modul iv

MODUL IV

A. Judul :

Hukum Kesetimbangan Kimia, Tetapan Kesetimbangan

B. Tujuan :

- Memahami hukum-hukum kesetimbangan kimia dan tetapan kesetimbangan

C. Dasar Teori

Pada umunya ketika reaksi kimia berlangsung, laju reaksi berkurang dan

konsentrasi pereaksipun berkurang. Dalam banyak hal setelah waktu tertentu reaksi

dapat bekesudahan yaitu semua pereaksi habis bereaksi namun banyak reaksi yang

tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu. Konsentrasi pereaksi dan

produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian disebut reaksi reversibel dan

mencapai kesetimbangan. Ketika reaksi berlangsung laju reaksi ke depan (ke kanan).

Sedangkan laju reaksi sebaliknya bertambah sebaliknya bertambah sebab

konsentrasinya berkurang dan konsentrasi produk reaksi bertambah. Pada saat laju

reaksi ke kanan dan laju reaksi sebaliknya menjadi sama. Jika hal ini yang terjadi

pereaksi dan produk reaksi berada dalam satu keadaan yang disebut kesetimbangan

dinamik.

Sistem kesetimbangan kimia didapat suatu hubungan matematika yang

sederhana antara hasil konsentrasi dan konsentrasi pereaksi

aA + bB cC + dD

Pada suhu yang tetap :

[C]c + [D]d

[A]a + [B]b

Pada pecobaan berikut akan dipelajari secara kualitatif reaksi :

Fe3+ + SCN +

= K

Konsentrasi dari masing-masing ion tersebut di atas dapat ditentukan secara

kalorimeter. Penentuan secara kalorimeter ini berdasarkan fakta bahwa intensitas dari

suatu berkas cahaya yang melalui larutan yanng berwarna, bergantung pada jumlah

partikel yang berwarna yang dalam jalan berkas cahaya tersebut. Dengan demikian

intensitas cahaya ini berbanding lurus dengan konsentrasi dari larutan dan dengan

panjangnya jalan berkas cahaya tersebut. Untuk jelasnya perhatikan gelas yang penuh

denngan air teh. Intensitas warna dari air teh tersebut akan lebih kecil apabila dulihat

dari samping, jika dibandingkan dengan intensitas warna tergantung pada konsentrasi

dan tinggi atau dalamnya larutan. Dengan demikian, maka suatu larutan dengan

konsentrasi 1M yang tingginya 1cm intensitas warnanya akan sama dengan larutan

0.5M dengan tinggi 2cm. Untuk 2 macam air teh yang terdapat masing-masing dalam

dua tabung reaksi dan mempunyai warna yang sama akan berlaku

KC1d1 KC2d2

K = Ketetapan

C = konsentrasi

C1 = Konsentrasi air teh dalam tabung 1

C2 = Konsentrasi air teh dalam tabung 2

d1 = Tinggi air teh dalam tabung 1

d2 = Tinggi air teh dalam tabung 2

Dengan mengetahui konsentrasi dari ion-ion tesebut dapat dicari suatu

persamaan yang menunjukkan harga yang tepat.

Ciri umum sistem kesetimbangan kimia

1. Sistem tidak memperoleh materi dari lingkungannya dan tanpa kehilangan materi

kelingkungan.

2. Sistem adalah dinamik dua proses yang berlawanan berlangsung pada saat yang

sama.

3. Sistem yang dapat diukur dan diamati adalah kostan. Sebab kedsua proses

berlangsung dalam laju yang sama sehingga konsentrasinya zat-zat konstan. Sifat

ini disebut sifat mikroskopik.

4. pada suhu tertentu kesetimbangan mencapai suatu nilai yang konstan dan

ungkapan yang menyangkut konsentrasi zat-zat yang beraksi.

