modul pembelajaran kimia sma kelas xi ipa

Kimia – SMAK Kolese Santo Yusup Malang – Kelas XI – semester 1 Hal 1


Minyak Bumi


MINYAK BUMI

1. Proses pembentukan

Minyak bumi dan gas terbentuk dari hasil pelapukan sisa-sisa tumbuhan dan

hewan yang tertimbun dalam kerak bumi selama jutaan tahun.

2. Komposisi

Minyak bumi tersusun dari bermacam-macam hidrokarbon seperti yang dapat

dilihat pada tabsel

Jenis Senyawa Jumlah Contoh

Hidrokarbon 90 - 99% Alkana, sikloalkana, dan aromatis

Senyawa belerang

0,1 – 7% Tioalkana (R – S – R )

Alkanatiol (R – S – H)

Senyawa nitrogen 0,01 – 0,9% Pirol (C4H5N)

Senyawa oksigen 0,01 – 0,4% Asam karboksilat (RCOOH)

Senyawa logam sangat kecil Senyawa logam nikel

3. Pengolahan minyak bumi

• Minyak mentah (crude oil) berbentuk cairan kental hitam dan berbau kurang

sedap.

• Agar dapat digunakan, minyak mentah harus diolah.

• Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon

• Untuk memisahkan komponen-komponen minyak bumi dilakukan dengan

cara destilasi bertingkat.

• Proses destilasi adalah suatu cara pemisahan berdasarkan perbedaan titik

didih dari berbagai komponen yang ada dalam campuran.

• Fraksi-fraksi yang diperoleh dalam destilasi ini merupakan campuran

senyawa-senyawa hidrokarbon yang mendidih pada suatu trayek suhu

tertentu.

4. Penggunaan fraksi minyak bumi Kegunaan dari fraksi-fraksi minyak bumi dapat dilihat pada tabel berikut.

Fraksi Jumlah atom C Titik didih (oC) Kegunaan

Gas C1-C4 < 20 Bahan bakar LPG, LNG, sumber hidrogen dan bahan bakuuntuk sintesis senyawa organik.

Petroleum eter

C5-C6 20 – 60 Pelarut, binatu kimia (dry

cleaning) / cairan pembersih Nafta

C6 – C7 60 - 100 Pelarut nonpolar dan cairan

pembersih Bensin (gasoline) C6-C10 40 – 200 Bahan bakar kendaraan

bermotor Kerosin C12-C15 175 – 300 Bahan bakar pesawat jet dan

kompor (minyak tanah)


Solar dan minyak diesel

C15 ke atas 250 – 400 Bahan bakar mesin diesel dan bahan bakar industri

Minyak pelumas C20 ke atas > 350 Pelumas

Parafin/lilin C21-C40 > 350 Membuat lilin, kertas pembungkus berlapis lilin, korek api dan bahan pengkilap

Aspal >C40 Residu Bahan bakar, untuk pelapis jalan raya, lapisan anti korosi, pengedap suara pada lantai

5. Bensin

Fraksi minyak bumi yang paling banyak digunakan adalah bensin.

a. Kualitas bensin

• Komponen utama bensin adalah n-heptana dan isooktana (2,2,4-

trimetilpentana).

• Alkana rantai lurus sangat mudah terbakar sehingga menimbulkan ketukan

(knocking). Ketukan adalah suatu perilaku kurang baik dari bahan bakar,

yang terjadi karena pembakaran terjadi terlalu cepat sebelum piston

berada pada posisi yang tepat.

• Makin banyak ketukan, berarti makin rendah mutu bensin. Mutu bensin

dinyatakan dalam bilangan/angka oktan.

• Makin besar bilangan oktan suatu bensin, makin baik mutu bensin

tersebut.

• Untuk menentukan bilangan oktan ditetapkan 2 jenis senyawa sebagai

pembanding yaitu n- heptana dan isooktana

• Suatu campuran 30% n-heptana dan 70% isooktana akan mempunyai

bilangan oktan 70.

• Nilai bilangan oktan masing-masing jenis bensin:

premium 80-88, pertalite 90, pertamax 92, dan pertamax plus 95.

b. Cara meningkatkan mutu bensin

1) Proses reforming, yaitu suatu proses untuk mengubah alkana rantai

lurus menjadi rantai bercabang. Contoh: mengubah n-oktana menjadi

isooktana.

2) Menambahkan hidrokarbon alisiklik/aromatik ke dalam campuran akhir

fraksi bensin.

3) Menambahkan zat aditif anti ketukan misalnya TEL (Tetra Ethyl Lead,

Pb(C2H5)4) dan MTBE (Methyl Tertiery Buthyl Eter)

Segi negatif penggunaan TEL

Bensin yang ditambahkan TEL dapat menghasilkan timbal yang sangat

beracun bila terhirup dan masuk ke dalam tubuh. Oleh karena itu

penggunaan TEL dilarang dan dianjurkan diganti dengan MTBE yang

bebas Pb.


c. Dampak negatif hasil pembakaran bensin

Zat pencemar

Sumber Dampak yang ditimbulkan

1. CO2 Pembakaran bahan bakar

Pemanasan global/efek rumah kaca

2. CO Pembakaran bahan bakar

Bersifat racun dan dapat menyebabkan kematian bila konsentrasi CO di udara mencapai 0,1%

3. NOx (NO2, NO)

Pembakaran bahan bakar pada suhu tinggi

dimana nitrogen di udara ikut teroksidasi

Asbut (asap-kabut) atau smog fotokimia. Asbut menyebabkan

berkurangnya daya pandang, iritasi pada mata dan saluran pernapasan dan manjadikan tanaman layu

4. SOx (SO2, SO3)

Pembakaran

bahan bakar yang mengandung belerang (batu bara, bensin, dan

berbagai proses kimia dalam industri)

SO2 jika terhisap oleh pernafasan akan

bereaksi dengan cairan dalam saluran pernafasan dan membentuk asam sulfit yang akan merusak jaringan dan menimbulkan sakit. Oksida belerang

dapat larut dalam air hujan dan menyebabkan hujan asam

5. Pb Penggunaan bensin yang mengandung zat aditif

senyawa timbal

Timbal bersifat racun dapat menyebabkan (sakit kepala, mudah teriritasi, kerusakan otak, ginjal, dan hati)

d. Cara mengatasi

Langkah-langkah yang dapat diambil untuk mengatasi dampak pembakaran bensin atau asap buang kendaraan bermotor adalah:

1) Produksi bensin yang ramah lingkungan tanpa zat aditif Pb.

2) Penggunaan EFI (Electronic Fuel Injection) pada sistem bahan bakar.

3) Penggunaan konverter katalitik pada sistem buangan kendaraan

4) Penghijauan/pembuatan taman dalam kota.

5) Penggunaan bahan bakar alternatif yang dapat diperbaharui dan

yang lebih ramah lingkungan seperti tenaga surya dan sel bahan

bakar (fuel cell).

Silakan dicoba!

Bukalah komik pembelajaran pada link: https://www.instagram.com/p/CQNSvYRMXJG/?utm_source=ig_web_copy_link

Baca dan pelajarilah komik pembelajaran tersebut! Kerjakan soal (assesmen) yang terdapat pada slide terakhir Kirim jawabanmu ke DM Instagram @kimia.asikk

https://www.instagram.com/p/CQNSvYRMXJG/?utm_source=ig_web_copy_link


BAB I

TERMOKIMIA

Pendahuluan

Mengapa es batu bisa meleleh? Menurut kalian, proses mencairkan es batu melepaskan atau membutuhkan kalor?

Termokimia dan Kekekalan Energi

Entalpi dan Perubahan Entalpi


TERMOKIMIA

A. TERMOKIMIA & HUKUM KEKEKALAN ENERGI

• Termokimia : Cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang panas atau kalor

pada reaksi kimia atau proses-proses yang berhubungan dengan reaksi kimia.

• Hukum kekekalan energi: Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan

tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain.

B. ENTALPI DAN PERUBAHAN ENTALPI

• Entalpi adalah jumlah energi yang dimiliki suatu zat, dinotasikan dengan H

(Heat content ).

• Besarnya entalpi suatu zat tidak bisa diukur tetapi perubahannya dapat

diukur.

• Jadi perubahan entalpi (∆H) adalah besarnya energi (kalor) yang dibebaskan

atau diserap dari suatu reaksi kimia pada tekanan tetap.

dengan ∆H = perubahan entalpi

Hp = entalpi produk

Hr = entalpi reaktan atau pereaksi

1. Bila Hp > Hr, maka ∆H bertanda positif,

berarti terjadi penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem, disebut reaksi

endoterm

2. Bila Hr > Hp, maka ∆H bertanda negatif, berarti terjadi pelepasan kalor dari sistem ke lingkungan, disebut reaksi eksoterm.

C. REAKSI EKSOTERM DAN ENDOTERM

Sistem : bagian yang menjadi pusat perhatian/pusat penelitihan/pusat pengamatan.

