kesetimbangan kimia friska

KESETIMBANGAN KIMIA

FRISKA J. PURBA8136142010

PENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIAPENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIA

A + B C

Keadaan kesetimbangan :• kecepatan reaksi ke kanan = kecepatan

reaksi kekiri reversibel• Jumlah molekul/ion yang terurai = jumlah

molekul/ion yang terbentuk dalam satu satuan waktu

• Kesetimbangan yang dinamis in constant motion

Uap mengembun dengan laju yang sama dengan air menguap

Pelarutan padatan, sampai pada titik laju padatan yang terlarut sama dengan padatan yang mengendap saat konsentrasi larutan jenuh (tidak ada perubahan konsentrasi)

PENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIAPENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIA

TETAPAN KESETIMBANGAN TETAPAN KESETIMBANGAN

NN22OO4(4(gg )) 2NO 2NO2(2(gg ))

[ ] awal [ ] kesetimbangan Nisbah [ ] saat kesetimbangan

[NO2] [N2O4] [NO2] [N2O4] [NO2]/[N2O4] [NO2]2/[N2O4]

0,0000,000 0,6700,670 0,05470,0547 0,6430,643 0,08510,0851 4,65 4,65 ×× 10 10-3-3

0,0500,050 0,4460,446 0,04570,0457 0,4480,448 0,10200,1020 4,66 4,66 ×× 10 10-3-3

0,0300,030 0,5000,500 0,04750,0475 0,4910,491 0,09670,0967 4,60 4,60 ×× 10 10-3-3

Nisbah Nisbah yang nilainya relatif konstan disebut yang nilainya relatif konstan disebut

tetapan kesetimbangan (tetapan kesetimbangan (KK).).

]O[N

][NO

42

22

Hukum Guldberg dan

Wange:

Dalam keadaan kesetimbangan pada suhu tetap, maka hasil kali konsentrasi zat-zat

hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi yang sisa dimana

masing-masing konsentrasi itu dipangkatkan dengan koefisien reaksinya

adalah tetap.


Hukum Empiris Aksi Massa (Guldberg & Waage)

aA + bB cC + dD

KC =[C]c [D]d

[A]a [B]b

Tetapan kesetimbangan empiris (KC)

Reaksi dalam larutan


Adding equations for reactions

S(s) + OS(s) + O22(g) (g) SO SO22(g) (g) KK11 = [SO = [SO22] / [O] / [O22]]

SOSO22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O22(g) (g) SO SO33(g)(g)

KK22 = [SO = [SO33] / [SO] / [SO22][O][O22]]1/21/2

NET EQUATIONNET EQUATION

S(s) + 3/2 OS(s) + 3/2 O22(g) (g) SO SO33(g)(g)

Knet =

[SO3]

[O2]3/2 = K1 • K2


Changing coefficientsChanging coefficients

S(s) + 3/2 OS(s) + 3/2 O22(g) (g) SO SO33(g)(g)

2 S(s) + 3 O2 S(s) + 3 O22(g) (g) 2 SO 2 SO33(g)(g)

Knew = [SO3 ]2

[O2 ]3 = (Kold)2

K = [ S O 3 ]

[ O 2 ] 3 / 2

K n e w = [S O 3 ]2

[O 2 ]3


Changing directionChanging direction

S(s) + OS(s) + O22(g) SO(g) SO22(g)(g)

SOSO22(g) (g) S(s) + O S(s) + O22(g)(g)

K = [S O 2 ]

[O 2 ]

K n e w = [O 2 ][S O 2 ]

= 1

K o ld

K ne w = [O 2 ][S O2 ]


Kp =[pC]c [pD]d

[pA]a [pB]b

p = Tekanan parsial

Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial

Untuk kesetimbangan yangmelibatkan gas, tekanan parsial dapat digunakan untuk menggantikan konsentrasi


Menurut hukum gas ideal:Menurut hukum gas ideal:pVpV = = nRTnRT pp = ( = (n/V)RTn/V)RT = [ ] = [ ] RTRT

Untuk reaksi fase gas: Untuk reaksi fase gas: a a AA((gg)) + + bb B B((gg)) c c CC((gg)) + + dd D D((gg))

ba

dc

CK [B][A]

[D][C]= dandanba

dc

P pp

ppK

B)(A)(

D)(C)(=

⇒⇒ Karena itu,Karena itu,

)()( badcba

dc

bbaa

ddcc

ba

dc

P pp

ppK +−+=== (RT)

