LTM INNE

Konstanta Kesetimbangan

Tetapan kesetimbangan (K) merupakan konstanta (angka/nilai tetap) perbandingan zat ruas kanan dengan ruas kiri pada suatu reaksi kesetimbangan. Tiap reaksi memiliki nilai K yang khas, yang hanya berubah dengan pengaruh suhu. Rumus tetapan kesetimbangan KC secara garis besar merupakan perbandingan (hasil bagi) antara konsentrasi molar ([ ]) zat-zat ruas kanan dengan konsentrasi molar zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisiennya. Fasa padat (s) dan cair (l) tidak memiliki konsentrasi, maka kedua fasa ini tidak dilibatkan dalam rumus tetapan kesetimbangan KC

Rumus tetapan kesetimbangan KP merupakan perbandingan (hasil bagi) antara tekanan parsial (PX) zat-zat ruas kanan dengan tekanan parsial zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisien masing-masing. Hanya zat yang berfasa gas (g) yang diperhitungkan dalam rumus tetapan kesetimbangan KP.

Konstanta konsentrasi dengan konstanta tekanan dapat dihubungkan melalui persamaan gas ideal pada suhu sama, dapat dirumuskan:

dimana R adalah tetapan gas ideal (0,082 atm/mol K), T adalah suhu (K), dan n adalah selisih jumlah koefisien zat di kanan dengan jumlah koefisien zat di kiri

Reaksi kesetimbangan yang berkaitan nilai konstanta kesetimbangannya dapat berubah menurut ketentuan-ketentuan berikut:

1. Jika reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga Kc juga dibalik.

2. Jika koefisien reaksi kesetimbangan dikali faktor n, maka harga Kc dipangkat n.

3. Jika reaksi-reaksi yang berkaitan dijumlah, maka harga Kc total adalah hasil kali Kc dari reaksi-reaksi yang dijumlah.

Kesetimbangan Disosiasi

Kesetimbangan disosiasi adalah reaksi kesetimbangan yang menguraikan suatu zat menjadi zat lain, dan reaksi baliknya adalah kesetimbangan asosiasi/pembentukan. Derajat disosiasi adalah perbandingan jumlah mol terdisosiasi (bereaksi) dengan jumlah mol zat sebelum terdisosiasi (mula-mula) yang dapat dihitung dengan cara :

Nilai derajat disosiasi berkisar 0 ≤ a ≤ 1, jika nilai a = 0, maka tidak ada penguraian yang terjadi. Jika nilai a = 1, maka zat terurai seluruhnya, dan jika nilai 0 < a < 1, maka zat terurai sebagian (setimbang).

Dekomposisi CaCO3

Reaksi dekomposisi adalah jenis reaksi kimia dimana senyawa dipecah menjadi komponen yang lebih sederhana, karena reaksi dekomposisi melibatkan pemecahan ikatan kimia, maka diperlukan penambahan energi (panas, arus listrik, dll). Dekomposisi CaCO3 dilakukan dengan metode dekomposisi termal, dimana panas sebagai energi tambahan.

Kalsium karbonat dipanaskan hingga ikatan kimianya terputus dan terurai menjadi kalsium oksida dan karbon dioksida. Dalam reaksi ini kalsium karbonat kehilangann ikatannya dengan atom karbon dan dua atom oksigen, atom karbon dan oksigen ini berubah menjadi karbon dioksida sebgai produk sampingan. Namun kalsium tetap berikatan dengan satu atom okksigen karena ikatan keduanya sangat kuat sehingga dihasilkan kalsium oksida sebagai produk utama. Proses ini dinamakan proses kalsinasi, dimana dilakukan pemanasan pada suhu tinggi tapi masih dibawah suhu titik leleh tanpa disertai reagen yang dapat merubah bentuk senyawa menjadi konsentrat. Reaksi yang berlangsung adalah :

CaCO3 (s) → CaO(s) + CO2 (g)

JAWABAN PEMICU

2. Terangkan mengapa metode (b) lebih berhasil untuk mendekomposisikan CaCO3 dengan mengacu pada prinsip Le Chatelier !Jawaban :

Pada metode (b), potongan marmer dipanaskan pada wadah terbuka untuk mendapatkan endapan kapur. Jika dibandingkan dengan metode (a), yang reaksi dekomposisinya dilakukan pada tabung tertutup, dapat diketahui bahwa reaksi metode (b) terjadi pada suhu dan tekanan yang lebih rendah karena dilakukan pada wadah terbuka. Berdasarkan prinsip Le Chatelier, terjadinya penurunan suhu dan tekanan mengakibatkan volume akan membesar sehingga akan terjadi pergeseran reaksi ke arah ruas dengan koefisien lebih banyak.

