Konsep Energi Bebas Gibbs dan Hubungannya dengan Kespontanan Reaksi

Energi bebas Gibbs dilambangkan dengan ΔG digunakan untuk memprediksi apakah suatu reaksi dapat berjalan atau tidak (spontan atau tidak). Ada beberapa hal yang perlu kita pelajari dan akan dijelaskan pada penjelasan di bawah ini :

Energi Bebas Gibbs Standar (ΔG°)
Menghitung ΔG°
Untuk menghitung energi bebas Gibbs standar, dapat kita gunakan rumus di bawah ini :
ΔG° = ΔH° - TΔS°

Mudah kan. Dengan ΔH° adalah perubahan entalpi, T dalah suhu (kelvin) dan ΔS° adalah perubahan entropi. Jika semua data rumus diatas diketahui, maka tentu kita dapat dengan mudah mencarinya harga ΔG° bukan!

Namun harus kalian ingat adalah perubahan entropi biasanya dihitung dalam satuan energi joule sedangkan energi bebeas Gibbs dan perubahan entalpi dihitung dalam Kj. Agar tidak terjadi kesalahan jangan lupa mengubah satuan entropi dari joule menjadi kJ ya!

Contoh Soal :
Perhatikan reaksi pembakaran metana berikut ini :
CH4(g) + O2(g) ==> CO2(g) + 2H2O(l)
Jika diketahui harga perubahan entropinya adalah – 242,2 J/K mol dan perubahan entalpinya – 890,4 kJ/mol, hitunglah harga perubahan energi bebas gibs standar pada suhu 25 degC?

Pembahasan :
Langkah pertama yang akan kita lakukan adalah mengubah satuan perubahan entropi dari J ke kJ.
1 kJ = 1000 j

ΔS° = - 242,2 J/K mol = - 242,2/1000 kJ/ K mol = - 0,2422 kJ/mol K

Kemudian suhu juga harus kita ubah menjadi satuan Kelvin.
K = C + 273 = 25 + 273 = 298 K

Nah, setelah itu baru masukkan data ke rumus menghitung perubahan energi bebas Gibbs standar :
ΔG° = ΔH° - TΔS°
= - 890,4 kJ/mol – 298 K x -0,2422kJ/mol K
= (- 890,4 + 72,1756 ) kJ/mol
= - 818,2244 kJ/mol

Hubungan Kespontangan Reaksi dengan ΔG
Reaksi berjalan spontan atau tidak, dapat kita lihat dari tanda perubahan energi bebas Gibss, ΔG – nya. Jika ΔG bernilai positif maka reaksi tidak spontan atau tidak dapat terjadi. Tetapi jika tanda ΔG reaksi adalah negatif, maka reaksi dapat berlangsung dengan spontan.

Kadang – kadang kespontanan reaksi juga dilihat dari harga perubahan entropi, ΔS - nya. Yang perlu diingat adalah tanda kespontanan reaksi jika dilihat dari harga ΔS adalah kebalikan dari ΔG. Jika ΔS bertanda + dan ΔG bertanda negatif, maka reaksi tersebut berlangsung dengan spontan.

Memprediksi pada Suhu Berapa Reaksi Dapat Berlangsung Spontan
Dari persamaan menghitung ΔG :
ΔG = ΔH - TΔS

Kita tahu bahwa reaksi dapat berlangsung spontan jika harga ΔG nya bertanda negatif atau lebih kecil dari 0. Secara matematika dapat kita buat sebagai beriku :

ΔG < 0

Jika kita gabungkan persamaan satu dengan yang kedua, maka hasilnya adalah sebagai berikut :
ΔG < 0
ΔH – TΔS < 0

Menggunakan persamaan diatas, kita bisa mencari pada suhu berapakah suatu reaksi berlangsung spontan.
           
Contoh Soal :
Perhatikanlah reaksi berikut ini :

Jika diketahui harga ΔS = + 160,4 J/mol K dan ΔH = + 178 kJ/mol. Pada suhu berapakah reaksi diatas dapat berlangsung spontan?

Pembahasan :
Pertama, jangan sampai lupa mengubah satuan ΔS nya ya!
ΔS = + 160,4 J/ mol K = + 160,4/1000 kJ/mol K = + 0,1604 kJ/mol K

Reaksi akan spontan jika :
                              ΔH – TΔS < 0
+ 178 kJ/mol – T x (+0,1604) < 0
                     – T x (+0,1604) < - 178
                                        – T < - 778/0,1604
                                        – T < - 1110
                                           T > 1110 K

Reaksi diatas akan spontan jika suhu reaksi diatas 1110 K.

Nah mudah kan!

Location:

Berbagi :