MEMPELAJARI KESETIMBANGAN KIMIA DAN MANFAATNYA DALAM INDUSTRI

 Oleh : Clara Elva Novita (@T04-Clara)

ABSTRAK

Kesetimbangan kimia terjadi ketika sebuah reaksi berlangsung secara reversible. Kesetimbangan ini bersifat dinamis yang terjadi pada kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Dalam kesetimbangan kimia, terdapat tetapan kesetimbangan kimia yang mempunyai maknanya sendiri. Kesetimbangan kimia dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu konsentrasi, volume, tekanan, dan suhu yang mengakibatkan pergeseran kesetimbangan atas dasar asas Le Chatelier. Manfaat dari kesetimbangan kimia dapat dijumpai pada bidang industri, seperti pada pembuatan amonia dan pembuatan H₂SO₄.

Kata kunci : kesetimbangan kimia, tetapan , pergeseran.

 

ABSTRACT

Chemical equilibrium occurs when a reaction is reversible. This equilibrium is dynamic which occurs in homogeneous equilibrium and heterogeneous equilibrium. In chemical equilibrium, there is a chemical equilibrium constant which has its own meaning. Chemical equilibrium is influenced by several factors, namely concentration, volume, pressure, and temperature which result in a shift in equilibrium on the basis of Le Chatelier's principle. The benefits of chemical equilibrium can be found in industrial fields, such as in the manufacture of ammonia and the manufacture of H₂SO₄.

Keywords : chemical equilibrium, constant, shift.

 

PENDAHULUAN

Berdasarkan arah reaksi, reaksi kimia dibagi menjadi dua, yaitu reaksi irreversible (satu arah) dan reaksi reversible (bolak-balik). Kesetimbangan kimia adalah hal yang terjadi ketika suatu reaksi berlangsung secara bolak-balik. Reaksi ini terjadi di dalam sistem tertutup, yaitu ketika zat-zat yang bereaksi dan zat-zat hasil reaksi tidak ada yang meninggalkan sistem. Kesetimbangan ini bersifat dinamis, karena secara makroskopis tidak terjadi perubahan, tetapi secara mikroskopis reaksi berlangsung terus menerus dalam dua arah dengan laju reaksi pembentukan sama dengan laju reaksi penguraian.

Menurut Guldberg dan Waage (1866), bahwa kesetimbangan kimia adalah proses yang dinamis di mana laju reaksi untuk reaksi maju dan mundur harus sama pada kesetimbangan kimia.

Di dalam kesetimbangan kimia, ada kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan yang semua komponennya satu fasa. Contoh :

N₂ (g) + H₂ (g) ⇌ 2NH₃ (g)

Sedangkan, kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan yang terdiri dari dua fasa atau lebih. Contoh :

C₄CO₃ ⇌  CaO (s) + CO₂ (g)

 

RUMUSAN MASALAH

1.    Apa saja yang terdapat pada tetapan kesetimbangan ?

2.    Bagaimana makna tetapan kesetimbangan ?

3.    Bagaimana perhitungan tetapan kesetimbangan ?

4.    Apa saja faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan kimia ?

5.    Bagaimana penerapan kesetimbangan kimia dalam industri ?

 

TUJUAN

1.    Untuk mengetahui hal yang terdapat pada tetapan kesetimbangan.

2.    Untuk memahami makna tetapan kesetimbangan.

3.    Untuk mengetahui cara perhitungan tetapan kesetimbangan.

4.    Untuk mengetahui faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan kimia.

5.    Untuk memahami penerapan kesetimbangan kimia dalam industri.

 

PEMBAHASAN

Pada saat reaksi sudah mencapai keadaan setimbang, nilai konsentrasi pereaksi dan konsentrasi produk ditentukan oleh nilai perbandingan stoikiometri. Pada reaksi kimia :

m A (g) + n B (g) ⇌ p C (g) + q D (g)

Dimana m, n, p, dan q adalah koefisien zat pereaksi, sedangkan A, B, C, dan D adalah zat pereaksi. Saat Guldberg dan Waage meneliti beberapa reaksi kesetimbangan, mereka menemukan persamaan yang bentuknya sama dengan quotient (Q) reaksi dan harganya hanya dipengaruhi oleh suhu . Persamaan ini dikenal dengan nama hukum kesetimbangan atau hukum aksi massa. Persamaan itu dapat dinyatakan sebagai berikut :

Kc adalah harga konstanta tetapan kesetimbang. Menurut Nurissalam (2012), bahwa harga tetapan K memberikan petunjuk tentang banyaknya hasil reaksi yang dapat terbentuk pada suatu reaksi kesetimbangan. Nilai Kc memiliki hubungan dengan Qc yang memprediksi arah reaksi. Saat nilai Qc < Kc, maka reaksi berlangsung ke arah kanan sampai Qc = Kc. Sedangkan, ketika nilai Qc > Kc, maka reaksi berlangsung ke arah kiri sampai Qc = Kc.

