ENTROPI DAN HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA

ENTROPI DAN HUKUM KETIGA TERMODINAMIKA

Nama : Rahadi Dwitama

NIM   : 14640027

Entropi adalah salah satu besaran termodinamika yang mengukur energi dalam sistem per satuan temperatur yang tak dapat digunakan untuk melakukan usaha. Fungsi keadaan seperti energi internal dan entalpi tidak dapat diukur, hanya perubahannya yang dapat diukur. Lain halnya dengan entropi, walaupun tergolong fungsi keadaan tetapi dapat diukur. Entropi menyatakan derajat ketidakteraturan sistem atau lingkungan. Setiap zat murni pada 0 K memiliki derajat keteraturan paling tinggi, dan dirujuk sebagai entropi mutlak.

(1)     Hukum Ketiga Termodinamika

Andaikan dua buah cuplikan terpisah, masing-masing satu mol argon dan satu mol neon, dan keduanya didinginkan pada tekanan 1 atm sampai mencair, yang akhirnya membentuk padatan. Diasumsikan pada keadaan padat, keduanya membentuk kristal sempurna. Jika suhunya diturunkan terus secara kontinu, maka jumlah ketidakteraturan dalam kristal berkurang. Apa yang terjadi jika suhu mendekati titik nol mutlak?

Jika suhu mendekati 0 K, energi kinetika vibrasi atom-atom dalam kedua cuplikan turun dan atom-atom berada pada posisinya dalam kristal. Pada suhu 0 K, atom-atom tidak lagi bervibrasi dalam posisinya dan kedua zat memiliki jumlah ketidakteraturan mendekati nol. Entropi keadaan standar pada 0 K adalah nol untuk zat kristalin sempurna. Keadaan ini dinamakan hukum ketiga termodinamika:

"Entropi setiap zat murni pada keadaan setimbang didefinisikan sama dengan nol pada 0 K"

Oleh karena entropi mutlak tidak pernah dicapai untuk senyawa heterointi, maka keberadaannya disederhanakan melalui hukum ketiga termodinamika, yang diungkapkan dengan pernyataan berikut:

"Pada setiap proses termodinamika yang hanya melibatkan fasa murni pada keadaan setimbang, perubahan entropinya nol pada 0 K"

Proses termodinamika yang dimaksud ialah perubahan entropi pada reaksi kimia, dimana unsur-unsur yang bereaksi menghasilkan senyawa, dan entropinya nol pada 0 K. Berdasarkan hal itu, untuk senyawa dan zat murni disimpulkan bahwa:

"Entropi setiap zat murni (unsur dan/atau senyawa) dalam keadaan setimbang adalah nol pada 0 K"

(2)     Entropi Keadaan Standar

Oleh karena entropi pada keadaan setimbang adalah nol pada 0 K, maka entropi mutlak suatu zat pada suhu lebih besar dari 0 K adalah jumlah dari kontribusi berikut:

a.       Entropi zat pada 0 K (dihitung berdasarkan kerumitan molekul dan jumlah susunan yang mungkin)

b.      Peningkatan entropi untuk setiap perubahan fase yang berlangsung dari 0 K sampai suhu terukur

c.       Peningkatan entropi selama pemanasan untuk setiap perubahan fase hingga mencapai stabil.

Pada umumnya data entropi pada keadaan standar menunjukkan fenomena sebagai berikut:

a.       Gas mempunyai entropi lebih besar daripada dalam keadaan cairannya. Contoh H₂O pada keadaan uap entropinya lebih besar daripada keadaan cairnya.

b.      Zat dengan struktur molekul lebih kompleks atau kristal mempunyai nilai entropi lebih besar daripada dalam bentuk sederhananya. Contoh H₂O₂ memiliki entropi lebih besar daripada H₂O.

(3)     Entropi dalam Reaksi Kimia

Entropi dapat berubah dalam reaksi kimia disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya:

(a) perubahan komposisi atom-atom

(b) perubahan fase

(c) perubahan dalam susunan/struktur

Contohnya reaksi penguraian kalium klorat dengan katalis mangan dioksida. Persamaan kimianya:

2KClO_3(s) à 2KCl_(s) + 3O_2(g)

Penguraian termal kalium klorat menghasilkan peningkatan entropi sangat besar, sebab dua mol pereaksi berwujud padat diubah menjadi dua mol yang juga padat dan tiga mol berwujud gas. Kelebihan tiga mol gas ini mengakibatkan peningkatan entropi sangat besar, yaitu 808,14 J/K. Sebaliknya, pada reaksi pembentukan gas ammonia dari unsur-unsurnya dengan persamaan:

N_2(g) + 3H_2(g) à 2NH_3(g)

Terjadi pengurangan jumlah mol gas, dari empat mol diubah menjadi 2 mol sehingga entropinya turun. Perubahan entropinya -198,55 J/K. Dalam reaksi yang tidak terjadi perubahan dalam jumlah mol maupun perubahan fasa, entropinya sukar diramalkan. Contoh:

Cu²⁺ + Zn_(s) à Cu_(s) + Zn²⁺

Satu mol ion tembaga (II) bereaksi dengan satu mol logam seng membentuk satu mol logam tembaga dan satu mol ion seng (II). Untuk reaksi tersebut sukar diramalkan, apakah entropinya meningkat atau menurun. Perubahan entropi hanya dapat ditentukan dari perbedaan struktur antara kristal tembaga dan seng serta perbedaan jumlah hidrasi dari kedua ion dalam larutan. Menurut perhitungan, reaksi tersebut menghasilkan perubahan entropi sekitar -21,0 J/K.

Sumber: http://sabiq038mercubuana.blogspot.co.id/2015/10/entropi-dan-hukum-ketiga-termodinamika.html