Mengenal Sifat Kimia Material Sistem Multifasa

1. MengenalSifat Kimia Material SistemMultifasa

2. Pengertian-Pengertian

3. Fasa Fasa adalah daerah materi dari suatu sistem yang secara fisis dapat dibedakan dari daerah materi yang lain dalam sistem tersebut Antara fasa dengan fasa dapat dipisahkan secara mekanis Fasa memiliki struktur atom dan sifat-sifat sendiri Kita mengenal sistem satu-fasa & sistem multi-fasa • Homogenitas Dalam keseimbangan, setiap fasa adalah homogen • Komponen Sistem • Komponen sistem adalah unsur atau senyawa yang membentuk satu sistem. Kita mengenal sistem komponen-tunggal & sistem multi-komponen.

4. Diagram Keseimbangan Diagram keseimbangan merupakan diagram di mana kita bisa membaca fasa-fasa apa saja yang hadir dalam keseimbangan pada berbagai nilai peubah thermodinamik • Derajat Kebebasan Derajat kebebasan (degree of freedom) didefinisikan sebagai jumlah peubah thermodinamik yang dapat divariasikan secara tidak saling bergantungan tanpa mengubah jumlah fasa yang berada dalam keseimbangan.

5. Larutan Padat

6. Larutan Padat Atom atau molekul dari satu komponen terakomodasi di dalam struktur komponen yang lain • Larutan padat bisa terjadi secara • subsitusional • interstisial • Derajat kelarutan Berbagaiderajatkelarutanbisaterjadi Dua komponen dapat membentuk larutan menyeluruh (saling melarutkan) jika status keseimbangan thermodinamik dari sembarang komposisi dari keduanya membentuk sistem satu fasa. Hanya larutan substitusional yang dapat mencapai keadaan ini.

7. Kaidah Hume-Rothery Agar larutan padat dapat terjadi: Perbedaan ukuran atom pelarut dan atom terlarut < 15%. Struktur kristal dari komponen terlarut sama dengan komponen pelarut. Elektron valensi zat terlarut dan zat pelarut tidak berbeda lebih dari satu. Elektronegativitas zat terlarut dan pelarut kurang-lebih sama, agar tidak terjadi senyawa sehingga larutan yang terjadi dapat berupa larutan satu fasa.

8. Hlarutan HB HB HB sebelum pelarutan sebelumpelarutan Hlarutan HA HA HA Hlarutan A B A B A B xB xB xB • Enthalpi Larutan Pada reaksi kimia: Jika Hakhir> HawalH > 0 penambahan enthalpi pada sistem (endothermis) JikaHakhir< Hawalenthalpi sistem berkurang (eksothermis). Dalam peristiwa pelarutan terjadi hal yang mirip yaitu perubahan enthalpi bisa negatif bisa pula positif Hlarutan< sebelumpelarutanuntuksemuakomposisi Hlarutan= sebelumpelarutan; inikeadaan ideal Hlarutan> sebelumpelarutanuntuksemuakomposisi

9. S0 S S SB sebelum pelarutan SA A B A B xB xB • Entropi Larutan • Entropi dalam proses irreversible akan meningkat. • entropi larutan akan lebih tinggi dari entropi masing-masing komponen sebelum larutan terjadi, karena pelarutan merupakan proses irreversible. • jika SA adalah entropi komponen A tanpa kehadiran B, dan SB adalah entropi komponen B tanpa kehadiran A, maka Entropipelarutan Sesudah Sebelum entropisesudahpelarutan > sebelumpelarutan

10. Glarutan G   + x1 A x2 B xB Hlarutan HB HB sebelum pelarutan sebelum pelarutan HA HA Hlarutan A B A B xB xB G H Hlarutan Glarutan x1 A B xB • Energi Bebas Larutan Larutan satu fasa yang stabil akan terbentuk jika dalam pelarutan itu terjadi penurunan energi bebas. Larutanmultifasaantarakomposisi x1 danx2 Larutansatufasa

11. Kaidah Fasa dari Gibbs

12. Jumlah fasa yang hadir dalam keseimbangan dalam satu sistem jumlah minimum komponen yang membentuk sistem jumlah derajat kebebasan Sistem satu-fasa (F = 1) komponen tunggal (K = 1) yang dlamkeseimbanganakan memiliki 2 derajat kebebasan. Sistem dua fasa (F = 2) komponentunggal(K = 1) yang dalam keseimbangan memiliki 1 derajat kebebasan. Sistem tiga fasa(F = 3) komponentunggal(K = 1) yang dalam keseimbangan akan berderajat kebebasan 0 dan invarian.

13. Diagram KeseimbanganFasa SistemKomponen Tunggal

14. B uap T cair a b C D padat c A P Sistem Komponen Tunggal: H2O Karena K = 1 maka komposisi tidak menjadi peubah F = 1  D = 2 DerajatKebebasan D = 2 yaitutekanan (P)dantemperatur(T)

15. B uap T cair a b C D padat c A P Sistem Komponen Tunggal: H2O F = 2  D = 1 TitikTripel F = 3  D = 0 DerajatKebebasan D = 1 yaitu tekanan: P atau temperatur : T invarian

16. cair uap 1539 C ToC δ (BCC) 1400 B γ (FCC) 910 A α (BCC)   10-12 10-8 10-4 1 102 atm Alotropi (allotropy) Alotropi:keberadaan satu macam zat (materi) dalam dua atau lebih bentuk yang sangat berbeda sifat fisis maupun sifat kimianya. perbedaan strukturkristal, perbedaanjumlah atom dalammolekul, perbedaanstrukturmolekul. Besi

17. ToC T [oC] cair cair cair+ cair+ 1539 1539  +  δ (BCC) δ (BCC)  +  1400 1400 γ (FCC) γ (FCC)  +   +  910 910 α (BCC) α (BCC)    t Kurva Pendinginan temperaturkonstanpadawaktuterjadiperalihan

18. BCC FCC G BCC 1539 910 1400 T [oC] Energi Bebas Besi

19. Diagram KeseimbanganFasa SistemBiner

20. a TB b liquidus c d solidus TA xcfxca x0xpfxpa A B xB x1x2x3 A B xB Sistem BinerDengan Kelarutan Sempurna Karena K = 2 maka komposisi menjadi peubah cair T cair+padat padat a) b) Plot komposisi per komposisi Perubahankomposisikontinyu

21. titik leleh B TB T Cair (L) a liquidus liquidus TA titik leleh A b solidus L+ c +L   Te e d solvus + x x1xe x0 xcxexe A B xB Sistem BinerDengan Kelarutan Terbatas Diagram Eutectic Biner

22. T TA A a cair (L) titik leleh A liquidus b  + L solidus p c Tp   + L titik leleh B TB solidus  +  solvus  solvus B x1 xpx0xpxlp xB Sistem BinerDengan Kelarutan Terbatas Diagram PeritecticBiner

23. Course Ware MengenalSifatKimia Material SistemMultifasa SudaryatnoSudirham