BEDAH MATERI KESETIMBANGAN KIMIA

 Oleh : Winda Setyo Rini (@T14-Winda) 

Abstrak

        Dalam ilmu kimia semua proses kimia dinyatakan dalam bentuk reaksi kimia. Dalam kimia suatu reaksi terus berlangsung hingga mencapai kesetimbangan. Untuk itu, dalam kimia dibahas materi mengenai kesetimbangan kimia. Termodinamika merupakan suatu komponen materi kimia yang berguna dalam memahami kesetimbangan kimia. Energi bebas gibbs merupakan salah satu parameter termodinamika yang berkaitan untuk memahami kesetimbangan kimia. Dalam kimia suatu reaksi dibagi menjadi dua macam, yaitu reaksi bersifat irreversible dan reversible. Kesetimbangan merupakan bentuk dari reaksi yang bersifat reversible. Untuk mencapai kesetimbangan suatu reaksi melakukan pergeseran, yang dimana pergeseran tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti faktor perubahan suhu, konsentrasi dan volume atau tekanan.

Kata kunci : termodinamika, kesetimbangan kimia, tetapan kesetimbangan, pergeseran kesetimbangan

Abstract

        In chemistry, all chemical processes are expressed in terms of chemical reactions. In chemistry a reaction continues until it reaches equilibrium. For this reason, in chemistry, the material about chemical equilibrium is discussed. Thermodynamics is a component of chemistry that is useful in understanding chemical equilibrium. Gibbs free energy is one of the thermodynamic parameters related to understanding chemical equilibrium. In chemistry a reaction is divided into two types, namely the reaction is irreversible and reversible. Equilibrium is a form of reaction that is reversible. To achieve equilibrium a reaction performs a shift, where the shift is influenced by several factors such as changes in temperature, concentration and volume or pressure.

Keywords : thermodynamics, chemical equilibrium, equilibrium constant, equilibrium shift

Pendahuluan

        Reaksi yang terjadi dalam kimia biasanya merupakan reaksi yang tidak sempurna. Dalam kimia reaksi terus berlangsung hingga mencapai kesetimbangan. Apabila dihubungkan dengan materi sebelumnya yaitu materi termodinamika, keadaan kesetimbangan kimia merupakan keadaan dengan energi bebas minimum, sehingga jika terjadi reaksi pada suhu dan tekanan tetap yang mendorong terjadinya reaksi adalah perubahan energi. Dalam termodinamika mengontrol laju transisi dan juga populasi status, oleh karena itu materi termodinamika terdapat dalam materi kesetimbangan kimia yang dimana akan membahas mengenai hukum aksi massa, kimia potensial dan juga komposisi kesetimbangan campuran reaksi.

      Kesetimbangan kimia merupakan kesetimbangan dinamis. Dalam kesetimbangan reaksi kimia seolah-olah sudah berhenti, namun apabila diamati dalam skala molekul reaksi kimia masih tetap berjalan, hanya saja laju reaksi maju sama dengan laju reaksi baliknya. Dalam kesetimbangan reaksi kimia terlihat sudah berhenti, karena tidak terlihat lagi perubahan secara fisik seperti volume, ataupun warna zat yang tidak berubah, padahal  secara molekul reaksi kimia tetap berjalan. Kesetimbangan kimia juga meliputi penjelasan mengenai proses terjadinya perubahan molekul suatu zat yang dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi, volume, tekanan, dan perubahan suhu dari suatu molekul tersebut.

Rumusan masalah

1. Apa itu kesetimbangan kimia ?
2. Bagaimana tetapan kesetimbangan kimia ?
3. Apa saja jenis-jenis kesetimbangan kimia ?
4. Bagaimana pergeseran kesetimbangan kimia ?

Tujuan

1. Untuk mengetahui kesetimbangan kimia.
2. Untuk mengetahui tetapan kesetimbangan kimia.
3. Untuk mengetahui jenis-jenis kesetimbangan kimia.
4. Untuk mengetahui pergeseran kesetimbangan kimia.

