JURNAL KIMIA INDUSTRI

PEMANFAATAN LIMBAH CAIR TAHU MENJADI BIOGAS
SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF

Anis Maryati , Umi Octaviana, Widya Nur Anggraini
Jurusan D-III Keperawatan STIKes Kusuma Husada Surakarta
E-mail : maryatianis95@yahoo.co.id

PENDAHULUAN

Pemanasan global yang diakibatkan kerusakan lingkungan beberapa akhir ini menjadi topik yang hangat dibicarakan. Lapisan ozon yang mulai menipis akibat efek rumah kaca, yang juga menjadikan temperatur di bumi meningkat. Salah satu penyebab kerusakan lingkungan, yaitu penggunaan energi dari fosil yang tidak ramah lingkungan, seperti penggunaan solar dan bensin. Pengelolaan limbah industri yang tidak memenuhi standar kesehatan lingkungan juga menjadi salah satu penyebab rusaknya lingkungan. Untuk mengurangi kerusakan lingkungan akibat penggunaan bahan bakar fosil ini, maka perlu dicarikan energi alternatif yang ramah lingkungan.

Salah satu contoh energi alternatif yang ramah lingkungan adalah penggunaan biogas. Biogas adalah gas yang dihasilkan dari limbah rumah tangga, kotoran hewan, kotoran manusia, sampah organik dan sebagainya, yang mengalami proses penguraian atau fermentasi oleh mikroorganisme. Di samping itu, adanya kenaikan tarif listrik, kenaikan harga LPG (Liquefied Petroleum Gas), premium, minyak tanah dan bahan bakar lainnya, menjadikanbiogas sebagai sumber energi yang ramah lingkungan dan murah. Salah satu limbah yangberpotensi dijadikan sumber biogas yaitu limbah tahu. Hal ini dilakukan karena melihat banyaknya industri-industri tahu di Indonesia yang belum memanfaatkan limbahnya dengan baik dan ramaah lingkungan. Untuk itu perlu diadakan penelitian lebih lanjut dalam memanfaatkan limbah tahu sebagai bahan alternatif pembuatan biogas dengan judul “Pemanfaatan Limbah Cair Tahu Sebagai Bahan Baku Alternatif Pembuatan Biogas”

Pada umumnya, biogas mengandung 50-80% metana, CO2, H2S dan sedikit air, yang bisa dijadikan sebagai pengganti minyak tanah atau LPG. Dengan mengkonversi limbah cair pabrik tahu menjadi biogas, pemilik pabrik tahu tidak hanya berkontribusi dalam menjaga lingkungan tetapi juga meningkatkan pendapatannya dengan mengurangi konsumsi bahan bakar pada proses pembuatan tahu.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Secara garis besar penguraian senyawa organik secara anaerob di bagi menjadi dua yakni penguraian satu tahap dan penguraian dua tahap (Said & Wahjono, 1999).

a. Penguraian satu tahap merupakan penguraian anaerobik membutuhkan tangki fermentasi yang besar, memiliki pencampur mekanik yang besar, pemanasan, pengumpul gas, penambahan lumpur, dan keluaran supernatan (Metcalf dan Eddy, 1991). Penguraian lumpur dan pengendapan terjadi secara simultan dalam tangki. Stratifikasi lumpur dan membentuk lapisan berikut dari bawah ke atas : lumpur hasil penguraian, lumpur pengurai aktif, lapisan supernatan (jernih), lapisan buih (skum), dan ruang gas.

b. Penguraian dua tahap merupakan proses yang membutuhkan dua tangki pengurai (reaktor) yakni satu tangki berfungsi mencampur secara terusmenerus dan pemanasan untuk stabilisasi lumpur, sedangkan tangki yang satu lagi untuk pemekatan dan penyimpanan sebelum dibuang ke pembuangan. Proses ini dapat menguraikan senyawa organik dalam jumlah yang lebih besar dan lebih cepat. Proses pengelolaan bahan organik menjadi biogas dengan proses anaerobik serta visualisasi sistem produksi dan pemanfaatan biogas adalah sebagai berikut.

