14.2 Panas Penguapan air pada 0C adalah 2.20 Kj/g dan panas peleburan pada 0C 334.72 J/g. Tekanan Uap air kesetimbangan pada 0C adalah 4.95 mmHg. Hitunglah tekanan uap sublimasi dari es pada -23C, dengan menganggap panas sublimasi air konstan selama kisaran ini dan uap bersifat gas ideal.

Jawab:Hsublimasi = Hpeleburan + Hpenguapan = (334.72 J/g x 18 g/mol) + (2200 J/g x 18 g/mol)= 45624.96 J/molKemudian menggunakan persamaan Clausius Clapeyron untuk menghitung tekanan uap sublimasi

P1 = 0,78 mmHg

Komentar : cara pengerjaan dan perhitungannya sudah benar, namun kurang dilengkapi penjelasan mengenai rumus yang digunakan. Seharusnya dijelaskan seperti berikut :

Keberadaan Fasa Fasa dalam Sistem Satu KomponenPerubahan fasa dari padat ke cair dan selanjutnya menjadi gas (pada tekanan tetap) dapat dipahami dengan melihat kurva energi bebas Gibbs terhadap suhu atau potensial kimia terhadap suhu. Lereng garis energi Gibbs ketiga fasa pada gambar 3.2. mengikuti persamaan

Nilai entropi (S) adalah positif. Tanda negatif muncul karena arah lereng yang turun. Sehingga, dapat disimpulkan bahwa Sg> Sl> Ss.

Persamaan ClapeyronBila dua fasa dalam sistem satu komponen berada dalam kesetimbangan, kedua fasa tersebut mempunyai energi Gibbs molar yang sama. Pada sistem yang memiliki fasa dan ,G= G.. (3.4)Jika tekanan dan suhu diubah dengan tetap menjaga kesetimbangan, makadG= dG (3.5) Dengan menggunakan hubungan Maxwell, didapat Karena maka

Persamaan 3.10 disebut sebagai Persamaan Clapeyron, yang dapat digunakan untuk menentukan entalpi penguapan, sublimasi, peleburan, maupun transisi antara dua padat. Entalpi sublimasi, peleburan dan penguapan pada suhu tertntu dihubungkan dengan persamaan

Persamaan Clausius ClapeyronUntuk peristiwa penguapan dan sublimasi, Clausius menunjukkan bahwa persamaan Clapeyron dapat disederhanakan dengan mengandaikan uapnya mengikuti hukum gas ideal dan mengabaikan volume cairan (Vl) yang jauh lebih kecil dari volume uap (Vg). Bila maka persamaan 3.10 menjadi Persamaan 3.18 disebutPersamaan Clausius Clapeyron. Dengan menggunakan persamaan di atas, kalor penguapan atau sublimasi dapat dihitung dengan dua tekanan pada dua suhu yang berbeda.

14.3 Data berikut ini didapat ketika mahasiswa mencoba variasi tekanan uap dari asetofenon dengan temperature percobaan.

TC78.0109.4133.6178.0202.4

P(mm)1040100400760

Hitunglah panas penguapan asetofenon

Jawab:1/T x 1032.8492.6152.4592.2172.103

Log p11.60222.6022.880

Slope = -2.5199 x 103 K

Komentar : Cara pengerjaannya masih kurang tepat dan belum dilengkapi oleh landasan teori dalam pengerjaannya. Solusi yang benar harusnya seperti berikut : Landasan teori:Untuk peristiwa peguapan dan sublimasi, Clausius menunjukkan bahwa persamaan Clapeyron dapat disederhanakan dengan mengandaikan uapnya mengikuti hukum gas ideal dan mengabaikan volume cairan (v1) yang jauh lebih kecil dari volume uap (vg) Bila Maka persamaan 3.10 menjadi

Persamaan 3.18 disebut Clausius Clapeyron. Dengan menggunakan persamaan di atas, kalor penguapan atau sublimasi dapat dihitung dengan dua tekanan pada suhu yang berbeda.

