TETAPAN DAN PRINSIP PADA KESETIMBANGAN KIMIA

 

TETAPAN DAN PRINSIP PADA KESETIMBANGAN KIMIA

ABSTRAK

Kata “kesetimbangan” dalam KBBI (Kamus Besar Bahasa Indonesia) didefinisikan sebagai hal (keadaan, sifat) setimbang, sementara kata ‘kimia” dalam KBBI didefinisikan sebagai ilmu tentang susunan, sifat, dan reaksi suatu unsur zat.

 

KATA KUNCI

prinsip kesetimbangan kimia, reaksi kesetimbangan kimia, penerapan kimia.

ABSTRACT

The word "equilibrium" in KBBI (Dictionary of Indonesian) is defined as a equilibrium, while the word 'chemistry' in KBBI is defined as the science of the arrangement, properties, and reactions of an element of a substance.

 

KEYWORD

principles of chemical equilibrium, reactions of chemical equilibrium, application of chemistry.

 

PENDAHULUAN

Dalam ilmu kimia ada yang disebut dengan kesetimbangan kimia yang berarti berhentinya suatu reaksi. Kesetimbangan terjadi saat tidak ada reaktan yang bereaksi, sehingga tidak ada produk yang dihasilkan. Kesetimbangan kimia terbagi menjadi dua yaitu kesetimbangan dinamis dan kesetimbangan statis.

PERMASALAHAN

1.      Apa saja prinsip kesetimbangan kimia

2.      Apa saja reaksi kesetimbangan kimia

TUJUAN

1.      Untuk mengetahui prinsip kesetimbangan kimia

2.      Untuk mengetahui reaksi kesetimbangan kimia

PEMBAHASAN

Menurut hidayat (2021) 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.

Tetapan Kesetimbangan Kimia 

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.

 

Tinjau reaksi konseptual: aA + bB   ⇄  cC + dD dengan A, B, C, D adalah pereaksi dan produk, sedangkan a, b, c, d adalah koefisien reaksi. Quotient untuk reaksi tersebut dapat ditulis sebagai berikut.

 

 

 

dengan tanda kurung menyatakan konsentrasi zat yang ada dalam sistem reaksi.

 

Guldberg dan Waage mengamati sejumlah reaksi kesetimbangan dan mempostulatkan bahwa untuk reaksi yang berada pada keadaan setimbang seperti reaksi konseptual di atas, keadaan kesetimbangan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.

 

 

 

Pada persamaan tersebut, konsentrasi produk dinyatakan sebagai pembilang yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya, dan konsentrasi pereaksi dinyatakan sebagai penyebut juga dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Persamaan tersebut oleh Guldberg dan Waage dinamakan hukum aksi massa, bentuknya sama dengan quotient reaksi dan harganya tetap selama suhu sistem tidak berubah. Oleh sebab itu, persamaan hukum aksi massa dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.

 

K_c   

 

Dengan K_C dinamakan tetapan kesetimbangan. Harga K_C tetap selama suhu sistem reaksi tetap dan tidak bergantung pada konsentrasi awal pereaksi. Persamaan ini hanya berlaku jika berurusan dengan sistem reaksi berupa gas ideal atau larutan ideal. Oleh karena itu, persamaan di atas disebut juga hukum ideal kesetimbangan kimia.

 

Dengan demikian, Q dan K hampir sama, perbedaannya adalah Q dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi zat-zat yang bereaksi pada setiap saat, sedangkan K hanya berlaku untuk konsentrasi pada keadaan kesetimbangan. Jika Q ≠ K, maka reaksi dapat diamati sebab reaksi sedang menuju ke arah tercapainya kesetimbangan. Jika Q = K, reaksi berada pada keadaan kesetimbangan dan reaksi tidak lagi dapat diamati perubahannya.

 

Berdasarkan nilai Q dan K, arah reaksi dapat ditentukan dengan cara membandingkan kedua harga tersebut. Jika Q < K, reaksi berlangsung menuju ke arah peningkatan nilai Q atau reaksi berlangsung ke arah kanan dalam persamaan konseptual. Jika Q > K, reaksi berlangsung ke arah penurunan nilai Q atau reaksi berlangsung ke arah kiri dari persamaan konseptual.