      Prinsip pembangkit biogas merupakan menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry), dan pipa penyaluran biogas yang terbentuk. Dalam sarana digester ini terdapat bakteri methan yang mengelola limbah cair tahu dan memakan bahan-bahan organik dan menghasilkan biogas. Gas yang terbentuk tersebut difasilitasi dengan adanya pipa yang didesain sedemikian rupa sehingga gas tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat digunakan untuk keperluan memasak dan lampu penerangan. 

Gambar 1. Perakitan alat

Proses anaerob terdiri dari empat tahap yaitu: hidrolisis, pembentukan asam, pembentukan asetat dan pembentukan metana. Proses anaerob dikendalikan oleh empat golongan bakteri, yaitu hidrolitik, acidogenik, acetogenik, dan methanogenik. Bakteri hidrolitik terdapat dalam jumlah yang besar dalam kotoran unggas karena reproduksinya sangat cepat. Organisme ini memecah senyawa organik kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Senyawa sederhana diuraikan oleh bakteri penghasil asam (acid-forming bacteria) menjadi asam lemak, keton dan alkohol Asam lemak dan alkohol diuraikan oleh bakteri asetogenik menjadi asam asetat, hydrogen dan karbondioksida. Selanjutnya bakteri metanogenik akan mengubah asam-asam tersebut menjadi metana. Sejumlah bakteri anaerob fakultatif yang terlibat dalam proses hidrolisis dan fermentasi senyawa organik antara lain Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium, Lactobacillus, & Streptococcus dan bakteri acidogenik seperti Clostridium, bakteri acetogenik seperti Syntrobacter wolinii dan Syntrophomonas wolfei (Said, 2006). Bakteri metana yang telah berhasil diidentifikasi terdiri dari genus yaitu bakteri batang, tidak membentuk sporsa yaitu Metahnobacterium, bakteri bentuk batang dan membentuk spora yaitu Methanobacillus, bakteri bentuk kokus yaitu Methanococcus atau kelompok koki yang membagi diri, bakteri bentuk sarcina tumbuh dalam kotak yang terdiri dari 8 sel yaitu Methanosarcina.

PELUANG PENELITIAN LANJUT

Terdapat dua jenis tangki penyimpanan gas, yaitu sumur pencerna bersatu dengan tangki pengumpul gas (floating dome) dan terpisah dengan pengumpul gas (fixed dome). Untuk tangki terpisah, konstruksi dibuat khusus sehingga tidak bocor dan tekanan yang terdapat dalam tangki seragam, serta dilengkapi H₂S removal untuk mencegah korosi. pada tangki terpisah penulis penelitiannya belum berhasil dan masih melakukan treatment karena untuk memindahkan gas dari penampung awal ke penampungan akhir membutuhkan tekanan yang besar.

Korosi atau Proses perkaratan

1. Definisi / Pengertian Korosi

Korosi atau Perkaratan berasal dari bahasa latin ”Corrodere” yang berarti perusakan logam. Adapun definisi korosi sebagai berikut.

–          Korosi adalah proses degradasi atau deteorisasi perusakan material yang terjadi disebabkan oleh pengaruh lingkungan sekelilingnya.

–          Korosi adalah perusakan material tanpa perusakan mekanis.

–          Korosi adalah Kebalikan dari metalurgi ekstraktif.

–          Korosi adalah proses elektrokimia dalam mencapai kesetimbangan thermodinamika suatu sistem.

–          Korosi adalah reaksi antara logam dengan lingkungannya.

Korosi adalah suatu penyakit dalam dunia teknik, walaupun secara langsung bukan merupakan produk teknik. Adanya studi tentang korosi adalah usaha untuk mencegah dan mengendalikan kerusakan supaya serangannya serendah mungkin dan dapat melampaui nilai ekonomisnya, atau umur tahannya material lebih lama untuk bisa dimanfaatkan. Caranya dengan usaha prefentif atau pencegahan dini untuk menghambat korosi. Dan hal ini lebih baik dari pada harus mengeluarkan biaya perbaikan yang tidak sedikit akibat serangan korosi.

