Fugasitas

Fugasitas

   Desember 05, 2017       Unknown

---

Lailatul Fitria (16630034)

KIMIA A

download pdf

            Kata "Fugasitas" berasal dari bahasa Latin untuk "fleetness", yang sering diartikan sebagai "kecenderungan untuk melarikan diri atau melarikan diri". Konsep Fugasitas diperkenalkan oleh kimiawan Amerika Gilbert N. Lewis pada tahun 1901.

            Fugasitas gas nyata secara formal didefinisikan oleh persamaan analog dengan hubungan antara potensial kimia dan tekanan gas ideal. Secara umum, potensial kimia (μ) didefinisikan sebagai molar parsial energi bebas   Gibbs. Namun untuk setiap bahan murni, itu sama dengan molar energi bebas Gibbs, dan variasi dengan suhu (T) dan tekanan (P) diberikan oleh Pada suhu konstan, ungkapan ini dapat diintegrasikan sebagai fungsi dari P. Kita juga harus mengatur keadaan referensi. Untuk gas ideal negara referensi hanya bergantung pada tekanan, dan kita menetapkan P = 1 bar

            Untuk gas nyata, tidak dapat dihitung karena tidak ada ekspresi sederhana untuk gas 'volume molar nyata. Bahkan jika menggunakan ekspresi perkiraan seperti persamaan van der Waals, yang Redlich-Kwong atau persamaan lain negara, itu akan tergantung pada substansi yang dipelajari dan karena itu akan menjadi alat yang sangat terbatas. Selain itu, potensi kimia tidak matematis berperilaku baik. Ini mendekati tak terhingga negatif tekanan mendekati nol dan hal ini menciptakan masalah dalam melakukan perhitungan nyata.Sangat diharapkan bahwa ekspresi untuk potensial kimia gas nyata 'untuk menjadi serupa dengan satu untuk gas ideal. Oleh karena itu kita dapat menentukan kuantitas, yang disebut Fugasitas. Ini adalah bentuk yang biasa dari definisi, tetapi dapat diselesaikan untuk f untuk mendapatkan bentuk eksplisit setara : 

f = f ⁰exp

MACAM-MACAM FUGASITAS

Fugasitas dapat dibagi menjadi 2 yaitu :

1.      Fugasitas untuk komponen tunggal.

2.      Fugasitas untuk multi komponon : Fugasitas zat cair dan gas.

Fugasitas merupakan modifikasi terhadap tekanan uap untuk menggambarkan kecenderungan lepasnya suatu molekul dari satu fasa menuju fasa lainnya.

Kesetimbangan termodinamika merupakan terdistribusinya komponen-komponen dalam semua fase pada suhu, tekanan dan fugasitas tertentu, sehingga akan ada kesamaan tekanan, suhu dan fugasitas masing-masing komponen dalam semua fase yang berada dalam keseimbangan. Jika fase uap dan cairan berada dalam keseimbangan maka:

            Tv = Tl

            Pv = Pl

            fi v = fi l ..................................................................................................................... (1)

Fugasitas komponen i dalam keadaan uap :

            fi v = yi . Φi . P .......................................................................................................... (2)

Fugasitas komponen i dalam keadaan cair :

             fi l = xi . γi . fL .......................................................................................................... (3)

Untuk gas ideal pada tekanan rendah, perbedaan P dan P^sat adalah kecil sehingga harga (P = Pi^sat) mendekati nol. Hal ini menyebabkan harga eksponensialnya mendekati 1. Juga pada keadaan tersebut harga Φi = Φi^sat = 1, sehingga harga Φi mendekati 1. Kesetimbangan sistem biner menggambarkan distribusi suatu komponen diantara fasa uap dan fasa cair sehingga diperlukan persamaan yang menghubungkan fraksi mol fasa cair “x” dan fraksi mol fasa uap “y”. Dari hal tersebut koefisien-koefisien aktifitas dapat ditulis:

            ɤ_t =  ……....................................................................................................... (4)

Ada sebuah hubungan thermodinamika yang biasa digunakan untuk memprediksi harga koefisien aktifitas yaitu persamaan Gibbs-Duhem. Pada hakekatnya persamaan ini menyatakan bahwa dalam suatu campuran, koefisien aktifitas tiap komponennya tidak bebas satu terhadap yang lainnya melainnkan berkorelasi melalui sebuah persamaan differensial. Untuk campuran biner pada suhu dan tekanan konstan Gibbs-Duhem menyatakan persamaannya :