Lingkungan : daerah yang membatasi sistem/segala sesuatu yang berada disekitar sistem

∆H = Hp - Hr

R. eksoterm R. endoterm

Kimia – SMAK Kolese Santo Yusup Malang – Kelas XI – semester 1

Contoh Reaksi eksoterm: • Batu kapur(CaO) dimasukkan dalam

air, air menjadi panas (bahkan mendidih)

• Pembakaran elpiji menghasilkan

panas • Reaksi pembakaran • Reaksi Respirasi

• Reaksi Pembentukan • Reaksi nuklir • Reaksi netralisasi

• Reaksi karbit dengan air • Reaksi pembentukan molekul dari

atom pada fase gas

• Uap air menjadi hujan (kondensasi) • Pembantukan air/salju di awan • Uap air menjadi air

• Air menjadi Es

Contoh Reaksi endoterm: • Alkohol 90% ( alkohol pekat )

dioleskan pada kulit tangan, tangan menjadi dingin.

• Kristal Ba(OH)2+ NH4Cl

+beberapa tetes air, dasar tabung dingin

• Es menjadi air

• Air menjadi uap air • Pelarutan urea dalam air • Pembentukan kation dari

sebuah atom dalam fase gas • Karbon dipanaskan dengan uap Air • Reaksi Fotosintesis

D. DIAGRAM TINGKAT ENERGI

E. PERSAMAAN TERMOKIMIA Persamaan termokimia adalah persamaan reaksi yang menyertakan perubahan

entalpinya (∆H).

Nilai perubahan entalpi yang dituliskan pada persamaan termokimia harus sesuai

dengan stoikiometri reaksi, artinya jumlah mol yang terlibat dalam reaksi sama

dengan koefisiennya.

Contoh :

Diketahui persamaan reaksi termokimia:

1H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) ∆H = - 285,85 kJ/mol

artinya, pada pembentukan 1 mol H2O dari gas hidrogen dan gas oksigen

dibebaskan energi sebesar 285,85 kJ


f

F. PERUBAHAN ENTALPI STANDAR (∆Ho)

Perubahan entalpi standar (∆Ho) adalah perubahan entalpi (∆H) reaksi yang

diukur pada kondisi standar, yaitu pada suhu 298 K dan tekanan 1 atm.

1. Entalpi Pembentukan Standar (∆Hfo = Standard Enthalpy of Formation)

Entalpi pembentukan standar (∆Hfo) adalah ∆H untuk membentuk 1 mol

senyawa langsung dari unsur- unsurnya diukur pada keadaan standar (298 K,

1 atm)

Contoh : C(s, grafit) + 2 H2(g) → CH4(g) ∆Hfo = -74,8 kJ/mol

4 C(s) + 2 H2(g) → 2 C2H2(g) ∆H = + 454 kJ

Jika yang terbentuk 1 mol C2H2, reaksi menjadi:

2 C(s) + H2(g) → C2H2(g) ∆H = + 227 kJ, atau bisa ditulis ∆Hfo = + 227 kJ/mol

Contoh soal:

1. Tuliskan persamaan termokimia untuk reaksi pembentukan NH4Cl bila diketahui

∆Hfo NH4Cl = - 120 kJ/mol

Jawab:

• reaksi pembentukan, maka NH4Cl ada di sebelah kanan tanda panah

• Zat-zat di sebelah kiri tanda panah berupa unsur

• Unsur-unsur N, H,dan Cl adalah unsur-unsur diatomik

½ N2(g) + 2H2(g) + ½ Cl2(g) → NH4Cl(s) ∆Hfo = -120 kJ/mol

2. Pada pembentukan 22 gram C3H8 (Ar C = 12, H = 1) dibebaskan kalor sebesar 75

kJ. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan C3H8!

Jawab :

• mol dari 22 gram C3H8 = massa

massa molar =

22 gram

44 gram/mol = 0,5 mol

• ∆Hfo berlaku untuk pembentukan 1 mol zat, maka ∆Hf

o C3H8 = 1

0,5 x (- 75 kJ)

= - 150 kJ

• Persamaan termokimia pembentukan C3H8 adalah:

3 C(s) + 4 H2(g) → C3H8(s) ∆Hfo = - 150 kJ/mol

Ingat!! Unsur-unsur diatomik : H2, N2, O2, F2, Cl2, I2

Unsur-unsur poliatomik : P4

koefisien 1 berarti 1 mol CH4

Koefisien 2 berarti 2 mol C2H2, maka semua koefisien reaksi dibagi 2, termasuk ∆H

yang ditulis di sebelah kanan reaksi adalah

∆H standar (untuk 1 mol)


Silakan dicoba!

1. Diketahui entalpi pembentukan standar (∆Hfo) dari berbagai zat sebagai berikut:

a. H2SO4(l) = -843,99 kJ mol-1

b. H2S(g) = -20,2 kJ mol-1

c. CaCO3(s) = -207,8 kJ mol-1

Tuliskan persamaan termokimia reaksi pembentukan zat-zat di atas!

2. Pada pembentukan 22 gram C3H8 (Ar C = 12, H = 1) dibebaskan kalor sebesar 75 kJ. Tuliskan persamaan termokimia pembentukan C3H8!

b. Entalpi Penguraian Standar (∆Hdo = Standard Enthalpy of Dissosiation)

• Entalpi penguraian standar adalah ∆H dari penguraian 1 mol persenyawaan

langsung menjadi unsur- unsurnya

• kebalikan dari ∆H pembentukan.

• Sesuai dengan asas kekekalan energy, maka nilai entalpi penguaraian sama

dengan entalpi pembentukannya, tetapi tandanya berlawanan.

Contoh: 1) Tuliskan persamaan termokimia penguraian H2O apabila diketahui ∆Hfo H2O =

- 285,85 kJ/mol Jawab: Reaksi penguaraian adalah kebalikan dari reaksi pembentukan, sehingga zat

terurai di sebelah kiri tanda panah.

H2O(l) → H2(g) + ½ O2(g) ∆Hdo = + 285,85 kJ/mol

2) Bila diketahui ∆Hfo NH3 = - 46 kJ/mol, berapa kJ diperlukan untuk

menguraikan 1 gram NH3 (Mr = 17)?

Jawab :

Persamaan termokimia penguraian NH3 adalah:

NH3(g) → ½ N2(g) + 3 2⁄ H2(g) ∆Hdo = + 46 kJ/mol

Besarnya kalor untuk menguraikan 1 gram NH3 adalah:

Besar kalor = mol x ∆H

= massa

Mr x ∆H

= 1

17 x 46

= 2,7 kJ

Jadi, besarnya kalor yang diperlukan untuk menguraikan 1 gram NH3 adalah 2,7 kJ

H2O memiliki Koefisien 1, artinya 1 mol zat yang diuraikan

Tanda ∆Hdo berlawanan dengan ∆Hfo


c

Silakan dicoba!

1. Tuliskan persamaan termokimia dari reaksi penguraian HNO3, jika ΔHfo HNO3 = 146 kJ/mol

2. Diketahui reaksi penguraian:

2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g) ΔH = 122 kJ

Tentukan besarnya kalor penguraian 3,4 gram NH3! (Ar N=14, H=1)

c. Entalpi Pembakaran Standar (∆Hco = Standard Enthalpy of Combustion)

Entalpi pembakaran standar adalah perubahan entalpi (∆H) yang diukur pada keadaan standar untuk pembakaran sempurna 1 mol senyawa atau unsure dengan O2 dari udara.

Pembakaran dikatakan sempurna jika:

✓ Karbon (C) terbakar sempurna menjadi CO2

✓ Hydrogen (H) terbakar sempurna menjadi H2O

✓ Belerang (S) terbakar sempurna menjadi SO2

✓ Senyawa hidrokarbon (CxHy) terbakar sempurna menurut reaksi:

CxHy + O2 → CO2 + H2O (belum setara)

Contoh:

Pada pembakaran 570 gram isooktana (C8H18), salah satu komponen yang ada dalam bensin, pada keadaan standar/STP dibebaskan kalor sebesar 27.500 kJ. Hitunglah besarnya ∆Hco dan tuliskan persamaan termokimia pembakaran

isooktana tersebut!

Jawab:

• mol isooktana = massa

Mr C8H18

= 570 gram

114 g/mol

= 5 mol

• untuk 1 mol C8H18 maka ∆Hco = 1

5 x (-27.500) = - 5.500 kJ

• persamaan termokimia : C8H18(l) + 252⁄ O2(g) → 8CO2 (g) + 9H2O (g)

Silakan dicoba!

1. Pada pembakaran 1 gram karbon (Ar C = 12) dibebaskan kalor sebesar 85

kJ. Tuliskan persamaan termokimia pembakaran sempurna karbon!

2. Pada reaksi pembakaran gas propana:

2C3H8(g) + 10O2(g) → 6CO2(g) + 8H2O(g) ΔH = - 2400 kJ

a. Tentukan besarnya ΔHco

b. Berapa kJ kalor yang dihasilkan pada pembakaran 89,6 L (STP) gas

propana?


G. PENENTUAN ENTALPI STANDAR (∆H)

Untuk menentukan perubahan entalpi pada suatu reaksi kimia dapat dilakukan

melalui eksperimen (bisa digunakan alat kalorimeter), hukum Hess, dan energi

ikatan.

1. Kalorimetri

Kalor reaksi dapat ditentukan melalui

percobaan dengan kalorimeter. Proses

pengukuran kalor reaksi disebut kalorimeteri.

Jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan

larutan dapat ditentukan dengan mengukur

perubahan suhunya.