Pembahasan

         Konsep kesetimbangan dalam kesetimbangan kimia yaitu suatu keadaan yang dimana tidak terjadi perubahan (yang bersifat dinamis) yang terlihat seiring dengan berjalannya waktu. Reaksi kesetimbangan yaitu suatu reaksi yang bersifat reversible atau suatu reaksi yang dapat balik (reaksi dua arah) yang dimana zat-zat yang dihasilkan dari reaksi tersebut dapat bereaksi kembali membentuk zat semula (zat asalnya). Reaksi kesetimbangan bisa didapat dari arah reaktan ataupun produk.

      Dalam pembahasan mengenai kesetimbangan kimia dikenal hukum aksi massa yang dimana menjadi inti dari pembahasan kuantitatif pada materi kesetimbangan kimia. Hukum aksi massa disebut juga quotient (Q) yang dimana Q = K (berlaku hanya untuk kesetimbangan). Perhatikan reaksi berikut!

Misalnya reaksi : aK + bL   ⇄  cM + dN

   Dalam prinsip kesetimbangan kimia terdapat istilah tetapan kesetimbangan kimia. Tetapan kesetimbangan dalam kesetimbangan kimia dapat dibedakan menjadi dua yaitu dinyatakan dalam K_c dan dinyatakan dalam K_p. Tetapan kesetimbangan dilambangkan K_c apabila satuan konsentrasi yang digunakan molar (M). Nilai tetapan kesetimbangan bergantung pada suhu, hal ini berkaitan dengan persamaan Van Hoff. Menurut Van Hoff “apabila pada suatu sistem kesetimbangan suhu dinaikkan, maka kesetimbangan reaksinya akan bergeser ke arah reaksi endoterm”. Materi kesetimbangan kimia memang berkaitan dengan materi termodinamika. komposisi kesetimbangan dapat ditentukan dengan ∆G° dan K. jika tekanan (P) dan suhu (T) dalam keadaan konstan suatu perubahan kimia yang terjadi akan bergerak ke arah penurunan energi bebas Gibbs. Perhatikan persamaan berikut!

∆G° = RT ln K

Jika pada keadaan setimbang, yaitu ∆G = 0 maka :

∆G° = - RT ln K

     Dalam kesetimbangan kimia, terdapat beberapa ketentuan-ketentuan mengenai nilai K (tetapan kesetimbangan) dalam reaksi, diantaranya sebagai berikut :

• Apabila suatu reaksi dibalik, nilai K berubah menjadi 1/K.
• Apabila suatu reaksi dikali dengan n,  nilai K berubah menjadi K^{n .}
• Apabila suatu reaksi dibagi dengan n, nilai K berubah, menjadi K^{1/n .}
• Apabila suatu reaksi dijumlahkan, nilai K berubah menjadi K₁ x K₂ x …
• Apabila nilai K besar, maka reaksi menghasilkan banyak produk (efisien).
• Apabila nilai K kecil, maka reaksi menghasilkan banyak reaktan (tidak efisien).
• Apabila nilai 10Ʌ-3 < K < 10Ʌ3, maka dalam reaksi kesetimbangan produk dan reaktan ada dalam jumlah yang signifikan.

       Selain tetapan kesetimbangan konsentrasi (K_c)_, terdapat pula tetapan kesetimbangan gas (K_p) yaitu dalam reaksi konsentrasi dapat diubah menjadi tekanan parsial, hanya untuk fasa gas (g). dalam tetapan kesetimbangan kimia, terdapat hubugan antara K_p dan K_c. perhatikan persamaan gas ideal berikut!

Persamaan : P V     = n R T

                    n/V     = P/RT

sehingga    :  molar = P/RT  

maka         :  K_p          = K_c (RT)Ʌ∆n

dengan      :  ∆n       = ∑ koefisien gas produk - ∑ koefisien gas reaktan

                    R         = 0,0082 L atm/mol K

                    T         = suhu (K)

     Dalam konsep kesetimbangan kimia, kesetimbangan dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan wujud zat dalam reaksi, yaitu 

• Kesetimbangan Homogen, yaitu kesetimbangan yang terjadi pada persamaan reaksi dengan fasa sama. Contoh : N_2(g) + 3H_2(g)  ⇄  2NH_2(g)  (Semua zat dalam reaksi berfasa gas) 

