A PENGERTIAN
KESETIMBANGAN KIMIA
Kesetimbangan
kimia merupakan
keadaan reaksi bolak-balik dimana laju reaksi reaktan dan produk sama dan
konsentrasi keduanya tetap. Kesetimbangan kimia hanya terjadi pada reaksi
bolak-balik dimana laju terbentuknya reaktan sama dengan laju terbentuknya
produk.
Kesetimbangan kimia bersifat dinamis
sehingga juga sering disebut kesetimbangan dinamis. Kesetimbangan dinamis
adalah suatu reaksi bolak-balik pada saat keadaan konsentrasi tetap tapi sebenarnya
tetap terjadi reaksi (terus-menerus). Kesetimbangan dinamis tidak terjadi
secara makroskopis melainkan secara mikroskopis (partikel zat). Berikut
penjelasan tentang kesetimbangan kimia.
Seperti yang diuraikan di atas
bahwa pengertian kesetimbangan kimia adalah keadaan
reaksi bolak-balik dimana laju reaksi reaktan dan produk sama dan konsentrasi
keduanya tetap. Kesetimbangan kimia hanya terjadi pada reaksi bolak-balik
dimana laju terbentuknya reaktan sama dengan laju terbentuknya produk. Reaksi
akan terjadi terus menerus secara mikroskopis sehingga disebut kesetimbangan
dinamis.
B CIRI-CIRI KEADAAN
SETIMBANG
Ciri-ciri keadaan suatu reaksi
bolak-balik dikatan setimbang sebagai berikut.
·
Terjadi
dalam wadah tertutup, pada suhu dan tekanan tetap.
·
Reaksinya
berlangsung terus-menerus (dinamis) dalam dua arah yang berlawanan.
·
Laju reaksi
ke reaktan sama dengan laju reaksi ke produk.
·
Konsentrasi
produk dan reaktan tetap.
·
Terjadi
secara mikroskopis pada tingkat partikel zat.
C JENIS- JENIS KESETIMBANGAN
1. KESETIMBANGAN
HETEROGEN
Pada kesetimbangan heterogen bantuk
zat-zat yang terlibat dalam reaksi tidak sama, sehingga yang diambil untuk
menentukan tetapan kesetimbangan adalah konsentrasi zat yang tetapan
kesetimbangannya dipengaruhi yakni larutan dan gas.
2. KESETIMBANGAN
HOMOGEN
·
Pada
kesetimbangan heterogen bantuk zat-zat yang terlibat dalam reaksi sama,
sehingga seluruh konsentrasi zat digunakan untuk menentukan tetapan
kesetimbangan. Namun yang perlu diingat, bahwa yang dipengaruhi tetapan
kesetimbangan hanya bentuk gas dan larutan saja.
D. TETAPAN KESETIMBANGAN KIMIA
Merupakan angka yang menunjukkan perbandingan secara
kuantitatif antara produk dengan reaktan. Secara umum reaksi
kesetimbangan dapat dituliskan sebagai berikut.
pA + qB ⇄ rC + sD
1. Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)
Secara umum dapat dikatakan tetapan kesetimbangan
merupakan perbandingan hasil kali molaritas reaktan dengan hasil kali molaritas
produk yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya. Kc
hanya digunakan untuk fase gas dan larutan.
Contoh soal
1. Satu liter campuran gas pada suhu 100°C pada keadaan
setimbang mengandung 0,0045 mol dinitrogen tetraoksida dan 0,03 mol nitrogen
dioksida.
- Tuliskan
rumus tetapan kesetimbangan gas tersebut.
- Hitung
tetapan kesetimbangannya.
Jawab:
N204(g)
⇄ NO2(g)
Persamaan di atas harus disetarakan
dulu menjadi
N204(g)
⇄ 2NO2(g)
a. Tetapan kesetimbangan
Kc
= [NO2]^2 / [ N2O4]
b. Kc
= [0,03 /1]^2 / [ 0,0045/1]
Kc
= 0,2
Jadi, tetapan kesetimbangannya sebesar 0,2.
22. TETAPAN
KESETIMBANGAN PARSIAL
Tetapan kesetimbangan parsial adalah
perbandingan dari hasil kali tekanan pasrsial produk berpangkat kofisiennya
masing-masing dengan tekanan pasrsial reaktan berpangkat
kofisiennya masing-masing. Tetapan kestimbangan parsial disimbolkan “Kp”.
pA + qB ⇄ rC + sD
- K =
tetapan kesetimbangan parsial
- PA;PB;PC;PD
= tekanan parsial zat ...(atm)
Tekanan Parsial Zat dapat dicari dengan rumus berikut.
PA = mol A : mol total x P total
Contoh soal:
1.
Pada suhu tertentu dalam ruang tetutup yang bertekanan 10 atm
terdapat dalam keadaan setimbang 0,3 mol gas SO2 ; 0,1 mol gas
SO3 ; dan 0,1 mol gas O2 seperti reaksi
berikut.
2SO3 (g) ---> 2SO2(g) + O2 (g)
Harga Kp pada suhu tersebut adalah…
PSO3 =
x
10 atm
= 2 atm
PSO2 =
x
10 atm
= 6 atm
PO2 =
x
10 atm
= 2 atm
Kp
= (Pso2)^2 x (Po2) /(Pso3)^2
Kp
= 6^2 x 2 / 2^2
Kp = 18
3. HUBUNGAN KESETIMBANGAN
TEKANAN PARSIAL DENGAN TETAPAN KESETIMBANGAN
Hubungan antara tetapan
kesetimbangan parsial dengan tekanan kesetimbangan dinyatakan dengan persamaan
:
Contoh soal :
PCl5 (g) ↔ PCl3
(g) + Cl2 (g)
Pada suhu 27°C mempunyai
nilai Kc = 0,04. Nilai Kp pada kesetimbangan
tersebut adalah..