Karena energi tidak dapat diciptakan atau

dimusnahkan, maka:

qreaksi + qlarutan = 0

qreaksi = - qlarutan

qlarutan = m . c. ∆𝑡 q kalorimeter = C. ∆𝑡

dengan : q = jumlah kalor (J)

m = massa campuran (gram) c = kalor jenis larutan (J/g.K)

∆𝑡 = kenaikan suhu (K)

C = kapasitas kalor dari calorimeter (J/K)

Contoh:

1. Sebanyak 50 mL larutan HCl 1 M bersuhu 27oC dicampur dengan 50 mL larutan

NaOH 1 M bersuhu 27oC dalam suatu kalorimeter plastik (ρ air = 1 g cm-3 ) .

Ternyata suhu campuran naik menjadi 35oC. Jika kalor jenis larutan dianggap

sama dengan kalor jenis air yaitu 4,18 J/g.K, tentukan besarnya perubahan

entalpi ) untuk reaksi penetralan : HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

Jawab:

• Volume HCl = 50 mL = 50 cm-3

• Volume NaOH = 50 mL = 50 cm-3

• Bila ρ air = 1 g cm-3 , maka massa HCl = ρ x V

= 1 g cm-3 x 50 cm-3

= 50 g

• Bila ρ air = 1 g cm-3 maka massa NaOH = ρ x V

= 1 g cm-3 x 50 cm-

3 = 50 g

• Massa campuran = massa HCl + massa NaOH

= 50 g + 50 g = 0,05 mol

• Kenaikan suhu = ∆t = (35 + 273) – (27+273) = 8 K

• qlarutan = m . c. ∆t = 100 g x 4,18 J/g.K x 8 K = 3.344 J

• qreaksi = - qlarutan = - 3.344 J

• Persamaan reaksi : HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

0,05 mol 0,05 mol 0,05 mol

• qreaksi tersebut untuk 0,05 mol NaCl, sedangkan ∆H penetralan untuk 1 mol NaCl, maka:

∆H = 1

0,05 x - 3.344 J = - 66.880 J = - 66,88 kJ

Jadi, ∆H untuk reaksi penetralan HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) sebesar - 66,88 kJ


2. Sebanyak 7,5 gram LiOH ( Ar Li = 7, O = 16, H = 1) dimasukkan ke dalam calorimeter yang berisi 120 gram air. Setelah Kristal LiOH itu larut, ternyata suhu

kalorimeter beserta isinya naik dari 24oC menjadi 35oC. Kalor jenis larutan = 4,2 J/g.K dan kapasitas kalorimeter = 12 J/K. Tentukan besarnya entalpi pelarutan

LiOH dalam air sesuai persamaan reaksi: LiOH(s) → Li+(aq) + OH-(aq)

Jawab:

• Massa campuran = massa LiOH + massa air

= 7,5 + 120

= 127,5 gram

• Kenaikan suhu = ∆t

= (35 + 273) – (24 + 273)

= 11 K

• Kalor jenis larutan = c = 4,2 J/g.K

• Kapasitas kalor calorimeter = C = 12 J/K

• qlarutan = m . c. ∆t

= 127,5 g x 4,2 J/g.K x 11 K

= 5.890,5 J

• qkalorimeter = C. ∆t

= 12 J x 11 K

= 132 J

• q reaksi = - (qlarutan + qkalorimeter)

= - ( 5.890,5 + 132)

= - 6.022,5 J

• q reaksi tersebut untuk pelarutan 7,5 gram LiOH, sedangkan untuk pelarutan 1

mol LiOH (massa 1 mol LiOH = 24 gram/mol), maka:

• Jadi, pelarutan LiOH = - 19, 272 kJ

• Persamaan reaksi :

LiOH(s) → Li+(aq) + OH-(aq) = - 19, 272kJ

Silakan dicoba!

Sebanyak 50 ml larutan perak nitrat (AgNO3) 0,2 M dicampur dengan 50 ml

larutan NaCl 0,2 M, masing-masing bersuhu mula-mula 27oC. Setelah dicampur

ke dalam kalorimeter, suhu menjadi 31oC.

Bila kalor jenis larutan = 4,2 J/gK, ρair = 1 g/ml, tentukan besarnya ΔH pada reaksi:

AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq) ΔH=?


∆Hreaksi = ∑∆H o f produk - ∑∆H o f reaktan

2. Hukum Hess: berdasarkan entalpi (∆H) dari beberapa reaksi yang berhubungan

Pada tahun 1848, Germain Hess dari Jerman melalui berbagai eksperimen

mengemukakan bahwa “setiap reaksi memiliki H yang tetap dan tidak

tergantung pada jalan reaksi atau jumlah tahap reaksi”

Contoh:

Diketahui reaksi:

C(s) + O2(g) → CO2 (g) ΔH = –94 kJ (reaksi 1)

2 H2 (g) + O2 (g) → 2H2O(g) ΔH = –136 kJ (reaksi 2)

3 C(s) + 4 H2 (g) →C3H8 (g) ΔH = –24 kJ (reaksi 3)

Tentukan ΔH pada reaksi C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4 H2O(g)!

Jawab:

• Menyesuaikan reaksi 1), 2) dan 3) dengan soal yang ditanyakan

• Lihatlah C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g)

• Reaksi 1) dikalikan 3 agar CO2 menjadi 3CO2

• Reaksi 2) dikalikan 2 agar 2H2O menjadi 4H2O

• Reaksi 3) dibalik, maka H menjadi + (agar C3H8 menjadi di sebelah kiri)

• Jadi, 3C(s) + 3O2(g) → 3CO2(g) ∆H = - 282 kJ

4H2(g) + 2O2(g) → 4H2O(g) ∆H = - 272 kJ

C3H8(g) → 3C(s) + 4H2(g) ∆H = + 24 kJ +

C3H8(g) + 5O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g) ∆H = - 530 kJ

Silakan dicoba! Diketahui reaksi: C(grafit) + O2(g) → CO2(g) H = -393,5 kJ

H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) H = -285,8 kJ

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) H= -890,3 kJ Tentukan perubahan entalpi dari reaksi : C(grafit) + 2H2(g) → CH4(g)

3. Berdasarkan tabel entalpi pembentukan (∆Hfo)

Kalor suatu reaksi juga dapat ditentukan dari data entalpi pembentukan (∆Hfo)

zat-zat pereaksi dan zat-zat hasil reaksi.

Cara menghitung ∆H reaksi berdasarkan data entalpi pembentukan standar :

Unsur-unsur memiliki nilai entalpi pembentukan standar bernilai nol dalam bentuk

bebasnya. Misal: ∆Hfo O2 = 0 kJ/mol


Contoh:

Diketahui:

∆Hfo CH4O(l) = - 238,6 kJ/mol

∆Hfo CO2(g) = - 393,5 kJ/mol

∆Hfo H2O(l) = - 286 kJ/mol

a. Tentukan ∆H reaksi pembakaran CH4O sesuai reaksi:

CH4O(l) + 2 O2(g) → CO2(g)+ 2H2O(l)

b. Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 8 gram methanol

(CH4O) jika Ar C= 12, H = 1, dan O = 16

Jawab:

a. Reaksi CH4O(l) + 2 O2(g) → CO2(g)+ 2 H2O(l)

∆Hreaksi = ∑∆Hfoproduk - ∑∆Hf

oreaktan

∆Hreaksi = (∆Hfo CO2+ 2 x ∆Hfo H2O) – (∆Hfo CH4O + 2 x ∆Hfo O2)

∆Hreaksi = {- 393,5 + 2 x (- 286)} – {- 238,6 + 2 x 0 } kJ/mol = - 726,9 kJ/mol

b. mol CH4O = massa

Mr =

8

32 = 0,25 mol

kalor yang dibebaskan pada pembakaran 8 gram methanol = 0,25 mol x - 726,9

kJ/mol = - 181, 725 kJ

Silakan dicoba!

Diketahui Hfo C2H2 = -a kJ/mol, Hf

o CO2(g) = - b kJ/mol, Hfo H2O(l) = - c kJ/mol.

Tentukan besarnya entalpi pembakaran sempurna 52 gram C2H2! (Ar C = 12 dan

H = 1) sesuai persamaan reaksi:

C2H2(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(l) (belum setara)

c. Berdasarkan Energi Ikatan

Reaksi kimia terjadi karena pemutusan ikatan-ikatan lama dan pembentukan ikatan baru. Pada pemutusan ikatan diperlukan energi sedangkan pada pembentukan dibebaskan energi.

Energi ikatan ialah energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia dalam 1 mol suatu senyawa berwujud gas pada keadaan standar menjadi atom-atom gasnya.

Cara menghitung ∆H reaksi berdasarkan energi ikatan :

∆Hreaksi = ∑ energi pemutusan ikatan - ∑ energi pembentukan ikatan atau

∆Hreaksi = ∑ energi ikatan pereaksi - ∑ energi ikatan produk kiri - kanan


Contoh: Diketahui energi ikatan: C H : 415 kJ/mol C C : 348 kJ/mol C C : 607 kJ/mol H H : 436 kJ/mol Ditanya : ∆Hreaksi pada reaksi : C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) Jawab:

H

C CH

H

H + HH

∆Hreaksi = ∑energi pemutusan ikatan - ∑ energi pembentukan ikatan = {4 (C – H) + ( C = C ) + (H – H)} - {6 (C – H ) + ( C – C) } = { ( C = C ) + (H – H) } - {2 (C – H ) + (C – C ) } = (607 + 436) – ( 2 x 415 + 348 ) = 1043 – 1178 = - 135 kJ Jadi, ∆H pada reaksi C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) adalah – 135 kJ

Silakan dicoba! Diketahui : Hf

o F2O = 257 kJ/mol

EI F – F = 157 kJ/mol

EI O = O = 498 kJ/mol

Tentukan besarnya energi ikatan rata-rata F – O!

