KU-7. Termodinamika

 Termodinamika

• Hukum Termodinamika telah berhasil diterapkan dalam penelitian tentang proses fisika maupun kimia. Hukum pertama didasarkan pada hukum kekekalan energy, hukum kedua tentang proses spontan. Fungsi yang memprediksi kespontanan reaksi adalah entropi, yang merupakan ukuran ketidakteraturan suatu system.  Hukum kedua menyatakan bahwa untuk proses spontan, perubahan entropi semesta haruslah positif. Hukum ketiga memungkinkan kita menentukan entropi mutlak

• Salah satu tujuan mempelajari termodinamika adalah agar dapat memprediksi apakah suatu reaksi akan terjadi atau tidak ketika sejumlah pereaksi dicampur pada sekumpulan kondisis tertentu. Apabila reaksinya terjadi kita menyebutnya sebagai reaksi spontan dan sebaliknya sebagai reaksi non-spontan

• Banyak reaksi eksotermik merupakan reaksi spontan, akan tetapi tidak semua reaksi eksotermik adalah reaksi spontan, dengan kata lain kita tidak dapat memastikan suatu reaksi spontan hanya berdasarkan perubahan energi dalam system saja. Oleh karena itu untuk memprediksi kespontanan suatu reaksi kimia, kita memerlukan kuantitas termodinamika lain yang disebut entropi

• Entropi adalah ukuran keacakan atau ketidakteraturan suatu sistem, semakin besar ketidak teraturan suatu sistem semakin besar entropinya dan semakin teratur suatu sistem maka semakin kecil entropinya. Untuk suatu zat yang sama berlaku aturan Spadatan < Scairan < Sgas. Entropi standar adalah entropi mutlak suatu zat pada 1 atm dan 25⁰C. Entropi unsur dan senyawa semuanya bernilai positif. Entropi merupakan fungsi keadaan sehingga berlaku hubungan 

ΔS = Sakhir – Sawal

• Proses pelarutan umumnya merupakan proses yang spontan hal ini karena ada dua faktor yang menaikan entropi yaitu pelarutan dan penguraian senyawa menjadi ion-ionnya. Proses pemanasan juga merupakan proses yang menaikan entropi karena pemanasan dapat meningkatkan gerakan molekul sehingga meningkatkan juga keacakan pada tingkat molekul 

• Reaksi yang spontan bukan berarati reaksi dapat berlangsung dengan kecepatan yang tinggi

• Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa “Entropi alam semesta akan meningkat dalam proses spontan dan tidak berubah dalam proses kesetimbangan”

Proses spontan ΔSuniv = ΔSsis + Δling > 0

Proses nonspontan ΔSuniv = ΔSsis + Δling > 0

Proses kesetimbangan ΔSuniv = ΔSsis + Δling = 0

• Karena entropi merupakan fungsi keadaan maka entropi reaksi standar dapat dihitung menggunakan persamaan berikut

ΔS⁰reaksi = ΣnS⁰ (produk) – ΣmS⁰ (reaktan)

• Secara umum suatu reaksi kimia konsisten dengan aturan-aturan berikut

1. Jika suatu reaksi menghasilkan lebih banyak molekul gas dibandingkan yang dikonsumsinya maka ΔSreaksi positif

2. Jika total molekul gas berkurang maka ΔSreaksi negative

3. Jika tidak ada perubahan bersih dalam jumlah total molekul gas maka ΔSreaksi dapat bernilai negative atau positif

• Untuk proses pada tekanan konstan perubahan entropi lingkungan berbanding lurus dengan ΔHsis dan berbanding terbalik dengan suhu lingkungan, atau adapat dirumuskan sebagai berikut

• Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa “entropi Kristal sempurna pada suhu nol mutlak adalah nol”. Salah satu manfaat dari hukum ini adalah kita dapat menentukan entropi mutlak suatu zat

• Untuk menyatakan kespontanan suatu reaksi secara langsung dapat menggunakan suatu fungsi termodinamika yang disebut energi bebas gibbs. Energi Bebas Gibs dapat dinyatakan sebagai energi yang tersedia untuk melakukan kerja, energi bebas juga merupakan suatu fungsi keadaan. Energi bebas dapat dinyatakan dengan persamaan 

ΔG = ΔH – T.ΔS

Energi bebas merupakan suatu fungsi keadaan sehingga nilainya dapat djuga dihitung menggunakan persamaan berikut

ΔG⁰reaksi = ΣnΔG⁰ (produk) – ΣmΔG⁰ (reaktan)

Reaksi bersifat spontan jika nilai ΔGreaksi < 0, nonspontan jika ΔGreaksi > 0, dan mencapai keadaan kesetimbangan jika ΔGreaksi = 0

• Hubungan energi bebas dalam kesetimbangan kimia dapat dinyatakan sebagai berikut

ΔGreaksi = ΔG⁰reaksi + RT ln Q

        Q adalah kuoisien reaksi. Apabila zat bereaksi merupakan gas maka menggunakan Qp (satuan standar 1 atm) sedangkan apabila zat yang bereaksi berupa larutan maka menggunakan Qc (satuan standar 1 M)

• Banyak reaksi yang memiliki pengaruh biologis yang signifikan merupakan reaksi spontan. Jika, dengan bantuan enzim, reaksi semacam ini digabungkan dengan reaksi yang memiliki perubahan energy bebas gibs yang negative maka reaksi bersihnya akan bisa terjadi dan produk yang diinginkan bisa diperoleh