5. Nilai yang konstan ini disebut tetapan kesetimbangan

D. Alat dan Bahan

- Alat

1. Rak tabung reaksi berfungsi sebagai wadah dari tabung reaksi

2. Botol pencuci berfungsi untuk mencuci gelas ukur, gelas kimia serta tempat

aquadest

3. Tabung reaksi berfungsi sebagai wadah dari larutan

4. Gelas ukur 25 ml berfungsi sebagai wadah dan pengukur dari larutan

Merah Tua kehitaman

5. Gelas kimia 100 ml berfungsi sebagai wadah dari larutan yang telah dipakai

6. Pipet tetes berfungsi sebagai alat untuk mengambil larutan

- Bahan

1. Larutan Kalium Tiosianat 0,02 M

Sifat fisik : berwarna bening, berbentuk cairan

Sifat kimia : larut dalam air

2. Larutan Ferri Nitrat 0,2 M

Sifat fisik : berwarna bening, berbentuk cairan

Sifat kimia : larut dalam air

E. Prosedur Kerja

- Memasukkan ke dalam 5 tabung reaksi masing-masing 5 ml

- Menambahkan 5 ml larutan Fe(NO3)3 0,2 M pada tabung reaksi nomor

1

KSCN 0,002 M

Fe(NO3)3 0,2 M

Kemerahan

Fe(NO3)3 0,2 M

Orange kemerah-merahan

Fe(NO3)3 0,2 M

Orange

Fe(NO3)3 0,2 M

Merah Tua

- Mengukur 10 ml

- Menambahkan air hingga volume larutan menjadi 25 ml

- Memasukkan 5 ml larutan ini pada tabung nomor 2

- Mengukur 10 ml



- Mengukur 10 ml



- Mengukur 10 ml



F. Hasil Pengamatan

Tabung Tinggi LarutanTinggi Larutan

Standar

Perbedaan tinggi

Terhadap Tabung 1

1 8 cm 8 cm 1 cm

2 8 cm 8 cm 1 cm

3 6,8 cm 8 cm 1,18 cm

4 8 cm 8 cm 1 cm

5 7,4 cm 8 cm 1,08 cm

Catatan :

1. Tabung pertama mula-mula dimasukkan 5 ml KSCN 0,02 M, setelah itu

ditambahkan 5 ml larutan Fe(NO3)3 0,2 M dan perubahan yang terjadi yaitu

larutan berwarna merah tua kehitaman.

2. Tabung kedua mula-mula diambil 10 ml Fe(NO3)3 dari campuran H2O + Fe(NO3)3

0,2 M yang volumenya 25 ml dan dimasukkan ke dalam tabung yang berisi 5 ml

KSCN 0,02 M sehingga terjadi perubahan warna yaitu larutan berwarna merah

tua.

3. Tabung ketiga mula-mula diambil 10 ml Fe(NO3)3 dari campuran H2O + Fe(NO3)3

0,2 M yang volumenya 25 ml dan dimasukkan ke dalam tabung yang berisi 5 ml

KSCN 0,02 M sehingga terjadi perubahan warna yaitu larutan berwarna

kemerahan.

4. Tabung keempat mula-mula diambil 10 ml Fe(NO3)3 dari campuran H2O +

Fe(NO3)3 0,2 M yang volumenya 25 ml dan dimasukkan ke dalam tabung yang

berisi 5 ml KSCN 0,02 M sehingga terjadi perubahan warna yaitu larutan

berwarna orange kemerah-merahan.

5. Tabung kelima mula-mula diambil 10 ml Fe(NO3)3 dari campuran H2O +

Fe(NO3)3 0,2 M yang volumenya 25 ml dan dimasukkan ke dalam tabung yang

berisi 5 ml KSCN 0,02 M sehingga terjadi perubahan warna yaitu larutan

berwarna orange.

