Kesetimbangan Kimia

KESETIMBANGAN KIMIA

Download Link: Kesetimbangan Kimia.pdf

Pendahuluan

Kesetimbangan adalah kelanjutan dari topik mengenai laju reaksi. Disini, akan dilihat bagaimana reaksi kimia dapat berlangsung pada laju yang sama secara bolak-balik, dengan mengalami perubahan pada kondisi-kondisi awalnya.

Keadaan Seimbang

Sebelum mulai, kita perlu memahami dulu mengenai arah laju reaksi. Ada dua jenis reaksi, yaitu reaksi bolak-balik (reversible) dan tidak bolak-balik (irreversible). Reaksi jenis terakhir ini umumnya menyebabkan perubahan fisis (nasi yang menjadi bubur, dll). Dari sini, kita dapat mendefinisikan kesetimbangan kimia.

Kesetimbangan adalah proses dimana sebuah reaksi reversible telah berhenti mengalami perubahan secara kasat mata, namun terus mengalami perubahan mikroskopis. Ciri-cirinya:

·       Reaktan tidak habis bereaksi menjadi produk (selalu ada kesetimbangan dimana keduanya hadir pada saat yang sama)

·       Reaksi tidak pernah benar-benar selesai

·       Laju reaksi maju atau mundur sama

·       Hanya terjadi dalam sistem yang tertutup

·       Konsentrasi akhir reaktan dan produk tidak berubah

·       Berada pada suhu yang tetap

Contohnya, NH₃ dalam wadah tertutup, diletakkan pada suhu 200^oC, 30 atm. Amonia tersebut akan terus terurai sampai 32.4 persen tekanan berasal dari H₂ dan N₂. Setelah itu, kondisinya akan terus begitu. Sebenarnya, ada 3 kemungkinan hasil kesetimbangan bagi reaksi, yaitu:

·       Konsentrasi produk diatas reaktan

·       Konsentrasi produk sama dengan reaktan

·       Konsentrasi produk dibawah reaktan

Asas Le Chatelier

Asas Le Chatelier menentukan kesetimbangan secara kualitatif. Jadi, tidak menggunakan perhitungan. Asas ini menyatakan bahwa jika terjadi perubahan pada sistem yang setimbang, maka sistem akan bereaksi sampai tercapai kesetimbangan yang baru. Bayangkanlah sebuah jungkat-jungkit. Agar ia seimbang walaupun denga berat yang berbeda, maka kita perlu menggeser titik tumpunya. Begitulah kesetimbangan didefinisikan.

Secara umum, ia menjelaskan bahwa apapun yang dilakukan pada sistem yang setimbang, sistem akan melakukan sebaliknya. Maka, bila satu hal ditambahkan, sistem akan berusaha menguranginya. Sementara, jika satu hal dikurangi, sistem akan berusaha menggantikannya.

Perlu diingat bahwa yang mempengaruhi kesetimbangan suatu zat adalah senyawa pada fase gas (g) dan larutan (aq). Senyawa pada fase padat murni dan cair murni tidak berpengaruh pada kesetimbangan reaksi.

Ada beberapa hal yang mempengaruhi kesetimbangan, yaitu perubahan:

·       Konsentrasi

Bila suatu senyawa ditambahkan, kesetimbangan menjauhi sisi yang mengandung M yang lebih banyak. Jika tidak ada perubahan mol pada gas yang bekerja, maka kesetimbangan tidak akan bergeser. Contoh

3Fe(s) + 4H₂O(g) <-> Fe₃O₄(s) + 4H₂(g)

Jika Fe ditambahkan, kesetimbangan akan tetap, namun jika konsentrasi H₂O naik, maka kesetimbangan akan bergerak ke kanan. Jika H₂ berkurang, kesetimbangan juga bergeser ke arah kanan.

