Oleh: Rofiqoh Awaliyah, Aprilia Wahyuni, Puji Angraeni
(@Kel-K10, @K28-Rofiqoh, @K29-Aprilia, @K30-Puji )
Kesetimbangan kimia
(chemical equilibrium) menjelaskan keadaan di mana laju
reaksi major dan reaksi balik dari suatu zat sama besar dan di mana konsentrasi
reaktan (zat yang bereaksi) dan produk (zat dari hasil reaksi) tetap tidak berubah
seiring berjalannya waktu (Purba, 2007).
Prinsip
kesetimbangan dalam reaksi kimia, pertama kali dikemukakan oleh Berthollt
sewaktu menjadi penasehat ilmiah Napoleon di Mesir, sedangkan kajian secara
laboratorium dilakukan oleh Guldberg dan Waage. Mereka dapat menunjukan
bahwa reaksi kesetimbangan kimia dapat di dekati dalam dua arah, dan mereka
berhasil menunjukan hubungan matematis antara konsenterasi pereaksi dan produk
dalam kesetimbangan. Pada kesempatan lain Vant’t Hoff mengusulkan
persamaan matematis untuk kesetimbangan dinamis, yakni konsenterasi pereaksi
merupakan pangkat dari koefisien reaksinya.
Banyak peristiwa dalam
kehidupan sehari-hari yang merupakan proses kesetimbangan. Contohnya: perubahan
wujud cair, reaksi kesetimbangan dalam tubuh, reaksi kesetimbangan dalam mulut.
Karena menurut (Andra, 2016) keadaan setimbang dalah keadaan dimana laju reaksi
pembentukan produk atau reaksi laju sama dengan laju pembentukan reaktannya
atau reaksi balik. Namun, secara mikroskopis keadaan setimbang menunjukan
reaksi maju dan reaksi balik memiliki kecepatan yang sama.
Pada
umumnya dalam keadaan setimbang reaksi merupakan reaksi yang bersifat reversible (reaksi dua arah) yang sifatnya
dinamis yang artinya berjalan terus menerus dalam dua arah dengan laju yang
sama. Reaktan yang terjadi dari produk membentuk zat reaktan disebut reaksi
balik. Zat-zat hasil reaksi selalu dapat bereaksi kembali membentuk zat
pereaksi. Henri Louis Le Chatelier(1884) berhasil menyimpulkan pengaruh faktor
luar tehadap kesetimbangan dalam suatu azas yang dikenal dengan azas Le
Chatelier sebagai berikut. “Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan
suatu tindakan (aksi), maka sistem itu akan mengadakan reaksi yang cenderung
mengurangi pengaruh aksi tersebut.“
Secara singkat, azas Le Chatelier dapat
dinyatakan sebagai:
Reaksi = - Aksi
Contoh reaksi Reversibel (dua arah)
·
Reaksi antara Hydrogen dan Nitrogen yang
akan menghasilkan Gas Ammonia
N2 (g) + 3H2 (g) à
2NH3 (g)
Begitupun sebaliknya, gas Ammonia terurai menjadi;
2NH3 (g) àN2
(g) + 3H2 (g)
Jika digabungkan kedua reaksi
menjadi;
N2 (g) +3H2 (g) = 2NH3 (g)
Ketetapan
Kesetimbangan Kimia
Persamaan tetapan kesetimbangan
reaksi kimia dengan hukum kesetimbangan atau Hukum Massa yang dikemukakan oleh
Cato Gulberg dan Peter Wage dengan adanyan suatu hubungan yang tetap antara
konsenterasi komponen dalam kesetimbangan maka hubungan tersebut disebut dengan
Hukum Kesetimbangan. Yaitu: “ Hasil kali konsenterasi setimbang zat di
ruas kanan dibagi dengan hasil kali konsenterasi setimbang zat di ruas kiri.
Masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya, mempunyai nilai tetap
pada temperature tetap”.
Tetapan
kesetimbangan kimia dinyatakan dengan notasi sebagai berikut:
·
Kc
( Sunarya, 2010) Besaran Kc yang didefinisikan
dalam persamaan hukum aksi maas adalah suatu tetapan kesetimbangan dalam bentuk
konsentrasi. Dapat dinyatakan dalam konsentrasi molar hanya zat-zat dengan fase
gas dan larutan (aqueous) sedangkan zat yang berfase padat (solid) &
cair (liquid) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan.
·
Kp
(Sunarya, 2010) Lambang
Kp menyatakan tetapan kesetimbangan yang diturunkan dari tekanan parsial
masing-masing gas dalam kesetimbangan. Dan hanya berlaku untuk fase gas.
