Kesetimbangan Kimia :
Tetapan Kesetimbangan Kimia

Oleh : Cecep Syaripudin (@v09-cecep)

Semua benda yang diam dan tidak bergerak dapat dikatakan selalu ada di dalam keadaan setimbang. 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.

Pada reaksi yang berlangsung bolak balik, ada saat dimana laju terbentuknya produk sama dengan laju terurainya produk menjadi reaktan. Pada keadaan ini, biasanya tidak terlihat lagi ada perubahan. Keadaan reaksi dengan laju reaksi kekanan (maju) sama dengan laju reaksi sebaliknya (ke kiri) dinamakan 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.

Ciri-ciri kesetimbangan kimia :

• Terjadi pada reaksi reversible (reaksi yang dapat berjalan dua arah atau bolak balik).

• Bersifat dinamis

• Reaksi seolah berhenti, tetapi secara molekuler reaksi terus terjadi.

• Reaksi mencapai kesetimbangan ketika laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri (v1=v2), sehingga perbandingan konsentrasi reaktan dan produk itu tetap.

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 kimia yang tidak dapat kembali lagi seperti semula. Sedangkan 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.

 A. Kesetimbangan Dinamis

Untuk memahami keadaan kesetimbangan dalam sistem kimia, tinjau reaksi disosiasi dinitrogen tetroksida dalam sistem tertutup dengan cara pemanasan. Persamaan reaksinya :

 N2O4(g)  à    NO2(g) 

Dalam wadah, mula-mula (pada waktu, t = 0) hanya ada gas  N2O4 yang tidak berwarna. Sejalan dengan waktu, gas N2O4 mulai terdisosiasi membentuk gas NO2. Adanya gas NO2 dapat diukur berdasarkan perubahan intensitas warnanya, yakni berwarna cokelat kemerahan.

Pada saat yang sama, molekul-molekul NO2 hasil reaksi terasosiasi kembali membentuk N2O4, dan lajunya proporsional dengan konsentrasi NO2 yang terbentuk. Oleh karena konsentrasi NO2 pada awalnya sangat kecil, maka laju penguraian N2O4 membentuk NO2 lebih cepat dari pada laju asosiasi NO2 membentuk N2O4.

N2O4(g)   ß    NO2(g)

Oleh karena laju penguraian gas N2O4 lebih cepat daripada asosiasi gas NO2, maka konsentrasi NO2 yang terbentuk makin meningkat sejalan dengan waktu, yang pada akhirnya konsentrasi masing-masing gas dalam sistem reaksi tidak berubah dan laju pada kedua arah reaksi sama. Pada keadaan ini dikatakan sistem telah mencapai keadaan kesetimbangan, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.3. Reaksi kimia dalam keadaan kesetimbangan dituliskan dalam bentuk persamaan berikut.

Dalam kesetimbangan, suatu keadaan mantap dicapai secara kinetik, artinya laju pereaksi'membentuk produk sama dengan laju produk menjadi pereaksi. Pada keadaan itu, reaksi yang menuju produk dan reaksi yang menuju pereaksi berlangsung secara bersamaan dengan kecepatan yang sama sehingga konsentrasi masing-masing zat tidak berubah terhadap waktu. Keadaan reaksi ini diidentifikasi sebagai kesetimbangan dinamis, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.4.

B. Tetapan Kesetimbangan Kimia ,

Tetapan kesetimbangan 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

Banyak reaksi-reaksi kimia yang membentuk kesetimbangan berada dalam fase yang tidak homogen, dimana terdapat dua atau lebih fase hadir bersamasama dalam satu sistem kesetimbangan. 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)

∆n = Ʃkoefisien produk – Ʃkoefisien reaktan

C. Manipulasi Tetapan Kesetimbangan

Pada kajian termokimia, persamaan termokimia dapat dimanipulasi melalui penjumlahan, pembalikan arah, atau perkalian koefisien reaksi dengan bilangan tertentu, operasi ini dapat mempengaruhi harga perubahan entalpi. Serupa dengan itu, kesetimbangan kimia dapat dimanipulasi yang mempengaruhi tetapan kesetimbangan, tetapi aturan mainnya berbeda.

a. Penggabungan Persamaan Kesetimbangan

Jika dua atau lebih persamaan kimia yang mengandung unsur-unsur yang sama dalam keadaan kesetimbangan digabungkan, maka tetapan kesetimbangan hasil penggabungan merupakan perkalian dari tetapan kesetimbangan yang digabungkan, seperti ditunjukkan pada contoh berikut :

Penjumlahan kedua persamaan kimia tersebut menghasilkan tetapan kesetimbangan yang nilainya sama dengan pekalian kedua tetapan kesetimbangan yang digabungkan : K3 = K1 x K2.

b. Pembalikan Arah Reaksi Kesetimbangan

Jika penulisan persamaan reaksi dalam kesetimbangan dibalikan, maka harga tetapan kesetimbangan baru merupakan kebalikan dari tetapan semula. Misalnya, persamaan kesetimbangan berikut : 

Kebalikan dari persamaan tersebut adalah : 

Ungkapan tetapan kesetimbangan untuk persamaan reaksi (a) dan reaksi (b) menghasilkan kesimpulan bahwa tetapan kesetimbangan persamaan (b) sama dengan kebalikan dari persamaan (a), atau Kc=1Kc

Pergeseran kesetimbangan adalah perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar. Henry Louis Le Chatelier, ahli kimia Prancis (1852-1911) mengemukakan suatu pernyataan mengenai perubahan yang terjadi pada sistem kesetimbangan jika ada pengaruh dari luar. Pernyataan ini dikenal sebagai Azas Le Chatelier, yang berbunyi “Jika suatu sistem kesetimbangan menerima suatu aksi, maka sistem tersebut akan mengadakan reaksi sehingga pengaruh aksi menjadi sekecil-kecilnya.”

 

    

DAFTAR PUSTAKA

 

 Modul Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri, Universitas mercu Buana. Jakarta Atep Afia Hidayat, Ir.MP. Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri. 2021. Jakarta.

https://www.medcom.id/pendidikan/tips-pendidikan/GbmoQ04K-kesetimbangan-kimia-jenis-jenis-persamaan-reaksi-tetapan-hingga-contoh-soalnya

 https://akupintar.id/info-pintar/-/blogs/kesetimbangan-kimia-pengertian-ciri-dan-rumus-kesetimbangan

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

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