Latihan yuk! PILIHAN GANDA

1. Pernyataan yang tepat tentang kalor pembentukan standar adalah …. a. kalor yang dilepaskan atau diserap

apabila 1 mol senyawa terurai menjadi unsur-unsurnya pada kondisi standar

b. kalor yang dilepaskan atau diserap pada pembakaran 1 mol senyawa dalam kondisi standar

c. kalor yang dilepaskan atau diserap apabila 1 mol senyawa dalam bentuknya yang paling stabil terurai menjadi unsur-unsurnya.

d. kalor yang dilepaskan atau diserap

apabila 1 mol senyawa dibentuk dari unsur-unsurnya pada kondisi standar

e. kalor yang dilepaskan apabila 1 mol senyawa terurai menjadi unsur-unsurnya.

2. Berikut ini merupakan reaksi eksoterm, kecuali …. a. Pengembunan b. Penguapan air c. Pembakaran kayu d. Pembekuan es e. Pembakaran sampah

3. Pada reaksi eksoterm …. a. ∆H sistem < 0 b. sistem menyerap kalor dari lingkungan c. ∆H sistem berharga positif d. ∆H sistem = 0 e. ∆H sistem > 0

4. Persamaan termokimia untuk ∆Hf

C2H6(g) = - 84,68 kJ adalah ... . a. 2C(s) + 3H2(g) → C2H6(g) ∆Hf = + 84,68 kJ b. 2C(s) + 3H2(g) → C2H6(g) ∆Hf = - 84,68 kJ c. C2H6(g) → 2C(s) + 3H2(g) ∆Hf = - 84,68 kJ d. C2H6(g) → 2C(s) + 3H2(g) ∆Hf = + 84,68 kJ e. C2(g) + 6H(g) → C2H6(g) ∆Hf = - 84,68 kJ

5. Perhatikan diagram berikut:

Kesimpulan diagram ini benar, kecuali..


a. Reaksi eksoterm b. Entalpi pembentukan H2O(g) = -242 kJ c. Entalpi pembentukan H2O(l) = -285 kJ d. Entalpi penguraian H2O(l) = -285 kJ e. Entalpi pengembunan H2O(g) menjadi

H2O(l) = + 43 kJ

6. 100 ml larutan KOH 0,1 M direaksikan dengan 100 ml larutan HCl 0,1 M dalam kalorimeter. Suhu larutan naik dari 30oC menjadi 38,5oC. Jika larutan dianggap sama dengan air dengan massa jenis = 1 g/ml, dan kalor jenisnya = 4,3 J/goC, maka ∆H reaksi (per mol KOH) adalah ... kJ a. 840 c. -714 e. – 71,4 b. 84 d. – 7,14

7. Sebanyak 10 gram zat X dilarutkan dalam 90

gram air. Setelah zat X larut semua, suhu larutan mengalami penurunan dari 30oC menjadi 25,5. Jika kalor jenis air = 4,2 J/goC dan kapasitas kalor kalorimeter 11,5 J/oC, maka kalor reaksi dalam percobaan ini ... J. a. 1941, 75 d. - 1890 b. 1890 e. - 1941 c. 1838

8. Diketahui bahwa kalor pembakaran besi

menjadi FeO(s) = -272 kJ. Kalor embakaran besi menjadi Fe2O3(s) = -824,2 kJ, sedangkan kalor penguraian Fe3O4(s) = +118,4 kJ. Kalor reaksi untuk reaksi:

FeO(s) + Fe2O3(s) → Fe3O4(s) adalah ... kJ. a. -1074 d. -2214,6 b. -22,2 e. +22,2 c. +249,8

9. Kalor pembakaran 2 mol gas CO = -569 kJ.

Kalor yang menyertai pembakaran 40 gram karbon monoksida (Ar C = 12, O = 16) adalah ... kJ. a. -547,5 d. +175 b. -406,43 e. +219 c. -175

10. Bila ∆Hf H2O(l), CO2(g) dan C2H2(g) berturut-

turut = -285 kJ/mol, -393 kJ/mol dan -227kJ/mol, maka jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 0,52 gram gas C2H2 (Mr = 26) adalah ... kJ a. -15,6 d. +25,96 b. -25,96 e. +90,5 c. +18,1

11. Bila: ∆Hc C2H6(g) = -p kJ

∆Hf CO2(g) = -q kJ ∆Hf H2O(g) = - r kJ

Maka kalor pembentukan dari reaksi: 3C(s) + 3H2(g) → C2H6(g) adalah ... kJ a. p – 3q - 3r d. p + q + r b. p – 3q + 3r e. – p – 3q – r c. p + 3q – 3r

12. Diketahui energi ikatan rata-rata: H – H = 104,2 kkal/mol Cl – Cl = 57,8 kkal/mol H – Cl = 103,2 kkal/mol Kalor yang dibebaskan untuk membentuk 4 mol HCl (Ar H = 1, Cl = 35,5) adalah ... kkal/mol a. +88,4 d. +119,6 b. -88,4 e. +530,2 c. +265,1

13. Diketahui energi ikatan: C – C = 348 kJ/mol Cl – Cl = 242 kJ/mol H – Cl = 431 kJ/mol C – Cl = 328 kJ/mol C – H = 423 kJ/mol Besarnya ΔH pada reaksi:

adalah … . A. +94 kJ D. –94 kJ B. +81 kJ E. –208 kJ C. –81 kJ

14. Jika diketahui:

C(s) + 2S(s) → CS2(s) H = + 82,35 kJ

S(s) + O2(g) → SO2(g) H = –297,62 kJ

C(s) + O2(g) → CO2(g) H = –408,80 kJ

Maka perubahan entalpi pembakaran

gas karbon disulfida menurut reaksi ….

CS2(s) + 3 O2(g) → CO2(g) + 2SO2(g)

A. +1086,39 kJ D. –921,69 kJ

B. –1086,39 kJ E. –1004,04 kJ

C. +92,169 kJ

15. Diketahui kurva reaksi sebagai berikut:

Berdasarkan kurva tersebut, harga H3 adalah ….

A. H1 + H2 – H4 D. H1 – H2 – H4 B. H2 + H4 – H1 E. H1 + H4 – H2

C. H1 – H2 + H4


URAIAN

1. Sebanyak 100 mL larutan HCl 0,1 M bersuhu mula-mula 23 °C dicampur dengan 100 mL larutan NaOH 0,1 M bersuhu mula-mula 23 °C. Setelah bercampur, suhu menjadi 30 °C. Jika c air = 4,2 J g–1 K–1 dan massa jenis air = 1 g cm, tentukan besarnya entalpi penetralan pada reaksi: HCl(aq) + NaOH(aq)→ NaCl(aq) + H2O(l)

2. Diketahui data energi ikatan:

C – C = 348 kJ/mol O = O = 500 kJ/mol C – H = 415 kJ/mol C = O = 724 kJ/mol O – H = 463 kJ/mol Tentukan ∆H pada reaksi pembakaran 1 mol propana!

3. Diketahui:

∆Hfo CO2(g) = -394 kJ/mol

∆Hfo H2O(l) = -286 kJ/mol

∆Hfo C3H8(g) = -104 kJ/mol

Tentukan jumlah kalor yang dibebaskan pada pembakaran 1 gram C3H8 (Mr = 44)

Pilihan Ganda 1 Jawaban

LIQUEFIED PETROLEUM G A S (LPG )

Liquefied Petroleum Gas (LPG) PERTAMINA dengan brand Elpiji, merupakan gas hasil produksi dari kilang minyak (Kilang BBM) dan Kilang gas, yang komponen utamanya adalah gas propana (C3H8) dan butana (C4H10) lebih kurang 99 % dan selebihnya adalah gas pentana (C5H12) yang dicairkan. ELPIJI lebih berat dari udara dengan berat jenis sekitar 2.01 (dibandingkan dengan udara), tekanan uap Elpiji cair dalam tabung sekitar 5.0 – 6.2 Kg/cm2. Perbandingan komposisi, propana (C3H8) : butana (C4H10) = 30 : 70.

Reaksi Pembakaran Elpiji Reaksi pembakaran propana Jika terbakar sempurna, reaksi pembakaran propana adalah sebagai berikut C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O + panas propana + oksigen → karbon dioksida + uap air dan + panas Reaksi pembakaran Butana Jika terbakar sempurna, reaksi pembakaran butana adalah sebagai berikut 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O butana + oksigen → karbon dioksida + uap air dan + panas Sumber : https://www.kompasiana.com/asikbelajardirumah/550b28a8a33311ea0f2e3bd0/reaksi-kimia-di-sekitar-kita-1-lpg-kenali-dan-hindari-resikonya

Berdasarkan bacaan di atas, jenis reaksi yang terjadi pada pembakaran propana dan butana serta perpindahan energinya yang tepat adalah ... .

