Kesetimbangan Fasa Dua Komponen

1. Fasa

         Fasa adalah bagian yang serba sama dari suatu sisitem, yang dapat dipisahkan secara mekanik , serbasama dalam hal komposisi kimia dan sifat-sifat fisika. Dalam fasa uap kerapatannya serbasama disemua bagian dalam uap tersebut. Dalam fasa cair kerapatannya serbasama disemua bagian dalam cair tersebut, tetapi nilai kerapatannya berbeda dengan di fasa uap. Contoh nya air yang berisi pecahan-pecahan es merupakan suatu sistem yang terdiri atas dua fasa yang berwujud padat (es) dan fasa yang berwujud cair (air).

         Sistem yang hanya terdiri atas campuran wujud gas saja hanya ada satu fasa pada kesetimbangan sebab gas selalu bercampur secara homogen. Dalam sistem yang hanya terdiri atas wujud cairan-cairan pada kesetimbangan bisa terdapat satu fasa atau lebih tergantung pada kelarutannya.

         2. Komponen

Jumlah komponen dalam suatu sistem merupakan jumlah minimum dari spesi yang secara kimia independen yang diperlukan untuk menyatakan komposisi setiap fasa dalam sistem tersebut. Cara praktis untuk menentukan jumlah komponen adalah dengan menentukan jumlah total spesi kimia dalam system dikurangi dengan jumlah-jumlah reaksi kesetimbangan yang berbeda yang dapat terjadi antara zat-zat yang ada dalam sistem tersebut. Contoh

CaCO₃ <--> CaO + CO₂

         komponen reaksi diatas dapat dihitung dengan menggunakan rumus

                  C = S – R   = 3 – 1 = 2

         3. Derajat Kebebasan

Dalam membicarakan kesetimbangan fasa, kita tidak akan meninjau variabel ekstensif yang bergantung pada massa dari setiap fasa tetapi meninjau variabel-variabel intensif seperti suhu, tekanan, dan komposisi (fraksi mol). Jumlah variabel intensif independen yang diperlukan untuk menyatakan keadaan suatu system disebut derajat kebebasan dari sistem tersebut.

         4. Sistem Dua Komponen Cair-Cair

 

Dua cairan dikatakan misibel sebagian jika A larut dalam jumlah yang terbatas, dan demikian pula dengan B, larut dalam A dalam jumlah yang terbatas. Bentuk yang paling umum dari diagram fasa T-X cair-cair pada tekanan tetap, biasanya 1 atm (seperti gambar diatas). Diagram diatas dapat diperoleh secara eksperimen dengan menambahkan suatu zat cair ke dalam cairan murni lain pada tekanan tertentu dengan variasi suhu.

Cairan B murni yang secara bertahap ditambahkan sedikit demi sedikit cairan A pada suhu tetap (T₁). Sistem dimulai dari titik C (murni zat B) dan bergerak kea rah kanan secara horizontal sesuai dengan penambahan zat A. Dari titik C ke titik D diperoleh satu fasa (artinya A yang ditambahkan larut dalam B). Di titik D diperoleh kelarutan maksimum cairan A dalam cairan B pada suhu T_1.

Penambahan A selanjutnya akan menghasilkan sistem dua fasa (dua lapisan), yaitu lapisan pertama (L₁) larutan jenuh A dalam B dengan komposisi X_A,1 dan lapisan kedua (L₂) larutan jenuh B dalam A dengan komposisi X_A,2. Kedua lapisan ini disebut sebagai lapisan konyugat ( terdapat bersama-sama di daerah antara D dan F). Komposisi keseluruhan ada diantara titik D dan F. Di titik E komposisi keseluruhan adalah X_A,3. Jumlah relatif kedua fasa dalam kesetimbangan ditentukan dengan aturan lever. Di titik E lapisan pertama lebih banyak dari lapisan kedua. Penambahan A selanjutnya akan mengubah komposisi keseluruhan semakain ke kanan, sementara komposisi kedua lapisan akan tetap X_A,1 dan X_A,2.

Perbedaan yang terjadi akibat penambahan A secara terus menerus terletak pada jumlah relative lapisan pertama dan kedua. Semakin ke kanan jumlah relative lapisan pertama akan berkurang sedangkan lapisan kedua akan bertambah. Di titik F cairan A yang ditambahkan cukup untuk melarutkan semua B dalam A membentuk larutan jenuh B dalam A. Dengan demikian sistem di F menjadi satu fasa. Dari F ke G, penambahan A hanya merupakan pengenceran larutan B dalam A. Untuk mencapai titik G di perlukan penambahan jumlah A yang tak terhingga banyaknya atau dengan melakukan percobaan mulai dari zat A murni yang kemudian di tambah zat B sedikit demi sedikit sampai di capai titik F dan seterusnya.

Jika percobaan dilakukan pada suhu tinggi akan di peroleh batas kelarutan yang berbeda. Semakin tinggi suhu, kelarytan masing-masing komponen satu sama lain meningkat, sehingga daerah fasa semakin menyempit. Kurva kelarutan pada akhirnya bertemu disuatu titik pada suhu konsolut atas, atau disebut juga suhu kelarutan kritis (T_c). Di atas titik T_c cairan saling melarut sempurna dalam berbagai komposisi .

Daftar Pustaka:

• Atkins, P.W. 1999. Kimia Fisika Jilid I Edisi  keempat. Jakarta: Erlangga
   
• Rohman, Ijang dan Sri Mulyani. 2004. Kimia Fisika 1. Jakarta: JICA.