[B][A][D][C]

(RT)[B](RT)[A](RT)[D](RT)[C]

B)(A)(D)(C)(

gnCP KK ∆= (RT) ∆∆nngg = = ΣΣ koef gas produk – koef gas produk – ΣΣ koef koef

gas reaktangas reaktan

Hubungan Hubungan KKPP dengan dengan KKCC


(1) (1) 44 NHNH33((gg)) + 7 + 7 OO22((gg)) 4 4 NONO22((gg)) + + 6 H6 H22OO((gg))

(2) CH(2) CH33OHOH((ll)) + CH + CH33COOHCOOH((ll)) CH CH33COOCHCOOCH3(3(ll)) + H + H22OO((ll))

(3) (3) CaCOCaCO3(3(ss)) CaO CaO((ss)) + CO + CO2(2(gg))

(4) (4) BaClBaCl2(2(aqaq)) + Na + Na22SOSO4(4(aqaq)) BaSO BaSO4(4(ss)) + NaCl + NaCl((aqaq))

72

43

62

42

][O][NH

O][H][NO=CK 7

24

3

62

42

O()NH(

O)H()NO

)

(

pp

ppK P =

COOH]OH][CH[CH

O]][HCOOCH[CH

33

233=CK

Tidak ada Tidak ada KKPP untuk reaksi (2) dan (4), karena tidak ada zat yang berfase gas. untuk reaksi (2) dan (4), karena tidak ada zat yang berfase gas.

][CO 2=CK )( 2COpK P =

]SO][Na[BaCl[NaCl]

422

=CK

CONTOHCONTOH

Arti Nilai Tetapan KesetimbanganArti Nilai Tetapan Kesetimbangan

Nilai numeris Kc atau Kp yang sangat besar menandakan bahwa reaksi berjalan ke kanan sebagaimana dituliskan, berlangsung sempurna atau mendekati sempurna

Nilai numeris Kc atau Kp yang sangat kecil menyatakan bahwa reaksi ke kanan sebagaimana dituliskan tidak berlangsung besar-besaran

KK >> 1 >> 1 reaksi lebih banyak ke arah produk reaksi lebih banyak ke arah produk

(kesetimbangan berada di kanan).(kesetimbangan berada di kanan).

KK << 1 << 1 reaksi lebih banyak ke arah reaktan (kesetimbangan reaksi lebih banyak ke arah reaktan (kesetimbangan

terletak di kiri).terletak di kiri).

2 H2 H2(2(gg)) + O + O2(2(gg)) 2 H 2 H22OO((gg)) KKCC = 9,1 = 9,1 ×× 10 108080

NN22OO4(4(gg)) 2 NO 2 NO2(2(gg)) KKCC = 4,63 = 4,63 ×× 10 10-3-3

ContohContoh ::

ContohContoh ::

Tuliskan rumus Tuliskan rumus KKcc dan dan KKPP untuk reaksi-reaksi berikut: untuk reaksi-reaksi berikut:

Jawab:Jawab:

(a) 2 ZnS(a) 2 ZnS((ss)) + 3 O + 3 O2(2(gg)) 2 ZnO 2 ZnO((ss)) + 2 SO + 2 SO2(2(gg))

(b) 2 HCrO(b) 2 HCrO44--((aqaq)) Cr Cr22OO77

2-2-((aqaq)) + H + H22OO((ll))

Apakah reaksi-reaksi di atas termasuk kesetimbangan homogen Apakah reaksi-reaksi di atas termasuk kesetimbangan homogen

atau heterogen?atau heterogen?

(a)(a)

((bb))

32

22

][O

][SO=CK

2-4

-272

][HCrO

]OCr[=CK

32

22

)(O

)(SO

p

pK P = Kesetimbangan heterogenKesetimbangan heterogen

Tidak ada Tidak ada KKPP Kesetimbangan homogenKesetimbangan homogen

LATIHANLATIHAN

((aa)) Pada suhu tertentu, untuk reaksi N Pada suhu tertentu, untuk reaksi N22OO4(4(gg)) 2NO 2NO2(2(gg)) pada saat pada saat

kesetimbangan terdapat 0,1 mol Nkesetimbangan terdapat 0,1 mol N22OO44 dan 0,06 mol NO dan 0,06 mol NO22 dalam volume dalam volume

2 L. Hitunglah nilai 2 L. Hitunglah nilai KKcc..

(b) Pada suhu yang sama, ke dalam wadah bervolume 2 L dimasukkan 0,8 mol (b) Pada suhu yang sama, ke dalam wadah bervolume 2 L dimasukkan 0,8 mol

NN22OO44. Hitunglah konsentrasi zat-zat dalam reaksi pada kesetimbangan . Hitunglah konsentrasi zat-zat dalam reaksi pada kesetimbangan

yang baru.yang baru.

