gibbs free energy formation from thermochemistry frequency calculation data

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh..

Energi bebas gibbs merupakan salah satu besaran termodinamika yang penting dalam reaksi kimia karena dapat digunakan untuk memprediksi apakah suatu reaksi akan berjalan secara spontan atau tidak. Energi bebas gibbs memang tidak bisa ditentukan secara langsung dari data termokimia yang dihasilkan oleh perhitungan frekuensi. Beberapa metode simulasi dapat digunakan untuk menentukan energi bebas gibbs secara langsung. Penentuan energi bebas gibbs akan menjadi cukup rumit bila sudah berkaitan dengan transisi fase.

Dalam tulisan kali ini kita akan mencoba membahas bagaimana “cara kasar” untuk memprediksi energi bebas gibbs dari data-data termokimia yang dihasilkan oleh perhitungan frekuensi. Sebagai contoh, aku ambil HF(g), sama seperti yang digunakan ketika kita mencoba menentukan panas pembentukan pada tulisan yang sebelumnya. Metode yang aku gunakan DFT B3LYP/6-31(d) yang berjalan di kode NWChem. Sebagai perbandingan, aku mengambil data eksperimental panas pembentukan standar, entropi standar dari cccbdb.nist.gov.

Rumus sederhana untuk menghitung ΔG adalah ΔG = ΔH -TxΔS. Di mana ΔH yang aku gunakan adalah entalpi pembentukan standar pada 298,15 K. Nilai ini aku ambil dari perhitungan sebelumnya. Bila kita memasukkan data-data eksperimental, maka akan diperoleh harga ΔG untuk reaksi 2H + 2F -> 2HF sebesar -275,40 kJ/mol. Nilai ini sesuai dengan harga eksperimental sebesar -275,40 kJ/mol. Dengan pendekatan yang sama, kita bisa menghitung ΔG reaksi menggunakan data termokimia yang dihasilkan oleh perhitungan frekuensi. Karena panas pembentukan molekul diatomik bernilai 0, maka nilai tersebut langsung aku gunakan saja. Pertama-tama kita harus mencari nilai G untuk masing-masing senyawa dengan rumus G=H-TxS. Untuk HF maka,
H = -275,5471 kJ/mol -> dari perhitungan sebelumnya
S = 174,48 J/mol K -> total entropy dari data termokimia. Data aslinya dalam satuan cal/mol K, aku konversi saja ke J dengan dikalikan 4,2
G = -275,5471 – 298,15×017448
G = -325,086 kJ/mol

Dengan langkah yang sama kita bisa mencari nilai G untuk  H2 dan F2. Kemudian, delta G bisa dihitung dengan cara ΔG = 2xG HF -(G H2 + G F2) dan diperoleh hasil setelah dibagi 2 sebesar -276, 92 kJ/mol.

Mungkin ini dulu “cara kasar” untuk menghitung harga ΔG pembentukan, jika ada cara lain untuk menghitung delta G bisa di share. Cukup sekian dan semoga bermanfa’at!

# ΔG reaksi = (Energi elektronik + Gcorr)reaktan – (Energi elektronik + Gcorr)produk
# aku sudah mencoba beberapa cara lain tetapi hasilnya masih kurang memuaskan.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s