Tabung

Konsentrasi Mula-

MulaKonsentrasi Kesetimbangan

(Fe3+) (SCN) (FeSCN2+) (Fe3+) (SCN)

1 0,2 M 0,02 M 0,01 M 0,19 M 0,001 M

2 0,08 M 0,02 M 0,01 M 0,07 M 0,001 M

3 0,032 M 0,02 M 0,0118 M 0,02 M 0,0082 M

4 0,0128 M 0,02 M 0,01 M 0,0028 M 0,01 M

5 0,0512 M 0,02 M 0,0108 M 0,004 M 0,0092 M

Tabung (Fe3+)(FeSCN2+)(SCN)(Fe3+)(FeSCN2+) (FeSCN2+)

(SCN) (Fe3+)(SCN)

1 1,9×105 M3 0,19 M 5,26 M

2 7×106 M3 0,07 M 14,28 M

3 1,9 ×106 M3 0,028 M 71,95 M

4 2,8 ×107 M3 0,028 M 357 M

5 3,9×106 M3 0,046 M 29,34 M

G. Perhitungan

1. Menghitung perbandingan tinggi terhadap larutan standar

Perbandingan tinggi = tinggi larutan padatabung standar

tinggi larutan pada tabung l

- Tabung 1 = 88=1 cm


- Tabung 3 = 8

6,8=1 ,18 cm


- Tabung 5 = 8

7,4=1 ,08 cm

2. Menghitung konsentrasi mula-mula Fe3+

- Tabung 1 : [Fe3+] = 0,2 M

- Tabung 2 : V1 = 10 ml

V2 = 25 ml

M1 = 0,2 M

M2 = ..............?

Penye : V1 . M1 = V2 . M2

M2 = V 1. M 1

V 2=10 .0,2

25

= 0,08 M

- Tabung 3 V1 = 10 ml

V2 = 25 ml

M1 = 0,08 M

M2 = ..............?

Penye : V1 . M1 = V2 . M2

M2 = V 1 . M 1

V 2 =

10.0,0825

= 0,032 M

Tabung 4 V1 = 10 ml

V2 = 25 ml

M1 = 0,032 M

M2 = ..............?

Penye : V1 . M1 = V2 . M2

M2 = V 1 . M 1

V 2 =

10.0,03225

= 0,0128 M

Tabung 5 V1 = 10 ml

V2 = 25 ml

M1 = 0,0128 M

M2 = ..............?

Penye : V1 . M1 = V2 . M2

M2 = V 1 . M 1

V 2 =

10.0,012825

= 0,0512 M

3. Menghitung konsentrasi kesetimbangan FeSCN2+

Dik: V KSCN = 5 ml V Fe(NO3)3 = 5 ml

M KSCN = 0,02 M M Fe(NO3)3 = 0,2 M

V KSCN × M KSCN = 5 × 0,02 = 0,1 M

V Fe(NO3)3 × M Fe(NO3)3 = 5 × 0,2 = 1 M

Volume total = V KSCN + M Fe(NO3)3 = 5 + 5 = 10 ml

Konsentrasi standar =Mol KSCN

Volume total =

M KSCN × V KSCNVolume total

= 0,110

=0,01 M

- Tabung 1 [FeSCN2+] = perbandingan tinggi × konsentrasi standar

= 1 × 0,01 = 0,01 M

- Tabung 2 [FeSCN2+] = 1 × 0,01 = 0,01 M

- Tabung 3 [FeSCN2+] = 1,18 × 0,01 = 0,0118 M

- Tabung 4 [FeSCN2+] = 1 × 0,01 = 0,01 M

- Tabung 5 [FeSCN2+] = 1,08 × 0,01 = 0,0108 M

4. Menghitung konsentrasi kesetimbangan Fe3+

[Fe3+] = [Fe3+] mula-mula – [FeSCN2+]