22

42

22 101,8

L)mol/2(0,1

L)mol/2(0,06

]O[N

][NO −×===cKJawab:Jawab:

Jawab:Jawab: NN22OO4(4(gg)) 2 NO2 NO2(2(gg))

Mula-mulaMula-mula 0,8 mol0,8 mol

ReaksiReaksi ––xx +2+2xx

SetimbangSetimbang 0,8 – 0,8 – xx 22xx

LATIHANLATIHAN

xx22 + 0,009 + 0,009xx – 0,0072 = 0 – 0,0072 = 0

xx = 0,0809 mol = 0,0809 mol

Jadi, pada saat kesetimbangan tercapaiJadi, pada saat kesetimbangan tercapai

[NO[NO22] = 2] = 2xx mol/2L = 0.0809 M mol/2L = 0.0809 M

[N[N22OO44] = (0,8 – ] = (0,8 – xx) mol/2 L = 0,7191 mol/2 L ) mol/2 L = 0,7191 mol/2 L

= 0,3595 M= 0,3595 M

Lmol/2)-(0,8

L)mol/2(2 2

x

xK c =

)-(0,8

2

x

x2108,1 2 =× − ⇒⇒

LATIHANLATIHAN

MACAM KESETIMBANGAN KIMIAMACAM KESETIMBANGAN KIMIA

(a) (a) Kesetimbangan fisikaKesetimbangan fisika :: melibatkan 1 zat dalam 2melibatkan 1 zat dalam 2 fase yang berbedafase yang berbeda

HH22OO((ll)) H H22OO((gg))

(b) (b) Kesetimbangan kimiaKesetimbangan kimia :: melibatkan zat yang melibatkan zat yang berbeda sebagai reaktan berbeda sebagai reaktan dan produkdan produk

Contoh:Contoh:

Contoh:Contoh:

NN22OO4(4(gg)) (tak berwarna) (tak berwarna) 2NO 2NO2(2(gg)) (cokelat gelap) (cokelat gelap)

1. Kesetimbangan dalam sistem homogena. Kesetimbangan dalam sistem gas-gas

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

b. Kesetimbangan dalam sistem larutan-larutanContoh: NH4OH(aq) NH4+(aq) + OH- (aq)

2. Kesetimbangan dalam sistem heterogena. Kesetimbangan dalam sistem padat gas

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

b. Kesetimbangan sistem padat larutanContoh: BaSO4(s) Ba2

+(aq) + SO42- (aq)

c. Kesetimbangan dalam sistem larutan padat gasContoh: Ca(HCO3)2(aq) CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)

MACAM KESETIMBANGAN KIMIAMACAM KESETIMBANGAN KIMIA

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIA

Usaha untuk mengubah suhu, tekanan atau konsentrasi pereaksi dalam suatu sistem dalam keadaan setimbang merangsang terjadinya reaksi yang mengembalikan kesetimbangan pada sistem tersebut

Bila suatu sistem dalam kesetimbangan mendapatgangguan eksternal maka sistem tersebut akan

melakukan perubahan yang mengatasi gangguan tersebut, dan menyusun ulang kesetimbangan baru

dengan Kc yang sama pergeseran pergeseran kesetimbangankesetimbangan

1. Perubahan Konsentrasi


[Produk] [Produk] ↑↑, [Reaktan] , [Reaktan] ↓↓ QQ > > KK Kesetimbangan bergeser ke kiri Kesetimbangan bergeser ke kiri

[Produk] [Produk] ↓↓, [Reaktan] , [Reaktan] ↑↑ QQ < < KK Kesetimbangan bergeser ke kanan Kesetimbangan bergeser ke kanan

(a) Larutan Fe(SCN)(a) Larutan Fe(SCN)33: campuran warna merah FeSCN: campuran warna merah FeSCN2+2+ dan warna kuning dan warna kuning