 

a. Ungkapan Kesetimbangan dalam Bentuk Tekanan, K_p

 

Dalam reaksi yang melibatkan gas, tekanan parsial pereaksi dan produk berbanding lurus dengan konsentrasi molar. Oleh karena itu, tetapan kesetimbangan reaksi dalam hukum aksi massa dapat dinyatakan dengan tekanan parsial. Contoh, tetapan kesetimbangan untuk reaksi N_2(g) dan H_2(g) menghasilkan N₂H₃(g) dapat diungkapkan sebagai:

 

N_2(g) + 3H_2(g)  ⇄  2NH_3(g)

 

 

 

dengan P²(NH₃); P(N₂) dan P³(H₂) masingmasing menyatakan tekanan parsial NH_3(g), N_2(g) dan H_2(g) dalam keadaan kesetimbangan. Lambang Kp menyatakan tetapan kesetimbangan yang diturunkan dari tekanan parsial masing-masing gas dalam kesetimbangan, sedangkan K_C menyatakan tetapan kesetimbangan dalam konsentrasi molar. Umumnya, K_c dan K_p secara numerik tidak sama.

 

b. Makna Tetapan Kesetimbangan

 

Harga tetapan kesetimbangan suatu reaksi mempunyai arti penting, sebab bermanfaat dalam menghitung konsentrasi pereaksi dan produk dalam sistem kesetimbangan. Disamping itu, harga tetapan kesetimbangan dapat menjadi sarana informasi kualitatif tentang seberapa jauh reaksi berlangsung. Tinjau reaksi elementer berikut.

 

A ⇄ B

 

Tetapan kesetimbangan untuk reaksi elementer dapat dinyatakan sebagai

 

 

Seandainya harga K_c = 10, ini artinya pada saat kesetimbangan tercapai perbandingan konsentrasi zat A dan zat B adalah

 

Perbandingan tersebut memberikan petunjuk bahwa pada keadaan kesetimbangan, konsentrasi zat B lebih besar sepuluh kali dari konsentrasi zat A. Artinya, kesetimbangan berada pada posisi yang sangat dekat dengan pembentukan produk. Umumnya, jika K besar, pereaksi lebih sedikit dibandingkan produk. Sebaliknya, jika K kecil, hanya sejumlah kecil hasil reaksi B yang berada dalam sistem kesetimbangan.

 

Contoh Soal :

 

1. Tuliskan hukum kesetimbangan untuk reaksi berikut:

2PCL_3(g) + O_2(g)   ⇄   POCL₃

2. Andaikan 2,0 mol N₂O_4(g) dimasukkan ke dalam 1,0 L reaktor pada suhu tetap 100^oC dan kesetimbangan tercapai menurut persamaan :

N₂O_4(g) ⇄   2NO_2(g)

Hasil analisis terhadap campuran reaksi dalam keadaan kesetimbangan diperoleh konsentrasi dari masing masing zat yaitu:

[N₂O₄] = 1,7 M dan [NO₂] = 0,58 M

Hitung tetapan kesetimbangan pada suhu tersebut!

KESIMPULAN

Secara sederhana kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan dimana kecepatan dapat berlangsung dari kiri ke kanan dan sebaliknya, dengan kecepatan yang sama baik dari kiri maupun dari kanan pada suhu tertentu. Kesetimbangan kimia hanya terjadi pada reaksi balik atau yang sering disebut reaksi reversibel yaitu salah satu reaksi kimia, dimana reaksinya dapat berlangsung dalam dua arah alias tidak hanya reaktan yang dapat menjadi produk, tapi produk juga bisa berubah jadi reaktan kembali atau biasa disebut terjadi pada reaksi tertutup, dimana tidak ada perpindahan materi.

DAFTAR PUSAKA

Hidayat, Atep Afia. 2021. Termodinamika dan Perubahan Energi. Modul Kimia Dan Pengetahuan Lingkungan Industri. Jakarta : Universitas Mercu Buana.

(Diunduh 15 september 2021)