SolusiEntalpi dari sublimasi dapat diketahui melalui rumus Clausius-Clapeyron dengan menggunakan grafik hubungan ln p dengan 1/T. Dari grafik ini, nantinya akan didapatkan kemiringan (slope) dari grafik tersebut. Slope akan digunakan untuk menghitung panas penguapan/entalpi penguapan (Hv).

Langkah pertama ubah satuan-satuannya menjadi satuan SI, yaitu Kelvin untuk suhu dan Pa untuk tekanan, dimana 1 mmHg = 133,322 Pa

T (K)p(Pa)1/T (K-1)ln p

3511333,220,00287,195

382,45332,880,00268,582

406,613332,20,00259,498

45153328,80,002210,884

475,4101324,720,002111,526

Dari penghitungan menggunakan least square, didapatkan gradient (slope) dari grafik, yaitu -6017,4699Maka nilai entalpi sublimasi (Hsub) = -R x (slope)(Hv) = -R x (slope)(Hv) = -(8.314 J/mol.K) (- 6017,4699 K) = 50029,24 J/mol = 50,029 kJ/mol

14.4 Kerapatan es dan air pada titik bekunya masing-masing adalah 0.9168 kg/dm3 dan 0.9998 kg/dm3. Bila panas peleburan air adalah 334.72 J/g. Hitung titik leleh air pada (a)50 atm (b)500 atm

Jawab:

Pada P2 = 50 atm

Pada P2 = 500atm

Komentar :Cara pengerjaannya sudah benar, namun peru dijelaskan sedikit teori mengenai pengertian titik leleh seperti berikut :

Titik leleh didefinisikan sebagai temperatur dimana zat padat berubah menjadi cairan pada tekanannya satu atmosfer. Titik leleh suatu zat padat tidak mengalami perubahan yang berarti dengan adanya perubahan tekanan. Oleh karena itu tekanan biasanya tidak dilaporkan pada penentuan titik leleh , kecuali kalau perbedaan dengan tekanan normal terlalu besar. Pada umumnya titik leleh senyawa organic mudah diamati sebab temperatur dimana pelelehan mulai terjadi hamper sama dengan temperatur dimana zat telah meleleh semuanya.

14.5 Tekanan uap (mmHg) cairan A dapat dinyatakan sebagaiLog p = 7.6546 (1686.77/T) kerapatan fase cairan pada 80.2C adalah 0.878 kg/dm3 dan bobot molekul 80 g/mol. Bila panas penguapan adalah 30 kj/mol, hitung kerapatan fase uapA pada 80.2C (titik didih normal).

Jawab:

\

Komentar : Cara pengerjaan dan perhitungannya sudah benar, hanya tinggal dijelaskan sedikit teori mengenai pengertian titik didih normal, dan kerapatan fasa uap seperti berikut :

Landasan Teori

Fasa adalah bagian yang serbasama dari suatu sistem, yang tidak dapat dipisahkan secara mekanik; serbasama dalam hal komposisi kimia dan sifat-sifat Fisika. Jadi suatu sitem yang mengandung cairan dan uap masing-masing mempunyai bagian daerah yang serbasama. Dalam fasa uap kerapatannya serbasama dengan semua bagian pada uap tersebut.

Titik didihadalah suhu (temperatur) ketika tekanan uap sebuah zatcairsama dengan tekanan eksternal yang dialami oleh cairan. Sebuah cairan di dalam vacuum akan memiliki titik didih yang rendah dibandingkan jika cairan itu berada di dalam tekanan atmosfer. Cairan yang berada di dalam tekanan tinggi akan memiliki titik didih lebih tinggi jika dibandingkan dari titik didihnya di dalam tekanan atmosfer. Titik didih normal (juga disebut titik didih atmospheris) dari sebuah cairan merupakan kasus istimewa ketika tekanan uap cairan sama dengan tekanan atmosfer di permukaan laut, satu atmosphere. Pada suhu ini, tekanan uap cairan bisa mengatasi tekanan atmosfer dan membentuk gelembung di dalam massa cair. Pada saat ini Standar Titik Didih yang ditetapkan oleh IUPAC adalah suhu ketika pendidihan terjadi pada tekanan 1 bar.Pada tekanan dan temperatur udara standar (76 cmHg, 25C) titik didih air sebesar 100C.