Kesetimbangan Kimia: Prinsip, Pergeseran dan Penerapannya

Oleh Widiastuti (@T22-Widiastuti)

ABSTRAK

Kesetimbangan dinyatakan sebagai laju reaksi pembentukan dan penguraian sama. Reaksi umum nya adalah sebagai berikut: wA + xB ⇌ yC +zD. Kesetimbangan kimia bersifat dinamis karena walaupun keadaan sudah setimbang, reaksi tetap berlangsung pada tingkat mikroskopis (molekul). Tetapan kesetimbangan dapat menunjukkan seberapa jauh suatu reaksi tuntas. Pergeseran kesetimbangan tidak mengubah nilai Kc dan Kp, kecuali suhu pada sistem kesetimbangan berubah. Dalam industri, ada bahan-bahan yang dihasilkan melalui reaksi reaksi kesetimbangan, misalnya Industri pembuatan amonia dan pembuatan asam sulfat.

Kata kunci : kesetimbangan kimia, kimia, asam sulfat, amonia

 

ABSTRACT

Equilibrium is expressed as the rate of formation and decomposition reactions are the same. The general reaction is as follows: wA + xB yC + zD. Chemical equilibrium is dynamic because even though the state is in equilibrium, the reaction still takes place at the microscopic (molecular) level. Constants, can indicate how far a reaction is immediately. The shift does not change the values ​​of Kc and Kp, unless the temperature in the system changes. In industry, there are materials that are produced through reactions, for example the manufacture of ammonia and the manufacture of sulfuric acid.

Keyword : chemistry equilibrium, chemistry, sulfuric acid, ammonia

 

PENDAHULUAN

Kesetimbangan kimia adalah salah satu konsep terpenting dalam kimia. Perubahan sifat sistem kimia pada kesetimbangan yang disebabkan oleh variasi tekanan, volume, suhu, dan konsentrasi. Igor (2017).

Hanya sedikit reaksi kimia yang berlangsung satu arah. Kebanyakan merupakan reaksi reversibel. Pada awal proses reversibel, reaksi berlangsung maju ke arah pembentukan produk. Segera setelah beberapa molekul produk terbentuk, proses balik mulai berlangsung yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Bila laju reaksi maju dan reaksi balik sama besar dan konsentrasi reaktan dan produk tidak lagi berubah wiring berjalan waktu, maka tercapailah kesetimbangan kimia (chemical equilibrium).

 

RUMUS MASALAH 

1. Apa pengertian dari prinsip kesetimbangan?
2. Apa yang dimaksud dengan pergeseran kesetimbangan?
3. Apa saja contoh penerapan kesetimbangan?

 

TUJUAN

1. Untuk mengetahui apa itu prinsip kesetimbangan
2. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan pergeseran kesetimbangan
3. Untuk mengetahui apa saja contoh penerapan kesetimbangan

 

PEMBAHASAN

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 menunjukkan bahwa reaksi kesetimbangan dapat didekati dalam dua arah, dan mereka berhasil menunjukkan hubungan matematis antara konsentrasi pereaksi dan produk dalam kesetimbangan. Pada kesempatan lain, van't Hoff mengusulkan persamaan matematis untuk kesetimbangan dinamis, yakni konsentrasi pereaksi merupakan pangkat dari koefisien reaksinya. Sunarya (2010)

1. Kesetimbangan Dinamis

Menurut scholz (2019), Kesetimbangan dinamis terbentuk di bagian sistem ketika parameter tertentu, misalnya, suhu, tekanan, atau konsentrasi senyawa, tetap konstan sebagai akibat dari aliran materi melintasi batas bagian dari sistem atau dengan konversi kimia. Untuk memahami keadaan kesetimbangan dalam sistem kimia, tinjau reaksi disosiasi dinitrogen tetroksida dalam sistem tertutup dengan cara pemanasan. Persamaan reaksinya:

N₂O₄(g) → NO₂(g)

Keadaan kesetimbangan merupakan proses yang reversible sehingga sistem dapat didekati dari arah pereaksi maupun dari arah produk. Reaksi bolak-balik (reversible) dinyatakan dengan dua panah yang berlawanan arah, menyatakan reaksi maju (ke kanan) dan reaksi balik (ke kiri). Contoh: Diketahui perubahan air menjadi uap air dapat balik, sehingga reaksi dapat ditulis:

H₂O(l) → H₂O(g)

H₂O(l) ⇌ H₂O(g)

H₂O(g) → H₂O(l)

Reaksi bolak-balik sempurna terjadi dalam sistem tertutup, karena tidak terjadi penambahan atau pengeluaran zat, keluarnya panas/kalor dari sistem, hilangnya gas yang terbentuk, dan sebagainya.

2. Tetapan Kesetimbangan Kimia

Tetapan kesetimbangan dapat menunjukkan seberapa jauh suatu reaksi tuntas juga dapat meramalkan arah reaksi. Dalam suatu reaksi kesetimbangan, konsentrasi awal pereaksi tidak perlu stoikiometris, artinya Anda bebas mencampurkan sesuai kebutuhan, tetapi jika reaksi sudah mencapai kesetimbangan, jumlah konsentrasi pereaksi yang bereaksi dan konsentrasi produk yang dihasilkan ditentukan oleh nilai perbandingan stoikiometri.

Bila seluruh zat di kiri dan kanan dicampurkan, maka reaksi harus berlangsung ke kanan atau ke kiri untuk mencapai keadaan setimbang, dan dapat dilakukan dengan mengecek kuosien reaksi (Qc). Kuosien reaksi (Qc) adalah nilai yang bentuk persamaannya sama dengan konstanta kesetimbangan (Kc).

