2. Hukum Kedua Termodinamika
HK. II. TERMODINAMIKA :
• Tidak dirumuskan secara matematis
• Membahas mengenai peristiwa perubahan
spontan dan tidak spontan
• Tidak memberikan penjelasan mengenai arah
dari suatu proses yang berlangsung.
• Fenomena tersebut dinamakan derajat
kespontanan.
3. Proses Spontan dan Tidak Spontan
a) Proses Spontan Proses yang dapat berlangsung
dengan sendirinya tanpa pengaruh dari luar sistem.
Contoh :
Keadaan awal Proses Keadaan akhir
Parfum menyebar
Es meleleh
Penguapan air
75o 25o Kalor 50o 50o
Ag Ag Ag Ag
25o
C 25o
C
Keadaan awal Proses Keadaan akhir
Parfum menyebar
Es meleleh
Penguapan air
75o 25o Kalor 50o 50o
Ag Ag Ag Ag
25o
C 25o
C
4. Proses Spontan dan Tidak Spontan
b) Proses tidak spontan Proses yang tidak dapat
berlangsung tanpa pengaruh dari luar sistem.
Contoh :
• Panas yang mengalir dari suhu rendah ke tinggi
• Bola menggelinding menaiki bidang miring
• Gas yang berdifusi dari tekanan rendah ke tinggi
5. • Semua reaksi pembakaran adalah spontan dan
eksotermik:
CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O(g); ∆H = - 802 kJ
• Besi berkarat secara spontan and eksotermik:
2 Fe (s) + O2 (g) Fe2O3 (s); ∆H = - 826 kJ
• Senyawa-senyawa ion secara spontan terbentuk dari
unsur-unsurnya dgn melepas kalor:
2Na (s) + Cl2 (g) NaCl(s); ∆H = - 411 kJ
Tanda dari ∆H dan Kespontanan
6. Pd tekanan normal, air membeku di bawah 0°C dan
mencair di atas 0°C.
Keduanya adalah proses spontan, namun yang pertama
termasuk eksotermik sedangkan yang kedua termasuk
endotermik.
H2O (l) H2O (s) ∆H = -6,02 kJ
(eksotermik; spontan pada T < 0o
C)
H2O (s) H2O (l) ∆H = + 6,02 kJ
(endotermik; spontan pada T > 0o
C)
Tanda dari ∆H dan Kespontanan
7. • Semua proses spontan berlangsung dari energi potensial
tinggi ke energi potensial yang lebih rendah
• Reaksi kimia akan berlangsung secara spontan apabila
reaksinya eksoterm. Jadi diikuti penurunan entalpi. Untuk
hal ini entalpi sebagai energi potensial kimia.
• Jika entalpi reaktan lebih tinggi dari entalpi zat hasil,
sehingga ΔH negatif, maka reaksi bersifat spontan.
• Reaksi endoterm dapat juga berlangsung spontan.
Prosesnya berlangsung terus hingga tercapai keadaan
setimbang.
contoh : air menguap secara spontan ke atmosfer. Jumlah
Proses Spontan dan Tidak Spontan
8. Apakah dengan menurunkan entalpi berarti
bahwa suatu proses terjadi secara spontan?
CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (l) ∆H0
= -890.4 kJ
H+
(aq) + OH-
(aq) H2O (l) ∆H0
= -56.2 kJ
H2O (s) H2O (l) ∆H0
= 6.01 kJ
NH4NO3 (s) NH4
+
(aq) + NO3
-
(aq) ∆H0
= 25 kJ
H2O
Reaksi-reaksi Spontan
9. ∆H umumnya –
Tetapi juga ada reaksi dengan ∆H +
yang spontan
Ada faktor lain:
ENTROPI
Reaksi Spontan
10. Entropi (S) atau ketidakteraturan suatu
sistem.
• Pengertian entropi adalah suatu derajat ketidakaturan
dalam sistem atau kebebasan sistem.
• Keadaan tidak teratur lebih disukai dari pada keadaan
teratur, dan dapat menjadikan suatu reaksi dapat
berlangsung spontan walaupun endoterm
11. Entropi (S) atau ketidakteraturan suatu
sistem.
Reaksi pada proses diatas
A(g) + B(g) (A + B)(g)
∆S = Scampuran(A+B) – [SA(g) + SB(g)]
Karena Scampuran(A+B) > [SA(g) + SB(g)], maka ∆S akan
bernilai +. Dapat disimpulkan bahwa ”Apabila ∆S
positif, maka reaksi akan berlangsung spontan”.