A. Adisi, eksoterm B. Eliminasi, eksoterm

C. Oksidasi, eksoterm D. Polimerisasi, endoterm E. Substitusi, endoterm

SOAL SUPER!

https://www.kompasiana.com/asikbelajardirumah/550b28a8a33311ea0f2e3bd0/reaksi-kimia-di-sekitar-kita-1-lpg-kenali-dan-hindari-resikonya

https://www.kompasiana.com/asikbelajardirumah/550b28a8a33311ea0f2e3bd0/reaksi-kimia-di-sekitar-kita-1-lpg-kenali-dan-hindari-resikonya


BAB II

LAJU REAKSI

Pendahuluan Perhatikan gambar-gambar berikut.

Gambar 1 Gas LPG yang terbakar Gambar 2 Mobil yang berkarat

Reaksi kimia terjadi setiap saat di sekitar kita. Beberapa di antaranya ada yang berlangsung

cepat dan sebagian lainnya berjalan sangat lambat. Coba kalian perhatikan gambar di atas.

Proses terbakarnya gas LPG pada Gambar 1 berjalan sangat cepat tampaknya hanya dalam

hitungan detik saja. Namun, tidak demikian halnya dengan perkaratan besi seperti

ditunjukkan pada Gambar 2. Reaksi antara besi, air, dan oksigen ini berlangsung sangat

lambat. Begitulah, reaksi kimia berlangsung dengan laju yang berbeda-beda. Laju reaksi berhubungan dengan seberapa cepat reaksi kimia berlangsung.

Konsep Laju Reaksi

Persamaan Laju Reaksi

Faktor Laju Reaksi


LAJU REAKSI Laju beberapa kegiatan, misalnya berlari, membaca, memasak, dsb menyatakan

jumlah tertentu yang dapat kamu selesaikan dalam satuan waktu. Dengan pemahaman yang sama, kita dapat mendefinisikan laju reaksi kimia.

A. KONSEP LAJU

Bagaimana cara mengukur laju? Perhatikan ilustrasi berikut!

Gambar 3.1 Membandingkan Laju Air pada Botol A dan Botol B

Pada gambar 3.1 air dialirkan dari botol besar ke gelas kimia. Lubang untuk

aliran kedua botol tersebut berbeda. Pada botol yang mana laju aliran air yang lebih cepat?

Dari percobaan ini, laju dapat ditentukan dengan 2 cara, yaitu dengan

mengukur: ✓ volume air yang berkurang dari botol per satuan waktu, dan ✓ volume air yang bertambah pada gelas kimia per satuan waktu.

Bagaimana dengan laju reaksi kimia? Ingat, reaksi kimia: A + 2B → AB2

reaktan/pereaksi produk/hasil reaksi

Dari ilustrasi Gambar 3.1, maka untuk mengukur laju reaksi dapat ditentukan dengan 2 cara, yaitu dengan mengukur:

1. jumlah pereaksi yang digunakan atau bereaksi per satuan waktu

2. jumlah hasil reaksi yang terbentuk per satuan waktu

Sehingga, pengertian laju reaksi sebagai berikut:

Dari pengertian di atas, maka laju reaksi dapat dirumuskan sebagai berikut: Untuk perubahan konsentrasi pereaksi/reaktan:

V = - ∆[𝑅]

∆𝑡 , V = laju reaksi (M/detik)

∆[R] = perubahan konsentrasi reaktan (M)

∆t = perubahan waktu (detik)

tanda ( - ) artinya berkurang

Laju reaksi :

✓ Perubahan jumlah (konsentrasi) pereaksi atau hasil reaksi per satuan waktu

✓ Laju berkurangnya jumlah reaktan atau laju bertambahnya jumlah produk dalam satuan waktu


M = 𝒏

𝑽

V = + ∆[𝑃]

∆𝑡 , dengan V = laju reaksi (M/detik)

∆[P] = perubahan konsentrasi produk (M) ∆t = perubahan waktu (detik) tanda ( + ) artinya bertambah

Laju reaksi berbanding terbalik dengan waktu , maka :

V = 1

𝑡

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang laju reaksi, terlebih dahulu akan

mempelajari tentang konsentrasi. Konsentrasi yang digunakan dalam laju reaksi adalah molaritas.

B. MOLARITAS

Konsentrasi suatu larutan dapat dinyatakan dalam molaritas, molalitas, normalitas, maupun fraksi mol. Molaritas menyatakan jumlah mol zat yang

terlarut dalam satu liter larutan. Molaritas dilambangkan dengan notasi M dan satuannya mol/liter. Rumus yang digunakan untuk mencari molaritas larutan adalah:

Jika zat yang akan dicari molaritasnya ada dalam satuan gram dan volume

dalam milliliter, maka molaritasnya dapat dihitung dengan rumus:

dengan : M = molaritas (mol/L) n = mol zat terlarut (mol)

V = volume larutan (liter) g = massa zat terlarut (gram) Mr = massa molekul relatif zat

terlarut

Contoh:

1. Berdasarkan reaksi:

2 N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)

Diketahui bahwa gas N2O5 berkurang dari 2 mol/liter menjadi 0,5 mol/liter dalam waktu 10 detik. Berapakah laju reaksi berkurangnya N2O5?

Jawab :

V N2 O5 = - ∆[N2O5]

∆𝑡

= 2−0,5

10

= 0,15 M/detik

2. Ke dalam ruang yang volumenya 2 liter, dimasukkan 4 mol gas HI yang kemudian

terurai menjadi gas H2 dan I2. Setelah 5 detik, dalam ruang tersebut terdapat 1

M = n x 𝟏𝟎𝟎𝟎 atau M = 𝐦𝐋 𝑴𝒓 𝐦𝐋

𝒈 x

𝟏𝟎𝟎𝟎


mol gas H2. Tentukan laju reaksi pembentukan gas H2 dan laju reaksi peruraian

gas HI!

Jawab :

Persamaan reaksi : 2HI(g) → H2(g) + I2(g)

Mula-mula : 4 mol - -

Setelah 5 detik : 2 mol 1 mol 1 mol

a. laju reaksi pembentukan H2

mol H2 yang terbentuk = 1 mol

molaritas H2 = 𝐦𝐨𝐥

𝐕 =

𝟏 𝐦𝐨𝐥

𝟐 𝐥𝐢𝐭𝐞𝐫= 0,5 M

laju pembentukan H2 = ∆[𝐇𝟐]

∆𝐭 =

𝟎,𝟓 𝐌

𝟓 𝐝𝐞𝐭𝐢𝐤 = 0,1 M/ detik

b. laju reaksi penguraian HI

mol HI yang terurai = mol mula-mula – mol setelah bereaksi

= 4 mol – 2 mol

= 2 mol

molaritas HI = 𝐦𝐨𝐥

𝐕 =

𝟐 𝐦𝐨𝐥

𝟐 𝐥𝐢𝐭𝐞𝐫= 1 M

laju penguraian HI = ∆[𝐇𝐈]

∆𝐭 =

𝟏 𝐌

𝟓 𝐝𝐞𝐭𝐢𝐤 = 0,2 M/ detik

C. RUMUSAN LAJU REAKSI

Jika laju reaksi suatu senyawa sudah diketahui, koefisien suatu reaksi yang telah

setara dapat digunakan untuk menentukan laju reaksi senyawa yang lain.

maka untuk reaksi:

aA + bB → cC + dD

dapat ditulis persamaan laju reaksi secara umum:

− 1

a Va = −

1

b Vb = +

1

c Vc = +

1

d Vd

Contoh

Gas butane (C4H10) dibakar menghasilkan CO2 dan H2O sesuai dengan persamaan

reaksi: 2C4H10(g) + 13O2(g) → 8CO2(g) + 10H2O(g)

Pada waktu tertentu, konsentrasi C4H10 berkurang dengan laju reaksi 0,20 M/s.

Tentukan :

a. Berapa laju reaksi terhadap O2, CO2, dan H2O?

b. Bagaimana laju reaksi secara umum?

Jawab:

a. V O2 = 13

2 x V C4H10

= 13

2 x 0,20 M/s

= 1,3 M/s

V CO2 = 8

2 x V C4H10

= 8

2 x 0,20 M/s

= 0,8 M/s

V H2O = 10

2 x V C4H10

= 10

2 x 0,20 M/s

= 1,0 M/s b. Laju reaksi secara umum: 1

2 V C4H10 = -

1

13 V O2 = +

1

8 VC = +

1

10 VD

1

2 x 0,20 = -

1

13 x 1,3 = +

1

8 x 0,80 = +

1

10 x 1,0

0,1 M/s = 0,1 M/s = 0,1 M/s = 0,1 M/s


Silakan dicoba!

1. Laju pembentukan oksigen = 4 x 10-3 Ms-1. Diketahui reaksi: 2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g) a) Tentukan laju reaksi pembentukan gas NO2 b) Tentukan laju reaksi penguraian gas N2O5

2. Sekeping logam seng direaksikan dengan larutan asam sulfat 2 M dan bereaksi menurut reaksi:

Zn(s) + H2SO4(aq) → ZnSO4(aq) + H2(g). Data yang diperoleh setelah beberapa detik sebagai berikut.

No. Suhu (oC) Volume gas H2 (mL) Waktu (detik)

1 26 4 10 2 26 8 20

3 26 12 30 Tentukan laju reaksi pembentukan gas H2 !

D. PERSAMAAN LAJU REAKSI

Sejauh ini kita hanya membicarakan laju reaksi yang terfokus pada satu komponen dalam reaksi.