FeFe3+3+ (b) Setelah penambahan NaSCN: kesetimbangan bergeser ke kiri(b) Setelah penambahan NaSCN: kesetimbangan bergeser ke kiri

(c) Setelah penambahan Fe(NO(c) Setelah penambahan Fe(NO33))33: kesetimbangan juga bergeser ke kiri: kesetimbangan juga bergeser ke kiri

(d) Setelah penambahan H(d) Setelah penambahan H22CC22OO44: kesetimbangan bergeser ke kanan; : kesetimbangan bergeser ke kanan;

warna kuning berasal dari ion Fe(Cwarna kuning berasal dari ion Fe(C22OO44))333-3-

FeSCNFeSCN2+2+ Fe Fe3+3+ + + SCN SCN--

merahmerah kuningkuning taktak mudamuda berwarnaberwarna

Hanya berpengaruh terhadap fase gas; tidak memengaruhi fase cair Hanya berpengaruh terhadap fase gas; tidak memengaruhi fase cair dan padat.dan padat.

VV ↑↑, , PP ↓↓ QQ < < KK Kesetimbangan bergeser ke Kesetimbangan bergeser ke ΣΣ koef gas terbesar koef gas terbesar

V V ↓↓, , PP ↑↑ QQ > > KK Kesetimbangan bergeser ke Kesetimbangan bergeser ke ΣΣ koef gas terkecil koef gas terkecil

NN22OO4(4(gg)) 2 NO 2 NO2(2(gg))

Volume wadah diperbesar Volume wadah diperbesar →→ [N [N22OO44] maupun [NO] maupun [NO22] mengalami ] mengalami

pengenceran.pengenceran. ((ttekanan diperkecil)ekanan diperkecil)

]O[N

][NO

42

22=Q ⇒⇒ penurunan pembilang > penyebut karena [NOpenurunan pembilang > penyebut karena [NO22] ]

dipangkatkan 2 dipangkatkan 2 →→ QQ < < KK →→ kesetimbangan kesetimbangan

bergeser ke kananbergeser ke kanan

Contoh:Contoh:


ContohContoh 2 2::CoClCoCl44

2-2- + 6 H + 6 H22O O Co(H Co(H22O)O)662+2+ + 4 Cl + 4 Cl--

birubiru merah mudamerah muda

Reaksi pembentukan CoClReaksi pembentukan CoCl442-2-

endoterm: larutan berwarna endoterm: larutan berwarna

biru jika dipanaskan dan biru jika dipanaskan dan

merah muda jika didinginkan.merah muda jika didinginkan.


Perubahan tekanan hanya berpengaruh untuk gas.Fase padat dan cair pengaruh tekanan diabaikan.Sesuai hukum Boyle maka :

Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil) maka reaksi bergeser ke arah jumlah mol gas yang terkecil.

Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar) maka reaksi bergeser ke arah jumlah mol gas yang terbesar.

Karena koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol maka cukup memperhatikan jumlah koefisien gas pada masing-masing ruas.


Tidak seperti perubahan konsentrasi, volume, atau tekanan, perubahan Tidak seperti perubahan konsentrasi, volume, atau tekanan, perubahan

suhu tidasuhu tidakk hanya menggeser kesetimbangan, tetapi juga hanya menggeser kesetimbangan, tetapi juga mengubah mengubah

nilai nilai KK..

TT ↑↑ Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm

TT ↓↓ Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi eksoterm Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi eksoterm

ContohContoh 1 1::

NN22OO4(4(gg)) 2 NO 2 NO2(2(gg)) ∆∆HH oo = 58,0 kJ = 58,0 kJ atauatau

NN22OO4(4(gg)) 2 NO 2 NO2(2(gg)) –– 58,0 kJ58,0 kJ

Reaksi pembentukan NOReaksi pembentukan NO22 dari N dari N22OO44

endoterm; reaksi sebaliknya eksoterm. endoterm; reaksi sebaliknya eksoterm. Pemanasan akan memperbesar [NOPemanasan akan memperbesar [NO22] ]

(warna makin cokelat), pendinginan (warna makin cokelat), pendinginan akan memperbesar [Nakan memperbesar [N22OO44] (warna ] (warna

cokelat memudar).cokelat memudar).