Qc =    wA + xB ⇌ yC +zD

Makna nilai kuosien reaksi:

1) Jika Qc = Kc, berarti reaksi setimbang.

2) Jika Qc < Kc, berarti reaksi spontan 

berlangsung ke kanan sampai setimbang.

3) Jika Qc > Kc, berarti reaksi spontan 

berlangsung ke kiri sampai setimbang.

3. Manipulasi Tetapan Kesetimbangan

Pada kajian termokimia, persamaan termokimia dapat dimanipulasi melalui penjumlahan, pembalikan arah, atau perkalian koefisien reaksi dengan bilangan tertentu, operasi ini dapat mempengaruhi harga perubahan entalpi. Serupa dengan itu, kesetimbangan kimia dapat dimanipulasi yang mempengaruhi tetapan kesetimbangan, tetapi aturan mainnya berbeda.

Pergeseran kesetimbangan adalah perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar. Azas Le Chatelier menjelaskan bagaimana terjadinya pergeseran kesetimbangan, yang berbunyi “Bila suatu kesetimbangan diberikan suatu aksi atau tindakan, maka sistem tersebut akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi aksi tersebut”. Pergeseran kesetimbangan tidak mengubah nilai Kc dan Kp, kecuali suhu pada sistem kesetimbangan berubah. Konsep pergeseran kesetimbangan:

1) Kesetimbangan dikatakan bergeser ke kiri apabila zat di kiri bertambah atau zat di kanan berkurang.

2) Kesetimbangan dikatakan bergeser ke kanan apabila zat di kanan bertambah atau zat di kiri berkurang.

Peranan kesetimbangan dalam industri, ada bahan-bahan yang dihasilkan melalui reaksi reaksi kesetimbangan, misalnya Industri pembuatan amonia dan pembuatan asam sulfat. Reaksi kesetimbangan dibuat sedemikian rupa sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk, dengan cara sesederhana mungkin dan seefisien mungkin.

• Pembuatan amonia menurut proses Haber- Bosch yang optimum dilakukan dengan menurut reaksi: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) ΔH = -92,4 kJ

1. Katalis yang digunakan adalah serbuk Fe. 

2. Suhu dibuat tinggi. Sebenarnya, kesetimbangan akan bergeser ke kanan bila suhu dibuat rendah. Akan tetapi, katalis hanya bekerja pada suhu tinggi, sehingga tidak dibuat rendah. 

3. Tekanan dibuat tinggi. Agar kesetimbangan bergeser ke kanan (NH3 bertambah), tekanan dibuat tinggi. Selain itu, untuk mengurangi reaksi balik, amonia yang terbentuk segera dipisahkan.

• Pembuatan asam sulfat menurut proses kontak dilakukan dengan tahapan: 

1. Pembakaran belerang = S(s) + O₂(g) → SO₂(g) 

2. Oksidasi belerang dioksida menjadi belerang trioksida 

2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) ΔH = -197 kJ 

3. Pelarutan belerang trioksida dalam asam sulfat pekat menjadi asam pirosulfat 

SO₃(s) + H₂SO₄(aq) → H₂S₂O₇(l) 

4. Asam pirosulfat direaksikan dengan air menjadi asam sulfat pekat 

H₂S₂O₇(l) + H₂O(l) → H₂SO₄(aq)

KESIMPULAN

Kesetimbangan kimia adalah salah satu konsep terpenting dalam kimia. Perubahan sifat sistem kimia pada kesetimbangan yang disebabkan oleh variasi tekanan, volume, suhu, dan konsentrasi. Pada kesetimbangan kimia, hanya ada penyebutan zat di sebelah kiri dan di sebelah kanan. Banyak proses industri zat kimia yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan. Agar efesien, kondisi reaksi haruslah diusahakan sedemikian sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan reaksi balik.

 

DAFTAR PUSTAKA

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

Ismunandar. 2013. Kimia dasar II: Kesetimbangan. https://youtu.be/9XuUic3EklY (diunduh pada 18 September 2021)

Jisman, Aisyah Fitri Rusiani. 2018. Bab V Kesetimbangan Kimia. https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://aisyahfitrirusianijisman.files.wordpress.com/2018/03/ebook-kesetimbangan-kimia-klik-disini.pdf&ved=2ahUKEwjntLuMyojzAhV76nMBHbKsDhc4MhAWegQIAhAB&usg=AOvVaw3g61rhYkavWg1Z6N7eEs8z (diunduh 17 September 2021)

Materi78. 2013. Kesetimbangan Kimia. https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://materi78.files.wordpress.com/2013/06/stimb_kim2_5.pdf&ved=2ahUKEwi9pLvXx4jzAhUDdCsKHfkEB5o4HhAWegQIAxAB&usg=AOvVaw0BnxaYi9RrDDqzhtytXv_C (diunduh 17 September 2021)

Purba, Leony Sanga Lamsari. 2020. Kimia Fisika I. https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://repository.uki.ac.id/2659/1/BMPKimiaFisika1.pdf&ved=2ahUKEwjiwMXM-4fzAhXs63MBHUYrDEE4ChAWegQIAhAB&usg=AOvVaw3KIc6j2cPpvfSYVAqAKeEF (diunduh 17 September 2021)

Roni, Kiagus Rahmat dan Netty Herawati. 2020. Kimia Fisika I. https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://repository.um-palembang.ac.id/id/eprint/14696/1/COVER-BUKU%2520KIMIA%2520FISIKA%2520I-HAKI.pdf&ved=2ahUKEwjY6IfJ_IfzAhUZT30KHS4hD_I4FBAWegQIAxAB&usg=AOvVaw3Kkv_kIdQv8-mfpY2yJNrl (diunduh 17 September 2021)