Kesetimbangan Kimia dan

Faktor – faktor yang Mempengaruhinya

Kesetimbangan dalam Industri

Faktor – faktor yang mempengaruhi Kesetimbangan

Keadaan Setimbang dan Tetapan Kesetimbangan

Hubungan Kuantitatif antara Pereaksi dgn Hasil Reaksi

1

2

3

4

Kesetimbangan Kimia dan Faktor – faktor yang Mempengaruhinya

1 Keadaan Setimbang dan Tetapan Kesetimbangan

Ada 2 macam reaksi kimia :1. Reaksi irreversible : reaksi kimia yang berjalan satu arah2. Reaksi reversible : reaksi kimia yang berjalan dua araha. Keadaan setimbang dinamis

Kesetimbangan kimia bersifat dinamis, yaitu secara makroskopis pada keadaan setimbang tidak terjadi perubahan konsentrasi atau warna, namun secara mikroskopis reaksi bolak – balik selalu terjadi perubahan terus menerus. Tetapi keadaan demikian hanya dapat terjadi pada reaksi dalam sistem tertutup.

Contoh :Pemanasan air dalam wadah tertutupm dengan reaksi sbb :a. Reaksi penguapan H2O(l) H2O(g)

b. Reaksi pengembunan H2O(g) H2O(l)

Berdasarkan wujud zat dalam keadaan setimbang, kesetimbangan kimia dapat dibedakan sebagai berikut :a. Kesetimbangan Homogen

Pada reaksi ini seluruh spesies yang terlibat dalam reaksi memiliki fasa yang sama

Contoh :2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)

b. Kesetimbangan HeterogenPada reaksi ini spesies reaktan dan produknya berada dalam fasa yang berbeda

Contoh :CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

b. Tetapan kesetimbanganHukum kesetimbangan menurut “Guldberg dan Waage” : “ Dalam keadaan setimbang pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi hasil reaksi dibagi hasil kali konsentrasi pereaksi yang ada dalam sistem kesetimbangan yang masing – masing dipangkatkan dengan koefisiennya mempunyai harga tetap”. Hasil bagi tersebut dinamakan tetapan kesetimbangan ( Kc ) a. Reaksi Homogen

Harga Kc pada reaksi aA + bB cC + dD, dapat dirumuskan dengan ketentuan sebagai berikut :1. Pada kesetimbangan, laju reaksi v1 = v2

2. Pada keadaan setimbang, reaksi dianggap stabil. V1 = k1 [A]a [B]b v2 = k2 [C]c [D]d

3. Harga Kc ba

dc

c BAD C K

b. Reaksi HeterogenUntuk reaksi heterogen “tetapan kesetimbangannya ditentukan hanya berdasarkan konsentrasi zat yang berfasa gas saja, karena zat dalam fasa padat dan cair konsentrasinya dianggap tetap

Contoh :pP(g) + qQ(s) rR(l) + sS(g)

qp

sr'

QPS R K

Oleh karena [Q] dan [R] dianggap tetap, sehingga :

p

s

PS K

2 Faktor – faktor yang mempengaruhi Kesetimbangan

Pada tahun 1884, Henri Louis Le Chatelier dikenal dengan “azas Le Chatelier” menyatakan : Apabila dalam suatu sistem kesetimbangan yang sedang berlangsung dilakukan aksi maka timbul reaksi dari sistem sehingga pengaruh aksi tersebut dapat diperkecil.

Faktor – faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan reaksi antara lain :1. Perubahan konsentrasi

Jika kedalam sistem kesetimbangan konsentrasi pereaksi ditambah atau diperbesar maka kesetimbngan akan bergeser ke kanan atau kearah produk, sehinggan konsentrasi produk bertambah dan sebaliknya jika konsentrasi pereaksi dikurangi atau diperkecil maka makakesetimbangan bergeser ke kiri

Contoh :A(g) + B(g) C(g) + D(g)

2. Perubahan suhuPada reaksi kesetimbangan, apabila kalor sistem reaksi diturunkan dengan cara menurunkan suhu sistem tersebut maka sistem akan melakukan reaksi dengan cara menggeser kesetimbangan ke arah yang melepaskan kalor (eksoterm). Sebaliknya, jika kalor sistem dinaikkan, sistem akan menggeser kesetimbangan ke arah yang memerlukan kalor

Contoh :A(g) + B(g) C(g) + D(g) H = -x kJReaksi 1 ( eksoterm ), yaitu zat A dan B membebaskan kalor utk membentuk zat C dan D.Reaksi 2 ( endoterm ), yaitu menyerap kaloruntuk membentuk zat A dan BKesimpulan : a. Jika temperatur naik, maka reaksi

akan bergeser ke pereaksib. Jika temperatur diturunkan, reaksi

akan bergeser ke arah hasil reaksi

3. Perubahan Tekanan dan VolumeFaktor tekanan dan volume merupakan faktor yang bersifat kebalikan satu sama lain, artinya bila tekanan gas diperbesar, berarti volume gas diperkecil, dan bila tekanan gas diperkecil, berarti volume gas diperbesar.

Hukum Boyle “Pada suhu tetap, hasil kali tekanan (P) dan Volume (V) selalu konstan ( PV = C )

Menurut “asas Le Chatelier” , jika dalam sistem kesetimbangan volume ruang diperbesar atau tekanan diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak raksi yang jumlah koefsiennya lebih besar dan sebaliknya.

