Potensial Kimia

Dalam ilmu kimia, terdapat berbagai macam istilah, salah satu dari istilah tersebut adalah potensial kimia. Potensial kimia atau yang biasa disebut energi bebas molar parsial adalah perubahan suatu sistem jika satu mol zat ditambahkan ke dalamnya.
Potensial kimia memegang peranan sangat penting dan utama dalam termodinamika walaupun tampaknya potensial kimia hanyalah bagian dari penamaan ulang dari fungsi Gibss molar.

Potensial kimia dapat dianggap sebagai suatu ukuran dari kecenderungan terlepas dari suatu komponen. Jika potensial kimia dari suatu komponen tidak sama di dalam setiap fase, akan terjadi kecenderungan bagi komponen tersebut untuk berpindah fase yang memiliki potensial kimia yang lebih tinggi untuk komponen tersebut ke fase yang memiliki potensial kimia yang lebih rendah. Ketika potensial kimianya sama di dalam kedua fase, tidak terdapat kecenderungan terjadinya perpindahan netto dari satu fase ke fase lainnya (Moran, 2004).

Nilai dari potensial kimia bergantung pada keseimbangan relatif suatu komponen yang ada bukan pada jumlah komponen tersebut. Hal ini menyebabkan potensial kimia merupakan properti intensif. Potensial kimia ditentukan oleh fraksi mol yangmana bukan dari nilai n-nya masing-masing tetapi dari komponen yang ada.

Potensial kimia dari setiap komponen ditetapkan sebagai perubahan dalam energi bebas sistem jika satu mol komponen ditambahkan pada sistem dengan jumlah tidak terhingga, sehingga tidak ada perubahan dalam komposisi yang terjadi dalam sistem. Secara matematik didefinisikan sebagai (Dogra,1990) :

 

Potensial kimia memperlihatkan perubahan fungsi Gibbs suatu sistem, jika zat itu ditambahkan ke dalamnya; jika  , fungsi Gibbs bertambah ketika n bertambah. Untuk zat murni, fungsi Gibbsnya adalah . Potensial kimia sama dengan fungsi Gibbs molar, sehingga persamaan    untuk gas molar menjadi (Atkins,1996) :

 

Variasi potensial kimia terhadap gas sempurna sebanding dengan dan keadaan standar dicapai pada saat  °. untuk zat murni perubahan potensial kimia sama dengan perubahan fungsi Gibbs molar. Jika   sudah didefinisikan untuk campuran, dapat diduga bahwa µ akan memainkan peranan penting dalam pembahasan kesetimbangan kimia karena mengandung informasi perubahan G ketika jumlah zat bertambah dan karena itu juga, informasi perubahan G ketika komposisi sistem berubah (Atkins,1996).

Fungsi Gibbs tidak hanya tergantung pada temperatur dan tekanan akan tetapi juga tergantung pada komposisi atau komponen yang ada. Jadi, jika tekanan, temperatur dan komposisi berubah maka fungsi Gibbs juga akan berubah.
Sebagai langkah pertama, bayangkanlah G berubah pada saat komposisi tetap sedangkan tekanan dan temperatur berubah sangat kecil (Atkins,1996) :

 
Dari persamaan diatas, dapat diketahui bahwa   di bawah kondisi yang sama. Oleh karena itu, karena dG diferensial eksak, dapat dicari koefisien (Atkins,1996) :

      
Hubungan ini lebih terperinci karena komposisi tetapnya dinyatakan secara eksplisit.
Koefisien diferensial lainnya khususnya, koefisien terhadap komposisi, secara definisi, adalah potensial kimia zat dalam suatu campuran (Atkins,1996) :

        
Jadi, potensial kimia   menunjukkan perubahan G ketika zat 1 ditambahkan pada sistem (tekanan, temperatur, dan jumlah zat 2 tetap);   menyatakan hal yang sama untuk penambahan zat 2. Potensial kimia bergantung pada komposisi campuran. Misalkan, penambahan 10-3 mol CH3OH (jumlah metanol yang sangat sedikit) pada 1 L. campuran 20 persen metanol/air menghasilkan perubahan Karena penambahan  metanol dalam jumlah yang sama pada campuran 80 persen (Atkins,1996).

Potensial kimia tidak hanya memperlihatkan perubahan G pada saat komposisi berubah, melainkan juga memperlihatkan perubahan energi dalam (pada kondisi yang berbeda).   memperlihatkan bagaimana semua sifat-sifat termodinamika yang luas, U, H, A dan G bergantung pada komposisi. Karena itulah potensial kimia sangat penting dalam kimia (Atkins,1996).

Salah satu contoh dari potensial kimia yang sederhana dan terkenal adalah terdapat pada air dan es. Jika es mencair, maka potensial kimia dari air akan lebih rendah dibandingkan dengan es. Begitupula sebaliknya, jika air membeku, maka potensial air akan lebih tinggi dibandingkan es.


 
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga
Dogra, S.K. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Jakarta : UI-Press
Moran, Michael J dan Shapiro, Howard S. 2004. Termodinamika Teknik Jilid 2 Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga

By : Umi Hasanah 16630079