KESETIMBANGAN HOMOGEN

Kesetimbangan homogen adalah jenis kesetimbangan dimana semua zat-zat yang terlibat

dalam reaksi kesetimbangan tersebut memiliki fase yang sama, misalnya :

a. Reaksi peruraian N2O4

N2O4(g) 2NO2(g)

b. Reaksi sintesis NH3

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Tetapan Kesetimbangan

Beberapa data percobaan peruraian N2O4 pada 25 0C ditunjukkan pada tabel 1 berikut :

Tabel 1. Data percobaan peruraian N2O4 pada 25 0C

Dari tabel 1 terlihat bahwa walaupun pada suhu tetap yaitu 25 0C konsentrasi N2O4 dan

NO2 pada kesetimbangan sangat dipengaruhi oleh konsentrasi N2O4 dan NO2 awal, tetapi

terdapat suatu hubungan yang menunjukkan nilai yang tetap yaitu perbandingan konsentrasi

[NO2]2/[N2O4], yaitu berkisar 4,63 x 10-3.

Hubungan ini pertama kali ditemukan oleh Cato Maximillian dan Peter Wage pada tahun

1864 yang kemudian disebut sebagai Hukum Kesetimbangan atau Hukum Aksi Massa.

Untuk reaksi umum

mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)

maka Hukum Kesetimbangannya dapat dinyatakan sebagai berikut :

KCC p Dq

Am Bn

Kc merujuk pada konstanta kesetimbangan dimana besaran yang diperbandingkan adalah

konsentrasi (consentration). Kc dapat memiliki satuan tetapi juga dapat tidak memiliki

satuan, tergantung dari pangkat perbandingannya. Kc tidak memiliki satuan (dimensi) jika p

+ q = m+n. Harga Kc dapat digunakan untuk mengetahui ketuntasan suatu reaksi, atau sejauh

mana reaksi berlangsung ke arah sempurna.

Jika Kc > 1 maka kesetimbangan lebih ke arah kanan tanda panah reaksi atau lebih ke arah

produk, konsentrasi/tekanan parsial produk lebih besar dari reaktan.

Sedangkan jika Kc < 1 maka kesetimbangan lebih ke arah reaktan, konsentrasi/tekanan

parsial reaktan lebih besar dari produk.

Prinsip Le Chatelier

“Ketika suatu sistem dalam kesetimbangan diberikan stress, maka sistem tersebut

akan bereaksi untuk menghilangkan stress tersebut.”

Posisi kesetimbangan kimia akan bergeser ke suatu arah untuk menghilangkan stress

Contoh:

aA + bB = cC + dD

Penambahan A atau B, atau penghilangan C akan menggeser kesetimbangan ke arah kanan

reaksi

Tetapan Kesetimbangan Homogen (gas)

Untuk kesetimbangan homogen dimana masing-masing zat berada pada fase gas maka

tetapan kesetimbangan juga dapat dinyatakan dengan perbandingan tekanan parsial masing-

masing zat yang terlibat dalam reaksi dan dinyatakan dengan Kp. Misalnya untuk reaksi

sintesis NH3, maka tetapan kesetimbangannya adalah sebagai berikut :

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

K p=¿¿

Jika di dalam suatu wadah tertutup yang berisi campuran gas, maka tekanan yang

diberikan oleh masing-masing gas disebut sebagai tekanan parsial dimana masing-masing

tekanan tersebut bersifat indepen atau tidak saling mempengaruhi.

Jika suatu campuran dua jenis gas A (nA mol) dan B (nB mol) memiliki volume V pada

temperatur T. Persamaan berikut dapat diberikan untuk masing-masing gas, jika gas-gas

dianggap ideal :

pA = nART/V

pB = nBRT/V

P = pA + pB = (nA + nB)RT/V

dimana :

pA : tekanan parsial gas A (atm)

pB : tekanan parsial gas B (atm)

P : tekanan total gas (atm)

V : volume total (L)

R : tetapan gas ideal = 8,2056 x10–2 dm3 atm mol-1 K-1 atau 8,3145 J mol-1 K-1

Hubungan Kc dan Kp

Kesetimbangan reaksi fase gas :

aA(g) bB(g)

K p=¿¿

K p=¿¿

Dengan asumsi bahwa gas berperilaku ideal maka :

Dimana Δn = jumlah koefisien produk - jumlah koefisien reaktan

Hubungan Temperatur dengan Tetapan Kesetimbangan

Dengan menghubungkan Hukum II termodinamika mengenai energi bebas Gibbs dan

kaitannya dengan persamaan gas ideal, maka diperoleh hubungan:

∆G = RTln(Q/K) = RTlnQ – RTlnK

Dengan memilih nilai Q pada keadaan standar, pada saat semua konsentrasi 1 M (atau

tekanan 1 atm), maka nilai ln Q = 0 dan ∆G = ∆G0, sehingga:

∆Go = - RTlnK

Pada setiap kondisi selain sistem kesetimbangan, kespontanan reaksi dapat pula

ditentukan:

∆G = ∆Go + RTlnQ

Jadi, jika Q< 0, reaksi bergeser ke kanan (∆G < 0)

Jika Q > K, lnQ/K > 0, reaksi bergeser ke kiri (∆G>0)

Jika Q = K, lnQ/K = 0, reaksi dalam kesetimbangan (∆G = 0)

Dengan menggabungkan persamaan ∆Go = - RTlnK dengan ∆Go = ∆Ho-T∆S, diperoleh

persamaan van’t Hoff yang menunjukkan hubungan antara K dengan termperatur.

Temperatur naik akan menaikkan nilai Kc untuk sistem dengan ∆Hrks positif (endoterm).

Temperatur naik akan menurunkan nilai Kc untuk sistem dengan ∆Hrks negatif (eksoterm)