Korosi pada logam terjadi akibat interaksi antara logam dan lingkungan yang bersifat korosif, yaitu lingkungan yang lembap (mengandung uap air) dan diinduksi oleh adanya gas O₂, CO₂, atau H₂S. Korosi dapat juga terjadi akibat suhu tinggi. Korosi pada logam dapat juga dipandang sebagai proses pengembalian logam ke keadaan asalnya, yaitu bijih logam. Misalnya, korosi pada besi menjadi besi oksida atau besi karbonat.

4Fe(s) + 3O₂(g) + 2nH₂O(l) → 2Fe₂O₃.nH₂O(s)

Fe(s) + CO₂(g) + H₂O(l) → Fe₂CO₃(s) + H₂(g)

Oleh karena korosi dapat mengubah struktur dan sifat-sifat logam maka korosi cenderung merugikan. Diperkirakan sekitar 20% logam rusak akibat terkorosi pada setiap tahunnya.

Logam yang terkorosi disebabkan karena logam tersebut mudah teroksidasi. Menurut tabel potensial reduksi standar, selain logam emas umumnya logam-logam memiliki potensial reduksi standar lebih rendah dari oksigen.

Jika setengah reaksi reduksi logam dibalikkan (reaksi oksidasi logam) digabungkan dengan setengah reaksi reduksi gas O₂ maka akan dihasilkan nilai potensial sel, E_sel positif. Jadi, hampir semua logam dapat bereaksi dengan gas O₂ secara spontan.

Beberapa contoh logam yang dapat dioksidasi oleh oksigen ditunjukkan pada persamaan reaksi berikut.

4Fe(s) + O2(g) + 2nH2O(l) → 2Fe2O3.nH2O(s)                  Esel = 0,95 V
Zn(s) + O2(g) + 2H2O(l) → Zn(OH)4(s)                                Esel = 0,60 V

2. Jenis-jenis Korosi

Adapun beberapa jenis korosi yang umum terjadi pada logam sebagai berikut.

1.     Korosi Galvanis (Bemetal Corrosion)

Disebut juga korosi dwilogam yang merupakan perkaratan elektrokimiawi apabila dua macam metal yang berbeda potensial dihubungkan langsung di dalam elektrolit yang sama. Elektron akan mengalir dari metal yang kurang mulia (anodik) menuju ke metal yang lebih mulia (katodik). Akibatnya metal yang kurang mulia berubah menjadi ion-ion positif karena kehilangan elektron. Ion-ion positif metal bereaksi dengan ion-ion negatif yang berada di dalam elektrolit menjadi garam metal. Karena peristiwa ini, permukaan anoda kehilangan metal sehingga terrbentuk sumur-sumur karat atau jika merata akan terbentuk karat permukaan.

2.     Korosi Sumuran (Pitting Corrosion)

Adalah korosi yang terjadi karena komposisi logam yang tidak homogen dan ini menyebabkan korosi yang dalam pada berbagai tempat. Dapat juga adanya kontak antara logam, maka pada daerah batas akan timbul korosi berbentuk sumur.

3.     Korosi Erosi (Errosion Corrosion)

Logam yang sebelumnya teleh terkena erosi akibat terjadinya keausan dan menimbulkan bagian-bagian yang tajam dan kasar. Bagian-bagian inilah yang mudah terserang korosi dan apabila terdapat gesekan maka akan menimbulkan abrasi yang lebih berat.

4.     Korosi Regangan (Stress Corrosion)

Gaya-gaya seperti tarikan (tensile) atau kompresi (Compressive) berpengaruh sangat kecil pada proses pengkaratan. Adanya kombinasi antara regangan tarik (tensile stress) dan lingkungan yang korosif, maka akan terjadi kegagalan material berupa retakan yang disebut retak karat regangan.

5.     Korosi Celah (Crevice Corrosion)

Korosi yang terjadi pada logam yang berdempetan dengan logam lain atau non logam dan diantaranya terdapat celah yang dapat menahan kotoran dan air sebagai sumber terjadinya korosi. Konsentrasi Oksigen pada mulut lebih kaya dibandingkan pada bagian dalam, sehingga bagian dalam lebih anodik dan bagian mulut menjadi katodik. Maka terjadi aliran arus dari dalam menuju mulut logam yang menimbulkan korosi.

