KimintekHijau.com: Kesetimbangan Kimia dan Jenis

Kesetimbangan Kimia dan Jenis - Jenisnya.

Oleh : Rizky Dhita Samudra (W22-Rizky)

Prinsip Kesetimbangan Kimia

1. Definisi Kesetimbangan Kimia

Dikutip dari situs id.wikipedia.org, kesetimbangan kimia adalah keadaan saat kedua reaktan dan produk hadir dalam konsentrasi yang tidak memiliki kecenderungan lebih lanjut untuk berubah seiring berjalannya waktu. Biasanya, keadaan ini terjadi ketika reaksi ke depan berlangsung pada laju yang sama dengan reaksi balik. Laju pada reaksi maju dan mundur umumnya tidak nol, tapi sama. Dengan demikian, tidak ada perubahan bersih dalam konsentrasi reaktan dan produk.

Keadaan kesetimbangan kimia ini tidak dapat dipengaruhi oleh adanya penambahan katalis meskipun terdapat perbedaan waktu untuk mencapai keadaan yang setimbang. Kesetimbangan juga merupakan proses yang dinamis atau selalu berlangsung tanpa ada henti secara mikroskopis.

2. Jenis-jenis Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan kimia terdiri atas dua macam, yaitu kesetimbangan statis dan kesetimbangan dinamis.

· Kesetimbangan statis terjadi jika reaksi kimia yang dihasilkan merupakan reaksi kimia satu arah atau reaksi kimi yang tidak dapat Kembali lagi seperti semula. Contohnya seperti saat membakar selembar kertas, abu yang dihasilkan tidak dapat berubah menjadi kertas lagi. Hal ini termasuk contoh kesetimbangan statis.

· Kesetimbangan dinamis terjadi jika reaksi kimia yang dihasilkan merupakan reaksi kimia dua arah atau reaksi kimia yang bisa kembali lagi seperti semula. Contohnya seperti saat memanaskan air didalam wadah tertutup, uap yang menguap akan terkena tutup panci atau benda lainnya dan akan berubah kembali menjadi air.

Tetapi Kesetimbangan kimia sendiri termasuk ke dalam kategori dinamis karena terdiri dari reaksi maju, ketika reaktan menghasilkan produk, dan reaksi balik, ketika produk menghasilkan reaktan. Selain itu, perbandingan relatif dari setiap zat kimia yang terlibat juga tidak berubah. Sama seperti kesetimbangan kimia, kesetimbangan dinamis hanya dapat terjadi dalam sistem tertutup pada suhu yang konstan.

3. Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia

Henri Louis Le Chatelier (1884) mengemukakan tentang factor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia yang disebut sebagai Asas Le Chatelier. Kesimpulan yang didapatkan yaitu jika dilakukan suatu Tindakan atau aksi pada suatu kesetimbangan maka sistem yang diberikan Tindakan tersebut akan memberikan reaksi yang mengurangi pengaruh dari aksi tersebut. Jika dijabarkan dengan kata yang mudah dipahami berarti melakukan pergeseran reaksi balik ke arah kiri atau ke arah kanan.

Adapun factor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia antara lain:

- Perubahan Konsentrasi

Jika menggunakan asas Le Chatelier, penambahan reaktan yang akan berdampak terhadap perubahan konsentrasi reaktan menjadi lebih tinggi akan menggeser reaksi ke arah kanan (arah produk) dan begitu juga sebaliknya.

Contoh:

N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g)

Jika N2 atau H2 ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 (kanan/ produk)

Sebaliknya jika NH3 ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 atau H2 reaktan (kiri)

N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g)

Jika konsentrasi unsur/senyawa di salah satu ruas dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah dirinya sendiri

Misalnya

N2 atau H2 kita kurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 dan H2 (kiri)

Sebaliknya jika NH3 dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 (kanan)

Faktor ini menjadi pilihan yang sering diambil pada sektor industri untuk memperbanyak produk dan meningkatkan efisiensi dari proses pembentukkan produk tersebut.