·
Kx
Tetapan yang dinyatakan
dalam fraksi mol.
Maka
nilai tetapan kesetimbangan adalah:
Hubungan
Kc dan Kp adalah ketetapan parsial gas bergantung pada konsentrasi gas dalam
ruangan. Umumnya Kp dan Kc secara numeric tidak sama.
Jenis
Reaksi Kesetimbangan
- Kesetimbangan Homogen
Kesetimbangan reaksi
dengan komponen berfase sama dapat berupa sistem gas atau larutan.
Contoh
:
N2
(g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)
Baik reaktan maupun maupun produk reaksi adalah berfase
gas.
- Kesetimbangan Heterogen
Kesetimbangan
reaksi dengan komponen berfase yang mengandung dua atau lebih fase yang
berbeda.
Contoh:
CaCO3 (s) = CaO (s) +CO2
(g)
Terdiri
dari dua fase yaitu padatan (s) dan gas (g). reaktan atau
hasilnya terdiri dari senyawa padat, sedangkan produk dari senyawa padat CaO
dan gas CO2.
- Pergeseran kesetimbangan
Jika
pada sistem kesetimbangan diberikan aksi, maka sistem akan berubah sedemikian
rupa sehingga pengaruh aksi tadi diupayakan sekecil mungkin. Aksi-aksi yang
dapat mempengaruhi terjadinya pergeseraan kesetimbangan antara lain
perubahan konsentrasi, perubahan volume, perubahan tekanan, perubahan jumlah
mol, perubahan temperatur, dan katalisator.
Dalam
pengembangan produk ini akan lebih difokuskan pada tiga faktor saja yaitu
pengaruh temperatur, pengaruh konsentrasi, pengaruh tekanan dan volume.
1.
Pengaruh temperatur
Sesuai dengan azas Le Chatelier, jika
suhu atau temperature suatu sistem
kesetimbangan
dinaikkan, maka reaksi sistem menurunkan temperatur,
kesetimbangan
akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (kepihak
reaksi endoterm).
Sebaliknya jika suhu diturunkan, maka
kesetimbangan
akan bergeser ke pihak reaksi eksoterm.
2.
Pengaruh konsentrasi
Sesuai dengan azas Le Chatelier (Reaksi
= - aksi) , jika konsentrasi salah
satu
komponen tersebut diperbesar, maka reaksi sistem akan mengurangi
komponen
tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu komponen
diperkecil,
maka reaksi sistem adalah menambah komponen itu.
3.
Pengaruh tekanan dan volume
Penambahan tekanan dengan cara
memperkecil volume akan
memperbesar
konsentrasi semua komponen. Sesuai dengan azas Le
Chatelier,
maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan.
KESIMPULAN
Manfaat tetapan kesetimbangan kimia dapat digunakan
untuk meramalkan posisi reaksi yang berkesetimbangan, apakah reaksi tersebut
jauh terletak ke arah hasil reaksi (reaksi mendekati sempurna) atau jauh berada
dekat pereaksi (reaksi nyaris tidak terjadi)
Kesetimbangan kimia. Dan
bermanfaat untuk meramalkan arah suatu reaksi setimbang, dengan menggunakan quintent reaksi. Sebab reaksi yang berada
dalam kesetimbangan dapat didekati dari arah manapun. Ketetapan kesetimbnagn dipengaruhi
oleh konsentrasi dan volume larutan. Terdapat 4 faktor yang dapat
mempengaruhi kesetimbangan yaitu perubahan kosentrasi, perubahan
suhu, perubahan tekanan dan volume, dan pengaruh katalisator. Kesetimbangan
dipengaruhi oleh besar konsentrasi zat-zat yang bereaksi.
MATRIKULASI
- Sebanyak 0,1 mol HI dimasukkan ke dalam bejana 1 liter, lalu sebagian terurai menurut reaksi 2HI (g) <=====> H2(g) + I2 (g). Jika terbentuk 0,02 mol I2, hitunglah tetapam kesetimbangan!
Jawab :
2HI <=====> H2
+ I2
Mula-mula : 0,1
Terurai :
Setimbang :
0,02
Kemudian tabel kita lengkapi :
2HI <=====> H2
+ I2
Mula-mula : 0,1
Terurai : 0,04
Setimbang : 0,06
0,02
0,02
Karena volume = 1 liter, maka
[HI] = 0,06 M
[H2] = 0,02
M
[I2] =
0,02 M
K = [H2]
[I2] = [0,02] [0,02] = 1
[HI]2 [0,06]2
9
2. Dalam wadah 2 dm3 dicampurkan
gas HCl dan gas O2 masing-masing 10 mol, lalu mengalami reaksi
kesetimbangan : 4HCl (g) + O2 (g) <=====>
2Cl2 (g) +2H2O (g)
Jika pada kesetimbangan masih terdapat 2 mol HCl, hitunglah
tetapan kesetimbangan.
