0 Termodinamika

Kata Kunci: elektrokimia, energi bebas Gibbs, entalpi, entropi, termodinamika

Ditulis oleh Taro Saito pada 17-10-2009

Reaksi anorganik dapat dideskripsikan dengan konsep redoks atau asam basa.  Termodinamika dan elektrokimia sangat erat kaitannya dengan analisis reaksi redoks dan asam basa.  Walaupun nampaknya teori termodinamika dan elektrokimia dideskripsikan dengan sejumlah persamaan dan rumus yang rumit, hanya beberapa persamaan dan parameter yang diperlukan untuk pemahaman yang layak.  Pemahaman yang baik tentang tanda dan kecenderungan parameter dalam persamaan-persamaan penting ini akan sangat membantu pemahaman.  Pemahaman lebih detail di luar bahasan di sini dapat diperoleh dengan memperluas kosep-konsep dasar ini.
3.1  Termodinamika
Parameter termodinamika untuk perubahan keadaan diperlukan untuk mendeskripsikan ikatan kimia, sruktur dan reaksi.  Hal ini juga berlaku dalam kimia anorganik, dan konsep paling penting dalam termodinamika dipaparkan di bagian ini.  Pengetahuan termodinamika sederhana sangat bermanfaat untuk memutuskan apakah struktur suatu senyawa akan stabil, kemungkinan kespontanan reaksi, perhitungan kalor reaksi, penentuan mekanisme reaksi dan pemahaman elektrokimia.
Entalpi Karena entalpi adalah kandungan kalor  sistem dalam tekanan tetap, perubahan  ∆H bernilai negatif untuk reaksi eksoterm, dan positif untuk reaksi endoterm.  Entalpi reaksi standar, ∆H⁰, adalah perubahan entalpi dari 1 mol reaktan dan produk pada keadaan standar (105 Pa dan 298.15 K).  Entalpi pembentukan standar, ∆Hf⁰, suatu senyawa adalah entalpi reaksi standar untuk pembentukan senyawa dari unsur-unsurnya.  Karena entalpi adalah fungsi keadaan, entalpi reaksi standar dihitung dengan mendefinisikan entalpi pembentukan zat sederhana (unsur) bernilai nol.  Dengan demikian:

Entropi Entropi adalah fungsi keadaan, dan merupakan kriteria yang menentukan apakah suatu keadaan dapat dicapai dengan spontan dari  keadaan lain.  Hukum  ke-2 termodinamika menyatakan bahwa entropi, S, sistem yang terisolasi dalam proses spontan meningkat.  Dinyatakan secara matematis

∆S > 0

Proses yang secara termodinamika ireversibel  akan menghasilkan entropi.  Entropi berkaitan dengan ketidakteraturan sistem dalam termodinamika statistik, menurut persamaan:

S = klnW .

k adalah tetapan Boltzmann, dan W adalah jumlah susunan atom atau molekul dalam sistem dengan energi yang sama, dan berhubungan dengan besarnya ketidakteraturan. Dengan meningkatnya entropi, meningkat pula ketidakteraturan sistem.
Energi bebas Gibbs Kuantitas ini didefinisikan dengan:

∆G = ∆H – T∆S

reaksi spontan terjadi bila energi Gibbs reaksi pada suhu dan tekanan tetap negatif. Perubahan energi bebas Gibbs standar berhubungan dengan tetapan kesetimbangan reaksi A = B melalui:

∆ G⁰ = -RT ln K.

K bernilai lebih besar dari 1 bila ∆G⁰ negatif, dan reaksi berlangsung spontan ke kanan.