2. Pendahuluan.
Pada volume pertama kami telah mempelajar i karakteristik dan molekuler
pembentukan fase gas, cair dan padat namun telah ditunda, untuk saat ini, studi
terorganisir tentang sistem di mana dua atau lebih fase terjadi bersama dalam
ekuilibr ium. Fase didef inisikan sebagai bagian dari sistem yang seragam secara kimia
dan fisika sepanjang dan dapat dipisahkan dar i bagian lain dar i sistem dengan cara
membatasi permukaan. Sebuah system adalah bagian dari alam material yang bisa kita
pilih pertimbangan. Keseimbangan antara dua atau lebih fase dalam suatu sistem mudah
dipelajari dengan bantuan aturan fase, yang diturunkan termodinamika oleh J. Willard
Gibbs sejak tahun 1878.
3. Aturan dan Definisi Tahap
Sementara definisi fase telah diber ikan di atas, khususnya Pentingnya
menerapkan aturan fase adalah jumlah fase.
Sementara definisi fase telah diber ikan di atas, khususnya Pentingnya
menerapkan aturan fase adalah jumlah fase. Gas yang saling bercampur, campuran gas
dalam sistem apapun hanya satu fase saja. Cairan yang tidak sedap sama dengan
bentuknya fase, sedangkan dalam kasus cairan tak bercacat jumlah fasa sama dengan
jumlah cairan dalam system.
4. Padat memiliki komposisi kimia yang sama namun berbeda
struktur kristal (polymorphs) merupakan fase yang berbeda, dan begitu juga padatan
berbeda komposisi kimia yang berbeda, kecuali padatan padat larutan. Sebagai contoh,
kuningan adalah paduan fasa tunggal tembaga dan zin, dan ruby adalah fase tunggal
oksida aluminium yang mengepul oksida ehromium terlarut (Cr.OJ. Perlu dicatat bahwa
fase tidak perlu dilakukan dalam satu unit tapi dapat terbagi menjadi beberapa unit yang
lebih kecil. Demikian, es mewakili satu fase apakah itu hadir sebagai satu blok atau
terbagi menjadi beberapa bagian kecil.
5. Bagaimanapun, pembagian bagian harus tidak
dibawa ke dimensi molekuler. Sejumlah komponen pada equiIibrium adalah bilangan
terkecil dari unsur konstituen yang berbeda secara independen dalam hal komposisi
Setiap fase sistem dapat diekspresikan. Itu Sistem air di titik tripIe misalnya, hanya
memiliki satu komponen saja, Karena semua tiga fase - es, cairan dan uap - pada
dasarnya H20 dalam komposisi. Mengingat lagi sistem yang lebih kompleks, seperti
disosiasi kalsium karbonat sesuai persamaan
Ada tiga fase, yaitu CaCO3, padat, CaO padat dan gas CO2 namun jumlah
komponennya dua, karena komposisi Masing-masing dari tiga fase dapat diekspresikan
dalam bentuk dua molekulspesies, mis., CaO dan CO1
6. Nurnber derajat 0 / / reedom dari sebuah sistem adalah angka minimum faktor
variabel independen (seperti suhu, tekanan dan konsentrasi) yang harus dimuntahkan
agar bisa didef inisikan Secara keseluruhan keadaan ekuilibrium suatu sistem. Perlu
dicatat Faktor-faktor variabel yang kita hadapi hanya bersifat intensif sifat, yaitu, sifat
yang cbaraeteristik individu fase sistem dan tidak tergantung pada jumlah fase.
Aturan fase dapat dinyatakan sebagai berikut: Asalkan ekuilibrium antara
sejumlah fase dalam sebuah sistem hanya akan diobati oleh ternperatur, tekanan dan
konsentrasi, jumlah jumlah fase (P) dan derajat freedorn (F) dari sistem melebihi jumlah
komponen (e) dua, adalah
7. Aturan ini berlaku hanya untuk istilah yang disebut 'biasa' Sistem kimia dimana tidak
ada pengaruh gravitasi, magnetic atau kekuatan listrik, atau adanya tindakan
permukaan. Fase Aturan adalah generalisasi yang penting. Meskipun tidak member tahu
apa-apa yang tidak dapat disimpulkan sebaliknya dalam sistem sederhana, itu adalah
panduan berharga untuk memahami keseimbangan fasa lebih kompleks sistem.
Beberapa Aplikasi Dari Fase Rulb
1. Titik tripie (titik 0 pada gambar 1.1a): Dalam kasus ini p = 3, C = 1. Oleh karena
itu F = 1 - 3 + 2 = O. Oleh karena itu sistemnya invar iant dan tidak ada tekanan
atau suhu yang bisa bervariasi tanpa perubahan dalam jumlah fasenya.