• Kesetimbangan Heterogen, yaitu kesetimbangan yang terjadi pada persamaan reaksi dengan fasa yang berbeda. Contoh : CaO_(S) + SO_2(g)  ⇄  CaSO_3(S) (zat dalam reaksi ada yang berfasa gas dan padat)

       Dalam kesetimbangan kimia juga menjelaskan, apabila suatu sistem kesetimbangan diganggu, maka kesetimbangan akan berusaha untuk mengurangi gangguan tersebut, dengan melakukan pergeseran agar gangguannya lebih kecil. Hal ini sesuai dengan prinsip Le Chatelier yang mengatakan “Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan atau aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi pengaruh dari tindakan atau aksi tersebut.” Berikut ini merupakan faktor yang dapat mempengaruhi pergesereran, yaitu : 

• Perubahan konsentrasi

Apabila konsentrasi suatu zat diperbesar, maka kesetimbangan bergeser dari arah zat tersebut. Sebaliknya, apabila konsentrasi suatu zat diperkecil, maka kesetimbangan bergeser ke arah zat tersebut.

• Perubahan suhu

Apabila suhu dinaikkan, reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm.

• Perubahan tekanan atau volume

Suatu reaksi akan bergeser ke arah jumlah koefisien lebih kecil, jika tekanan diperbesar sedangkan volume diperkecil.

Suatu reaksi akan bergeser ke arah jumlah koefisien lebih besar, jika tekanan diperkecil sedangkan volume diperbesar.

Suatu reaksi tidak bergeser karena perubahan tekanan atau volume, jika jumlah koefisien sebelah kiri sama dengan jumlah koefisien sebelah kanan.

Kesimpulan

        kesetimbangan yaitu suatu keadaan yang dimana tidak terjadi perubahan (yang bersifat dinamis) yang terlihat seiring dengan berjalannya waktu. Dalam proses kimia, suatu reaksi terus berlangsung untuk mencapai kesetimbangan. Reaksi kesetimbangan yaitu suatu reaksi yang bersifat reversible atau suatu reaksi yang dapat balik (reaksi dua arah) yang dimana zat-zat yang dihasilkan dari reaksi tersebut dapat bereaksi kembali membentuk zat semula (zat asalnya). Dalam kesetimbangan kimia dikenal istilah tetapan kesetimbangan, yang dimana tetapan kesetimbangan dapat dibedakan menjadi dua yaitu tetapan kesetimbangan konsentrasi (K_c) dan tetapan kesetimbangan gas (K_p). Kesetimbangan kimia juga dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan wujud zat pada reaksi yaitu kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Dalam suatu reaksi kesetimbangan akan melakukan pergeseran apabila sistem kesetimbangan tersebut diganggu, sesuai dengan prinsip Le Chatelier. Faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan yaitu perubahan konsentrasi, perubahan suhu, dan perubahan tekanan atau volume.

Daftar pustaka

Dewi, Luh Joni Erawati. 2009. Pengembangan Media Pembelajaran Reaksi Kesetimbangan Kimia. Bali : Undiksha. Dalam https://ejournal.undiksha.ac.id/index.php/JPTK/article/download/170/161 (diakses pada 19 September 2021) 

Hidayat, Atep Afia. 2021. Kesetimbangan Kimia. Modul Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Jakarta : Universitas Mercu Buana.

Isamunandar. 2013. Kimia Dasar II : Kesetimbangan. Bandung : ITB. Dalam https://youtu.be/9XuUic3EklY (diakses pada 19 September 2021)

Maisaroh, dan Wahyu Purwanto. 2019.  Tinjauan Termodinamika dan Kesetimbangan Kimia Dalam Hubungan Perubahan Suhu Terhadap Konversi Reaksi Epoksidasi Asam Oleat Berbasis Sawit. Tangerang Selatan : Pusat Teknologi Agroindustri, Kedeputian Teknologi Agroindustri dan Bioteknologi, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT). Dalam https://jurnal.umj.ac.id/index.php/semnaskat/article/download/5381/3594 (diakses pada 19 September 2021)