya adalah sama dengan nilai P yakni 103,93 Pa atau 1,08x10^-3 atm atau 0,780 mmHg.