            X₁  + x₂  = 0 ..........................................................................(5)

KOEFISIEN FUGASITAS SENYAWA MURNI  DARI BEBERAPA PERSAMAAN KEADAAN:    

1.                  Van Der Walls

 

                                                                     

2.        Virial

 

3.      Redlich-Kwong

 

 

           

4.      Soave-Redlich-Kwong

 

 

5.      Peng-Robinson

                       

 

KESEIMBANGAN FASA UAP-CAIR

                Data kesetimbangan uap cair merupakan data termodinamika yang diperlukan dalam perancangan dan pengoperasian kolom-kolom distilasi. Contoh nyata penggunaan data termodinamika kesetimbangan uap cair dalam berbagai metoda perancangan kolom distilasi packed column dan tray column dapat dilihat pada Treyball 1982 dan King 1980. Data kesetimbangan uap cair dapat diperoleh melalui eksperimen dan pengukuran. Namun, percobaan langsung yang betul-betul lengkap baru dapat diperoleh dari serangkaian metoda pengukuran. Percobaan langsung yang betul-betul lengkap memerlukan waktu yang lama dan biaya yang besar, sehingga cara yang umum ditempuh adalah mengukur data tersebut pada beberapa kondisi kemudian meringkasnya dalam bentuk model-model matematik yang relatif mudah diterapkan dalam perhitungan-perhitungan komputer. Pengembangan model matematik tersebut juga harus memiliki landasan teoretik yang tepat sehingga penerapannya di luar batas-batas pengembangannya dapat dipertanggungjawabkan.

            Percobaan ini bertujuan memperoleh data kesetimbangan uap cair sistem biner. Data yang diperoleh dikorelasikan dalam bentuk model-model termodinamik. Penaksiran parameter-parameter model dilaksanakan dengan regresi tidak linear berdasarkan kriteria jumlah kuadrat terkecil.

            Agar sasaran percobaan di atas dapat tercapai dengan baik, sebagai persiapan pembicaraan awal praktikan harus menguasai materi sebagai berikut:

1.        Teori kesetimbangan uap cair (Daubert 1985, Smith dan Van Ness 1987, Sandler 1989, Prausnitz dkk 1986, dan lain-lain)

2.        Teknik-teknik pengukuran kesetimbangan uap cair (kesetimbangan fasa Walas 1985, Black 1987)

3.        Pengujian konsistensi data kesetimbangan uap cair (Lu 1960)

4.        Teknik minimasi multivariabel dengan menggunakan metoda Simpleks (Reklaitis 1982, Edgar dan Himmelblau 1988, diktat kuliah teknik optimasi Soerawidjaja, 1990)

5.        Metoda analisis kromatografi gas dan index bias

KESEIMBANGAN FASA UAP-CAIR UNTUK ZAT MURNI

            Fugasitas di fasa uap dinyatakan dalam bentuk koefisien fugasitas yang didefinisikan sebagai perbandingan antara fugasitas di fasa uap dan tekanan parsial komponen. Fugasitas di fasa cair umumnya dinyatakan dalam bentuk koefisien aktifitas yang didefinisikan sebagai perbandingan antara fugasitas di fasa cair dan hasil kali antara fraksi mol komponen di fasa cair dan fugasitas komponen pada keadaan standar dalam perhitungan-perhitungan koefisien aktifitas adalah kondisi cairan murni.

Persamaan untuk zat murni dalam keadaan uap jenuh :

                                                                                   

Untuk cair jenuh:

 

Jika keduanya dikurangkan,

Proses perubahan fasa dari uap menjadi cair atau sebaliknya terjadi pada T dan P konstan (P_i^sat).

Pada kondisi ini:

 

Sehingga,

SUMBER:

Heftmann, Erich. 2011. Chromatography: Fundamentals and Applications of Chromatographic and Electrophoretic Methods. Part A: Fundamentals and Techniques (Journal of Chromatography Library). Penerbit Elsevier.

Valsaraj, Kalliat T.; dan  Elizabeth M. Melvin. 2009. Elements of Environmental Engineering: Thermodynamics and Kinetics, Third Edition. Penerbit CRC Press

Anderson, Greg M.;  David A. Crerar. 1993. Thermodynamics in Geochemistry: The Equilibrium Model. Penerbit Oxford University Press