KESETIMBANGAN KIMIA

KIMIA DASAR IIKELOMPOK 7

PENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIA A + B C

Kebanyakan reaksi kimia merupakan reaksi reversibel. Pada awal proses reversibel, reaksi berlangsung maju ke arah pembentukan produk. Setelah molekul produk terbentuk, proses balik mulai berlangsung, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Bila laju reaksi maju dan reaksi balik sama besar dan konsentrasi reaktan dan produk tidak lagi berubah seiring berjalannya waktu, maka tercapailah kesetimbangan kimia (chemical equilibrium) kesetimbangan kimia merupakan proses dinamik. Reaksi kesetimbangan kimia melibatkan zat-zat yang berbeda untuk reaktan dan produknya. PENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIA

Keadaan kesetimbangan : kecepatan reaksi ke kanan = kecepatan reaksi kekiri reversibelJumlah molekul/ion yang terurai = jumlah molekul/ion yang terbentuk dalam satu satuan waktuKesetimbangan yang dinamis in constant motionUap mengembun dengan laju yang sama dengan air menguapPelarutan padatan, sampai pada titik laju padatan yang terlarut sama dengan padatan yang mengendap saat konsentrasi larutan jenuh (tidak ada perubahan konsentrasi)PENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIA

TETAPAN KESETIMBANGAN N2O4(g) 2NO2(g)Nisbah yang nilainya relatif konstan disebut tetapan kesetimbangan (K).

[ ] awal[ ] kesetimbanganNisbah [ ] saat kesetimbangan[NO2][N2O4][NO2][N2O4][NO2]/[N2O4][NO2]2/[N2O4]0,0000,6700,05470,6430,08514,65 10-30,0500,4460,04570,4480,10204,66 10-30,0300,5000,04750,4910,09674,60 10-3

TETAPAN KESETIMBANGAN

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 + bBcC + dDKC =[C]c [D]d

[A]a [B]bTetapan kesetimbangan empiris (KC)Reaksi dalam larutanTETAPAN KESETIMBANGAN

Adding equations for reactions S(s) + O2(g) SO2(g) K1 = [SO2] / [O2] SO2(g) + 1/2 O2(g) SO3(g) K2 = [SO3] / [SO2][O2]1/2NET EQUATION S(s) + 3/2 O2(g) SO3(g) TETAPAN KESETIMBANGAN

Changing coefficients S(s) + 3/2 O2(g) SO3(g) 2 S(s) + 3 O2(g) 2 SO3(g) TETAPAN KESETIMBANGAN

Kp =[pC]c [pD]d

[pA]a [pB]bp = Tekanan parsialTetapan Kesetimbangan Tekanan ParsialUntuk kesetimbangan yangmelibatkan gas, tekanan parsial dapat digunakan untuk menggantikan konsentrasiTETAPAN KESETIMBANGAN

Menurut hukum gas ideal:pV = nRTp = (n/V)RT = [ ] RTUntuk reaksi fase gas: a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g)danKarena itu,ng = koef gas produk koef gas reaktan Hubungan KP dengan KCTETAPAN KESETIMBANGAN

(1) 4 NH3(g) + 7 O2(g) 4 NO2(g) + 6 H2O(g)(2) CH3OH(l) + CH3COOH(l) CH3COOCH3(l) + H2O(l)(3) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)(4) BaCl2(aq) + Na2SO4(aq) BaSO4(s) + NaCl(aq)Tidak ada KP untuk reaksi (2) dan (4), karena tidak ada zat yang berfase gas.CONTOH

Arti Nilai Tetapan KesetimbanganNilai 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

K >> 1 reaksi lebih banyak ke arah produk (kesetimbangan berada di kanan).K

Tuliskan rumus Kc dan KP untuk reaksi-reaksi berikut:Jawab: (a) 2 ZnS(s) + 3 O2(g) 2 ZnO(s) + 2 SO2(g)(b) 2 HCrO4-(aq) Cr2O72-(aq) + H2O(l)Apakah reaksi-reaksi di atas termasuk kesetimbangan homogen atau heterogen?(a)(b)Kesetimbangan heterogenTidak ada KPKesetimbangan homogenLATIHAN

(a) Pada suhu tertentu, untuk reaksi N2O4(g) 2NO2(g) pada saat kesetimbangan terdapat 0,1 mol N2O4 dan 0,06 mol NO2 dalam volume 2 L. Hitunglah nilai Kc.(b) Pada suhu yang sama, ke dalam wadah bervolume 2 L dimasukkan 0,8 mol N2O4. Hitunglah konsentrasi zat-zat dalam reaksi pada kesetimbangan yang baru.Jawab: Jawab: LATIHAN

