KESETIMBANGAN KIMIA : JENIS – JENIS, TETAPAN, PERSAMAAN REAKSI dan FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

 

Oleh : Hamid Afifudin

@W07-HAMID

ABSTRAK

Kamu pernah ikut Ibumu ke pasar membeli beras? Misalnya, kamu dan ibumu membeli beras sebanyak 2 kg, lalu pedagang akan mengukur dengan anak timbangan yang memiliki massa sebesar 2 kg pula, kan? Tentu saja pedagang tersebut juga akan memastikan agar berat beras dapat seimbang dengan anak timbangan.

Nah, kasus ini merupakan salah satu contoh dari kesetimbangan kimia. Semua benda yang diam dan tidak bergerak dapat dikatakan selalu ada di dalam keadaan setimbang.

Kesetimbangan kimia adalah keadaan saat kedua reaktan dan produk hadir dalam konsentrasi yang tidak memiliki kecenderungan lebih lanjut untuk berubah seiring berjalannya waktu.

PENDAHULUAN

PENGERTIAN

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).

TETAPAN KESETIMBANGAN

Tetapan kesetimbangan sendiri dibagi menjadi 2 (dua) yaitu tetapan kesetimbangan konsentrasi atau Kc, dan tetapan kesetimbangan tekanan parsial atau Kp.

Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)

Secara matematis, tetapan kesetimbangan konsentrasi atau Kc adalah perbandingan hasil kali konsentrasi dari produk yang dipangkatkan koefisiennya dengan hasil kali konsentrasi dari reaktannya yang dipangkatkan koefisiennya. Tetapan yang satu ini dibagi lagi menjadi 2 (dua), yaitu:

1. Kesetimbangan Homogen

Sesuai dengan namanya yang mengandung kata “homogen”, kesetimbangan ini merupakan jenis kesetimbangan yang terjadi pada saat produk dan juga reaktan nya berasal dari fase yang sama, yaitu seluruhnya gas (g) atau seluruhnya cairan (aq), seperti dibawah ini.

aA(g) + bB(g)  ⇄ cC(g) + dD(g)

  (Reaktan)         (Produk)

Maka, nilai kesetimbangan konsentrasinya disusun sebagai berikut:

Di mana, 

Kc = tetapan kesetimbangan 

A = Molaritas zat A (M)

B = Molaritas zat B (M)

C = Molaritas zat C (M)

D = Molaritas zat D (M)

2. Kesetimbangan Heterogen

Setelah memahami mengenai kesetimbangan homogen, kalian pasti udah bisa nebak dong mengenai kesetimbangan Heterogen? Yap, Kesetimbangan heterogen merupakan jenis kesetimbangan yang terjadi pada saat produk dan reaktan memiliki fase yang berbeda. Di mana yang hanya mempengaruhi tetapan kesetimbangan hanya unsur yang berwujud gas (g) dan cairan (aq). Misalnya sebagai berikut:

aA(aq) + bB(s)  ⇄ cC(s) + dD(g)

  (Reaktan)             (Produk)

Maka, nilai kesetimbangan disusun sebagai berikut:

Di mana, 

Kc = tetapan kesetimbangan 

A = Molaritas zat A (M)

D = Molaritas zat D (M)

Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp)

Berbeda dengan kesetimbangan konsentrasi atau Kc, pada tetapan kesetimbangan kimia tekanan parsial atau Kp hanya fase dalam wujud gas yang diperhitungkan mempengaruhi tetapan keseimbangannya.

Untuk menentukan tekanan parsial suatu zat dari tekanan parsial totalnya digunakan persamaan sebagai berikut:

Kenapa diperlukan nilai P suatu zat? Karena akan digunakan untuk mencari Kp-nya.

Sama halnya dengan tetapan kesetimbangan konsentrasi, tetapan kesetimbangan tekanan parsial juga dibagi menjadi 2 (dua) yaitu reaksi homogen dan heterogen. Dengan susunan persamaan sebagai berikut:

Reaksi Homogen

Reaksi Heterogen

Karena reaksi heterogen hanya memperhitungkan fase berwujud gas (g) yang mempengaruhi tetapan kesetimbangan, maka susunan Kp terhadap reaksi heterogen adalah sebagai berikut:

Hubungan Kc dan Kp

Lalu, apa hubungan antara Kc dan Kp? Secara matematis, hubungan keduanya tersusun sebagai berikut:

Di mana, 

R = konstanta 0,082 L atm/mol K

T = suhu Kelvin (K)

Jenis-Jenis Kesetimbangan Kimia

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

1.   Kesetimbangan statis terjadi jika reaksi kimia yang dihasilkan merupakan reaksi kimia satu arah atau reaksi kimia yang tidak dapat kembali lagi seperti semula.