13. Entropi dari gas ideal pada tekanan tetap
meningkat dengan meningkatnya temperatur
Hal ini karena volumenya bertambah
Entropi dan Temperatur
14. Entropi dan Temperatur
Ada beberapa alasan untuk entropi yang meningkat
dengan kenaikan temperatur
Meningkatnya temperatur akan menghasilkan suatu
kecepatan distribusi molekul yang lebih besar.
15. Entropi dan Temperatur
Peningkatan temperatur juga menghasilkan tingkat
energi atom-atom dalam molekul menjadi
bertambah
Untuk molekul-molekul, ini
berarti akan dapat berotasi
dan vibrasi ikatan-ikatanya
Yang selanjutnya
meningkatkan entropi
16.
17. Entropi & Hukum II Termodinamika
Hukum II termodinamika kedua:
entropi semesta (sistem + lingkungan) selalu
naik pada proses spontan dan tidak berubah
pada proses kesetimbangan.
∆Ssemesta = ∆Ssis + ∆Sling > 0 proses spontan
∆Ssemesta = ∆Ssis + ∆Sling = 0 proses kesetimbangan
18. Perubahan Entropi dalam suatu Sistem
(∆Ssis)
Entropi reaksi standar (∆S0
) adalah perubahan entropi
untuk reaksi yang terjadi pada 1 atm dan 250
C.
aA + bB cC + dD
∆S0
rxn dS0
(D)cS0
(C)= [ + ] - bS0
(B)aS0
(A)[ + ]
∆S0
rxn
nS0
(produk)= Σ mS0
(reaktan)Σ-
∆So
reaksi = ∆So
sistem
∆So
ling = - ∆H sis/T (pada tekanan konstan)
19. So
Entropi dari suatu zat pada keadaan standar
Perbedaan antara nilai entropi kristal sempurna
zat pada 0 K dan keadaan standarnya pada
temperatur yang lebih tinggi
-Tekanan 1 atmosfer
- Temperatur yang diketahui pada 25o
C
-Satuan untuk S adalah J/K mol
Entropi standar untuk semua zat bernilai positif
Entropi Standar
21. Perubahan Entropi dalam suatu Sistem
(∆Ssis)
1. Berapakah perubahan entropi standar untuk reaksi
2CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g) pada 250
C (jika S0
(CO) =
197,9 J/K•mol ; S0
(CO2) = 213,6 J/K•mol ; S0
(O2) = 205,0
J/K•mol) ?
2. Pada 298K pembentukan ammonia memiliki ∆So
sis
negatif N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆So
sis = -197 J/K mol
Hitung ∆So
univ dan nyatakan apakah reaksi terjadi
spontan pada temperatur ini (jika ∆H NH3(g) = -46,3
Kj/mol)?
22. Apakah perubahan entropinya positif atau
negatif untuk:
(a) pembekuan etanol
(b) penguapan bromin
(c) pelarutan urea di dalam air
(d) penguraian H2O
Memprediksi Nilai Entropi Relatif
23. Perubahan Entropi dalam Lingkungan (∆Sling)
Proses Eksotermik
∆Sling > 0
Proses Endotermik
∆Sling < 0
24. Hukum Ketiga Termodinamika
Pernyataan Hukum Ketiga Termodinamika :
Suatu kristal sempurna pada temperatur nol
mutlak mempunyai keteraturan sempurna →
entropinya adalah nol.
Entropi suatu zat yang dibandingkan dengan
entropinya dalam suatu bentuk kristal
sempurna pada nol mutlak, disebut Entropi
Mutlak
Makin tinggi temperatur zat, makin besar
entropi mutlaknya
25. UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta
Hukum III Termodinamika
Entropi dari zat kristal sempurna adalah nol pada suhu
nol mutlak.