·       Suhu

Jika temperatur naik, maka sistem akan berusaha menyerap sebagian dari energi panas. Maka, jika suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri, sehingga menjadi reaksi endoterm. Jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke kanan, sehingga menjadi reaksi eksoterm.

·       Tekanan

Tekanan berbanding terbalik dengan volume. Jika volume naik, tekanan turun (bayangkan segenggam pasir bila harus ditabur pada bidang seluas majalah, lalu luas bidang ditambah terus. Pasir akan terlihat makin jarang) dan sebaliknya.

Pada hal ini, bila tekanan naik, kesetimbangan akan bergerak menjauhi sisi dengan jumlah koefisien lebih besar dan berlaku sebaliknya. Contoh:

N₂(g) + 3H₂(g) <-> 2NH₃(g)

Bila tekanan, kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan, karena total koefisien hanya 2, dibanding pada ruas kiri. Namun, jika total koefisien kedua sisi sama (Co: 2HI(g) <-> H₂(g) +I₂(g) ) perubahan tekanan tidak berpengaruh pada kesetimbangan.

·       Katalis

Penambahan katalis tidak mempengaruhi kesetimbangan kimia.

Tetapan Kesetimbangan (K_c dan K_p)

Asas Le Chatelier tidak menunjukkan kedudukan kesetimbangan dalam angka, namun ada satu cara untuk menyatakannya. Hal itu disebut Hukum Aksi Massa. Ia menyatakan perbandingan antara konsentrasi produk terhadap konsentrasi reaktan. Maka:

Pada reaksi                   aA(g) + bB(aq) + cC(l) <-> dD(g) + eE(aq) + fF(s) , berlaku rumus,

 @:

·       K_c adalah tetapan kesetimbangan

·       [A], [B], [C], [D] adalah konsentrasi masing-masing senyawa

·       a, b, c, dan d adalah koefisien masing-masing senyawa dalam reaksi

Catatan:

·       Perhatikan bahwa fase padat dan cair murni tidak dimasukkan

·       Reaksi dibuat hanya untuk contoh, walaupun hukum itu berlaku pada semua macam reaksi

·       Hukum ini hanya berlaku pada reaksi setara dalam suhu tetap

·       Besaran K_c tidak terpengaruh perubahan suhu, tekanan, dan katalis

Bila seluruh reaksi terdiri dari gas, akan lebih mudah menggunakan tetapan yang dihitung berdasarkan tekanan (K_p) dibanding konsentrasi (K_c). Untuk itu, digunakan tekanan parsial sebagai pengganti konsentrasi. Pada reaksi:

aA(g) + bB(g) <-> cC(g) + dD(g)

Mencari tekanan parsial : @:

·       P_T  adalah tekanan total

·       P_A  adalah tekanan parsial A

·       n_B dan n_A adalah mol masing-masing senyawa

Setelah itu:  

Catatan Subbab:

·       Pada reaksi endoterm, K_c dan K_p turun jika suhu naik, berlaku sebaliknya

·       Pada reaksi eksoterm, K_c dan K_p naik seiring dengan suhu, berlaku sebaliknya

Segala perhitungan yang melibatkan K_c dan K_p akan dimasukkan dalam bundel kimia, yang akan dilepas pada tengah tahun 2010. Hubungi pauly.simanjuntak@gmail.com untuk keterangan.

Sumber:

Suyatno, dkk. Kimia Untuk SMA/MA Kelas XI. 2007. Jakarta: Grasindo

Purba, Michael. Kimia 2A Untuk SMA Kelas XI. 2006. Jakarta: Erlangga

Toh, CS. A-Level Study Guide-Chemistry-Edition 3.0.3 for Higher 2. 2009. Singapore: Step-by-Step

Goldberg, David E. 2005.Schaum’s Outlines: Kimia Untuk Pemula Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga

Bresnick, Stephen D. 1996. Intisari Kimia Umum. Jakarta: Hipokrates

Kirimkan semua pertanyaan pada: pauly.simanjuntak@gmail.com