Selanjutnya akan dibahas mengenai persamaan laju reaksi untuk keseluruhan zat dalam suatu reaksi. Perhatikan reaksi berikut! A + B → produk

Persamaan laju untuk reaksi tersebut adalah:

*besarnya orde reaksi TIDAK berhubungan dengan koefisian. Orde reaksi hanya dapat ditentukan melalui percobaan

ORDE REAKSI

Langkah-langkah dalam penulisan persamaan laju reaksi dan penentuan orde

reaksinya adalah sebagai berikut:

Langkah pertama, menuliskan persamaan laju reaksi secara umum, disesuaikan dengan jumlah pereaksinya. Jika pereaksinya tunggal A produk, maka V = k [A]x Jika pereaksinya dua: A + B produk, maka V = k [A]x [B]y

Jika pereaksinya tiga: A + B + C produk, maka V = k [A]x [B]y [C]z

Langkah kedua, menentukan x, y, z dari data percobaan. Untuk menentukan orde reaksi perhatikan contoh berikut:

Dalam ruang tertutup, direaksikan gas SO2 dan gas H2 dengan persamaan reaksi berikut: SO2(g) + 2 H2(g) S(s) + 2 H2O(g) Berikut adalah data yang diperoleh dari percobaan.

percobaan [SO2] M [H2] M V (M/s)

1 0,03 0,12 1 x 10-2

2 0,06 0,12 2 x 10-2

3 0,06 0,24 8 x 10-2

Tentukanlah: a. Persamaan laju reaksinya b. Konstanta laju reaksinya

V = k [A]x [B]y

dengan : k= konstanta reaksi

[A] = konsentrasi zat A [B] = konsentrasi zat B x = orde reaksi terhadap zat A

y = orde reaksi terhadap zat B x + y = orde reaksi total


Jawab:

a. Mencari persamaan laju reaksinya dengan cara berikut:

Menentukan orde reaksi terhadap SO2 atau x pada [H2] yang konstan, yaitu

data 2 dan 1.

V2

V1 =

k

k [

[SO2]2

[SO2]1]

𝑥

[[H2]2

[H2]1]

𝑦

2 𝑥 10−2

1 𝑥 10−2 =

k

k [

0,06

0,03]

𝑥

[0,12

0,12]

𝑦

2 = 2𝑥

x = 1 Jadi, orde reaksi terhadap SO2 adalah 1.

Menentukan orde reaksi terhadap H2 atau y pada [SO2] yang konstan, yaitu

data 3 dan 2.

V3

V2 =

k

k [

[SO2]3

[SO2]2]

𝑥

[[H2]3

[H2]2]

𝑦

8 𝑥 10−2

2 𝑥 10−2 =

k

k [

0,06

0,06]

𝑥

[0,24

0,12]

𝑦

4 = 2𝑦

y = 2

Jadi, orde reaksi terhadap H2 adalah 2. Persamaan laju reaksinya V = k [SO2] [H2]2

b. Untuk menentukan harga k, dapat digunakan salah satu data, kemudian

dimasukkan dalam persamaan laju reaksi yang sudah dituliskan tersebut.

Misalnya kita ambil data 1.

V = k [SO2] [H2]2

1 x 10-2 M/s = k (0,03 M) (0,12 M)2

1 x 10-2 M/s = k 4,32 x 10-4 M3

k = 1 x 10−2 M/s

4,32 x 10−4 M3 = 23, 15 M-2/s

Grafik Orde Reaksi

Jika terdapat reaksi sebagai berikut : A → produk, maka V = k [A]x

Orde reaksi terhadap zat A (yaitu x). dapat dibuat grafik yang menjelaskan hubungan laju reaksi (V) terhadap [A]

1. Orde nol

Jika x = 0, maka :

[A] V = k [A]0

0 M 1

1 M 1

2 M 1 3 M 1

4 M 1

dst. dst.

0

0,5

1

1,5

0 1 2 3 4 5

v

[A]

Grafik orde nol


2. Orde satu

Jika x = 1, maka :

[A] V = k [A]1

0 M 0

1 M 1

2 M 2

3 M 3

4 M 4

dst. dst.

3. Orde dua

Jika x = 2, maka :

[A] V = k [A]2

0 M 0 1 M 1

2 M 4

3 M 9

4 M 16

dst. dst.

Silakan dicoba!

1. Diketahui reaksi: NH4

+ + NO2- → N2 + 2H2O

Data yang diperoleh dari percobaan sebagai berikut:

Percob. [NH4+]

(M) [NO2

-] (M)

Laju reaksi awal (Ms-1)

1 0,02 0,10 3,6.10-6 2 0,04 0,10 7,2.10-6

3 0,20 0,03 10,8.10-6 4 0,20 0,06 21,6.10-6

Tentukan: a. Orde reaksi terhadap ion NH4

+ b. Orde reaksi terhadap ion NO2

- c. Orde reaksi total d. Persamaan laju reaksi e. Harga tetapan laju reaksi dan satuannya f. Laju reaksi jika konsentrasi ion NH4

+ dan ion NO2- masing-masing 0,3 M

2. Diketahui data percobaan laju reaksi: 2NO + Cl2 → 2NOCl

Tentukan: a. Orde reaksi masing-masing b. Persamaan laju reaksinya c. Waktu reaksi jika [NO] = 0,03 dan [Cl2] = 0,25

No. [NO] (M)

[Cl2] (M)

Waktu (detik)

1 0,01 0,1 72 2 0,01 0,2 18

3 0,02 0,3 2

0

2

4

6

0 1 2 3 4 5

v

[A]

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5

v

[A]

Grafik orde satu

Grafik orde dua


E. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI

Untuk terjadinya reaksi, molekul, atom, atau ion-ion harus terlebih dahulu bertumbukan. Apakah semua tumbukan menghasilkan reaksi? Tidak semua tumbukan efektif menghasilkan reaksi. Untuk tumbukan yang efektif, reaktan harus memiliki energi minimum tertentu yang diperlukan untuk mengatur kembali elektron terluar yang diputuskan dan membentuk ikatan yang baru, serta memiliki orientasi yang tepat terhadap satu sama lain pada saat tumbukan. Teori Tumbukan

Berdasarkan teori tumbukan, kelajuan reaksi akan bergantung pada:

a. frekuensi tumbukan

b. energi partikel pereaksi

c. arah (orientasi) tumbukan Ada 4 cara untuk meningkatkan frekuensi tumbukan, yaitu memperbesar konsentrasi pereaksi, menaikkan suhu, menggunakan katalisator, dan memperluas permukaan zat yang bereaksi.

1. Konsentrasi Semakin besar konsentrasi, laju reaksi semakin cepat

2. Suhu Kenaikan suhu akan mempercepat reaksi karena energi kinetik dan energi potensial partikel meningkat.

Semakin tinggi suhu, laju reaksi semakin cepat

Setiap kenaikan suhu sebesar ∆ToC mengakibatkan reaksi berlangsung n kali lebih cepat, sehingga berlaku :

𝑽𝟐 = 𝑽𝟏(𝒏)(𝑻𝟐−𝑻𝟏

∆𝑻 )

atau

𝒕𝟐 = 𝒕𝟏(𝟏

𝒏)

(𝑻𝟐−𝑻𝟏

∆𝑻)

V2 = laju akhir V1 = laju awal T2 = suhu akhir T1 = suhu awal n = kenaikan laju reaksi

T = kenaikan suhu t1 = waku awal t2 = waktu akhir

3. Katalisator

Pemberian katalis, mempercepat laju reaksi

Pengaruh katalis pada reaksi kimia

4. Luas Permukaan

Semakin luas permukaan, laju reaksi semakin cepat


Latihan yuk!

1. Pengertian laju reaksi adalah … A. penambahan mol pereaksi tiap satuan

waktu B. penambahan mol pereaksi tiap liter tiap

satuan waktu C. pengurangan mol hasil reaksi tiap satuan

waktu D. pengurangan mol hasil reaksi tiap liter tiap

satuan waktu E. penambahan mol hasil reaksi tiap liter tiap

satuan waktu

2. Berdasar teori kompleks teraktifkan, katalis

mempercepat reaksi dengan cara … A. menaikkan energi pereaksi B. menurunkan energi hasil reaksi C. menurunkan energi pereaksi dan hasil

reaksi D. menurunkan energi kompleks teraktifkan E. menaikkan energi kompleks teraktifkan

3. Faktor-faktor berikut akan memperbesar

laju reaksi, kecuali … A. pada suhu tetap dittambahkan

katalisator B. suhu dinaikkan C. pada suhu tetap volume diperbesar D. pada volume tetap ditambah zat

pereaksi lebih banyak E. memperkecil ukuran partikel pereaksi

4. Pernyataan yang benar tentang faktor suhu

terhadap laju reaksi adalah reaksi akan berlangsung lebih cepat jika suhu dinaikkan karena … A. energi kinetik molekul-molekul yang

bereaksi menjadi bertambah B. energi aktivasinya bertambah C. energi potensialnya bertambah D. energi kimianya bertambah E. entalpi reaksinya bertambah

5. Tiga cm logam Zn direaksikan dengan

larutan HCl 0,1 M menghasilkan gas H2 dengan data sebagai berikut: No. Suhu Volume H2 (mL) Waktu (detik)