Atau juga perbedaan konsenrasi zat asam. Diamana celah sempit yang terisi elektrolit (pH rendah) maka terjadilah sel korosi dengan katodanya permukaan sebelah luar celah yang basah dengan air yang lebih banyak mengandung zat asam dari pada daerah dalam yang besifat anodik. Maka dari snilah terjadinya korosi dengan adanya katoda dan anoda.

3. Mekanisme / Proses Terjadinya Korosi pada Besi

Oleh karena besi merupakan bahan utama untuk berbagai konstruksi maka pengendalian korosi menjadi sangat penting. Untuk dapat mengendalikan korosi tentu harus memahami bagaimana mekanisme korosi pada besi. Korosi tergolong proses elektrokimia, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Besi memiliki permukaan tidak halus akibat komposisi yang tidak sempurna, juga akibat perbedaan tegangan permukaan yang menimbulkan potensial pada daerah tertentu lebih tinggi dari daerah lainnya. Pada daerah anodik (daerah permukaan yang bersentuhan dengan air) terjadi pelarutan atom-atom besi disertai pelepasan elektron membentuk ion Fe²⁺ yang larut dalam air.

Fe(s) → Fe²⁺(aq) + 2e^–

Elektron yang dilepaskan mengalir melalui besi, sebagaimana elektron mengalir melalui rangkaian luar pada sel volta menuju daerah katodik hingga terjadi reduksi gas oksigen dari udara:

O₂(g) + 2H₂O(g) + 2e^– → 4OH^–(aq)

Ion Fe²⁺ yang larut dalam tetesan air bergerak menuju daerah katodik, sebagaimana ion-ion melewati jembatan garam dalam sel volta dan bereaksi dengan ion-ion OH^– membentuk Fe(OH)₂. Fe(OH)₂ yang terbentuk dioksidasi oleh oksigen membentuk karat.

Fe²⁺(aq) + 4OH^–(aq) → Fe(OH)₂(s)

2Fe(OH)₂(s) + O₂(g) → Fe₂O₃.nH₂O(s)

Reaksi keseluruhan pada korosi besi adalah sebagai berikut (lihat mekanisme pada Gambar 2) :

4Fe(s) + 3O2(g) + n H2O(l)    →      2Fe2O3.nH2O(s)
                                                               Karat

Akibat adanya migrasi ion dan elektron, karat sering terbentuk pada daerah yang agak jauh dari permukaan besi yang terkorosi (lubang). Warna pada karat beragam mulai dari warna kuning hingga cokelat merah bahkan sampai berwarna hitam. Warna ini bergantung pada jumlah molekul H₂O yang terikat pada karat.

Gambar 2. Mekanisme korosi pada besi.

Emas dengan potensial reduksi standar 1,5 V lebih besar dibandingkan potensial reduksi standar gas O₂ (1,23 V) sehingga emas tidak terkorosi di udara terbuka. Di alam emas terdapat sebagai logam murni.

4. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi / Penyebab Korosi

Korosi dapat terjadi jika ada udara (khususnya gas O₂) dan air. Jika hanya ada air atau gas O₂ saja, korosi tidak terjadi. Adanya garam terlarut dalam air akan mempercepat proses korosi. Hal ini disebabkan dalam larutan garam terdapat ion-ion yang membantu mempercepat hantaran ion-ion Fe²⁺ hasil oksidasi.

Kekerasan karat meningkat dengan cepat oleh adanya garam sebab kelarutan garam meningkatkan daya hantar ion-ion oleh larutan sehingga mempercepat proses korosi. Ion-ion klorida juga membentuk senyawa kompleks yang stabil dengan ion Fe³⁺. Faktor ini cenderung meningkatkan kelarutan besi sehingga dapat mempercepat korosi.