8. Gambar 1.1 (a) Diagram fasa air pada suhu sedang (tidak turun
untuk mengukur). (b) Diagram fasa air pada tekanan tinggi (diadaptasi
dari Glasstonc, S., Textbook 01 Kimia Fisika, London,
Macmillan, 1951, hlm. 473)
2. Dekomposisi kalsium karbonat (B, 1.1) : P = 3, C = 2.
Oleh karena itu F = 1.
Sistemnya univariant dan baik tekanannya atau suhu bisa
bervariasi (dalam
batas-batas tertentu) tanpa perubahan jumlah fase.
3. Transformasi fasa (a) Cu (s)
9. 1.3 EQUILIBRIUM TAHAP SATU DAN DUA KOMPONEN SISTEM
SISTEM - SATU KOMPONEN
Bahan murni merupakan satu komponen sistem. Dalam sistem seperti itu, Fase
yang berbeda memiliki komposisi yang sama. Sebuah diagram, seperti gambar 1.1 (a),
yang member ikan kondisi ekuilibrium antara berbagai bentuk atau fase suatu zat,
disebut ekuilibrium diagram atau diagram fasa. Diagram seperti itu menarik informasi.
Menimbang, misalnya, kesetimbangan uap cair Pada L, jelaslah bahwa pada perubahan
kondisi menjadi c, yaitu, konstan tekanan dan penurunan suhu, atau ke d, yaitu suhu
konstan dan peningkatan tekanan, uap hilang sama sekali dan cairan saja tetap ada,
dimana sebagai perubahan kondisi menjadi a, yaitu, kenaikan suhu pada tekanan
konstan, atau ke b, yaitu, berkurang Tekanan pada suhu konstan, mengakibatkan
hilangnya total cairan, sehingga hanya uap yang tersisa.
10. SISTEM DUA KOMPONEN
1.2 (a) f-atau sistem H2O-NaCI merupakan kelarutan garam NaCI di Indonesia air
garam dan OB gar is es di air garam. Ekstrem absis menunjukkan 100% H20 dan 30%
NaCI. Hal ini terbukti dari gambar 1.2 (a) bahwa larutan garam dan air dapat dikurangi
dengan kurang dar i ODC solidifikasi.
Suhu terendah dimana solusi tetap sama Cairan disebut suhu eutektik, dan
komposisi yang memiliki titik beku terendah ini disebut komposisi eutektik. Untuk
sistem H.O-NaCl, komposisi eutektie, yang ditandai oleh persimpangan kurva
kelarutan, adalah 23,3% NaCI dan 7 6,7% H20. Komposisi eutektik untuk sistem H20-CaCl2, ditunjukkan pada Gambar .l.2 (b)
adalah 29% CaCl2 dan 71% H2O. Kalsium klorida Larutan komposisi ini tetap cair
pada suhu serendah mungkin as -51 C, sementara larutan NaCI yang sama membeku
pada -21 ° C, Kalsium klorida dan bukan natrium klor ida sebelumnya digunakan
lepaskan es dari jalan raya di daerah yang sangat dingin.
11. 1.4 KLASIFIKASI
PADUAN
Paduan biasanya didefinisikan sebagai zat yang memiliki sifat logam, dan
terbuat dari dua atau lebih bahan, yang setidaknya satu sebuah logam Secara struktural,
paduan dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu, paduan fase tunggal dan kipas
multi fase.
12. SINGLE - FASE
ALLOYS
Jika paduan terdiri dari satu fase dalam keadaan padat, ia bisa hanya menjadi
larutan padat atau fase intermediate dan akan dibahas di bawah ini.
Solusi padat : Solusi padat hanyalah solusi solid negara dan terdiri dari dua atau
lebih jenis atom membentuk satu tahap. Istilah pelarut digunakan untuk merujuk pada
yang lebih melimpah bentuk atom dalam larutan padat dan istilah zat terlarut lebih
sedikit melimpah Atom terlarut didistribusikan melalui kisi-kisi dari kristal pelarut, kisi
dari larutan padat yang dihasilkan pada dasarnya itu dari pelarut murni. Namun, atom
zat terlarut mungkin menempati dua tipe posisi yang berbeda dalam kisi pelarut, seperti
yang ditunjukkan pada gambar 1.3 Jika mereka mengganti atom pelarut dar i kisi,
kombinasi yang dihasilkan adalah padatan substitusi larutan. Sebagai alternatif, jika
mereka menempati posisi interstisial Y antara Atom kisi, kita memiliki solusi solid
interstisial.
13. Solusi padat substitusi : AlIoys jenis ini sering dibuat meningkatkan kekuatan
logam yang diber ikan. Sejumlah Aturan umum yang tersedia, sebagian besar melalui
karya Hume - Rothery, 1 sampai bantuan dalam pemilihan elemen paduan yang tepat.