- Tabung 1 = 0,2 – 0,01 = 0,19 M

- Tabung 2 = 0,08 – 0,01 = 0,07 M

- Tabung 3 = 0,032 – 0,0118 = 0,02 M

- Tabung 4 = 0,0128 – 0,01 = 0,0028 M

- Tabung 5 = 0,0512 – 0,0108 = 0,04 M

5. Menghitung konsentrasi kesetimbangan SCN-

[SCN-] mula-mula= [KSCN] = 0,02 M

[SCN-] = [SCN-] mula-mula – [FeSCN2+]

- Tabung 1 = 0,02 – 0,01 = 0,01 M

- Tabung 2 = 0,02 – 0,01 = 0,01 M

- Tabung 3 = 0,02 – 0,0118 = 0,0082 M

- Tabung 4 = 0,02 – 0,01 = 0,01 M

- Tabung 5 = 0,02 – 0,0108 = 0,0092 M

6. Menghitung [Fe3+] [FeSCN2+] [SCN-]

- Tabung 1 [Fe3+] [FeSCN2+] [SCN-] = 0,19 × 0,01 × 0,01

= 1,9 × 10-5 M3


= 7 × 10-6 M3


= 1,9 × 10-6 M3


= 2,8 × 10-7 M3


= 3,9 × 10-6 M3

[Fe3+] [FeSCN2+]7. Menghitung [SCN-]

- Tabung 1 = 0,19 ×0,01

0,01 = 0,19 M

- Tabung 2 = 0,07 ×0,01

0,01 = 0,07 M

- Tabung 3 = 0,02× 0,0118

0,0082 = 0,028 M

- Tabung 4 = 0,0028 ×0,01

0,01= 0,028 M

- Tabung 5 = 0,04 ×0,0108

0,0092 = 0,046 M

[FeSCN2+]8. Menghitung [Fe3+] [SCN-]

- Tabung 1 = 0,01

0,19 ×0,01 = 5,26 M

- Tabung 2 = 0,01

0,07 ×0,01 = 14,28 M

- Tabung 3 = 0,0118

0,02× 0,0082 = 71,95 M

- Tabung 4 = 0,01

0,0028 ×0,01 = 357 M

- Tabung 5 = 0,0108

0,04 ×0,0092 = 29,34 M

H. Pembahasan

Salah satu aplikasi terpenting reaksi kimia adalah pada energi yang dihasilkan

dalam bentuk kerja. Sebagai contoh adalah energi yang dihasilkan pada reaksi

pembakaran digunakan untuk menghasilkan uap untuk terjadinya kerja mekanik dan

sel kering (Baterai) atau accu yang dapat menghasilkan kerja listrik. Jumlah energi

maksimum yang dibebaskan atau diperlukan oleh suatu proses pada suhu dan tekanan

untuk tetap melibatkan kerja yang berguna disebut energi bebas.

Jumlah kerja sebenarnya yang dihasilkan dari proses spontan apapun

sebenarnya selalu kurang daripada jumlah maksimal yang diramalkan. Hal ini karena

proses sesungguhnya selalu tidak dapat balik. Kerja maksimum dapat diambil hanya

dari perubahan yang benar-benar dapat balik. Suatu proses yang makin mendekati

kedapatbalikan. Makin besar jumlah kerja yang dapat digunakan tetapi sistem hanya

dapat memanfaatkan sebagian kecil dan energi bebas. Sebagai contoh, suatu sistem

hidup dapat mengubah hanya sekitar 40% dari yang diperoleh dalam oksigen glukosa

ke bentuk energi kimia.

Begitu reaksi berlangsung kemampuannya menghasilkan kerja yang diukur

dengan G, berkurang sampai akhirnya sistem tidak dapat memasak tambahan kerja.

Ini berarti bahwa reaktan dan hasil reaksi mempunyai energi bebas yang sama dan

karenanya AG = 0. oleh karenanya kita lihat bahwa harga AG negatif, berarti energi

sitem berkurang, dan dalam hal ini reaksi berlangsung spontan dan menuju ke arah

mendekati keadaan kesetimbangan. Bila AG = 0 sistem dalam keadaan

kesetimbangan dinamis. Bila AG positif reaksi sesungguhnya spontan pada arah

sebaliknya.

