TEORI DASAR

Prinsip Le Chatelier

Prinsip Le Chatelier adalah prinsip yang ditemukan oleh Henry Louis de Chatelier dan Karl

Ferdinand Braun sehingga kadang disebut prinsip Le Chatelier-Braun. Bunyi prinsipnya:

“Ketika suatu keseimbangan dinamis terganggu oleh adanya perubahan kondisi pada

sistem, maka posisi kesetimbangan akan bergeser untuk meminimalisir adanya perubahan

pada sistem”

Perubahan kondisi yang dimaksud pada prinsip ini adalah:

1. Perubahan Konsentrasi

Adanya perubahan konsentrasi baik itu penambahan maupun pengurangan konsentrasi akan

merubahkeadaan kesetimbangan suatu sistem. Jika ada penambahan konsentrasi pada suatu

zat maka kesetimbangan akan bergeser kearah yang menjauhi zat tersebut. Jika ada

pengurangan konsentrasi pada suatu zat maka kesetimbangan akan bergeser ke arah

mendekati zat tersebut

2. Perubahan Tekanan

Penambahan tekanan dengan cara memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi

semua komponen. Sesuai dengan azas Le Chatelier, sistem akan bereaksi dengan mengurangi

tekanan. Tekanan gas bergantung pada jumlah molekul dan tidak bergantung pada jenis gas.

Oleh karena itu, untuk mengurangi tekanan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah

yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Sebaliknya, jika tekanan dikurangi dengan cara

memperbesar volume, maka sistem akan bereaksi dengan menambah tekanan dengan cara

menambah jumlah molekul. Reaksi akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih

besar.

3. Perubahan Suhu

Pengaruh perubahan temperatur terhadap tetapan kesetimbangan ditentukan oleh pihak

endoterm dan eksotermnya sistem kesetimbangan. Jika temperatur dinaikkan maka

kesetimbangan bergeser ke pihak endoterm dan sebaliknya jika temperatur diturunkan maka

kesetimbangan akan bergeser ke pihak eksoterm. Pada reaksi eksoterm, harga tetapan

kesetimbangan akan menjadi lebih kecil apabila temperature dinaikkan. Sebaliknya pada

reaksi endoterm, harga tetapan kesetimbangan akan menjadi lebih besar apabila temperatur

dinaikkan.

JAWABAN PERTANYAAN

2.b. Derajat disosiasi dari suatu reaksi disosiasi dapat ditentukan dengan

memanfaatkan nilai konstanta kesetimbangan pada suhu tertentu atau sebaliknya.

Turunkanlah persamaan yang menghubungkan derajat disosiasi dengan konstanta

kesetimbangan, dan berikanlah langkah-langkah penyelesaian untuk menentukan nilai

konstanta kesetimbangan dari reaksi penguraian NO2 pada setiap suhu yang diberikan.

Jawab:

Reaksi penguraian pada NO2:

N O2(g )⇋ N O(g )+12

O2 (g)

Kp=[ P O2 ]

12 [ P NO ]

[P NO¿¿2]¿

Kp=[ 1

2n . α

n+ 12

n .α. P tot ]

12

[n . α

n+12

n .α. P tot ]

[ n−n . α

n+ 12

n .α. P tot ]

= [ 1

2n . α

n+12

n . α ]12

[ n . α

n+ 12

n.α ] . P tot12 . P tot

[ n−n . α

n+12

n . α ]Ptot

=[ 12

n . α

n+12

n . α ]12

[ n .α ] . Ptot12

[n−n . α ]=√ [

12

n . α ] . P tot

[n+ 12

n. α ].

[ n .α ][n−n .α ]

Awal n mol - -

Bereaksi n.α mol n.α

mol

12

n.α mol

Sisa n - n.α

mol

n.α

mol

12

n.α mol

Dengan menggunakan cara yang sama, dapat dicari persamaan lain yang

menghubungan ketetapan kesetimbangan dengan derajat disosiasi, baik untuk

kesetimbangan heterogen maupun homogen.

2.c. Berdasarkan tabel diatas, diketahui bahwa suhu berpengaruh terhadap derajat

disosiasi NO2. Penjelasan tentang hal ini sudah dijelaskan oleh Le Chatelier-Braun yang

mengatakan bahwa “whenever stress is placed on any system in a state of equilibrium,

the system will always react in a direction which will tend to counteract the aplied

stress”. Berikanlah penjelasan lebih lanjut mengenai prinsip Le Chatelier-Braun

tersebut. Bagaimanakah hubungannya dengan nilai konstanta kesetimbangan untuk

setiap pengaruh yang diberikan?