2.    Kesetimbangan dinamis terjadi jika reaksi kimia yang dihasilkan merupakan reaksi kimia dua arah atau reaksi kimia yang bisa kembali lagi seperti semula.

 

Ketika kamu membakar selembar kertas, abu yang dihasilkan tidak dapat berubah menjadi kertas lagi. Hal ini termasuk contoh kesetimbangan statis.

Akan tetapi, walau sama-sama menghasilkan reaksi, air yang direbus hingga menghasilkan uap akan memberi reaksi yang berbeda dengan kertas yang dibakar menjadi abu. Mengapa? Sebab, jika uap terkena tutup panci atau benda lainnya maka akan berubah kembali menjadi air. Nah, hal ini disebut dengan kesetimbangan dinamis karena ada perubahan dua arah.

Kesetimbangan dinamis bekerja saat kecepatan reaksi pembentukan produk sama dengan kecepatan pembentukan reaktan. Ingat, dalam kesetimbangan dinamis akan selalu ada perubahan menuju produk dan perubahan kembali menjadi reaktan. Kesetimbangan dinamis dilambangkan dengan tanda panah dua arah (⇌).

Persamaan Reaksi Kesetimbangan Kimia

Jika suhu tetap gas A berada dalam kondisi setimbang dengan gas B, maka persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:

aA(g) ⇌ bB(g)

Apabila gas A dalam keadaan setimbang dengan gas B, maka kecepatan pembentukan gas B pasti sama dengan kecepatan pembentukan kembali gas A. Sudah paham kan? Nah, tiap gas A berubah sebanyak a mol, maka B juga akan berubah sebanyak b mol. Perbandingan mol A dan mol B akan selalu tetap.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan

Jika memang reaksi sudah ada dalam keadaan setimbang apakah reaksi itu akan terus seperti itu? bisakah kesetimbangan itu diganggu? Bisa dong kan kata Ariel Noah dalam lagunya “Tak ada yang abadi”, begitupun kesetimbangan

Nah yang pernah memikirkan hal ini sampai jauh adalah Henri Louis Le Chatelier (1850-1936). Dia mempunyai teori bahwa :

” Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi) maka sistem itu akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi pengaruh aksi tersebut”

Caranya dia bisa geser ke kiri yaitu arah reaktan atau geser ke kanan yaitu arah produk.

Ya  analoginya gini;

Kalau ada yang sudah pacaran/ menikah lama, dan sama-sama cocok tiba-tiba ada yang mencoba mengganggu hubungan entah wanita/laki-laki lain , maka akan ada usaha untuk mengembalikan kembali keharmonisan hubungan mereka, ya kan? Ga mungkin dibiarkan, begitu pula reaksi kesetimbangan.

Nah apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan?

1. Volume

Jika volume tambahkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki koefisien lebih besar. Sebaliknya Jika volume  dikurangi,maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih kecil

Contoh : reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen ( H2) membentuk amonia (NH3)
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)

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

Kita hitung ya 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 kiri > Koefisien reaksi kanan
Maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri

2. Tekanan

Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke koefisien kecil sebaliknya Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke koefisien reaksi besar

Contoh :
reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen ( H2) membentuk amonia (NH3)
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)

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

Kita hitungnya 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 kanan

3. Suhu

Jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang menyerap endoterm.

Ciri reaksi ini adalah harga ∆H nya positif (+).∆H 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  ∆H nya negatif (-)

Agar terbayang begini nih ya reaksinya:
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g) ∆H=-90 kJ
Reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm (∆H nya negatif ya)

Kebalikan dari reaksi eksoterm adalah endoterm. Jika reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm, maka reaksi B2 dan h2 adalah endoterm.

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

4. Konsentrasi

Jika konsentrasi unsur/senyawa di salah satu ruas ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan

Misalnya: 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)

 

REFERENSI :

https://www.zenius.net/blog/materi-kesetimbangan-kimia

https://www.ruangguru.com/blog/kesetimbangan-kimia-jenis-jenis-reaksi-dan-tetapan

https://www.gramedia.com/literasi/kesetimbangan-kimia/