- Perubahan Suhu

Jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang menyerap endoterm. Ciri reaksi ini adalah harga entalpi-nya positif (+). entalpi adalah harga perubahan panas atau kalor. Jika suhu diturunkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang melepas panas eksoterm. Ciri reaksi ini adalah harga entalpi-nya negatif (-).

Contoh:

N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g) entalpi = -90 kJ

Reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm (entalpi-nya negatif ya)

Kebalikan dari reaksi eksoterm adalah endoterm. Jika reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm, maka reaksi penguraiannya adalah endoterm.

Maka jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah N2 dan H2 karena mereka endoterm.

- Perubahan Tekanan/Volume

Pada kesetimbangan kimia, saat perubahan tekanan sistem terjadi maka reaksi akan bergerak ke arah reaksi dengan jumlah mol yang sedikit, hal itu terjadi karena pada senyawa berfase gas perubahan tekanan diikuti dengan perubahan volume.

Contoh :

Reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen (H2) membentuk amonia (NH3)

N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g)

Jika tekanan reaksi ditambahkan, maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih kecil

Kita hitung koefisien reaksinya

Jumlah koefisien reaksi kiri

1 N2(g) + 3 H2(g)

N2 = 1, H2 = 3

jadi jumlah koefisien reaksi = koefisien reaksi N2 + koefisien reaksi H2 = 1 + 3 = 4

Koefisien kanan

2NH3

NH3 = 2

Koefisien reaksi kiri = 4

Koefisien reaksi kanan = 2

Koefisien reaksi kanan < Koefisien reaksi kiri

Maka kesetimbangan akan bergeser ke kana

Dalam penentuan ini, reaksi harus berada dalam keadaan stoikiometris, dimana koefisien senyawa pada reaksi sama dengan jumlah mol yang terlibat.

4. Jenis Reaksi Kesetimbangan Kimia

Secara umum, reaksi kimia terbagi menjadi dua golongan yaitu reaksi yang dapat balik (reversible) dan reaksi yang tidak dapat balik (irreversible). Reaksi dapat balik yang terjadi dalam suatu wadah tertutup akan mengalami keadaan setimbang atau biasa disebut kesetimbangan. Keadaan setimbang merupakan keadaan dimana reaksi terlihat berhenti (secara makroskopis), namun sebenarnya reaksi tersebut masih berlangsung (secara mikroskopis). Terdapat dua jenis reaksi kesetimbangan, yaitu

- Kesetimbangan Homogen

adalah sistem kesetimbangan yang terjadi saat zat-zat kimia yang bereaksi memiliki fasa yang sama atau kesetimbangan kimia yang didalamnya terdapat satu wujud zat.

- Kesetimbangan Heterogen

adalah sistem kesetimbangan yang terjadi ketika zat-zat yang bereaksi atau zat-zat hasil reaksi memiliki fasa yang berbeda.

5. Tetapan Kesetimbangan (K)

Tetapan kesetimbangan (K) merupakan konstanta (angka/nilai tetap) perbandingan zat ruas kanan dengan ruas kiri pada suatu reaksi kesetimbangan. Tiap reaksi memiliki nilai K yang khas, yang hanya berubah dengan pengaruh suhu.

Ada dua macam tetapan kesetimbangan, yaitu: KC dan KP.

Perbedaannya:

- KC diukur berdasarkan konsentrasi molar zat-zat yang terlibat.

- KP diukur berdasarkan tekanan parsial gas-gas yang terlibat (khusus fasa gas).

Simbol KC jarang digunakan. Ada beberapa simbol lain untuk KC, sesuai jenis reaksi kesetimbangannya, seperti:

- K, untuk reaksi kesetimbangan secara umum

- Ka, untuk reaksi kesetimbangan asam lemah

- Kb, untuk reaksi kesetimbangan basa lemah

- Kw, untuk reaksi kesetimbangan air (water) dan

- Kh, untuk reaksi kesetimbangan hidrolisis

Ø Rumus Tetapan Kesetimbangan (Kc)

Rumus tetapan kesetimbangan KC secara garis besar merupakan perbandingan (hasil bagi) antara konsentrasi molar ([ ]) zat-zat ruas kanan dengan konsentrasi molar zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisiennya. Karena fasa padat (s) dan cair (l) tidak memiliki konsentrasi, maka kedua fasa ini tidak dilibatkan dalam rumus tetapan kesetimbangan KC (diberi nilai=1).
Perlu diingat:

tanda kurung siku ([ ]) merupakan simbol untuk konsentrasi molar zat.

