Salah satu hal penting mempelajari termodinamika ialah agar dapat memprediksi apakah suatu reaksi akan terjadi atau tidak pada kondisi tertentu (misalnya, pada suhu, tekanan, dan konsentras tertentu). Bagi seseorang kimiawan yang sedang mensintesis dan membuat bahan dalam proses besar mempelajari hal ini adalah sangat penting. Reaksi yang sesungguhnya terjadi pada kondisi-kondisi tersebut dinamakan reaksi spontan. Jika reaksinya tidak terjadi, kita terjemahkan sebagai reaksi nonspontan.
Proses tak reversibel disebut juga proses spontan, jadi prosesnya disertai dengan kenaikkan entropi. Kita dapat menyatakan bahwa proses tak reversibel menghasilkan entropi, sedangkan proses reversibel adalah perubahan yang sangat seimbang, dengan sistem dalam keseimbangan dengan lingkungannya pada setiap tahap. Proses reversible terjadi tanpa menyebarkan energy secara kacau, sehingga juga tanpa kenaikkan entropi: proses reversibel tidak menghasilkan entropi, melainkan hanya memindahkan entropi dari satu bagian sistem terisolasi ke bagian lainnya. Kita melihat proses fisika dan proses kimia spontan setiap hari, termasuk beragam contoh berikut :
- Air terjun bergerak ke bawah, tidak pernah ke atas, secara spontan.
- Sebongkah gula secara spontan larut dalam secangkir kopi, tapi gula yang terlarut tidak pernah spontan muncul kembali dalam bentuk aslinya.
- Udara membeku secara spontan di bawah 0 C, dan es meleleh secara spontan di atas (pada 1 atm)
- Kalor mengalir dari benda yang lebih panas ke objek yang lebih dingin, sebaliknya proses sebaliknya tidak pernah terjadi secara spontan.
- Sepotong logam natrium bereaksi keras dengan air membentuk natrium hidroksida dan gas hidrogen. Namun, gas hidrogen tidak menyala dengan natrium hidroksida membentuk air dan natrium.
- Besi yang terkena air dan oksigen membentuk karat, tapi karat tidak spontan berubah menjadi besi kembali.
 |
| Mainan Berpegas |
Contoh-contoh di atas menunjukkan bahwa proses yang terjadi secara spontan terjadi pada satu arah (irreversibel). Sedangkan, reaksi tidak spontan terjadi pada arah yang berlawanan (reversibel).
Sebagian besar dari kita tentu pernah bermain mainan berpegas, baik mobil-mobilan, gasing atau kotak musik. Dalam setiap kasus, begitu gasing kita lepas, gasing akan bergerak hingga energi yang tersimpan dalam pegas terbebaskan: lalu, gerakan mainan berhenti. Pegas dalam mainan tidak pernah menggulung sendiri. Campur tangan manusia diperlukan (diputar dengan tangan). Gerakan gasing yang pegasnya sudah digulung merupakan contoh proses spontan. Penggulungan kembali pegas adalah proses nonspontan. Mari kita lihat makna ilmiah kedua istilah ini.
Sebagian besar dari kita tentu pernah bermain mainan berpegas, baik mobil-mobilan, gasing atau kotak musik. Dalam setiap kasus, begitu gasing kita lepas, gasing akan bergerak hingga energi yang tersimpan dalam pegas terbebaskan: lalu, gerakan mainan berhenti. Pegas dalam mainan tidak pernah menggulung sendiri. Campur tangan manusia diperlukan (diputar dengan tangan). Gerakan gasing yang pegasnya sudah digulung merupakan contoh proses spontan. Penggulungan kembali pegas adalah proses nonspontan. Mari kita lihat makna ilmiah kedua istilah ini.
Proses spontan (spontaneous process) merupakan proses yang terjadi dalam sistem itu sendiri begitu dimulai, tidak lagi diperlukan kerja dari luar sistem (kerja eksternal) agar proses tersebut berlanjut. Sebaliknya, proses nonspontan (nonspontaneous process) tidak akan terjadi kecuali ada kerja eksternal yang terus-menerus diberikan. Lihatlah prorses pengaratan pipa besi. Meskipun berlangsung lambat, proses ini berjalan terus. Akibatnya, jumlah besi menurun dan jumlah karat meningkat sampai keadaan kesetimbangan akhir tercapai, dengan hampir semua terkonversi menjadi oksida. Kita mengatakan bahwa reaksi berjalan secara spontan atau irresversibel.
Kita tidak dapat memprediksi suatu proses apakah spontan atau nonspontan dari perubahan entalpinya (ΔH) saja. Kita harus melihat fungsi termodinamik selain perubahan entalpi sebagai kriteria untuk perubahan spontan.
ΔG° DAN ΔG: MEMPREDIKSI ARAH PERUBAHAN KIMIA
Kita dapat melihat baik ΔG° maupun ΔG dalam kaitannya dengan spontanitas reaksi kimia, dan ini saat yang baik untuk meringkas beberapa gagasan tentang hal itu :
• ΔG < 0 menandakan bahwa reaksi berlangsung spontan dalam arah maju (ke kanan) untuk kondisi yang dinyatakan.
• ΔG° < 0 menandakan bahwa reaksi maju adalah spontan bila reaktan dan produk berada pada keadaan standarnya. Ini juga menandakan bahwa K > 1. berapa pun konsentrasi awal atau tekanan awal reaktan dan produknya.
• ΔG = 0 menandakan bahwa reaksi berada pada kesetimbangan pada kondisi yang dinyatakan.
• ΔG° = 0 menandakan bahwa reaksi berada pada kesetimbangan bila reaktan dan produk berada pada keadaan standarya. Ini juga menandakan bahwa K = 1, yang hanya dapat terjadi pada suhu tertentu.
• ΔG > 0 menandakan bahwa reaksi atau proses adalah nonspontan ke arah maju pada kondisi yang dinyatakan. berada
• ΔG° > 0 menandakan bahwa reaksi maju adalah nonspontan bila reaktan dan produk pada keadaan standarnya. Ini juga menandakan bahwa K < 1, berapa pun konsentrasi awal atau tekanan awal reaktan dan produknya. standarnya.
• ΔG° = ΔG hanya bila semua reaktan dan produk berada pada keadaan standarnya. Jika tidak, ΔG = ΔG° + RT ln Q.
REFERENSI
Atkins, P.W. 1994. Kimia Fisika Edisi IV Jilid I. Jakarta: Erlangga.
Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti Jilid 2 Edisi III. Jakarta : Erlangga.
Petrucci, Harwood, dan Herring. 2011. Kimia Dasar: Prinsip-Prinsip dan Aplikasi Modern Edisi Kesembilan – Jilid 3. Jakarta: Erlangga.
.jpeg)