5. Pengendalian / Cara Pencegahan Korosi

Korosi logam tidak dapat dicegah, tetapi dapat dikendalikan seminimal mungkin. Ada tiga metode umum untuk mengendalikan korosi, yaitu pelapisan (coating), proteksi katodik, dan penambahan zat inhibitor korosi.

a. Metode Pelapisan (Coating)

Metode pelapisan adalah suatu upaya mengendalikan korosi dengan menerapkan suatu lapisan pada permukaan logam besi. Misalnya, dengan pengecatan atau penyepuhan logam. Penyepuhan besi biasanya menggunakan logam krom atau timah. Kedua logam ini dapat membentuk lapisan oksida yang tahan terhadap karat (pasivasi) sehingga besi terlindung dari korosi. Pasivasi adalah pembentukan lapisan film permukaan dari oksida logam hasil oksidasi yang tahan terhadap korosi sehingga dapat mencegah korosi lebih lanjut.

Logam seng juga digunakan untuk melapisi besi (galvanisir), tetapi seng tidak membentuk lapisan oksida seperti pada krom atau timah, melainkan berkorban demi besi. Seng adalah logam yang lebih reaktif dari besi, seperti dapat dilihat dari potensial setengah reaksi oksidasinya:

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e–                                    Eo = –0,44 V
Fe(s) → Fe2+(g) + 2e–                                       Eo = –0,76 V

Oleh karena itu, seng akan terkorosi terlebih dahulu daripada besi. Jika pelapis seng habis maka besi akan terkorosi bahkan lebih cepat dari keadaan normal (tanpa seng). Paduan logam juga merupakan metode untuk mengendalikan korosi. Baja stainless steel terdiri atas baja karbon yang mengandung sejumlah kecil krom dan nikel. Kedua logam tersebut membentuk lapisan oksida yang mengubah potensial reduksi baja menyerupai sifat logam mulia sehingga tidak terkorosi.

b. Proteksi Katodik

Proteksi katodik adalah metode yang sering diterapkan untuk mengendalikan korosi besi yang dipendam dalam tanah, seperti pipa ledeng, pipa pertamina, dan tanki penyimpan BBM. Logam reaktif seperti magnesium dihubungkan dengan pipa besi. Oleh karena logam Mg merupakan reduktor yang lebih reaktif dari besi, Mg akan teroksidasi terlebih dahulu. Jika semua logam Mg sudah menjadi oksida maka besi akan terkorosi. Proteksi katodik ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Proses katodik dengan menggunakan logam Mg.

Reaksi yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut.

Anode      :  2Mg(s) → 2Mg2+(aq) + 4e–
Katode     :  O2(g) + 2H2O(l) + 4e– → 4OH–(aq)
Reaksi      :  2Mg(s) + O2(g) + 2H2O → 2Mg(OH)2(s)

Oleh sebab itu, logam magnesium harus selalu diganti dengan yang baru dan selalu diperiksa agar jangan sampai habis karena berubah menjadi hidroksidanya.

c. Penambahan Inhibitor

Inhibitor adalah zat kimia yang ditambahkan ke dalam suatu lingkungan korosif dengan kadar sangat kecil (ukuran ppm) guna mengendalikan korosi. Inhibitor korosi dapat dikelompokkan berdasarkan mekanisme pengendaliannya, yaitu inhibitor anodik, inhibitor katodik, inhibitor campuran, dan inhibitor teradsorpsi.

1) Inhibitor anodik

Inhibitor anodik adalah senyawa kimia yang mengendalikan korosi dengan cara menghambat transfer ion-ion logam ke dalam air. Contoh inhibitor anodik yang banyak digunakan adalah senyawa kromat dan senyawa molibdat.

2) Inhibitor katodik

Inhibitor katodik adalah senyawa kimia yang mengendalikan korosi dengan cara menghambat salah satu tahap dari proses katodik, misalnya penangkapan gas oksigen (oxygen scavenger) atau pengikatan ion-ion hidrogen. Contoh inhibitor katodik adalah hidrazin, tannin, dan garam sulfit.

3) Inhibitor campuran

Inhibitor campuran mengendalikan korosi dengan cara menghambat proses di katodik dan anodik secara bersamaan. Pada umumnya inhibitor komersial berfungsi ganda, yaitu sebagai inhibitor katodik dan anodik. Contoh inhibitor jenis ini adalah senyawa silikat, molibdat, dan fosfat.

4) Inhibitor teradsorpsi

Inhibitor teradsorpsi umumnya senyawa organik yang dapat mengisolasi permukaan logam dari lingkungan korosif dengan cara membentuk film tipis yang teradsorpsi pada permukaan logam. Contoh jenis inhibitor ini adalah merkaptobenzotiazol dan 1,3,5,7–tetraaza–adamantane.