Contoh :2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g)

Kesimpulan a. Jika tekanan diperbesar ( volume diperkecil ) maka kesetimbangan

akan bergeser ke arah jumlah mol yang lebih kecilb. Jika tekanan diperkecil ( volume diperbesar ) maka kesetimbangan

akan bergeser ke arah jumlah mol yang lebih besar

3 Kesetimbangan dalam Industri

Contoh penggunaan prinsip Le Chatelier sistem kesetimbangan kimia dalam industri kimia.1. Pembuatan Amonia (NH3)

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

Fe + K2O

CH4(g) + O2(g ) CO2(g) + 2H2(g)

Ni

N2 diperoleh dari udara melalui proses penyulingan bertingkat. Udara cair dan gas hidrogen diperoleh dari oksidasi gas alam yaitu metana (CH4). Menurut reaksi :

Agar NH3 yang dihasilkan memiliki nilai ekonomis tinggi maka harus menggunakan suhu rendah, tekanan tinggi, konsentrasi N2 dan H2 ditambah hingga berlebih

2. Pembuatan Asam SulfatTahapan dalam pembuatan asam sulfat adalah sebagai berikut :a. Pembentukan Sulfur dioksida

S(l) + O2(g ) SO2(g)

b. Pembentukan Sulfur trioksidaSO2(g) + V2O5(g ) SO3(g) + V2O4(g)

V2O4(g) + ½ O2(g) V2O5(g)

-------------------------------------------------------SO2 + ½ O2 SO3(g) H = -x kkal

c. Pembentukan Asam SulfatSO3(g) + H2SO4(aq ) H2S2O7(aq)

H2S2O7(aq) H2O(l) 2H2SO4(aq)

4 Hubungan Kuantitatif antara Pereaksi dgn Hasil Reaksi

1. Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi ( Kc )

Harga tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi ( Kc ) adalah hasil kali konsentrasi zat – zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi setelah masing – masing zat dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan

Persamaan tetapan kesetimbanganmA + nB pC + qD

nm

qp

c BADC K

Untuk mempermudah perumusan konstanta kesetimbangan, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :a. Reaksi harus dalam keadaan setarab. Setiap reaksi memiliki harga kesetimbangan yang berbeda dan

konstanta tersebut berubah dengan berubahnya temperaturc. Spesies kimia yang ada dalam persamaan kesetimbangan hanya

spesies yang berada dalam keadaan gas (g) dan larutan (aq)d. Konsentrasi zat cair murni (l) dan padat (s) tidak dilibatkan dalam

persamaan konstanta kesetimbangan

Example :2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

2

22

23

c OSOSO K

2. Tetapan kesetimbangan Tekanan Parsial ( Kp )

Harga tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan ( Kp ) adalah hasil kali tekanan parsial gas – gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsial gas – gas pereaksi setelah masing – masing dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan

Persamaan tetapan kesetimbangan tekanan parsialaA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)

bB

aA

dD

cC

p PPPP K

2. Pembuatan Asam SulfatTahapan dalam pembuatan asam sulfat adalah sebagai berikut :a. Pembentukan Sulfur dioksida

S(l) + O2(g ) SO2(g)

b. Pembentukan Sulfur trioksidaSO2(g) + V2O5(g ) SO3(g) + V2O4(g)

V2O4(g) + ½ O2(g) V2O5(g)

-------------------------------------------------------SO2 + ½ O2 SO3(g) H = -x kkal

c. Pembentukan Asam SulfatSO3(g) + H2SO4(aq ) H2S2O7(aq)

H2S2O7(aq) H2O(l) 2H2SO4(aq)

5 Hubungan Kuantitatif antara Pereaksi dgn Hasil Reaksi

1. Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi ( Kc )

Harga tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi ( Kc ) adalah hasil kali konsentrasi zat – zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi setelah masing – masing zat dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan

Persamaan tetapan kesetimbanganmA + nB pC + qD

nm

qp

c BADC K

Untuk mempermudah perumusan konstanta kesetimbangan, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :a. Reaksi harus dalam keadaan setarab. Setiap reaksi memiliki harga kesetimbangan yang berbeda dan

konstanta tersebut berubah dengan berubahnya temperaturc. Spesies kimia yang ada dalam persamaan kesetimbangan hanya

spesies yang berada dalam keadaan gas (g) dan larutan (aq)d. Konsentrasi zat cair murni (l) dan padat (s) tidak dilibatkan dalam

persamaan konstanta kesetimbangan

Example :2SO2g) + O2(g) 2SO3(g)

2

22

23

c OSOSO K

2. Tetapan kesetimbangan Tekanan Parsial ( Kp )

Harga tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan ( Kp ) adalah hasil kali tekanan parsial gas – gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsial gas – gas pereaksi setelah masing – masing dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan

Persamaan tetapan kesetimbangan tekanan parsialaA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)

bB

aA

dD

cC

p PPPP K

Hubungan antara Kc dan Kp sebagai berikut :

Δncp RT K K

Dimana, n = ( c + d ) – ( a + b ) = mol gas akhir – mol gas awal = jumlah koefisien gas kanan – jumlah koefisien gas kiri R = tetapan gas ideal ( 0,0821 atm mol-1K-1

T = suhu ( Kelvin )

Derajad Disosiasiadalah perbandingan mol zat yang terdisosiasi dengan mol zat mula – mula sebelum disosiasi

mula - mulazat mol asi terdisosiyangzat mol Σα

mula - mula mol teruraimol Σα