ENERGI BEBAS GIBBS

ENERGI BEBAS GIBBS

                        Hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa reaksi spontan akan meningkatkan entropi semesta, artinya, ∆S_univ> 0. Namun untuk menetapkan tanda ∆S_univsuatu reaksi, kita perlu menghitung baik ∆S_sis maupun∆S_surr. Namun yang biasanya kita perhatikan hanyalah apa-apa yang terjadi dalam sistem tertentu, dan perhitungan ∆S_surr bisa saja cukup sulit. Untuk itu, kita biasanya memakai fungsi termodinamika lain untuk membantu kita menetapkan apakah reaksi akan terjadi spontan jika kita hanya melihat sistem itu sendiri.

                        Dari Persamaan proses spontan, kita mengetahui bahwa untuk proses spontan, kita mempunyai

∆S_univ = ∆S_sis + ∆S_surr >0

Dengan mensubstitusikan -∆H_sis /T  pada ∆S_surr, kita tuliskan

∆S_univ = ∆S_sis  -  >0

Dengan mengalikan kedua sisi persamaan dengan T akan dihasilkan

T∆S_univ = -∆H_sis + T∆S_sis > 0

Telah didapatkan satu kriteria untuk reaksi spontan yang dinyatakan hanya dalam sifat-sifat sistem itu (∆H_sis +∆S_sis) sehingga kita bisa mengabaikan lingkungan. Untuk mudahnya, kita dapat mengubah persamaan di atas, mengalikan semua dengan -1 dan mengganti tanda > dengan <:

-T∆S_univ  = ∆H_sis - T∆S_sis  < 0

Persamaan ini menyatakan bahwa untuk proses yang dilaksanakan pada tekanan konstan dan suhu T, jika perubahan entalpi dan entropi sistem itu sedemikian rupasehingga ∆H_sis - T∆S_sis lebih kecil daripada nol, maka proses itu haruslah spontan.

Untuk menyatakan kespontanan reaksi secara lebih langsung, kita dapat menggunakan satu fungsi termodinamik lain yang disebut Energi Bebas Gibbs (G),atau lebih singkatnya energi bebas (dari nama fisikawan Amerika Josiah Willard Gibbs):

G = H - TS

Semua kuantitas dalam Persamaan di atas, berhubungan dengan sistem, dan T adalah suhu sistem. Dapat dilihat bahwa G mempunyai satuan energi (baik Hmaupun TS adalah dalam satuan energi). Sama seperti Hdan S, G adalah fungsi keadaan.

Perubahan energi bebas (∆G) suatu sistem pada proses pada suhu tetap ialah

∆G = ∆H - T∆S

Dalam konteks ini, energi bebas ialah energi yang tersedia untuk melakukan kerja. Jadi, jika suatu reaksi diiringi dengan pelepasan energi yang berguna (dengan kata lain, jika ∆G negatif), kenyataan ini sendiri saja sudah menjamin bahwa reaksinya spontan, dan tak perlu mengkhawatirkan bagian lain dari semesta.

Perhatikan bahwa kita semata-mata hanya menyusun-ulang rumus untuk perubahan entropi semesta, menghilangkan ∆S_univ dan mempersamakan perubahan energi bebas darisistem itu (∆G) dengan -T∆S_univ, sehingga dapat memfokuskan perhatian pada perubahan dalam sistem. Ringkasan syarat-syarat untuk kespontanan dan kesetimbangan pada suhu dan tekanan tetap dari segi ∆G:

§  ∆G < 0      Reaksi spontan ke arah depan

§  ∆G > 0      Reaksi nonspontan. Reaksi ini spontan pada arah yang berlawanan.

§  ∆G = 0      Sistem berada pada kesetimbangan. Tidak ada perubahan bersih.