N2O4(g)2 NO2(g)Mula-mula0,8 molReaksix+2xSetimbang0,8 x 2x

x2 + 0,009x 0,0072 = 0 x = 0,0809 molJadi, pada saat kesetimbangan tercapai[NO2] = 2x mol/2L = 0.0809 M[N2O4] = (0,8 x) mol/2 L = 0,7191 mol/2 L = 0,3595 MLATIHAN

MACAM KESETIMBANGAN KIMIA

1. Kesetimbangan dalam sistem homogena. Kesetimbangan dalam sistem gas-gas Contoh: 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)b.Kesetimbangan dalam sistem larutan-larutan Contoh: 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 larutan Contoh: BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42- (aq)c. Kesetimbangan dalam sistem larutan padat gas Contoh: Ca(HCO3)2(aq) CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIAUsaha 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 kesetimbangan1. Perubahan KonsentrasiFAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA[Produk] , [Reaktan] Q > K Kesetimbangan bergeser ke kiri [Produk] , [Reaktan] Q < K Kesetimbangan bergeser ke kanan

(a) Larutan Fe(SCN)3: campuran warna merah FeSCN2+ dan warna kuning Fe3+ (b) Setelah penambahan NaSCN: kesetimbangan bergeser ke kiri(c) Setelah penambahan Fe(NO3)3: kesetimbangan juga bergeser ke kiri(d) Setelah penambahan H2C2O4: kesetimbangan bergeser ke kanan; warna kuning berasal dari ion Fe(C2O4)33-FeSCN2+ Fe3+ + SCN- merah kuning tak muda berwarna

Hanya berpengaruh terhadap fase gas; tidak memengaruhi fase cair dan padat.V , P Q < K Kesetimbangan bergeser ke koef gas terbesar V , P Q > K Kesetimbangan bergeser ke koef gas terkecilN2O4(g) 2 NO2(g) Volume wadah diperbesar [N2O4] maupun [NO2] mengalami pengenceran. (tekanan diperkecil) penurunan pembilang > penyebut karena [NO2] dipangkatkan 2 Q < K kesetimbangan bergeser ke kananContoh:FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

Contoh 2:CoCl42- + 6 H2O Co(H2O)62+ + 4 Cl- biru merah mudaReaksi pembentukan CoCl42- endoterm: larutan berwarna biru jika dipanaskan dan merah muda jika didinginkan.FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

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.FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

Tidak seperti perubahan konsentrasi, volume, atau tekanan, perubahan suhu tidak hanya menggeser kesetimbangan, tetapi juga mengubah nilai K.T Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm T Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi eksotermContoh 1:N2O4(g) 2 NO2(g) H o = 58,0 kJ atau N2O4(g) 2 NO2(g) 58,0 kJReaksi pembentukan NO2 dari N2O4 endoterm; reaksi sebaliknya eksoterm. Pemanasan akan memperbesar [NO2] (warna makin cokelat), pendinginan akan memperbesar [N2O4] (warna cokelat memudar).FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

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. kirib. kiri c. tidak terjadid. kananLATIHAN

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.

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

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 reaksiSehingga tetapan kesetimbangan yang diturunkan secara kinetik tidak dipengaruhi oleh mekanisme yang dipilih.FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

LATIHAN1. 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.LATIHAN

Jawaban no.2Misal mol A mula-mula = x mol A + 2B AB2Mula-mula: x 4Terurai : 1 2Setimbang: 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] = 1/5 x = 26 [A] [B]2 (x-1)/5 . (2/5)2

LATIHAN

Pendugaan Arah ReaksiPada setiap saat selama berlangsungnya reaksi dapat dirumuskan nisbah konsentrasi-konsentrasi yang bentuknya sama dengan rumus tetapan kesetimbangan. Nisbah ini disebut kuosien reaksiApabila nilai yang disubstitusikan ke dalam kuosien reaksi Q merupakan konsentrasi-konsentrasi dalam keadaan setimbang, maka Q akan sama dengan K.

Rumus Q = K, tetapi nilainya belum tentu sama:Q = K reaksi dalam keadaan setimbangQ < K produk < reaktan; reaksi bergeser ke kanan (ke arah produk)Q > K produk > reaktan; reaksi bergeser ke kiri (ke arah reaktan)Arah reaksi dapat diduga dengan menghitung kuosien hasil reaksi (Q).Pendugaan Arah Reaksi

Contoh Quotion ReaksiKita tentukan Kc = 54 pada 425,4oCJika kita mempunyai campuran sbg berikut, perkirakan arah dari reaksiPada awal reaksi

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

****************************