Berdasarkan keterangan di atas dapat disimpulkan bahwa reaksi kimia yang

berlangsung secara spontan konsentrasi reaktan dan hasil reaksinya berubah dan

energi bebas reaksi (pereaksi dan hasil reaksi) itu berkurang sampai akhirnya

mencapai nilai maksimum. Reaksi yang energi bebas pereaksi dan hasil reaksinya

telah mencapai nilai minimum. Telah mencapai suatu keadaan yang disebut

kesetimbangan. Pada keadaan kesetimbangan ini,reaksi terbentuknya hasil reaksi dan

reaksi terbentuknya kembali reaktan berlangsung secara terus-menerus tanpa

perubahan konsentrasi dan kesetimbangan seperti ini dikatakan kesetimbangan

dinamis. Reaksi yang mencapai kesetimbangan dinamis persamaan reaksinya ditandai

dengan simbol bolak-balik.

“Hukum Aksi Massa”

Hubungan antara jumlah reaktan dan hasil reaksi dalam suatu sistem

kesetimbangan pada suhu tetap. Telah didapatkan pada tahun 1866 oleh ahli kimia

Norwegia, Gulderg dan Waage untuk reaksi umum :

aA + bB eE + fF

Pada suhu yang tetap :

[E]e + [F]f

[A]a + [B]b

Disini zat yang dinyatakan dengan tanda kurung persegi menyatakan

konsentrasi zat dalam konsentrasi molar kesetimbangan. Besaran KC adalah tetap

pada suhu tetap dan disebut tetapan kesetimbangan dan hubungan sebagaimana

diungkap pada persamaan di atas yang disebut hukum aksi massa.

Fraksi yang ditulis pada sebelah kiri dari persamaan di atas disebut ungkapan

aksi massa. Sebagai contoh untuk reaksi

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g). Ungkapan fraksi aksi massanya adalah

[NH3] 2 Pada awal reaksi antara N2 dan H2 Di dalam suatu wadah 2NH3

[N2][ H2] belum terbentuk sehingga nilai fraksi aksi massa masih bernilai

nol. Pada saat NH3 mulai terbentuk nilai fraksi aksi massa akan semakin besar.

Sampai akhirnya nilai fraksi tidak lagi berubah pada saat ini reaksi itu telah mencapai

kesetimbangan. Nilai fraksi massa pada kesetimbangan itu sama dengan tetapan

kesetimbangan KC

Hukum kesetimbangan menyatakan bahwa pada suhu dan tekanan tertentu

perbandingan hasil kali konsentrasi zat hasil reaksi terhadap konsentrasi reaktan

masing-masing berpangkat koefisien persamaan reaksi adalah tetapan.

Berdasarkan hasil pengamatan pada praktikum 4 mengenai hukum

kesetimbangan dan tetapan kesetimbangan diperoleh bahwa dalam suatu reaksi kimia

antara pereaksi dan hasil reaksi mempunyai kesetimbangan arah reaksi, namun dari

eksperimen atau percobaan tidak menentukan arah reaksi kesetimbangan, tetapi yang

menjadi tujuan dari eksperimen kali ini adalah praktikan harus dapat menentukan

secara kualitatif perhitungan stoikiometri dari aksi itu sendiri.

Dari percobaan yang telah dilakukan dimana pada tabung reaksi 1

dimasukkan 5 mL larutan KSCN 0.02 M dan ditambah dengan dengan 5mL larutan

Fe(NO3)3 0.2 M, ditambah air hingga volumenya menjadi 25 mL dan larutan ini di

ambil 5 mL dan dimasukkan kedalam tabung reaksi 2 yang telah diisi dengan 5 mL

KSCN 0.02 M dan menghasilkan warna merah tua.