Jawab:

Prinsip Le Chatelier-Braun menjelaskan bahwa pada sebuah sistem kesetimbangan,

perubahan kondisi tertentu akan menyebabkan gangguan pada kesetimbangan dinamis sistem

tersebut, yang mana akan membuat sistem menggeser posisi kesetimbangannya untuk

meminimalisir adanya perubahan pada sistem tersebut. Perubahan kondisi yang dimaksud

adalah perubahan tekanan, suhu, konsentrasi, dan volume.

Hubungan semua perubahan tersebut terhadap konstanta kesetimbangan suatu reaksi

kesetimbangan dapat dilihat sebagai berikut.

Pada reaksi:

N O2(g )⇋ N O(g )+12

O2 (g)

1. Pada perubahan volume:

Jika volume diperbesar, maka secara otomatis sistem kesetimbangan akan bergeser ke

arah yang jumlah koefisiennya lebih besar. Pada reaksi diatas, sistem akan bergerak ke

arah kanan. Nilai Kp akan semakin membesar.

Jika volume diperkecil, maka secara otomatis sistem kesetimbangan akan bergeser ke

arah yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Pada reaksi diatas, sistem akan bergerak ke

arah kiri. Nilai Kp akan semakin mengecil.

2. Pada perubahan tekanan:

Jika tekanan diperbesar (secara otomatis volume menjadi kecil), konsentrasi semua

komponen akan bertambah. Sistem akan memperkecil tekanan dengan mengurangi

jumlah molekul pada setiap zat. Kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah

molekulnya lebih kecil. Pada reaksi diatas, sistem akan bergerak ke arah kiri. Nilai Kp

akan semakin mengecil.

Jika tekanan diperkecil (volume akan membesar), konsentrasi semua komponen akan

berkurang. Sistem akan menambah tekanan dengan menambah jumlah molekul.

Kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya lebih besar. Pada

reaksi diatas, sistem akan bergerak ke arah kanan. Nilai Kp akan semakin membesar.

3. Pada perubahan suhu:

Jika sistem dinaikkan suhunya, secara otomatis kesetimbangan akan menyerap panas

agar kondisi sistem kesetimbangan tetap stabil. Karena itu, kesetimbangan akan

bergeser ke arah endoterm.

Jika sistem diturunkan temperaturnya, secara otomatis kesetimbangan akan

melepaskan panas agar kondisi sistem kesetimbangan tetap stabil. Karena itu,

kesetimbangan akan bergeser ke arah eksoterm.

4. Pada perubahan konsentrasi:

Jika konsentrasi zat produk ditambahkan atau kosentrasi zat pereaktan dikurangi, maka

kesetimbangan akan bergeser ke arah sebaliknya. Hal ini kan membuat nilai Kp

membesar.

Jika konsentrasi zat produk dikurangi atau konsentrasi zat pereaktan ditambahkan,

maka kesetimbangan akan bergeser menuju zat tersebut. Hal ini akan membuat nilai

Kp mengecil.

2.d. Persamaan yang menggambarkan hubungan antara konstanta kesetimbangan

dengan perubahan suhu adalah persamaan Gibbs-Helmholtz. Turunkanlah persamaan

tersebut menjadi persamaan yang lebih sederhana jika kita asumsikan bahwa

perubahan entalpi reaksi adalah tetap. Dan bagaimana bentuk penurunan

persamaannya jika perubahan entalpi reaksi jika dipengaruhi oleh perubahan suhu?

Jawab:

Diketahui dari persamaan Gibbs-Helmholtz, yaitu:

∆ G=∆ H +T [ d (∆ G )dT ]

p

Akan terlihat hubungan konstanta kesetimbangan dengan perubahan suhu melalui penurunan

rumus Gibbs-Helmholtz sebagai berikut :

∆ GT

=∆ HT

+[d(∆ G)

dT]

p

d ( ∆ GT

)

T=

−∆ HT

+0

∆ H=−T 2[d ( ∆ G

T)

dT]

∆ H=11

−T 2

[d ( ∆ G

T)

dT]

∆ H=1

d (1T

)

dT

[d ( ∆G

T)

d T]

∆ H=d ( ∆ G

T)

d (1T

)

Lalu persamaan tersebut disubtitusi dengan rumus∆ G0=−RT ln Katau ∆ G0

T=−R ln K

menjadi :

∆ H 0=d (−R ln K )

d ( 1T

)

∆ H 0

−R=d ¿¿

∫K (T 1 )

K(T 2 )

d ln K=−∆ H 0

−R∫T 1

T 2

d ( 1T

)

lnk (T 2)k (T 2)

=−∆ H 0

−R( 1

T 2− 1

T 1)