KESETIMBANGAN KIMIA KELAS XI SEMESTER 2

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.

1. Tuliskan rumus tetapan kesetimbangan gas tersebut.
2. 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
• P_A;P_B;P_C;P_D = tekanan parsial zat ...(atm)

Tekanan Parsial Zat dapat dicari dengan rumus berikut.

P_A = 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…

P_SO3 =   x 10 atm

       = 2 atm

P_SO2 =   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 :

PCl_{5 (g)} ↔ PCl_{3 (g)} + Cl_2 (g)

Pada suhu 27^°C mempunyai nilai K_c = 0,04. Nilai K_p 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.