Dasar Teori ENTROPI SISTEM

 

I.  II.  III. 

Judul Percobaan Percobaan

: Entropi Sistem 

Hari/ tanggal

: Rabu/ 21 November 2018 

Tujuan

: Mempelajari perubahan entropi sistem pada beberapa

reaksi   IV. 

Tinjauan Pustaka 

Entropi dapat didefinisikan sebagai bentuk ketidakteraturan perilaku  partikel dalam sistem terhadap lingkungan entropi, di dasarkan pada  perubahan setiap keadaan yang dialami partikel dari keadaan awal hingga keadaan akhir. Entropi juga merupakan suatu fungsi keadaan dan dilambangkan S dan perubahan entropi dilambangkan

∆. Entropi juga dapat

didefinisikan sebagai ukuran untuk menyatakan ketidakteraturan sistem. Jika entropi sistem meningkat komponen sistem menjadi semakin tidak teratur, random dan energi sistem lebih terdistribusi pada range lebih besar entropi juga merupakan fungsi keadaan yaitu hanya

  > ,

tergantung pada keadaan awal dan akhir tidak pada bagaimana proses terjadinya (Atkins, 1994).

∆   =    −   Jika entropi meningkat, maka ∆   akan positif, sebaliknya jika entropi turun, maka ∆  akan negatif. Dalam susunan partikel setiap zat, zat padat memiliki keteraturan partikel yang tinggi. Kemudian selanjutnya zat cair dan kemudian gas. Hal ini dikarenakan pada zat padat  partikel tersusun rapat dan teratur satu sama lain karena gaya tarik antar molekulnya sangat besar, sehingga partikel tidak dapat bergerak bebas, zat cair gaya tarik molekulnya lebih kecil dari pada zat padat sehingga molekul dapat bergerak bebas dan tidak teratur dan pada gas gaya tarik antar molekulnya kecil sekali sehingga jarak partikelnya sangat jauh, satu sama lain dan semakin tidak teratur. Ketika di dalam suatu sistem, maka susunan  partikel perlu diketahui bagaimana keteraturan sistem tersebut. Hal ini salah satunya dipengaruhi wujud zat. Beberapa faktor yang mempengaruhi  perubahan entropi suatu sistem yaitu:

 

1.  Perubahan temperatur Entropi meningkat seiring dengan kenaikan temperatur. Kenaikan temperatur tersebut menunjukkan kenaikan energi kinetik rata-rata  partikel. 2.  Keadaan fisik dan perubahan fasa Bila suatu reaksi kimia terjadi perubahan dari kadaan teratur menjadi kurang teratur dikatakan perubahan entropinya

(∆) positif. Namun,

 bila pada suatu reaksi kimia terjadi terja di perubahan dari keadaan kurang teratur menjadi teratur dikatan perubahan entropinya (

∆) negatif.

3.  Pelarutan solid atau liquid Entropi solid atau liquid terlarut biasanya lebih besar dari solid murni, tetapi jenis solut dan solven serta bagaimana proses  pelarutannya mempengaruhi entropi secara keseluruhan. 4.  Pelarutan gas Gas begitu tidak teratur dan akan menjadi lebih teratur saat dilarutkan dalam liquid atau solid. Entropi larutan gas dalam liquid atau solid selalu lebih kecil dibanding gas murni. Saat O 2 (S (g) = 205,0 J/mol.K) dilarutkan dalam air, entropi turun drastis (S (aq) = 11,09 J/mol.K). 5.  Ukuran atom dan kompleksitas molekul Perbedaan entropi zat dengan fasa sama tergantung pada ukuran atom dan kompleksitas molekul (Chang, 2004). A. Entropi dan Hukum Pertama Termodinamika Perubahan entropi (

∆) dapat dinyaakan secara kualitatif maupun

kuantitatif. Salah sau kesimpulan dari hukum pertama yakni bahwa suatu sistem yang melakukan suatu siklus yang melibatkan perpindahan sejumlah panas

∅    ≤ 0  Di mana dQ adalah elemen dari jumlah panas yang dipindahkan dipindahkan ke sistem pada temperatur absolut T. Jika semua proses dalam siklus dapat kembali, maka dQ = dQ R   dan kesamaan dalam persamaan sebelumnya  benar yaitu

 

∅   = 0  Sifat yang terbentuk dinamakan entropi yang untuk perubahan tak terhingga dari keadaan, kemudian dapat di definisikan sebagai:

 

 

   −  = ∫    = 0  Proses- proses transisi yang berlangsung pada suhu dan tekanan tetap seperti perubahan wujud (penyubliman, penguapan dan pelelehan) atau perubahan betuk kristal pada umumnya berlangsung secara reversibel. r eversibel. Persamaannya sebagai berikut:

∆ =   

(Atkins, 1994)

B. Entropi dan Hukum Kedua Termodinamika 1.  Sistem alami cenderung ke arah tidak teratur, random, distribusi  partikel kurang teratur. 2.  Beberapa sistem cenderung lebi tidak teratur (es meleleh) tetapi ada  juga yang lebih teratur (air membeku) secara spontan. 3.  Dengan meninjau sistem dan lingkungan terlihat semua proses yang  berlangsung dalam arah spontan akan meningkatkan entropi total alam semsta (sistem dan lingkungan). Ini yang disebut dengan hukum kedua termodinamika. 4.  Hukum ini tidak memberikan batasan perubahan entropi sistem atau lingkungan, tetapi untuk perubahan spontan entropi, total sistem dan lingkungan harus positif (Atkins, 1994)

∆   = ∆  = ∆ + ∆  >0   Namun, pada kenyataannya proses spontan slalu bersifat irreversibel dan untuk memperoleh S  alam semesta = 0 yang berarti proses tersebut reversibel sejati adalah tidak bisa tercapai atau diperoleh. Berdasarkan hukum kedua termodinamika tersebut serta hukum konservasi energi, entropi juga dapat digunakan sebagai kriteria kespontanan  proses. Arah proses pada reaksi dapat diramalkan sebagai berikut: 1.  Jika

∆   ++ ∆      > 0 proses akan berlangsung

 

∆   ++ ∆      < 0 proses tidak akan berlangsung 3.  Jika ∆   ++ ∆      = 0 proses berlangsung setimbang 2.  Jika

(Liapril, 2012) C. Hubungan Entropi dengan Suhu Pada mulanya, untuk perubahan entropi dirumuskan sebagai

 untuk perubahan yang kecil maka:  =    

 =

 ∫ = ∫     ..  ∆ = ∫    = ∫    ℎ  1  2   .. 2  ∆ = ∫  =..ln 1  ∆=..   Dari rumusan ini, maka terlihat ∆  bergantung pada suhu C

(kapasitas kalor) bergantung proses yang terjadi apakah pada tekanan tetap, C yang digunakan adalah Cp. Jika volume tetap, C yang digunakan adalah Cv. D. Perubahan Entropi dan Perubahan Entalpi Jika reaksi kimia berlangsung dalam sistem siste m dengan perubahan entalpi

∆, kalor yang memasuki lingkungan pada tekanan tetap adalah  = −∆, sehingga perubahan entropi adalah: ∆=     ∆= ∆   ∆=−∆×  Untuk proses eksotermik, ∆   bernilai negatif karena sistem melepaskan kalor (2>1), sehingga ∆  akan bernilai positif. Sedangkan untuk proses endotermik, ∆  bernilai positif karena sistem

 

menyerap kalor, sehingga

∆  akan bernilai negatif (2