Energi Bebas dan Potensial Kimia

 

Hukum Termodinamika 2 : Energi Bebas dan Potensial Kimia

Oleh : Mohamad Hattha Widjaya

 

Abstrak

Artikel ini membahas definisi, hubungan, dan aplikasi dari energi bebas dan potensial kimia dalam berbagai bidang, seperti kimia, fisika, dan biologi. Artikel ini juga menyajikan beberapa contoh perhitungan dan tabel nilai energi bebas dan potensial kimia untuk zat-zat terpilih.

 

Pendahuluan

Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi, entropi, dan kesetimbangan dalam sistem fisik dan kimia. Termodinamika memiliki banyak konsep dan hukum yang dapat digunakan untuk menjelaskan dan memprediksi perilaku berbagai fenomena alam, seperti perpindahan panas, perubahan fase, reaksi kimia, dan lain-lain. Salah satu cabang termodinamika yang sangat penting adalah termodinamika kimia, yaitu termodinamika yang berkaitan dengan proses-proses yang melibatkan perubahan komposisi kimia dari suatu sistem.

Dalam termodinamika kimia, ada dua konsep yang sangat fundamental, yaitu energi bebas dan potensial kimia. Energi bebas adalah ukuran dari kemampuan suatu sistem untuk melakukan kerja pada lingkungannya, sedangkan potensial kimia adalah ukuran dari kemampuan suatu spesi kimia untuk berpindah dari satu sistem ke sistem lain. Kedua konsep ini dapat digunakan untuk menentukan kespontanan dan kesetimbangan proses kimia, serta kerja maksimum yang dapat dilakukan oleh sistem termodinamika.

Artikel ini bertujuan untuk membahas secara mendalam tentang definisi, hubungan, dan aplikasi dari energi bebas dan potensial kimia dalam berbagai bidang, seperti kimia, fisika, dan biologi. Artikel ini diharapkan dapat memberikan pemahaman yang lebih baik dan lebih luas tentang konsep-konsep termodinamika kimia yang sangat penting dan berguna dalam dunia ilmu pengetahuan.

 

Rumusan Masalah

1.     1.   Definisi Energi Bebas dan Potensial Kimia

2.   2.   Aplikasi dari energi bebas dan potensial kimia dalam berbagai bidang, seperti kimia, fisika, dan biologi

 Pembahasan

1.    1. Energi bebas dan potensial kimia adalah dua konsep termodinamika yang berkaitan dengan kespontanan dan kesetimbangan proses kimia. Berikut adalah definisi singkat dari kedua konsep tersebut:

 

Energi bebas Gibbs (G) adalah ukuran kerja reversibel maksimum yang dapat dilakukan oleh sistem termodinamika pada suhu dan tekanan konstan. Energi bebas Gibbs didefinisikan sebagai:

 

G=H−TS

 

di mana H adalah entalpi, T adalah suhu, dan S adalah entropi.

 

Energi bebas Gibbs juga dapat digunakan untuk menghitung kerja maksimum yang dapat dilakukan oleh sistem termodinamika. Kerja maksimum adalah selisih antara energi bebas awal dan akhir sistem, yaitu:

 

Wmax​=ΔG

 

Energi bebas Gibbs juga dapat dihubungkan dengan potensial sel, yaitu beda potensial antara elektroda anoda dan katoda dalam sel elektrokimia. Hubungannya adalah:

 

ΔG=−nFE

 

di mana n adalah jumlah elektron yang ditransfer, F adalah konstanta Faraday, dan E adalah potensial sel.

 

2. 2. Dalam kimia, energi bebas dan potensial kimia dapat digunakan untuk menghitung kespontanan, kesetimbangan, kerja maksimum, dan afinitas kimia dari reaksi kimia. Energi bebas dan potensial kimia juga dapat dihubungkan dengan potensial sel, yaitu beda potensial antara elektroda anoda dan katoda dalam sel elektrokimia. Potensial sel dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi, pH, suhu, dan potensi oksidasi-reduksi dari larutan

 

Dalam fisika, energi bebas dan potensial kimia dapat digunakan untuk menggambarkan fenomena transisi fase, seperti peleburan, penguapan, sublimasi, dan kristalisasi. Energi bebas dan potensial kimia dapat menentukan kondisi suhu dan tekanan yang diperlukan untuk terjadinya transisi fase. Energi bebas dan potensial kimia juga dapat digunakan untuk menggambarkan fenomena transportasi massa, seperti difusi, osmosis, dan permeasi. Energi bebas dan potensial kimia dapat menentukan laju dan arah perpindahan partikel dari satu tempat ke tempat lain

 

Dalam biologi, energi bebas dan potensial kimia dapat digunakan untuk menggambarkan proses metabolisme, yaitu reaksi kimia yang terjadi di dalam sel makhluk hidup. Energi bebas dan potensial kimia dapat menentukan keseimbangan antara reaksi anabolisme dan katabolisme, yaitu reaksi yang membangun dan menguraikan molekul organik. Energi bebas dan potensial kimia juga dapat digunakan untuk menggambarkan proses transportasi membran, yaitu perpindahan zat-zat melalui membran sel. Energi bebas dan potensial kimia dapat menentukan jenis, mekanisme, dan selektivitas transportasi membran, seperti transportasi pasif, transportasi aktif, dan transportasi terfasilitasi.

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

https://id.m.wikipedia.org/wiki/Potensial_kimia

 

https://www.wardayacollege.com/belajar-kimia/elektrokimia/sel-volta/sel-volta-2/

 

https://materiipa.com/hubungan-energi-dalam-reaksi-kimia

 

https://id.m.wikipedia.org/wiki/Potensial_kimia

 

Atkins, P. W., & de Paula, J. (2010). Physical Chemistry (9th ed.). New York: Oxford University Press.