Referensi :

Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia 3 : Untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 298.

Tetapan Kesetimbangan dan Energi Bebas

Tetapan KESETIMBANGAn

Dalam keadaan setimbang, perbandingan konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tergantung pada suhu dan jenis reaksi kesetimbangan. Cato Maximilian Guldberg dan Peter Waage, dua ahli kimia dari Norwegia, menyatakan bahwa dalam reaksi kesetimbangan berlaku hukum kesetimbangan.

Tetapan kesetimbangan (K)

merupakan konstanta (angka/nilai tetap) perbandingan zat ruas kanan dengan ruas kiri pada suatu reaksi kesetimbangan. Tiap reaksi memiliki nilai K yang khas, yang hanya berubah dengan pengaruh suhu.

Karena fasa padat (s) dan cair (l) tidak memiliki konsentrasi, maka kedua fasa ini tidak dilibatkan dalam rumus tetapan kesetimbangan K_C (diberi nilai=1).

Ada dua macam tetapan kesetimbangan, yaitu: K_C dan K_P.
Perbedaannya:
1.  K_C diukur berdasarkan konsentrasi molar zat-zat yang terlibat( gas & larutan).
2.  K_P diukur berdasarkan tekanan parsial gas-gas yang terlibat (khusus fasa gas).

Energi Bebas

Energi bebas adalah jumlah maksimum energi yang dibebaskan pada suatu proses yang terjadi pada suhu tetap dan tekanan bebas. Energi bebas di lambangkan dengan ∆G. Pada suhu dan tekanan tetap reaksi kimia akan berlangsung spontan menuju ke arah dengan perubahan energy bebas yang lebih rendah sampai akhirnya mencapai keadaan setimbang.

PERUBAHANenergi bebas dalam reaksi kesetimbangan

Pada suhu dan tekanan tetap, reaksi kimia akan berlangsung spontan menuju ke arah dengan perubahan energi bebas yang lebih rendah, sampai akhirnya mencapai suatu keadaan setimbang. Jadi, posisi kesetimbangan menyatakan nilai energi bebas paling rendah dalam suatu sistem reaksi. Perubahan energi bebas suatu reaksi merupakan akibat dari perubahan dalam tekanan atau perubahan dalam konsentrasi zat-zat yang terlibat dalam reaksi. Dengan demikian terdapat hubungan antara perubahan energi bebas dan tekanan atau dengan konsentrasi sistem reaksi.

1. Energi bebas dan tekanan

Pengaruh tekanan terhadap fungsi termodinamika dalam persamaan energi bebas gibbs, yakni entalpi dan entropi. 

•  Entalpi

entalpi adalah kemampuan sistem untuk memberikan energi berbentuk kalor(energi panas) dari sistem ke lingkungan. paa tekanan konstan perubahan entalpi suatu sistem menunjukan banyaknya kalor yang diberikan. perubahan ini diukur dengan kalori meter terbuka(tekanan udara sistem = tekanan udara luar).
Dulu entalpi disebut isi kalor(heat content) dengan lambang H. kalor reaksi suatu reaksi kimia yang berlangsung pada tekanan konstan tidak lain adalah perubahan entalpi ∆H itu. untuk benda yang berubah suhunya tanpa mengalami reaksi atau perubahan fase, perubahan entalpi per satuan suhu aadalah kapasitas panas benda itu pada tekanan tetap.

Entalpi gas ideal, solid, dan liquid tidak tergantung pada tekanan. Benda nyata pada temperatur dan tekanan ruang biasanya kurang lebih mengikuti sifat ini, sehingga dapat menyederhanakan perhitungan entalpi.

Contoh :

1 mol gas ideal pada suhu tertentu mengisi volume 10 L. Dalam wadah tersebut, gas memiliki banyak keadaan mikro yang tersedia daripada dalam volume 1 L, sehingga entropi posisional lebih besar dalam volume yang lebih besar.

