MENGENAL KESTIMBANGAN KIMIA

Oleh : Azis Ramadhan

@W08-AZIS

ABSTAK

            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 konsentrasipereaksi merupakan pangkat dari koefisien reaksinya. Sunarya (2010)

            Adapun elemen-elemen kesetimbangan reaksi kimia yang ada kaitannya denganTermodinamika. Termodinamika mengontrol populasi status dan laju transisi. Sehingga termodinamika terdapat dalam kesetimbangan kimia yang akan membahas kimia potensial,

hukum aksi massa, dan komposisi kesetimbangan campuran reaksi. Baron (2017)

PENGERTIAN

            Dalam reaksi kimia, 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 seperti ini dikenal sebagai kesetimbangan dinamis. Konsep kesetimbangan kimia dikembangkan setelah Berthollet (1803) menemukan bahwa beberapa reaksi kimia bersifat reversibel. Untuk setiap campuran reaksi yang ada pada kesetimbangan, laju pada reaksi maju dan mundur adalah sama. Dalam persamaan berikut ini panah menunjuk kedua arah menunjukkan kesetimbangan, A dan B adalah spesi reaktan kimia, S dan T adalah spesi produk, dan α, β, σ, dan τ adalah koefisien stoikiometri dari reaktan dan produk tersebut: Posisi konsentrasi kesetimbangan dari suatu reaksi dikatakan berada "jauh ke kanan" jika, pada kesetimbangan, hampir semua reaktan dikonsumsi. Sebaliknya posisi kesetimbangan dikatakan "jauh ke kiri" jika hampir tidak ada produk yang terbentuk dari reaktan.

PEMBAHASAN

            Kesetimbangan kimia terjadi pada reaksi kimia yang reversibel. Reaksi reversibel adalah reaksi yang di mana produk reaksi dapat bereaksi balik membentuk reaktan. Kesetimbangan kimia tercapai ketika laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik dan konsentrasi dari reaktan-reaktan dan produk-produk tidak berubah lagi.

Untuk persamaan reaksi reversibel yang berada dalam kesetimbangan pada temperatur tertentu berikut,

aA + bB ⇌ cC +dD

konstanta kesetimbangan, K, dapat dinyatakan sebagai rasio dari perkalian konsentrasi reaktan-reaktan dibagi perkalian konsentrasi produk-produk, di mana konsentrasi dari masing-masing substansi dipangkatkan koefisien stoikiometri dalam persamaan reaksi setara.

Dalam perhitungan konstanta kesetimbangan reaksi homogen (semua substansi dalam reaksi berfasa sama), konsentrasi substansi dalam sistem larutan dapat dinyatakan dalam konsentrasi molar, sehingga K dapat juga ditulis Kc. Untuk reaksi homogen dalam fasa gas, konsentrasi substansi dalam wujud gas dapat dinyatakan sebagai tekanan parsial substansi, dan simbol konstanta kesetimbangannya menjadi Kp. Sebagai contoh, hukum kesetimbangan kimia untuk reaksi berikut dapat ditulis dalam 2 bentuk:

 

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

Atau

Hubungan antara Kp dan Kc adalah:

di mana, R = tetapan gas universal, T = temperatur, dan Δng = jumlah mol produk gas – jumlah mol reaktan gas.

            Dalam perhitungan konstanta kesetimbangan reaksi heterogen (reaksi di mana terdapat lebih dari 1 fasa) yang melibatkan substansi dalam wujud cairan murni atau padatan murni, konsentrasi substansi cair dan padat tersebut diabaikan dan tidak ikut diperhitungkan. Contohnya:

CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g)

 

P4(s) + 6Cl2(g) ⇌ 4PCl3(l)

Untuk mengetahui apakah reaksi telah mencapai kesetimbangan dan memprediksikan arah reaksi, ditentukan nilai dari kuosien reaksi, Qc, dengan mensubstitusikan nilai konsentrasi masing-masing substansi (produk dan reaktan) pada keadaan setimbang pada konstanta kesetimbangan kimia, Kc, dengan nilai konsentrasi awal masing-masing substansi pada keadaan reaksi tersebut.