Jawab
Data mol dari soal dimasukkan ke tabel :
4HCl (g)
+ O2 (g) <======>
2Cl2 (g)
+ 2H2O (g)
Mula-mula : 10
10
Reaksi : -
-
Setimbang : 2
-
-
-
Kemudian tabel dilengkapi:
4HCl (g) + O2 (g)
<======> 2Cl2 (g)
+ 2H2O (g)
Mula-mula : 10
10
Reaksi
: 8
2
Setimbang : 2
8
4
4
[HCl] =
2/2 = 1 M
[O2] =
8/2 = 4 M
[Cl2] =
4/2 = 2 M
[H2O] =
4/2 = 2 M
K = [Cl2]2
[H2O]2 = 22.
22 = 2
[HCl]4 [O2]
14 81
3. Diketahui reaksi : CO (g) + H2O
(g) <=====> CO2 (g)
+ H2 (g) K = 4,00
Jika 2 mol gas CO dan
2 mol uap air direaksikan, berapa mol uap air yang dijumpai pada saat
kesetimbangan ?
Jawab :
Data mol dari soal
dimasukkan ke tabel berikut :
CO(g)
+ H2O (g) <=====> CO2 (g)
+ H2 (g)
Mula-mula
:
2
2
Terurai
:
-
-
Setimbang
:
-
x -
-
Kemudian tabel
dilengkapi :
CO(g)
+ H2O (g) <=====> CO2 (g)
+ H2 (g)
Mula-mula :
2
2
Terurai
: 2 -
x 2 - x
Setimbang :
x
x 2 - x 2 -
x
K
= [CO2] [H2]
[CO] [H2O]
4
= (2 – x)2
X2
2
= 2 – x
2
X
= 2/3
Jadi, pada
kesetimbangan dijumpai 2/3 mol uap air.
4. alam ruang 1 liter terdapat kesetimbangan
berikut. 2SO3(g) <=======> 2SO2(g)
+ O2(g).
Mula mula terdapat 0,5
mol SO3. Setelah tercapai kesetimbangan, perbandingan mol SO3 dan
O2 adalah 4. Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi tersebut.
Jawab :
Data mol dari soal
masukkan ke tabel sebagai berikut :
2SO3(g)
<=======> 2SO2(g) + O2(g).
Mula-mula
: 0,5
Reaksi
: -
Setimbang
: 4x
3x
Kemudian tabel
dilengkapi :
2SO3(g)
<=======> 2SO2(g) + O2(g).
Mula-mula
: 0,5
Reaksi
: 6x
Setimbang
: 4x
6x
3x
0,5
- 6x = 4x
X = 0,05
[SO3]
= 4x = 4 x 0,05 = 0,2 M
[SO2]
= 6x = 6 x 0,05 = 0,3 M
[O2]
= 3x = 3 x 0,05 =
0,15 M
K
= [SO2]2 [O2] = (0,3)2
(0,15) = 0,33
[SO3]2
[0,2]2
5.
5. Dalam ruang
tertutup terdapat reaksi kesetimbangan :
H2(g) + Cl2(g)
2HCl
= - x kJ
Jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser kearah . . . .
A. kiri, harga K tetap
B. kanan, harga K tetap
C. kiri, harga K berkurang
D. kiri, harga K bertambah
E. kanan, harga K bertambah
H2(g) + Cl2(g)
Jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser kearah . . . .
A. kiri, harga K tetap
B. kanan, harga K tetap
C. kiri, harga K berkurang
D. kiri, harga K bertambah
E. kanan, harga K bertambah
DAFTAR PUSTAKA
Erawati
Dewi, Luh Joni. 2009. “PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN
REAKSI KESETIMBANGAN KIMIA”. JPTK Vol 6, No 2 (2009): Edisi Juli 2009. Publisher
: Universitas Pendidikan Ganesha
@K23-nofiyanto,@K24-Galang,@K26-fikri,@Kel-K09
BalasHapusSoal: 3 faktor yang dapat mengubah kesetimbangan kimia?
Ada tiga faktor yang daoat mengubah kesetimbangan kimia, antara lain
Hapus1. Konsentrasi reaktan atau produk
2. Suhu
3. Tekanan atau volume pada sistem yang mengandung gas