1 30oC 0 0 2 30oC 29 10

3 30oC 58 20 Berdasarkan data tersebut laju reaksi pembentukan gas H2 adalah … A. 0,34 mL det-1 D. 5,80 mL det-1 B. 0,58 mL det-1 E. 29,00 mL det-1 C. 2,90 mL det-1

6. Data percobaan reaksi: Mg(s) + H2SO4(aq) → MgSO4(aq) + H2(g)

Pengaruh suhu terhadap laju reaksi ditunjukkan oleh percobaan … A. I dan II D. III dan V B. I dan V E. IV dan V C. II dan III

7. Perhatikan gambar berikut

Laju reaksi yang hanya dipengaruhi oleh konsentrasi adalah … A. 1 terhadap 2 D. 2 terhadap 3 B. 3 terhadap 4 E. 1 terhadap 3 C. 1 terhadap 4

8. Data hasil percobaan laju reaksi:

2NO(g) + 2H2(g) → N2(g) + 2H2O(g)

Perc. Konsentrasi awal Laju reaksi

M det-1 [NO] M [H2] M

1 4 x 10-3 1,5 x 10-3 32 x 10-7

2 4 x 10-3 3,0 x 10-3 64 x 10-7

3 6 x 10-3 6,0 x 10-3 128 x 10-7

4 3 x 10-3 6,0 x 10-3 32 x 10-7

Berdasarkan data tersebut orde reaksi total adalah …

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5


9. Dari data suatu reaksi: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

No [N2] M [H2] M Waktu reaksi (s) 1 0,01 0,02 36 2 0,02 0,02 18 3 0,02 0,04 9

Rumus laju reaksi adalah … A. v = k[N2][H2]3 D. v = k[N2]2 [H2] B. v = k[N2][H2]2 E. v = k[N2]2 [H2]2 C. v = k[N2][H2]

10. Pada reaksi: A(g) + B(g) → C(g) + D(g)

diperoleh data laju reaksi sebagai berikut. Perc. [A] M [B] M V (Ms-1)

1 0,1 0,6 12 x 10-3

2 0,2 0,6 48 x 10-3

3 0,2 1,2 48 x 10-3

Laju reaksi yang terjadi jika konsentrasi A = 0,3 M dan B = 0,4 M adalah … Ms -1. A. 4,80 x 10-3 D. 1,20 x 10-1 B. 9,00 x 10-2 E. 1,60 x 10-1 C. 1,08 x 10-1

11. Untuk reaksi P + Q → R, diketahui bahwa

jika konsentrasi P dinaikkan dua kali dan konsentrasi Q tetap, laju reaksinya menjadi 4 kali. Sedangkan jika konsentrasi Q dinaikkan dua kali dan konsentrasi P tetap, laju reaksinya naik dua kali. Persamaan laju reaksi tersebut adalah …. A. v = k[P][Q] D. v = k[P][Q]2 B. v = k[P]2 [Q] E. v = k[P] C. v = k[P]2 [Q]2

12. Di antara data kondisi reaksi berikut:

Laju reaksi yang paling lambat ditunjukkan oleh nomor … A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5

13. Sebanyak 3 gram logam perak dimasukkan ke dalam larutan asam nitrat dengan perlakuan sebagai berikut:

Laju reaksi yang dipengaruhi oleh luas permukaan terdapat pada nomor … A. 1 dan 2 D. 3 dan 5 B. 2 dan 3 E. 4 dan 5 C. 3 dan 4

14. Setiap kenaikan suhu 10oC, laju reaksi

menjadi 2 kali lebih cepat dari semula. Jika pada suhhu 20oC laju reaksi berlangsung 8 menit, maka laju reaksi pada suhu 50oC adalah … A. 4 menit D. ½ menit B. 2 menit E. ¼ menit C. 1 menit

15. Suatu reaksi berlangsung pada suhu

20oC. Jika pada setiap kenaikan suhu 10oC tetapan laju reaksinya meningkat 2 kali, maka laju reaksi pada suhu 60oC dibandingkan dengan 20oC akan meningkat sebesar … kali. A. 2 B. 8 C. 16 D. 32 D. 64

16. Dari perciobaan reaksi: CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(g)

Volume HCl = 25 mL, massa CaCO3 = 10 g. Diperoleh data sebagai berikut.

Perc. CaCO3 [HCl] M

Waktu (s)

T (oC)

1 Serbuk 0,2 4 25 2 Butiran 0,2 6 25

3 Bongkahan 0,2 1 25 4 Butiran 0,4 3 25 5 Butiran 0,2 3 25

Pada percobaan 1 dan 3, laju reaksi dipengaruhi oleh …

A. temperatur D. katalis B. sifat-sifat E. konsentrasi C. luas permukaan

17. Berikut ini diberikan data percobaan

laju reaksi: Q(g) + 2T(g) → T2Q(g) pada beberapa kondisi No [Q] [T] V (M/detik)

1 2 3

0,1 0,2 0,1

0,1 0,1 0,2

1,25 . 10-2 5 . 10-2

10-1

Jika [Q] dan [T] masing-masing diubah menjadi 0,5 M, maka harga laju reaksi (v) reaksi saat itu adalah … M/detik. A. 5,0 D. 12,5 B. 7,5 E. 39,0 C. 10,5


18. Direaksikan masing-masing 10 mL larutan HCl dan Na2S2O3 dengan reaksi: 2HCl(aq) + Na2S2O3(aq) → 2NaCl(aq) + SO2(g) + S(s) + H2O(l) pada suhu 27oC, dan menghasilkan data sebagai berikut:

[HCl] [Na2S2O3] Waktu

1 M 2 M 3 M

0,1 M 0,1 M 0,1 M

25 detik 15 detik 5 detik

Faktor yang mempengaruhi laju tersebut adalah … A. waktu D. konsentrasi HCl B. suhu E. volume larutan C. konsentrasi Na2S2O3

19. Reaksi 2NO(g) + Br2(l) → 2NOBr(l)

mempunyai persamaan laju v = k[Br2]2. Apabila pada suhu tetap konsentrasi NO

dan konsentrasi Br2 masing-masing dinaikkan 2 kali, maka laju reaksinya …

A. sama seperti semula B. lebih besar 2 kali C. lebih kecil 2 kali D. lebih kecil 4 kali E. lebih besar 4 kali

20. Perhatikan data percobaan dari reksi

berikut: A2 + 3B2 → 2AB3

No. [A2] M [B2] M Waktu reaksi (detik)

1. 10-2 2 x 10-2 20 2. 2 x 10-2 2 x 10-2 20

3. 2 x 10-2 4 x 10-2 5 Harga tetapan laju reaksi (k) adalah …

A. 5 x 10-3 D. 5 x 103 B. 1,25 x 10-2 E. 5 x 104 C. 1,25 x 102

Soal Benar – Salah

Gas hidrogen merupakan bahan bakar roket dan sumber energi

masa depan karena menghasilkan produk gas non-polusi dengan reaksi sebagai berikut :

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g). Laju reaksi pembakaran gas

hidrogen tersbut disajikan dalam tabel berikut.

Suhu, oC 30 40 50

Laju reaksi, M/s 0,2 0,4 0,8

Sumber :

Diadaptasi dari Modul Pembelajaran Kimia SMA : Laju Reaksi

& Faktor-Faktor yang Mempengaruhinya Kelas XI MIPA.

Penyusun : Setiyana, S.Pd, M.Eng.

Berdasarkan data pada bacaan di atas, tentukan pernyataan berikut ini benar atau salah !

Pernyataan BENAR SALAH

Jika suhu dinaikkan menjadi 100oC, maka laju reaksi untuk reaksi

pembakaran gas hidrogen tersebut adalah 1,6 M/s.

SOAL SUPER!


BAB III

KESETIMBANGAN

KIMIA Pendahuluan

Proses kesetimbangan banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Contoh dari

kesetimbangan adalah proses pemanasan air dalam wadah tertutup. Pada waktu air menguap, uap air tertahan pada permukaan tutup wadah. Selanjutnya, uap air tersebut akan mengalami kondensasi, berubah menjadi cair dan jatuh kembali ke dalam wadah kembali. Pada wadah tersebut terjadi dua proses yang berlawanan arah, yaitu proses penguapan yang arahnya ke atas dan proses kondensasi yang arahnya ke bawah.

Konsep Kesetimbangan Kimia

Tetapan/Konstanta Kesetimbangan

Pergeseran Kesetimbangan


KESETIMBANGAN KIMIA

A. KONSEP KESETIMBANGAN KIMIA reaksi satu arah dan reaksi bolak balik

1. Reaksi satu arah (Irreversible)

Ciri-ciri reaksi satu arah ialah :

a. Bertanda →

b. Berlangsung tuntas

c. Reaksi akan berhenti jika salah satu / semua reaktan habis bereaksi

d. Zat hasil tidak dapat dikembalikan ke zat semula

e. Berlangsung dari kiri ke kanan

Contoh : 1. KOH(aq) + HCl(aq) → KCl(aq) + H2O(l)

2. CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

2. Reaksi Bolak-balik (Reversible)

Ciri-ciri reaksi bolak balik ialah :

a. Reaksi ditulis dengan 2 tanda anak panah berlawanan ⇄

b. Reaksi berlangsung dari 2 arah yaitu dari zat reaktan dan dari zat

produk.

c. Reaksi ke kanan disebut dengan reaksi maju

d. Reaksi ke kiri disebut dengan reaksi balik

e. Reaksi bolak balik belum tentu seimbang Contoh : 1. 2HCl(g) ⇄ H2(g) + Cl2(g) 2. N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)

Suatu reaksi bolak balik yang memiliki laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik

dapat dikatakan bahwa reaksi tersebut mengalami kesetimbangan kimia.