Singkatnya, peraturan ini adalah sebagai berikut: (i) Faktor ukuran relatif: solobilitas
padat yang ekstensif dari satu logam di logam lain hanya terjadi jika diiameters dari
pelarut dan atom terlarut berbeda kurang dari 15 persen; ( ii) Bahan kimia faktor afinitas:
untuk solusi padat terjadi antara dua logam di sana tidak boleh ada perbedaan yang
berarti dalam elektronegativitas (Tabel 2.7, Vol. 1 ) di antara mereka, karena semakin
besar perbedaan dalam elektronegativitas antara dua unsur yang lebih besar adalah
afinitas kimiawi mereka dan karenanya, semakin besar tendensi terhadap pembentukan
Senyawa.
14. (a) Senyawa valensi : Mereka terbentuk secara kombinasi dari dua atau lebih
logam yang memiliki perbedaan yang cukup besar dalam elektronegativitas, Kombinasi
itu terjadi dalam bentuk stoikiometri proporsi tetapi umumnya tidak mengikuti aturan
valensi kimia. Ikatan dapat bersifat ionik atau kovalen tergantung pada selisihnya dalam
elektronegativitas. Senyawa intermetalik tidak berbentuk logam di properti mereka dan
memiliki daktilitas yang buruk dan konduktivitas listrik. Struktur kristal mungkin rumit
dan sangat berbeda dari struktur logam komponen. Contoh valensi Senyawanya Mg2Si,
MgaSn, Mg2Pb dan AISb.
15. (b) Senyawa interstisial: Lima unsur memiliki relative atom kecil, yaitu
hidrogen, oksigen, karbon, boron dan nitrogen, yang membentuk solusi solid interstisial,
seperti yang telah kita lihat di atas juga Bentuk senyawa interstisial dengan logam
transisi, seperti scandium (R), titanium (Ti), zirkonium (Zr), tantalum (Ta), tungsten
(W), rasio dan struktur kristal senyawa berbeda dari komponennya. Contoh tipikal
adalah karbida besi (FeCC) ' disebut sementit. Senyawa ini memiliki komposisi tetap
(6,69 berat persen karbon) dan struktur kristal yang kompleks (ortorombik dengan 12atom besi dan
4 atom karbon per satuan sel), yang mana Berbeda dengan komponen,
besi (bcc) dan karbon (grafit). Senyawa interstisial adalah logam titik leleh tinggi dan
sangat keras. Banyak dari senyawa ini seperti TiC, TaC, TiN, WC, TiH2, MnsN dan
FesC adalah berguna dalam pengerasan baja dan alat perkakas karbida semen (lihat
Bagian 6.6).
16. (c) Senyawa elektron: Ini adalah senyawa intermetalik yang terbentuk dari dua
logam kurang lebih saJOe ukuran atom namun berbeda dalam valensi Nama ini berasal
dari fakta bahwa mereka memiliki rasio pasti elektron valensi terhadap atom. Seperti
yang ditunjukkan dulu oleh Hume-Rothery, S senyawa ini memiliki struktur yang pasti
ditentukan oleh rasio elektron-atom. Untuk setiap rasio pasti ada adalah senyawa
intermetalik yang memiliki struktur karakteristik yang sama seperti ditunjukkan pada
Tabel 1.1. Dalam menghitung rasio elektron-atom,jumlah elektron valensi yang
ditugaskan ke elemen diambil seperti yang sesuai dengan nomor kelompoknya.
Pengecualian untuk ini adalah elemen transisi dari kelompok VIII (Tabel 1.2, Vol I)
untuk, Namun, jumlah elektron valensi diasumsikan nol.
17. MULTI - FASE ALLOYS
Paduan fasa tunggal terbentuk sepanjang batas padat kelarutan tidak melebihi.
Bila batas ini melebihi, multi fase (atau poli-fasa) dibentuk yang mengandung dua atau
lebih struktur, satu atau lebih yang mungkin merupakan logam murni atau sejenis fasa
tunggal paduan, seperti larutan padat substitusi atau interstisial. Multiphase paduan
lebih umum daripada paduan fase tunggal dan juga industri yang lebih penting, karena
propertinya bisa bervariasi tingkat yang lebih tinggi. Properti dari logam paduan multi
fase bergantung pada karakteristik fase individu dan distribusi fase dalam struktur mikro
(Bagian 1.8). Hubungan antara paduan multi-fase diber ikan oleh diagram fasa mereka.
18. PADUAN FASE-GANDA
Paduan fase-tunggal terbentuk selama batas kelarutan padat tidak melebihi. Bila
batas ini melebihi, paduan fase ganda (atau fase-poli) dibentuk yang mengandung dua
atau lebih struktur, satu atau lebihnya merupakan logam murni atau jenis paduan fase
tunggal, seperti larutan padat substitusi atau interstisial . paduan fase ganda lebih umum
daripada paduan fase tunggal dan juga lebih penting secara industri, karena sifatnya
dapat bervariasi sampai tingkat yang lebih tinggi. Sifat-sifat dari paduan fase ganda
bergantung pada karakteristik fase individu dan distribusi fase dalam struktur mikro
(Bagian 1.8). Hubungan fase paduan fase ganda diberikan oleh diagram fase mereka.