 

Qc = Kc , reaksi telah mencapai kesetimbangan. Jika Qc = Kc, reaktan ⇌ produk

Qc < Kc , reaksi akan berlangsung dari arah kiri ke kanan (pembentukan produk) hingga mencapai kesetimbangan kimia (Qc = Kc). Jika Qc < Kc, reaktan → produk

Qc > Kc , reaksi akan berlangsung dari arah kanan ke kiri (pembentukan reaktan) hingga mencapai kesetimbangan kimia (Qc = Kc). Jika Qc > Kc, reaktan ← produk Berikut beberapa hubungan Q dan hubungan K dari reaksi-reaksi yang berkaitan.

A . Kesetimbangan Dinamis

            Menurut scholz (2019), Kesetimbangan dinamis terbentuk di bagian sistem ketika parameter tertentu, misalnya, suhu, tekanan, atau konsentrasi senyawa, tetap konstan sebagai akibat dari aliran materi melintasi batas bagian dari sistem atau dengan konversi kimia. Untuk memahami keadaan kesetimbangan dalam sistem kimia, tinjau reaksi disosiasi dinitrogen tetroksida dalam sistem tertutup dengan cara pemanasan. Persamaan reaksinya:

B . Sifat Kesetimbangan Dinamis

            Keadaan kesetimbangan merupakan proses yang reversible sehingga sistem dapat didekati dari arah pereaksi maupun dari arah produk. Contoh, ke dalam sistem tertutup dicampurkan I2(g), HI(g), H2(g) dan terjadi reaksi menuju keadaan kesetimbangan. Dalam kondisi seperti ini, zat mana sebagai pereaksi dan sebagai produk tidak dapat diketahui secara tegas, sebab reaksi kesetimbangan berlangsung dalam dua arah.

C . 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.

 

Sistem kesesiambangan heterogen

Dalam sistem kesetimbangan heterogen, beberapa parameter termodinamika berubah menjadi fungsi ruang dan keadaan sistem harus secara matematis dijelaskan dalam bentuk fungsi, bukan angka. Alexander (2012). Pembahasan sistem heterogen dalam kesetimbangan kimia, bukan berarti membahas penggolongan materi seperti telah disajikan pada bab pertama, melainkan lebih ditekankan pada fase zat yang terlibat dalam reaksi kesetimbangan yakni fase padat, gas, dan cair atau larutan. Suatu sistem kesetimbangan dikatakan heterogen apabila dalam sistem tersebut mengandung lebih dari satu fase. Seperti diketahui bahwa reaksi reversible dapat dicapai tanpa mempermasalahkan wujud materi. Contoh reaksi penguraian termal CaCO3 Padat.

Persamaan kimianya:

CaCO3(g) ⇄ CaO(s) + CO2(g)

KESIMPULAN

            Kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan di mana tidak ada perubahan yang teramati selama bertambahnya waktu reaksi. Jika suatu kimia telah mencapai keadaan kesetimbangan maka konsentrasi reaktan dan produk menjadi konstan sehingga tidak ada perubahan yang teramati dalam sistem.

Untuk mencapai kesetimbangan perlu beberapa syarat khusus, yaitu reaksinya dapat balik, sistemnya tertutup, dan bersifat dinamis. Sistem tertutup merupakan sistem reaksi di mana baik zat-zat yang bereaksi maupun zat-zat hasil reaksi tetap dalam sistem. Sistem tertutup tidak selamanya harus terjadi dalam wadah tertutup, kecuali pada reaksi gas. Keadaan setimbang adalah suatu keadaan dimana dua proses yang berlawanan arah berlangsung secara simultan dan terus menerus, tetapi tidak ada perubahan yang dapat diamati atau diukur.

DAFTAR PUSTAKA

Modul 3 pembalajaran Kimia dan Pengetahuan Lingkungan Industri

Rossenberg, J. 1996.  Kima Dasar. Erlangga. Jakarta.

Mulyani, Sri. 2005. Kimia Fisika 2. Surabaya : Universitas Negeri Malang.

Sulami, Emi. 2006. Kimia. Jakarta : Gelora Aksara Pratama.