Sebagai standar mengambil 10 mL larutan Fe(NO3)3 dari 20 mL yang terisi

kemudian di tambahkan air hingga volumenya kembali mencapai 25 mL kemudian 5

mL lalu dimasukkan dalam tabung reaksi 3 yang terisi 5 mL KSCN 0.02 M dan

menghasilkan warna kemerahan yang lebih mudah dari tabung reaksi 3 demikian pula

hingga tabung reaksi yang ke5 dengan perubahan warna-warna semakin memudar

pada tabung reaksi sebelumnya.

Dengan demikian kita dapat mengetahui bahwa dari 5 buah tabung reaksi

warna yang dihasilkan adalah merah tua kehitaman, namun warna merah tua

kehitaman tersebut akan lebih muda dari tabung reaksi yang pertama, kedua, ketiga,

keempat hingga tabung kelima.

Hal ini disebabkan oleh konsentrasi mula-mula [Fe3+] dari tiap tabung

berbeda. Untuk tabung :

[Fe3+] = 0.2 M

[Fe3+] = 0.08 M

[Fe3+] = 0.032 M

[Fe3+] = 0.0128 M

[Fe3+] = 0.0512 M

Perbedaan kepekaan warna masing-masing campuran yang mana dari tabung

disebabkan oleh perbedaan konsentrasi campuran yang mana dari tabung reaksi 1

sampai tabung reaksi yang ke 5 harga konsentrasi akan berbeda. Perbandingannya

terlihat pada konsentrasi campuran dari masing-masing campuran.

Selain perbedaan warna, kelima tabung juga berbeda tinggi larutannya.

Masing-masing tabung berbeda tergantung pada banyaknya volume larutan. Semakin

besar larutan semakin besar pula tinggi larutan dari masing-masing tabung reaksi,

dimana tabung reaksi pertama lebih rendah bila dibandingkan dengan tabung atau

larutan yang ada pada tabung kedua. Begitu pula seterusnya sampai tabung kelima

yang volumenya semakin besar.

I. Kesimpulan

Hukum kesetimbangan kimia yaitu bila suatu reaksi dalam keadaan

setimbang, maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dipangkatkan koefisiennya

dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat pereaksi dipangkatkan koefisiennya akan

mempunyai harga yang tetap.

Pada suhu tertentu kesetimbangan mencapai harga yang konstan dan yang

berkaitan dengan konsentrasi dalam suatu sistem kesetimbangan merupakan ukuran

sampai kesetimbangan. Besarnya tetapan kesetimbangan suatu reaksi pada temperatur

tertentu hanya dapat ditentukan dengan eksperimen dan tidak dapat dilihat bahwa

besarnya tetapan kesetimbangan berubah. Jika temperaturnya berubah besarnya

tetapan kesetimbangan bergantung pada persamaan reaksi-reaksi harus diketahui

untuk menyatakan tetapan kesetimbangan dalam suatu reaksi kimia.

Tetapan kesetimbangan dalam sistem gas dapat dinyatakan berdasarkan

tekanan parsial gas, bukan konsentrasi molarnya.

J. Kemungkinan kesalahan

1. Kurangnya ketelitian praktikan dalam mencampurkan larutan sehingga

campuran yang dihasilkan tidak seperti yang diharapkan.

2. Kurang telitinya praktikan dalam mengukur larutan

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, Hiska. 2001. Kimia SMU II. Jakarta: Erlanga.

Ahmad, Hiska. 2001. Wujud Zat dan Kesetimbangan Kimia. Bandung: PT. Citra Aditya Bakti.

Pudjaatmaka, A. Hadyana. 1992. Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.

R.A. Day. Jr. 1990. Analisis Kimia Kualitatif Edisi Ke- 4. Jakarta: Erlangga.

Team Penyusun. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Dasar I. Gorontalo: UNG.

modul iv

Documents