Kp
= Kc (RT)delta-n
Kp = 0,04 (0,082 x 300)2-1
Kp = 0,04 (0,082 x 300)1
Kp = 0,984
E.
PERGESERAN
KESETIMBANGAN KIMIA
Pergeseran kesetimbangan kimia
dipengaruhi beberapa faktor, diantaranya konsentrasi zat, temperatur, dan
tekanan atau volume. Berikut ulasan lengkapnya.
1. PENGARUH
KONSENTRASI ZAT TERHADAP KESETIMBANGAN KIMIA
Jika konsentrasi salah satu zat ditambah, maka reaksi
kesetimbangan akan bergeser dari arah (menjauhi) zat yang ditambah
konsentrasinya.
Jika konsentrasi salah satu zat dikurangi, maka reaksi
kesetimbangan akan bergeser ke arah zat dikurangi konsentrasinya.
Contoh : Pada persamaan reaksi berikut.
N2(g)+ 3H2(g)
<==> 2NH3(g) H = -92 kJ
Apabila konsentrasi N2 ditambah maka reaksi
kesetimbangan akan bergeser ke kanan, karena bila konsentrasi zat ditambah maka
reaksi kesetimbangan akan bergeser dari arah yang ditambah konsentrasinya.
Apabila konsentrasi N2 dikurangi maka reaksi
kesetimbangan akan bergeser ke kiri, karena bila konsentrasi zat dikurangi maka
reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang ditambah konsentrasinya.
2. PENGARUH
TEKANAN DAN VOLUME TERHADAP KESETIMBANGAN KIMIA
Apabila tekanan pada sistem ditambah/volume diperkecil
maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih
kecil.
Apabila tekanan pada sistem diperkecil/volume ditambah
maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih
besar.
“Tekanan dan Volume berbanding terbalik”
Contoh : Pada persamaan reaksi berikut
N2(g)+ 3H2(g) <==> 2NH3(g)
H = -92 kJ
Jumlah mol reaktan = 1 + 3 = 4
Jumlah mol produk = 2
Apabila tekanan pada sistem ditambah maka reaksi kesetimbangan
akan bergeser ke kanan, karena jika tekanan ditambah maka reaksi kesetimbangan
akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih kecil yakni 2.
Apabila volume pada sistem dikurangi maka reaksi
kesetimbangan akan bergeser ke kanan, karena jika volume sistem dikurangi maka
reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih kecil
yakni 2.
Apabila tekanan pada sistem dikurangi maka reaksi
kesetimbangan akan bergeser ke kiri, karena jika tekanan ditambah maka reaksi
kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih besar yakni 4.
Apabila volume pada sistem ditambah maka reaksi
kesetimbangan akan bergeser ke kiri, karena jika volume sistem ditambah maka
reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih besar
yakni 4.
3. PENGARUH
TEMPERATUR TERHADAP KESETIMBANGAN KIMIA
Apabila temperatur sistem dinaikkan maka reaksi
kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang membutuhkan kalor (endoterm).
Apabila temperatur sistem dikurangi maka rekasi
kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang melepaskan kalor (eksoterm).
Contoh : Pada persamaan reaksi
[A] + [B] <==> [C] H = -X
[C] merupakan reaksi eksoterm (melepaskan kalor) dan
[A] + [B] merupakan reaksi endoterm (membutuhkan kalor).
Apabila temperatur dinaikkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kiri
karena jika temperatur sistem dinaikkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser
ke arah reaksi yang membutuhkan kalor (endoterm).
Apabila temperatur diturunkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kanan
karena jika temperatur sistem dinaikkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser
ke arah reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm).
F. Prinsip Kesetimbangan Kimia dalam Bidang Industri
Pembuatan Amonia Kamu pasti sering mendengar
tentang amonia, namun apakah amonia itu? Tahukah kamu tentang nilon ataupun
rayon yang digunakan sebagai bahan baku kain untuk baju, sprei tempat tidur,
dan juga juga gorden dirumahmu semuanya terbuat dengan bantuan amonia. Dilansir
dari Encyclopedia Britannica, amonia juga digunakan sebagai pupuk karena
merupakan sumber nitrogen yang sangat dibutuhkan tumbuhan.
Dalam bidang industri, amonia dapat digunakan
sebagai pendingin mesin karna dapat menyerap panas. Perbesar Proses Hber-Bosch.
Produksi amonia pada suhu ruang berjalan
sangat lambat dan juga hasil yang sedikit. Fritz Haber dan Karl Bosch
mengenalkan metode baru pembuatan amonia dengan cara menaikkan suhu dan
penambahan katalis pada reaksi. Dengan menaikkan suhu reaksi hingga 650 derajat
celcius, laju reaksi akan berjalan dengan cepat. Dan juga penambahan katalis pt
digunakan untuk memperbanyak amonia yang dihasilkan reaksi. Dilansir dari
Encyclopedia Britannica, berkat metode Harber-Bosch mendapatkan penghargaan
Nobel kimia pada tahun 1918.