Energi Gibbs dari campuran 2 gas ideal

Gambar 1

Assalamu'alaikum, para pembaca sekalian. Semoga hari anda menyenangkan. Kali ini saya akan membahas mengenai energi Gibbs dari campuran 2 gas ideal. Mislakan kita memiliki 2 gas ideal yang dilambangkan dengan n_A dan n_B, keduanya memiliki tekanan sebesar p dan suhu sebesar T (lihat gambar 1)

Pada keadaan ini, setiap gas ideal memiliki nilai potensial :

 dimana, μ^o merupakan potensial standar gas ideal pada tekanan 1 bar. Persamaan diatas dapat disederhanakan, dikarenakan p relatif terhadap p^o sehingga p/p^o dapat kita ganti dengan p sehingga persamaan diatas menjadi :

Dalam perhitungan, satuan untuk p yang sering digunakan adalah bar. Energi gibbs total sistem diberikan dalam persamaan berikut:

Setelah pencampuran 2 gas, tekanan parsial p_A dan p_B, menjadi p_A + p_B = p. Maka energi total gibbs berubah menjadi :

Selisih dari G_f dan G_p, disebut energi gibbs campuran, yang dilambangkan dengan Δ_mixG :

Pada poin ini, kita dapat mengganti n_A dengan x_An, dimana n adalah jumlah total A dan B, dan kita gunakan hubungan persamaan antara tekanan parsial dan fraksi mol, sehingga dapat kita tuliskan p_A/p = x_A (ingat ini juga berlaku untuk komponen B) sehingga persamaan diatas dapat ditulis menjadi :

Karena fraksi mol tidak pernah lebih dari 1, maka logaritma pada persamaan ini adalah negatif dan Δ_mixG < 0. Kesimpulan yang bisa kita tarik, nilai Δ_mixG adalah negatif untuk semua komposisi campuran dari gas ideal pada segala jenis perbandingan. Akan tetapi, perkembangan persamaan diatas dapat memungkinkan bagi kita untuk membahas proses secara kuantitatif.

MATERI LATIHAN

Pada gambar diatas, ada wadah yang dipisahkan oleh suatu sekat, sehingga menjadi 2 wadah tertutup yang masing-masing berisi 3 mol H2 dan 1 mol N2. Bila sekat dibuka, hitunglah energi gibbs campuran !!! (asumsikan ini adalah gas ideal)

 

Wallahu'alam