Bagaimana Cara Membaca Diagram Fasa
Bagaimana Cara Membaca Diagram Fasa
Apa itu fasa? Sederhananya kita dapat mendefinisikan fasa sebagai bentuk zat. Padat, cair,
dan gas adalah fasa umum dari setiap zat. Kita ambil air sebagai contoh. Jika kita melihat ada
es yang mengapung di lautan, maka kita telah melihat adanya dua fasa disana yaitu fasa cair
dan fasa padat. Tapi tunggu dulu, bahkan sebenarnya ada tiga fasa disana, karena kita telah
mengetahui bahwa udara juga mengandung uap air dalam jumlah yang cukup banyak. Jadi,
ada air laut yang merupakan fasa cair di bawah, kemudian es sebagai fasa padat, dan uap air
di udara sebagai fasa gas.
Akan tetapi, fasa juga dapat digunakan secara lebih luas daripada perbedaan bentuk dari zat
yang sama. Sebagai contoh, minyak yang mengapung diatas air merupakan sistem dua fasa
(dalam kasus ini, dua fasa cair). Jika minyak dan air berada dalam botol, maka disana akan
ada tiga fasa karena botol juga merupakan fasa yang lain. Jumlah fasa akan bertambah
manakala kita memasukkan sendok ke dalam botol yang berisi minyak dan air ini. Artinya
kita akan mendapatkan 2 fasa cair dan 2 fasa padat. Belum lagi jika botol tersebut masih
menyisakan udara di atasnya, maka fasa gas akan menjadi fasa kelima yang ikut ambil bagian
dalam sistem ini.
Jadi, fasa dapat dilihat dari adanya batas yang memisahkan satu dengan lainnya. Es dan air
merupakan dua fasa yang berbeda karena ada batas antara keduanya. Begitu pula minyak dan
air dapat dilihat dengan jelas batas yang memisahkan keduanya.
Diagram fasa adalah diagram yang menggambarkan perubahan bentuk suatu zat pada
berbagai keadaan tekanan dan suhu.
Bagaimana cara membaca diagram fasa ?
Masih banyak siswa yang tidak faham maksud dari diagram fasa dan cara membacanya.
Sebenarnya, konsep diagram fasa cukup mudah, yaitu diagram yang menyatakan suhu didih
atau suhu beku atau suhu sublim suatu zat pada tekanan tertentu (hubungan antara tekanan
dengan suhu). Masalahnya, diagram fasa berbentuk garis sehingga membingungkan sebagian
siswa. Banyak siswa yang bingung apa maksud dari garis tersebut.
Baiklah, kita bahas tahap demi tahap.
Sebagaimana sudah dibahas, diagram fasa adalah diagram yang membandingkan antara
tekanan dengan suhu. Karena diagram ini memperlihatkan hubungan antara tekanan dan suhu
dengan perubahan fasa, maka yang menjadi fokus perhatian dari diagram fasa adalah suhu
dan tekanan yang diberikan pada saat terjadinya perubahan fasa. Sebagai contoh, pada
tekanan 1 atm (1,013 bar), air akan berubah fasanya dari padat ke cair atau sebaliknya, pada
suhu 0 oC, dan akan berubah fasanya dari cair ke gas atau sebaliknya, pada suhu 100 oC. Jika
kita ganti tekanannya menjadi 2 atm misalnya, maka suhu pada waktu terjadinya perubahan
fasa (membeku atau mendidih), juga berubah.
Untuk lebih lengkapnya, perhatikan tabel hubungan antara tekanan (diberikan dalam mbar)
dengan titik didih berikut :
Dapat kita perhatikan bahwa semakin besar tekanan yang diberikan, maka semakin tinggi
juga titik didihnya. Jika kita masukkan data di atas (kita ambil sebagian sampel data saja) ke
dalam program excel (saya sendiri menggunakan spreadsheet dari open office milik linux),
maka akan kita dapatkan diagram seperti di bawah ini :
Jika titik-titik tersebut dihubungkan dengan garis, maka akan didapatkan gambar seperti
berikut :
Titik beku pun sama, garis yang terdapat pada diagram fasa (garis beku), sebenarnya
merupakan kumpulan titik-titik yang berhubungan satu sama lain.
Jika kedua diagram tersebut digabung dengan diagram sublimasi, maka kita pun
mendapatkan diagram fasa yang kita kenal.
Lalu apa fungsi Diagram Fasa ?
Diagram fasa dapat digunakan untuk menentukan keadaan suatu zat pada suhu dan tekanan
tertentu. Sebagai contoh, air pada suhu 85 oC dan tekanan 1 atm berbentuk cair, namun jika
tekanannya diturunkan menjadi 0,5 atm misalnya, maka air berwujud gas pada suhu tersebut.