Untuk reaksi yang melibatkan sistem gas, harga K dapat dinyatakan dalam tetapan kesetimbangan tekanan parsial gas, yaitu :

Pada reaksi-reaksi kesetimbangan yang melibatkan gas, tekanan parsial gas berbanding lurus dengan konsentrasinya. Kp dan Kc juga mempunyai hubungan yang dapat dirumuskan:

Kp = tetapan kesetimbangan dalam tekanan (atm)

Kc = tetapan kesetimbangan dalam konsentrasi (mol/lt)

R = tetapan gas umum = 0,082 lt atm/mol K

T = suhu (kelvin)

 ∆n= jumlah koefisien hasil –jumlah koefisien pereaksi

Tetapan kesetimbangan ini mempunyai makna yang penting. Dengan tetapan kesetimbangan ini, kita dapat menentukan apakah suatu reaksi bolak-balik berada dalam keadaan setimbang, menentukan komposisi zat-zat dalam keadaan setimbang, dan memprediksi arah reaksi.

Menurut Ismunandar (2013), bahwa posisi kesetimbangan itu unik, artinya untuk reaksi tertentu dan suhu tertentu, pasti posisi kesetimbangan dapat dicapai dari arah reaktan maupun produk.

Nilai perhitungan tetapan kesetimbangan bisa menggunakan rumus Kc, tetapi terkadang ada reaksi yang konsentrasi masing-masing zatnya belum diketahui seluruhnya dan hanya diketahui harga derajat disosiasi. Jika hal itu terjadi, maka kita bisa menggunakan rumus :

Ket :

α = 0, tidak terdisosiasi

α = 1, terdisosiasi sempurna

0 < α < 1, keseimbangan

Nilai suatu tetapan kesetimbangan bisa dimanipulasi dengan beberapa aturan, seperti :

1.    Jika beberapa reaksi dijumlahkan, maka :

Kc’ =  Kc₁ x Kc₂ x Kc₃ x ... x Kcn

2.    Jika suatu reaksi dibalik, maka :

Kc’ = 1/Kc

Saat reaksi sudah mencapai kesetimbangan, ada beberapa faktor yang bisa menyebakan kesetimbangan itu bergeser. Hal ini disebut pergeseran kesetimbangan yang didasari oleh asas Le Chatelier. Menurut asas Le Chatelier, jika suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan, maka kesetimbangan tersebut akan mengalami perubahan. Faktor-faktor yang memengaruhu perubahan tersebut adalah :

a.    Konsentrasi

Jika konsentrasi ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser dari arah zat tersebut. Sedangkan, jika konsentrasi dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat tersebut.

b.    Suhu

Menurut Maisaroh dan purwanto (2019), bahwa pergeseran kesetimbangan reaksi kimia antara lain dipengaruhi oleh suhu reaksi. Kesetimbangan kimia terjadi apabila kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri. Bila dalam suatu reaksi eksotermis dilakukan perubahan suhu reaksi, maka kesetimbangan reaksi kimia akan bergeser ke arah reaksi endotermik (ke arah kiri), sehingga produk yang terbentuk menjadi berkurang. Jadi, jika suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke reaksi endoterm. Sedangkan, jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke reaksi eksoterm.

c.    Volume

Jika volume diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke jumlah koefisien besar. Sedangkan, jika volume diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke jumlah keofisien kecil.

d.   Tekanan

Jika tekanan diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke jumlah koefisien besar. Sedangkan, jika tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke jumlah koefisien kecil.

Banyak yang berasumsi kalau katalis dapat memengaruhi letak kesetimbangan. Padahal, katalis hanya mempercepat tercapainya keadaan setimbang dan tidak memengaruhi letak kesetimbangan.

Manfaat dari kesetimbangan kimia ini sangatlah banyak, contohnya dalam bidang industri. Di dalam bidang industri, contohnya :

1.    Pembuatan amoniak (proses Haber Bosch)

 

2.    Pembuatan asam sulfat (proses kontak)

 

3.    Pembuatan asam nitrat (metode Ostwald)

 

KESIMPULAN

Tetapan kesetimbangan kimia adalah Kc. Sedangkan, untuk reaksi yang melibatkan sistem gas, harga K dapat dinyatakan dalam tetapan kesetimbangan tekanan parsial gas. Makna tetapan kesetimbangan bisa memprediksi arah reaksi, menentukan komposisi zat, dan menentukan reaksi dalam keadaan setimbang atau tidak. Di dalam kesetimbangan, bisa terjadi pergeseran kesetimbangan kimia yang disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu suhu, tekanan, konsentrasi, dan volume. Dalam fungsinya, kesetimbangan kimia digunakan dalam bidang industri untuk memproduksi berbagai macam zat.

 

DAFTAR PUSTAKA

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

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

Maisaroh., Purwanto, Wahyu. 2019. Tinjauan Termodinamika dan Kesetimbangan Kimia Dalam Hubungan Perubahan Suhu Terhadap Konversi Reaksi Epoksidasi Asam Oleat Berbasis Sawit. Prosiding Seminar Nasional Pengabdian Masyarakat LPPM UMJ. Dalam https://jurnal.umj.ac.id/index.php/semnaskat/article/download/5381/3594 (diunduh 19 September 2021)

Nurissalam, Muhamad. 2012. Kesetimbangan Kimia (Equilibrium Chemistry) Dalam Pengairan. TAPAK Vol.2 No.1. Dalam https://ojs.ummetro.ac.id/index.php/tapak/article/download/216/172 (diunduh 19 September 2021)