26. Energi Bebas (Free Energy)
Proses spontan didasarkan atas 2 faktor, yaitu :
∆H yang menurun
∆S yang meningkat
Untuk merumuskan dua faktor di atas diperlukan besaran
yang disebut : Energi Bebas (∆G)
Rumus :
∆G = ∆ Hsistem – T. ∆Ssistem
Keterangan :
∆G= perubahan energi bebas
∆H = perubahan entalpi
T = temperatur
∆S = perubahan entropi (Joule/K. mol)
27. Energi Bebas Gibbs–suatu fungsi yang menggabungkan entalpi dan
entropi sistem:
G = H - TS
Perubahan energi bebas suatu sistem pada suhu dan tekanan konstan
dapat dicari dengan persamaan Gibbs:
Gsis = Hsis - T Ssis
Ssemesta > 0 untuk proses spontan G < 0 untuk proses spontan
Ssemesta < 0 untuk proses non spontan G > 0 untuk proses nonspontan
Ssemesta = 0 untuk proses kesetimbangan G = 0 untuk proses kesetimbangan
Hukum kedua dapat dinyatakan dalam G
untuk sistem.
28. Temperatur dan pengaruhnya terhadap ∆G
Tanda
∆H ∆S ∆G Pengaruh temperatur
- + - spontan pada semua temperatur
+ - + tidak spontan pada semua temperatur
- - - spontan pada temp. rendah, tetapi
+ Tidak spontan pada temp. tinggi
+ + + tidak spontan pada temp. rendah tetapi
- akan spontan pada temp. tinggi
29. ∆G = ∆H – T ∆S
S e la lu
s p o n t a n
S p o n t a n d e n g a n
S p o n t a n d e n g a n T id a k S p o n t a n
∆H
∆S
Contoh : H2O(s) → H2O(l ) ∆H = -
∆S = +
Spontan dengan pada semua T, karena T ∆S > ∆H
Sehingga ∆G = ∆H – T ∆S → ∆G = -
Energi Bebas (Free Energy)
30.
31. Energi Bebas (Free Energy)
Apabila :
∀ ∆G < 0, maka ∆S meningkat, terjadi proses spontan
∀ ∆G = 0, maka ∆H = T. ∆S, terjadi proses setimbang
∆H – T. ∆S = 0
∆H = T. ∆S
∆S = ∆H / T
32. aA + bB cC + dD
∆G0
rxn d∆G0
(D)fc∆G0
(C)f= [ + ] - b∆G0
(B)fa∆G0
(A)f[ + ]
∆G0
rxn n∆G0
(produk)f= Σ m∆G0
(reaktan)fΣ-
Energi-bebas reaksi standar (∆G0
) adalah perubahan energi
bebas suatu reaksi pada kondisi-kondisi standar.
rxn
Energi bebas pembentukan
standar adalah perubahan
energi bebas yang terjadi ketika 1
mol senyawa terbentuk dari unsur-
unsurnya pada keadaan standar.
∆G0
dari semua unsur dalam
bentuk standarnya adalah nol.
f
(∆G0
)
34. 2C6H6 (l) + 15O2 (g) 12CO2 (g) + 6H2O (l)
∆G0
rxn n∆G0
(produk)f= Σ m∆G0
(reaktan)fΣ-
Berapakah perubahan energi bebas standar untuk reaksi
di bawah ini pada 25 0
C?
∆G0
rxn 6∆G0
(H2O)f12∆G0
(CO2)f= [ + ] - 2∆G0
(C6H6)f[ ]
∆G0
rxn = [ 12x–394,4 + 6x–237,2 ] – [ 2x124,5 ] = -6405 kJ
Apakah reaksi di atas spontan pada 25 0
C?
∆G0
= -6405 kJ < 0
spontan
35. 1. Hitung energi bebas pembentukan amoniak, dimana
diketahui ΔH pembentukan 1 mol NH3 adalah -46,11
kj/mol, dan Suhu : 25o
C dengan ΔS NH3= 0,1923 kj/mol.
o
K, ΔS. N2 = 0,1915 kJ/mol. o
K dan ΔS.H2 = 0,1306
kJ/mol.o
K?
2. Tuliskan hubungan persamaan antara entropi total
(∆Stotal) dengan energi bebas sistem (∆Gsistem) pada
tekanan konstan dan reaksi endoterm?
Energi Bebas (Free Energy)
40. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
Contoh Soal
1. Jika diketahui reaksi :
Hitunglah harga kp pada keadaan standar jika nilai ∆G0
reaksi = - 33,4 k kal ?
2. Reaksi penguraian N2O menjadi gas N2 dan O2
menghasilkan entaphi penguraian -163 kj dan derajat
ketidakteraturan +148 j/k. Hitunglah Kp pada suhu 40o
C?
3. Hitunglah besar energi bebas (∆G) dari reaksi 0,1 mol
gas N2O4 menjadi 0,06 mol gas NO2 dalam volume 2 L
pada suhu 25o
C?