CaCO3 (s) → CaO(s) + CO2 (g)

Berdasarkan reaksi diatas dapat diketahui bahwa jumlah koefisien pada ruas kanan (2) lebih besar dari jumlah koefisien pada ruas kiri (1), maka reaksi bergeser ke arah ruas kanan atau ke arah produk. Bergesernya reaksi ke arah produk mengakibatkan produk yang dihasilkan lebih banyak, karena hal inilah metode (b) lebih berhasil untuk mendekomposisikan CaCO3.

3. Tuliskan reaksinya dan turunkan persamaan untuk menentukan konstanta kesetimbangan, apabila diketahui kalsium oksida dan kalsium karbonat adalah padat. Jelaskan bagaimana anda dapat menentukan derajat disosiasi untuk reaksi ini ! apabila

ada kenaikan tekanan, reaksi kesetimbangan akan bergeser kearah mana ? Jelaskan mengapa demikian !Jawaban :

CaCO3 (s) → CaO(s) + CO2 (g)

Konstanta kesetimbangan hanya dapat dihitung saat kondisi zat dalam fasa gas dan liquid, jika reaksi mengandung zat berwujud padat dan cair, maka pangkat konsentrasi zatnya nol, karena zat padat dan cair tidak memiliki konsentrasi. Hanya zat CO2 yang dapat menjadi konstanta perhitungan, sehingga persamaan konstanta kesetimbangan yang terbentuk adalah :

K=[CO2 ]

[CaCo¿¿3][CaO ]01 ¿

K = [CO2 ]1

Berdasarkan prinsip Le Chatelier, penambahan tekanan dengan cara memperkecil volum akan memperbesar konsentrasi semua komponen, maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan. Untuk mengurangi tekanan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Berdasarkan reaksi diatas koefisien ruas kiri (1) lebih kecil dari koefisien ruas kanan (2), sehingga reaksi bergeser ke arah kiri atau ke arah reaktan.

4. Andaikan reaksi dekomposisi tersebut terjadi pada suhu 1200 K dan ∆G˚ = - 13,8 kJ/ mol, bagaimanakah anda dapat menentukan konstanta kesetimbangan reaksi tersebut ? Apa yang terjadi dengan reaksi tersebut jika suhunya diturunkan atau dinaikan ? Berikan pengaruhnya terhadap nilai konstanta kesetimbangannya ? Berikan satu contoh reaksi !Jawaban : Diketahui : ∆G˚ = - 13,8 kJ/mol T = 1200 KDitanya : K

∆G˚ = - RT ln K

-13,8 x 103 = - 8,314 x 1200 x ln K

log10K = 13800

8,314 x1200

log10K = 1,38

K = 0,14

Contoh reaksi : CaCO3 (s) ↔ CaO(s) + CO2 (g) ∆H = +178,3 kJ

Reaksi diatas merupakan reaksi dekomposisi CaCO3 yang bersifat endoterm. Apabila suhu pada reaksi tersebut dinaikan, maka berdasarkan prinsip Le Chatelier reaksi akan bergeser ke arah ruas yang membutuhkan kalor (endoterm), pada reaksi ini adalah ruas kiri atau reaktan. Sedangkan jika suhu pada reaksi tersebut diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke arah ruas yang membebaskan kalor (eksoterm), pada reaksi ini adalah ruas kanan atau produk.

Reaksi kesetimbangan yang berkaitan nilai konstanta kesetimbangannya dapat berubah menurut ketentuan-ketentuan berikut:

1. Jika reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga Kc juga dibalik.

2. Jika koefisien reaksi kesetimbangan dikali faktor n, maka harga Kc dipangkat n.

3. Jika reaksi-reaksi yang berkaitan dijumlah, maka harga Kc total adalah hasil kali Kc dari reaksi-reaksi yang dijumlah.

Berdasarkan penjelasan diatas, maka didapatkan reaksi seperti berikut :

Reaksi saat suhu dinaikan : CaCO3 (s) → CaO(s) + CO2 (g) K1 = 0,14

Reaksi saat suhu dinaikan : CaO(s) + CO2 (g) → CaCO3 (s) K2 = 1

0,14 = 7,14

Pada saat suhu mengalami penurunan, arah reaksinya diballik sehingga nilai konstantanya

pun mengalami perubahan menjadi 1K

.