Jadi dapat dinyatakan bahwa :

Svolumebesar > Svolumekecil

Oleh karena tekanan berbanding terbalik dengan volumenya, maka entropi dapat diungkapkan dalam kaitannya dengan tekanan sistem sebagai berikut :

Stekananrendah > Stekanantinggi

Dampak dari entropi dipengaruhi oleh tekanan, maka energi bebas juga dipengaruhi oleh tekanan. Kebergantungan energi bebas terhadap tekanan dirumuskan dalam bentuk persamaan berikut.

G = G° + RT In (p)

  Keterangan :

  G° = energi bebas suatu gas pada tekanan 1 atm

  G = energi bebas gas pada tekanan tertentu

  R = tetapan gas universal

  T = Suhu mutlak

•  Entropi

Entropi adalah salah satu besaran termodinamika yang mengukur energi dalam sistem per satuan temperatur yang tak dapat digunakan untuk melakukan usaha. Mungkin manifestasi yang paling umum dari entropi adalah (mengikuti hukum termodinamika), entropi dari sebuah sistem tertutup selalu naik dan pada kondisi transfer panas, energi panas berpindah dari komponen yang bersuhu lebih tinggi ke komponen yang bersuhu lebih rendah. Pada suatu sistem yang panasnya terisolasi, entropi hanya berjalan satu arah (bukan proses reversibel/bolak-balik). Entropi suatu sistem perlu diukur untuk menentukan bahwa energi tidak dapat dipakai untuk melakukan usaha pada proses-proses termodinamika. Proses-proses ini hanya bisa dilakukan oleh energi yang sudah diubah bentuknya, dan ketika energi diubah menjadi kerja/usaha, maka secara teoritis mempunyai efisiensi maksimum tertentu. Selama kerja/usaha tersebut, entropi akan terkumpul pada sistem, yang lalu terdisipasi dalam bentuk panas buangan.

Pada termodinamika klasik, konsep entropi didefinisikan pada hukum kedua termodinamika, yang menyatakan bahwa entropi dari sistem yang terisolasi selalu bertambah atau tetap konstan. Maka, entropi juga dapat menjadi ukuran kecenderungan suatu proses, apakah proses tersebut cenderung akan "terentropikan" atau akan berlangsung ke arah tertentu. Entropi juga menunjukkan bahwa energi panas selalu mengalir secara spontan dari daerah yang suhunya lebih tinggi ke daerah yang suhunya lebih rendah.

2. ∆G reaksi menuju kesetimbangan

Untuk memahami hubungan perubahan energi bebas selama reaksi menuju keadaan kesetimbangan, tinjau reaksi kesetimbangan berikut.

  A(g) ↔ B(g)

Jika 1 mol gas A dimasukan kedalam tabung pada tekanan tertentu, dimana pada awalnya hanya ada gas A, maka sejalan dengan waktu, A(g) terurai menjadi B(g), dan energi bebas total sistem berubah. Dan menghasilkan :

  Energi bebas A(g) = GA = G°A +RT In PA

  Energi bebas B(g) = GB = G°B = RT In PB

Total energi bebas sistem G = GA + GB

Reaksi akan menuju kearah produk selama energi bebas sistem menurun(GB lebih kecil dari GA). Pada titik dimana tekanan A dan Tekanan B mencapai harga PeA dan PeB atau GA = GB, sistem dikatakan mencapai keadaan kesetimbangan. Oleh karena A(g) pada tekanan PeA dan B(g) pada tekanan PeB memiliki energi bebas sama tapi berlawanan tanda, maka ∆G = 0. pada keadaan ini sistem mencapai energi bebas minimum. Pada titik ini tidak ada lagi daya dorong untuk mengubah A(g) menjadi B(g) atau sebaliknya, sehingga sistem tetap pada posisi ini. Dengan kata lain, tekanan A(g) dan B(g) tidak berubah terhadap waktu.

Hubungan antara energi bebas dan tetapan kesetimbangan diperoleh dari persamaan

G = ∆G° + RT In Q

Dimana pada keadaan kesetimbangan nilai Q = K dan ∆G = 0, sehingga :

∆G° = - RT In K

Tetapan kesetimbangan yang ditentukan dari persamaan ini disebut kesetimbangan termodinamik.