Kesetimbangan Kimia dan Jenisnya

 KESETIMBANGAN KIMIA DAN JENISNYA

Oleh: Roy Irawan (@V20-Roy)

 

 MIND MAPPING

1.       DEFINISI

Kesetimbangan kimia  adalah  proses  dinamis  ketika  reaksi ke  depan dan  reaksi  balik  terjadi  pada  laju  yang  sama  tetapi  pada  arah  yang berlawanan.  Ikatan  pada  reaksi  kesetimbangan  akan  terputus  atau terbentuk  di  antara  molekul  reaktan  dan  produk.  Konsentrasi  awal  pada reaktan  besar,  maka  tumbukan  antara  molekul-molekulnya  akan membentuk molekul-molekul produk. Konsentrasi produk tersebut ketika sudah cukup banyak, reaksi kebalikannya (pembentukan “reaktan”  dari “produk”) mulai berlangsung (Stephen,2002).

Reaksi  kimia  umumnya  berlangsung  secara  reversible  atau  bisa disebut dua arah, juga cukup banyak yang berjalan tidak sempurna dimana artinya reaksi-reaksi tersebut  berjalan  hanya sampai  pada  suatu  titik  dan akhirnya  berhenti  dengan  meninggalkan  zat-zat  yang  tidak  bereaksi. Temperatur,  tekanan  dan  konsentrasi  tertentu,  titik  pada  saat  reaksi tersebut  berhenti  sama,  hubungan  antara  konsentrasi  peraksi  dan  hasil reaksi  tetap.  Kecepatan  reaksi  pada  saat  setimbang  akan  bergerak  ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri. (Sukardjo, 1997).

Tanda  “[  ]”  merupakan  tanda  konsentrasi  kesetimbangan. Kecepatan reaksi kimia pada suhu konstan  sebanding dengan hasil kali konsentrasi  zat  yang  bereaksi.  Reaksi  kimia  bergerak  menuju kesetimbangan yang dinamis, dimana terdapat reaktan dan produk, tetapi kedudukannya  tidak  lagi  mempunyai  kecenderungan  untuk  berubah. Terkadang  konsentrasi  produk  jauh  lebih  besar  daripada  konsentrasi reaktan yang belum bereaksi1 di dalam campuran kesetimbangan, sehingga reaksi dikatakan reaksi yang “sempurna”.(Syukri,1999).

Sistem  dalam  kesetimbangan,  dimana  suatu  katalis  menaikkan kecepatan  reaksi  maju  dan  reaksi  balik  dengan  sama  kuatnya.  Katalis tidak  mengubah  kuantitas  relatif  yang  ada  dalam  kesetimbangan  nilai tetapan  kesetimbangan  tidaklah  berubah,  katalis  dapat  mengubah  waktu yang  diperlukan  untuk  mencapai  kesetimbangan.  Reaksi  yang berlangsung dengan laju yang sesuai hanya pada temperatur yang sangat tinggi, dapat berjalan dengan cepat pada temperatur yang jauh lebih rendah bila digunakan katalis (Keenan,1984).

Kegunaan  konstanta  salah  satunya  dalam  kesetimbangan  kimia adalah  memprediksi  arah  reaksi.  Mempelajari  kecenderungan  arah reaksi,  digunakan  besaran  Qc,  yaitu  hasil  perkalian  konsentrasi  awal produk  dibagi  hasil  perkalian  konsentrasi  awal  reaktan  yang  masing-masing  dipangkatkan  dengan  koefisien  reaksinya.  Nilai  Qc  apabila dibandingkan dengan nilai Kc, terdapat tiga kemungkinan hubungan yang terjadi, antara lain : 

1. Qc < Kc Sistem reaksi reversibel kelebihan reaktan dan kekurangan produk.  Untuk  mencapai  kesetimbangan,  sejumlah  reaktan  diubah menjadi produk.  Akibatnya, reaksi  cenderung  ke arah produk (ke kanan). 

2. Qc =  Kc Sistem berada dalam keadaan kesetimbangan. Laju reaksi, baik ke arah reaktan maupun produk, sama.

3. Qc > Kc Sistem reaksi reversibel kelebihan produk dan kekurangan reaktan.  Untuk  mencapai  kesetimbangan,  sejumlah  produk  diubah menjadi reaktan. Akibatnya, reaksi cenderung ke arah reaktan (ke kiri) (Syukri,1999).

 

2.       FAKTOR PERGESERAN KESETIMBANGAN KIMIA

Menurut  Chang  (2005)  ada  beberapa  faktor  yang  mempengaruhi kesetimbangan, yaitu:

1.       Perubahan konsentrasi

Sebagai contoh, besi (III) tiosianat mudah larut dalam air dan menghasilkan larutan berwarma  merah.  Warna  tersebut  disebabkan  oleh  adanya  ion terhidrasi FeSCN2+ . Kesetimbangan antara ion-ion FeSCN2+ yang tidak terurai dan Fe3+ dan SCN- dituliskan sebagai berikut:

FeSCN2+ ⇌ Fe3+ + SCN-

Saat ditambahkan sedikit natrium tiosianat ke dalam larutan akan mengakibatkan  larutan  bertambah  merah  tua. Begitupula  ketika ditambahkan besi  (III) nitrat  ke  dalam  larutan  asal,  warna  merah akan bertambah tua akibat ion Fe3+ tambahan dari besi (III) nitrat akan menggeser kesetimbangan dari kanan ke kiri.