Reaksi Kesetimbangan :

Tetapan Kesetimbangan konsentrasi (Kc) :

Keterangan: Kc = tetapan kesetimbangan konsentrasi

[A]= konsentrasi zat A

[B]= konsentrasi zat B

[C]= konsentrasi zat C

[D]= konsentrasi zat D

p, q, r dan s adalah koefisien pada reaksi kesetimbangan

Ø Rumus tetapan kesetimbangan gas (KP)

Rumus tetapan kesetimbangan KP merupakan perbandingan (hasil bagi) antara tekanan parsial (PX) zat-zat ruas kanan dengan tekanan parsial zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisien masing-masing. Hanya zat yang berfasa gas (g) yang diperhitungkan dalam rumus tetapan kesetimbangan KP. Zat dengan fasa selain gas (S, l, dan aq) tidak dicantumkan dalam rumus tetapan kesetimbangan, tetapi diberi nilai = 1.

Reaksi Kesetimbangan :

Tetapan Kesetimbangan konsentrasi (Kp) :

Keterangan:

Kp = tetapan kesetimbangan tekanan gas

P_A= tekanan parsial gas A = molA/moltotal x Ptotal

P_B = tekanan parsial gas B = molB/moltotal x Ptotal

P_C = tekanan parsial gas C = molC/moltotal x Ptotal

P_D = tekanan parsial gas D = molD/moltotal x Ptotal

p, q, r dan s adalah koefisien pada reaksi kesetimbangan

Ø Hubungan Kc dan Kp

Antara tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi dan tekanan gas memiliki suatu hubungan. Hubungan antara Kc dan Kp dapat ditentukan dalam sebuah persamaan. Melalui persamaan umum gas ideanl pV = nRT dapat diperoleh hubungan antara Kc dan Kp.

Hubungan Kc dan Kp dinyatakan melalui persamaan di bawah.

Keterangan:

Kp : tetapan kesetimbangan tekanan gas

Kc : tetapan kesetimbangan konsentrasi

n : selisih jumlah koefisien gas reaktan dan produk

R : tetapan gas = 0, 082 L.atm/mol.K

T : suhu (°K = °C + 273)

Dari persamaan hubungan antara Kc dan Kp dapat disimpulkan bahwa nilai Kc sama dengan Kp saat (RT)Δn = 1. Kondisi ini terjadi saat nilai Δn sama dengan 0 atau koefisien gas reaktan sama dengan koefisien gas produk.

6. Manfaat Kesetimbangan Kimia

Dikutip dari situs blog.edukasystem.com, Pengaplikasian konsep kesetimbangan kimia sangat beragam, diantaranya adalah:

- Siklus oksigen di tubuh manusia

Saat manusia bernapas, kita menggunakan konsep sistem kesetimbangan kimia dimana oksigen bebas yang kita hirup kemudian akan masuk ke dalam paru – paru dan kemudian diikat hemoglobin, dimana terjadi reaksi yang melalui sistem kesetimbangan reaksi yaitu:

Hb(aq) + O2(aq) ↔ HbO2(aq)

- Industri ammonia

Reaksi pembuatan ammonia (NH3) menggunakan gas hidrogen (H2) dan gas nitrogen (N2), dimana untuk meningkatkan efisiensi reaksi, konsentrasi reaktan ditingkatkan, suhu diturunkan dan tekanan ditingkatkan sehingga kemudian reaksi akan bergeser ke kanan, dimana reaksi yang terjadi adalah:

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g

Selain 2 manfaat kesetimbangan kimia tersebut, sebenarnya masih banyak lagi manfaat dari kesetimbangan kimia pada kehidupan kita sehari – hari.

Mind Mapping: