Persamaan Clausius-Clapeyron menggambarkan transisi antara fase dua keadaan materi dari zat yang sama. Ini adalah kasus air dan transisi antara keadaannya yang berbeda, seperti yang ditunjukkan pada diagram fase pada gambar. Persamaan Clausius-Clapeyron dapat digunakan untuk menentukan tekanan uap sebagai fungsi temperatur, atau juga untuk menghitung panas transisi fasa, yang melibatkan tekanan uap tertentu pada dua temperatur yang berbeda. Tekanan dan suhu uap biasanya tidak memiliki hubungan linier; Dalam kasus air, tekanan uap meningkat lebih cepat dari suhu. Persamaan Clausius-Clapeyron memungkinkan kita menghitung kemiringan garis singgung pada setiap titik kurva yang mewakili variasi tekanan uap sebagai fungsi suhu.
Mari kita lihat penerapan persamaan yang dikemukakan oleh Rudolf Clausius dan Benoit Emile Clapeyron. Tekanan uap 1-propanol adalah 10 torr pada 14,7 °C, dan kalor penguapan 1-propanol = 47,2 kJ/mol; berapakah tekanan uap pada 52,8°C?
Ekspresi persamaan Clausius-Clapeyron adalah sebagai berikut
ln[P T1,vap / P T2,vap ] = (ΔH vap / R)[1/T 2 – 1/T 1 ]
Persamaan ini menghubungkan tekanan uap dan suhu di dua keadaan, 1 dan 2, dan panas penguapan, yang dinyatakan dengan entalpi penguapan ΔH vap . Dalam soal kita, keadaan 1 akan sesuai dengan suhu T 1 = 14,7 °C dan tekanan uap P T1,vap = 10 torr, sedangkan keadaan 2 akan menjadi keadaan dengan suhu T 2 = 52,8 °C, menjadi tekanan P T2,vap nilai yang ingin kita tentukan. R adalah tetapan gas ideal; R = 0,008314 kJ/K mol.
Dalam persamaan Clausius-Clapeyron, suhu dinyatakan dalam nilai skala Kelvin, jadi langkah pertama adalah mengubah suhu dari soal derajat Celcius ke skala Kelvin. Untuk melakukan ini, kita harus menjumlahkan 273,15, lalu T 1 = 287,85 K dan T2 = 325,95 K
Sekarang kita dapat memasukkan nilai dari masalah kita ke dalam persamaan Clausius-Clapeyron.
ln[10 / P T2,vap ] = (47,2 / 0,008314)[1/325,95 – 1/287,85]
Jika kita melakukan operasi yang ditunjukkan dalam suku kanan persamaan, kita dapatkan
ln[10 / P T2,vap ] = -2,305
Untuk memisahkan nilai P T2,vap yang dipengaruhi oleh logaritma, kita menerapkan antilogaritma pada kedua ruas persamaan, atau yang ekuivalen, kita menerapkan pangkat kedua suku persamaan tersebut pada bilangan e (2,718 ), dan persamaan berikut diperoleh:
10 / P T2,uap = 0,09972
Menghitung nilai invers dari kedua sisi persamaan dan melewati nilai 10, diperoleh
P T2, uap = 100,3
Oleh karena itu, tekanan uap 1-propanol pada 52,8 °C adalah 100,3 torr.
Sumber
Goldberg, David. 3000 Memecahkan masalah dalam kimia . Pendidikan McGraw-Hill 2011.
Haynes, William. CRC Handbook Kimia dan Fisika . Buku Pers CRC, 2012.