Percobaan ini menunjukkan  bahwa  pada  kesetimbangan,  semua  reaktan  dan produk sama dalam sistem reaksi. Kedua, peningkatan konsentrasi produk  akan  menggeser  kesetimbangan  ke  kiri  dan  penurunan konsentrasi produk akan menggeser kesetimbangan ke arah kanan. Hal tersebut sesuai dengan asas Le Chatelier.

2.       Perubahan suhu

Perubahan  konsentrasi,  tekanan,  atau  volume  dapat  mengubah posisikesetimbangan,  tetapi  suhu  mengubah  nilai  konstanta kesetimbangan.  Hanya  perubahan  suhu  yang  dapat  mengubah konstanta  kesetimbangan.  Contoh  suhu  mempengaruhi kesetimbangan  adalah  pembentukan    CoCl22-   yang  merupakan proses endotermik, jika dipanaskan kesetimbangan bergeser ke kiri dan  larutan  menjadi  biru.  Pendinginannya  akan  menghasilkan reaksi eksotermik dan larutan menjadi merah muda. Peningkatan suhu akan menghasilkan  reaksi  endotermik dan penurunan suhu akan menghasilkan reaksi eksotermik.

3.       Perubahan tekanan dan volume

Tekanan dan volume berbanding terbalik. Semakin besar tekanan maka semakin kecil volume dan begitupula sebaliknya. Konsentrasi gas berdasarkan rumus merupakan konsentrasi gas dalam mol per liter  sehingga  konsentrasinya  berbanding  lurus  dengan  tekanan. Pada  umumnya  peningkatan  tekanan  dan  penurunan  volume menghasilkan  reaksi  yang  menurunkan  jumlah  total  mol  gas. Tekanan suatu sistem dapat diubah tanpa mengubah volumenya. Sesuai hukum Boyle maka :  Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil) maka reaksi bergeser ke arah jumlah mol gas yang terkecil.  Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar) maka reaksi bergeser ke arah jumlah mol gas yang terbesar.

4.       Pengaruh katalis

Katalis  meningkatkan  laju  terjadinya  reaksi.  Untuk  reaksi reversibel,  katalis  mempengaruhi  laju  reaksi  maju  sama  besar dengan  reaksi  balik.  Jadi,  keberadaan  katalis  tidak  mengubah konstanta  kesetimbangan  dan  tidak  menggeser  posisi  sistem kesetimbangan. Penambahan  katalis  pada campuran reaksi  yang tidak  berada  pada  kesetimbangan  akan  mempercepat  laju  reaksi maju dan reaksi balik sehingga campuran kesetimbangan tercapai lebih cepat. Campuran kesetimbangan yang sama dapat diperoleh tanpa  katalis,  tetapi  mungkin  menunggu  lebih  lama  agar kesetimbangan terjadi. Katalis  dalam  kesetimbangan  dapat  mempercepat  laju  reaksi  agar kesetimbangan cepat  tercapai. Katalis adalah suatu  substansi  yang dapat meningkatkan  laju  reaksi  untuk  mencapai  kesetimbangan  tanpa  ikut bereaksi  secara  permanen.  Contoh  katalis  pada  fuel  cell  hidrogen berfungsi untuk memecah molekul oksigen (katoda) menjadi atom atau ion oksigen yang bereaksi dengan atom atau ion hidrogen dari anoda (Darmin, dkk. 2013)

 

3.       JENIS KESETIMBANGAN KIMIA

Berdasarkan wujud zat-zat dalam keadaan setimbang, reaksi kesetimbangan kimia dibedakan menjadi dua, yaitu kesetimbangan homogen dan heterogen.

1. Kesetimbangan Homogen
Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan kimia yang di dalamnya terdapat satu wujud zat, seperti gas atau larutan. Contoh:

2. Kesetimbangan Heterogen
Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan kimia yang di dalamnya terdapat berbagai macam wujud zat, misalnya gas, padat, cair dan larutan. Contoh:

REFERENSI MATERI VIDEO

https://youtu.be/9XuUic3EklY

Kesetimbangan Kimia dan Hubungan nya dengan Termodinamika

DAFTAR PUSTAKA

Modul Pertemuan 3. UMB. Kesetimbangan Kimia. Jakarta

Keenan, W. Charles. 1984. Kimia Untuk Universitas. Jakarta : Erlangga. 

Purwoko, Agus. 2006. Kimia Dasar 1. NTB : Mataram University Press. 

Stephen, Bresnick. 2002. Istilah Kimia Umum. Jakarta: Erlangga. 

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Yogyakarta: Rineka Cipta. 

Syukri, S dan Sadijah Achmad. 1999. Kimia Dasar : Jilid dua. Bandung: ITB Press