Nah, sekarang kita akan berbicara tentang penurunan titik beku dan kenaikan titik didih.
Penurunan titik beku adalah turunnya titik beku suatu zat cair ketika ke dalamnya
ditambahkan suatu zat terlarut. Dengan kata lain, cairan tersebut sekarang berubah menjadi
larutan. Kenaikan titik didih juga seperti itu, yaitu naiknya titik didih suatu zat cair ketika ke
dalamnya ditambahkan suatu zat terlarut (atau mudahnya, berubah menjadi larutan).
Sebagai contoh, jika ke dalam 1 kg air ditambahkan 1 mol glukosa, maka titik bekunya akan
berkurang sebesar 1,86 oC, dan titik didihnya akan bertambah sebesar 0,52 oC. Itu artinya,
titik beku air (yang sekarang sudah berubah menjadi larutan glukosa dalam air), akan menjadi
-1,86 oC pada tekanan 1 atm. Begitu pula, titik didihnya akan menjadi 100,52 oC pada tekanan
ini. Pada nilai tekanan yang lain, polanya akan sama, titik beku berkurang sebesar 1,86 oC,
dan titik didih bertambah sebesar 0,52 oC. Sehingga kita dapatkan :
Bagaimana dengan keadaan tekanan yang lain ?
Gampang, tinggal nilai titik beku masing-masing dikurangi 1,86, sedangkan titik didihnya
ditambah 0,52. Sehingga kita dapatkan :
Jadi, yang dimaksud dengan perubahan titik beku air adalah berubahnya titik beku ketika
air masih murni tanpa zat terlarut apapun, menjadi air yang sudah ditambah zat
terlarut (atau singkatnya menjadi larutan). Begitu pula dengan titik didih.
Nah, sudah jelas sekarang yah. Sehingga kita bisa tarik kesimpulan :
1. Bahwa garis-garis yang ada pada diagram fasa sesungguhnya merupakan kumpulan
titik-titik yang bersambung satu sama lain membentuk garis.
2. Bahwa penurunan titik beku atau kenaikan titik didih sesungguhnya merupakan
berubahnya titik beku atau titik didih suatu zat dari keadaan murni menjadi larutan.
Apa itu fasa? Sederhananya kita dapat mendefinisikan fasa sebagai bentuk zat. Padat, cair,
dan gas adalah fasa umum dari setiap zat. Kita ambil air sebagai contoh. Jika kita melihat ada
es yang mengapung di lautan, maka kita telah melihat adanya dua fasa disana yaitu fasa cair
dan fasa padat. Tapi tunggu dulu, bahkan sebenarnya ada tiga fasa disana, karena kita telah
mengetahui bahwa udara juga mengandung uap air dalam jumlah yang cukup banyak. Jadi,
ada air laut yang merupakan fasa cair di bawah, kemudian es sebagai fasa padat, dan uap air
di udara sebagai fasa gas.
Akan tetapi, fasa juga dapat digunakan secara lebih luas daripada perbedaan bentuk dari zat
yang sama. Sebagai contoh, minyak yang mengapung diatas air merupakan sistem dua fasa
(dalam kasus ini, dua fasa cair). Jika minyak dan air berada dalam botol, maka disana akan
ada tiga fasa karena botol juga merupakan fasa yang lain. Jumlah fasa akan bertambah
manakala kita memasukkan sendok ke dalam botol yang berisi minyak dan air ini. Artinya
kita akan mendapatkan 2 fasa cair dan 2 fasa padat. Belum lagi jika botol tersebut masih
menyisakan udara di atasnya, maka fasa gas akan menjadi fasa kelima yang ikut ambil bagian
dalam sistem ini.
Jadi, fasa dapat dilihat dari adanya batas yang memisahkan satu dengan lainnya. Es dan air
merupakan dua fasa yang berbeda karena ada batas antara keduanya. Begitu pula minyak dan
air dapat dilihat dengan jelas batas yang memisahkan keduanya.
Diagram fasa adalah diagram yang menggambarkan perubahan bentuk suatu zat pada
berbagai keadaan tekanan dan suhu.
Bagaimana cara membaca diagram fasa ?
Masih banyak siswa yang tidak faham maksud dari diagram fasa dan cara membacanya.
Sebenarnya, konsep diagram fasa cukup mudah, yaitu diagram yang menyatakan suhu didih
atau suhu beku atau suhu sublim suatu zat pada tekanan tertentu (hubungan antara tekanan
dengan suhu). Masalahnya, diagram fasa berbentuk garis sehingga membingungkan sebagian
siswa. Banyak siswa yang bingung apa maksud dari garis tersebut.
Baiklah, kita bahas tahap demi tahap.
Sebagaimana sudah dibahas, diagram fasa adalah diagram yang membandingkan antara
tekanan dengan suhu. Karena diagram ini memperlihatkan hubungan antara tekanan dan suhu
dengan perubahan fasa, maka yang menjadi fokus perhatian dari diagram fasa adalah suhu
dan tekanan yang diberikan pada saat terjadinya perubahan fasa. Sebagai contoh, pada
tekanan 1 atm (1,013 bar), air akan berubah fasanya dari padat ke cair atau sebaliknya, pada
suhu 0 oC, dan akan berubah fasanya dari cair ke gas atau sebaliknya, pada suhu 100 oC. Jika
kita ganti tekanannya menjadi 2 atm misalnya, maka suhu pada waktu terjadinya perubahan
fasa (membeku atau mendidih), juga berubah.
Untuk lebih lengkapnya, perhatikan tabel hubungan antara tekanan (diberikan dalam mbar)
dengan titik didih berikut :
Dapat kita perhatikan bahwa semakin besar tekanan yang diberikan, maka semakin tinggi
juga titik didihnya. Jika kita masukkan data di atas (kita ambil sebagian sampel data saja) ke
dalam program excel (saya sendiri menggunakan spreadsheet dari open office milik linux),
maka akan kita dapatkan diagram seperti di bawah ini :
Jika titik-titik tersebut dihubungkan dengan garis, maka akan didapatkan gambar seperti
berikut :
Titik beku pun sama, garis yang terdapat pada diagram fasa (garis beku), sebenarnya
merupakan kumpulan titik-titik yang berhubungan satu sama lain.
Jika kedua diagram tersebut digabung dengan diagram sublimasi, maka kita pun
mendapatkan diagram fasa yang kita kenal.
Lalu apa fungsi Diagram Fasa ?
Diagram fasa dapat digunakan untuk menentukan keadaan suatu zat pada suhu dan tekanan
tertentu. Sebagai contoh, air pada suhu 85 oC dan tekanan 1 atm berbentuk cair, namun jika
tekanannya diturunkan menjadi 0,5 atm misalnya, maka air berwujud gas pada suhu tersebut.
Nah, sekarang kita akan berbicara tentang penurunan titik beku dan kenaikan titik didih.
Penurunan titik beku adalah turunnya titik beku suatu zat cair ketika ke dalamnya
ditambahkan suatu zat terlarut. Dengan kata lain, cairan tersebut sekarang berubah menjadi
larutan. Kenaikan titik didih juga seperti itu, yaitu naiknya titik didih suatu zat cair ketika ke
dalamnya ditambahkan suatu zat terlarut (atau mudahnya, berubah menjadi larutan).
Sebagai contoh, jika ke dalam 1 kg air ditambahkan 1 mol glukosa, maka titik bekunya akan
berkurang sebesar 1,86 oC, dan titik didihnya akan bertambah sebesar 0,52 oC. Itu artinya,
titik beku air (yang sekarang sudah berubah menjadi larutan glukosa dalam air), akan menjadi
-1,86 oC pada tekanan 1 atm. Begitu pula, titik didihnya akan menjadi 100,52 oC pada tekanan
ini. Pada nilai tekanan yang lain, polanya akan sama, titik beku berkurang sebesar 1,86 oC,
dan titik didih bertambah sebesar 0,52 oC. Sehingga kita dapatkan :
Bagaimana dengan keadaan tekanan yang lain ?
Gampang, tinggal nilai titik beku masing-masing dikurangi 1,86, sedangkan titik didihnya
ditambah 0,52. Sehingga kita dapatkan :
Jadi, yang dimaksud dengan perubahan titik beku air adalah berubahnya titik beku ketika
air masih murni tanpa zat terlarut apapun, menjadi air yang sudah ditambah zat
terlarut (atau singkatnya menjadi larutan). Begitu pula dengan titik didih.
Nah, sudah jelas sekarang yah. Sehingga kita bisa tarik kesimpulan :
1. Bahwa garis-garis yang ada pada diagram fasa sesungguhnya merupakan kumpulan
titik-titik yang bersambung satu sama lain membentuk garis.
2. Bahwa penurunan titik beku atau kenaikan titik didih sesungguhnya merupakan
berubahnya titik beku atau titik didih suatu zat dari keadaan murni menjadi larutan.