Setiap bola berisi Setiap bola berisi campuran gas campuran gas NONO22 dan N dan N22OO44

Dalam Dalam air esair es

Dalam air Dalam air panaspanas


Ke arah manakah reaksi di bawah ini bergeser bilapada suhu yang tetap, tekanan diperbesar (volumediperkecil)

a. CaCO3 (p) CaO (p) + CO2 (g)

b. PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)

c. H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)

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

Penyelesaian:

a. kiri

b. kiri

c. tidak terjadi

d. kanan

LATIHANLATIHAN

4. Pengaruh Kekuatan Ion = pengaruh konsentrasi

5. Peranan KatalisatorKatalisator adalah zat yang dapat mempercepat reaksi tapi tidak ikut bereaksi.Sesuai dengan fungsinya mempercepat reaksi maka akan mempercepar tercapainya proses kesetimbangan, dengan cara mempercepat reaksi maju dan reaksi balik sama besar.Fungsi katalisator pada awal reaksi (sebelum kesetimbangan tercapai).Jika kecepatan reaksi maju = kecepatan reaksi balik maka katalis berhenti berfungsi.


Katalis dalam reaksi dapat balik dapat mempercepat reaksi baik kekanan atau kekiri. Keadaan kesetimbangan tercapai lebih cepat tetapi tidak mengubah jumlah kesetimbangan dari spesies-spesies yang bereaksi.

Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi agar tercapai energi aktivasi yang lebih rendah.

Keadaan kesetimbangan tidak bergantung pada mekanisme reaksi

Sehingga tetapan kesetimbangan yang diturunkan secara kinetik tidak dipengaruhi oleh mekanisme yang dipilih.


5. Peranan Katalisator

LATIHANLATIHAN

1. 0,1 mol HI dimasukkan dalam tabung 1 lt dan terurai sesuai reaksi :

2HI H2 + I2. Jika I2 yang terbentuk adalah 0,02 mol,

berapa harga K?

2. Tetapan kesetimbangan untuk reaksi : A + 2B AB2 adalah 0,25. Berapa jumlah mol A yang harus dicampurkan

pada 4 mol B dalam volume 5 lt agar menghasilkan 1 mol AB2.

Jawaban no 1.Jawaban no 1.LATIHANLATIHAN

Jawaban no.2Jawaban no.2 Misal mol A mula-mula = x mol

A + 2B AB2

Mula-mula : x 4

Terurai : 1 2

Setimbang : x-1 4-2 = 2 1

[AB2] = 1 / 5 lt = 1/5

[A] = x-1 / 5 lt = (x-1)/5

[2B] = 2 / 5 lt = 2/5

K = [AB2] ¼ = 1/5 x = 26

[A] [B]2 (x-1)/5 . (2/5)2

LATIHANLATIHAN

Pendugaan Arah Reaksi

Pada setiap saat selama berlangsungnya reaksi dapat dirumuskan nisbah konsentrasi-konsentrasi yang bentuknya sama dengan rumus tetapan kesetimbangan.

Nisbah ini disebut kuosien reaksi

...][][

...][][ba

dc

BA

DCQ =

Apabila nilai yang disubstitusikan ke dalam kuosien reaksi Q merupakan konsentrasi-konsentrasi dalam keadaan setimbang, maka Q akan sama dengan K.

Rumus Rumus QQ = = KK, tetapi nilainya , tetapi nilainya belum tentu sama:belum tentu sama:

QQ = = KK reaksi dalam reaksi dalam keadaan setimbangkeadaan setimbang

QQ < < KK produk < produk <

reaktan; reaksi bergeser reaktan; reaksi bergeser ke ke

kanan (ke arah produk)kanan (ke arah produk)

QQ > > KK produk > reaktan; produk > reaktan;

reaksi bergeser reaksi bergeser ke ke kiri kiri

(ke arah reaktan)(ke arah reaktan)

KesetimbanganΔG = 0

Reaktan murni

Produkmurni

Q < KΔG < 0

Q > KΔG > 0

G

AArah reaksi dapat diduga dengan menghitung rah reaksi dapat diduga dengan menghitung kuosien kuosien hasil reaksi (Q)hasil reaksi (Q)..

Pendugaan Arah Reaksi

Contoh Quotion Reaksi

Kita tentukan Kc = 54 pada 425,4oC

Jika kita mempunyai campuran sbg berikut, perkirakan arah dari reaksi

Pada awal reaksi

Karena Q < Kc, maka sistem tidak dalam kesetimbangan dan reaksi akan berlangsung ke arah kanan

Contoh Quotion Reaksi

kesetimbangan kimia friska

Education