Syarat terjadi kesetimbangan:

1) reaksi bolak balik

2) bersifat dinamis (terus-menerus)

Ciri-ciri kesetimbangan dinamis ialah :

✓ reaksi berlangsung tertutup

✓ laju reaksi ke kanan (maju) = laju reaksi ke kiri (balik) walaupun

✓ ∑ pereaksi dan hasil reaksi tidak sama.

✓ reaksi berlangsung 2 arah

✓ reaksi berlangsung terus menerus walaupun keadaannya sudah

setimbang.

✓ dianggap tidak terjadi perubahan secara makroskopis (tidak dapat

dilihat/diukur) tetapi perubahan secara mikroskopis (partikel atom /

molekul) tetapi berlangsung.

3) Sistem tertutup


“Hasil kali konsentrasi zat-zat produk dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat reaktan yang masing-masing dipangkatkan dengan harga koefisien reaksinya adalah tetap pada suhu tetap.”

KESETIMBANGAN HOMOGEN DAN HETEROGEN

Istilah”kesetimbangan homogen” (homogeneous equilibrium) berlaku untuk reaksi

yang semua spesi yang bereaksinya berada pada fasa yang sama.

Sedangkan reaksi reversibel yang melibatkan reaktan dan produk yang fasanya

berbeda menghasilkan kesetimbangan heterogen (heterogeneus equilibrium).

Contoh kesetimbangan homogen:

N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)

N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2NH3(g)

H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI(g)

Contoh kesetimbangan heterogen:

CaCO3(s) ⇄ CaO(s) + CO2(g)

HbO2(aq) + CO(g) ⇄ HbCO(aq) + O2(g)

C(s) + O2(g) ⇄ CO2(g)

B. TETAPAN KESETIMBANGAN

1. Hukum Kesetimbangan atau hukum Aksi Massa

Adapun hasil bagi dari pernyataan tersebut disebut tetapan kesetimbangan kimia yang diberi simbol K.

2. Tetapan kesetimbangan berdasarkan Konsentrasi (Kc)

yang diperhitungkan dalam Kc HANYA yang fasenya aqueous dan gas

a. kesetimbangan homogen pA (g) + qB (g) ⇄ rC (g) + sD (g)

harga tetapan kesetimbangannya: Kc = [C]r[D]s

[A]p[B]q

karena satuan konsentrasi adalah M, maka satuan dari Kc adalah M(r+s) – (p+q)

b. Kesetimbangan heterogen

Zat padat murni maupun zat cair murni tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc).

Cotoh soal :

1. Tulislah rumus tetapan kesetimbangan dan satuannya dari reaksi berikut:

a. SO3(g) ⇄ SO2(g) + ½ O2(g) Jawab :

Kc =][SO

][O][SO

3

1/2

22 M½

b. BaSO4(s) ⇄ Ba2+(aq) + SO42-(aq)

Jawab :

Kc = [𝐵𝑎2+][𝑆𝑂4

2−]

1

=[𝐵𝑎2+][𝑆𝑂42−

]M2

c. BiCl3(aq) + H2O(l) ⇄ BiOCl(s) + 2HCl(aq)

Jawab :

Kc = [ HCl]2

[ BiCl3] M2

M = M


2. Pada temperatur 400oC dalam ruang yang volumenya 1 L terdapat sistem

kesetimbangan : 2HBr(g) ⇄ H2(g) + Br2(g) Pada saat kesetimbangan dicapai di dalam ruang, terdapat 0,3 mol H2 dan 0,3 mol Br2 serta 0,6 mol HBr. Hitunglah Kc

Jawab :

[H2] = 0.3

1 = 0,3 M

[Br2] = 0.3

1 = 0,3 M

[HBr] = 0.6

1 = 0,6 M

Kc =2

22

[HBr]

][Br][H=

20,6

0,3.0,3= 0,25

3. Dalam wadah yang volumenya 2 L dimasukkan 0,2 mol HCl kemudian terurai

menurut reaksi : 2 HCl(g) H2(g) + Cl2(g). Jika Cl2 yang terbentuk adalah 0,04 mol, hitunglah tetapan kesetimbangannya!

Jawab : 2HCl(g) ⇄ H2(g) + Cl2(g)

M : 0,2 mol - - R : 0,08 mol 0,04 mol 0,04 mol

S : 0,12 mol 0,04 mol 0,04 mol

[HCl] = 0,12

2 = 0,06 M

[H2] = 0,04

2 = 0,02 M

[Cl2] = 0,04

2 = 0,02 M

Kc =2

22

[HCl]

][Cl][H=

2[0,06]

0,02].[0,02] [=

1

9

Silakan dicoba!

1. Dalam ruangan 1 liter terdapat kesetimbangan antara gas N2, H2, dan NH3, dengan persamaan reaksi:

2NH3(g) ⇄ N2(g) + 3H2(g). Pada kesetimbangan tersebut terdapat 0,01 mol N2, 0,01 mol H2, dan 0,04 mol NH3. Tentukan harga Kc!

2. Ditentukan reaksi kesetimbangan:

2AB(g) ↔ A2(g) + B2(g). Harga tetapan kesetimbangan = 4. Jika dalam volum 2 liter dimasukkan 3 mol gas AB dan dibiarkan mencapai kesetimbangan, tentukan susunan gas-gas tersebut pada keadaan

setimbang.

3. Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial Gas (Kp) Tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial disebut tetapan

kesetimbangan tekanan parsial gas yang dinyatakan dengan Kp.

a. Kesetimbangan homogen untuk semua zat yang berwujud gas secara umum : pA(g) + qB(g) rC(g) + sD(g)


– +

Harga tetapan kesetimbangannya:

Kp = (pC)r(pD)s

(pA)p(pD)q pTotal = pA +pB + pC + pD

Tekanan parsial suatu gas = gasseluruhmol

tersebutgasmolJumlah x tekanan total

b. Kesetimbangan heterogen

Dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial, yang diperhitungkan dalam Kp HANYA yang gas

Contoh : 1. Jika diketahui reaksi kimia sebagai berikut: 3Fe(s) + 4H2O(g) ⇄ Fe3O4(s) + 4H2(g).

Tentukan persamaan Kp untuk reaksi tersebut! Jawab:

Kp = (P H2)4

(P H2O)4

2. Dalam suatu tempat bertekanan 3 atm, terdapat campuran gas-gas 0,2 mol gas A; 0,3

mol gas B; 0,4 mol gas AB. Reaksi kesetimbangan gas tersebut adalah : A(g) + B(g) ⇄ 𝐴𝐵(g)

Hitunglah tekanan parsial masing-masing gas dan tetapan kesetimbangan (Kp)!

Jawab :

pA = jumlah mol zat A

jumlah mol total x tekanan total

= 0,2

0,9 x 3

= 2

3

pB = jumlah mol zat B


= 0,3

0,9 x 3

= 1

pAB = jumlah mol zat AB


= 0,4

0,9x 3 =

4

3

Kp = PAB

(PA ) x (PB)

=

4

32

3 x 1

= 2 atm -1

3. Sebanyak 6 mol gas amonia dimasukkan dalam suatu wadah dan terurai sebanyak 4 mol menghasilkan gas nitrogen dan gas hidrogen. Campuran gas pada kesetimbangan menimbulkan tekanan total 5 atm. Hitunglah Kp! Jawab:

2NH3(g) ⇄ N2(g) + 3H2(g) M : 6 mol - - R : 4 mol 2 mol 6 mol

S : 2 mol 2 mol 6 mol

PNH3 =

mol zat NH3

mol total x tekanan total

= 2 mol

10 mol x 5 atm

= 1 atm

PN2 =

mol zat N2


= 2 mol

10 mol x 5 atm

= 1 atm

PH2 =

mol zat H2


= 6 mol

10 mol x 5 atm

= 3 atm

KP = (PN2)(PH2)3

(PNH3)2

Kp = (1)(3)3

(1)2

= 27 atm


𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 (𝑅𝑇)∆𝑛

Silakan dicoba!

1. Dalam suatu kesetimbangan ‘:

A(g) + B(g) ⇄ 2C(g) + D(g)

Terdapat 2 mol gas A, 2 mol gas B, 4 mol gas C, dan 2 mol gas D. Tekanan

ruang pada kesetimbangan adalah 2,2 atm. Hitunglah nilai Kp untuk

kesetimbangan tersebut!

2. Diketahui reaksi kesetimbangan: N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g). Jika pada

keadaan setimbang terdapat 0,8 mol N2, 1,2 mol H2, dan 2,0 mol NH3,

sedangkan tekanan total 12 atm, tentukan harga Kp!

4. Hubungan Kc dan Kp

Dengan mengasumsikan bahwa gas merupakan gas ideal, maka dapat

diperoleh hubungan antara Kc dan Kp.

Misal persamaan reaksi kesetimbangan:

aA(g) ⇄ bB(g)

Persamaan gas ideal PV = nRT

P = 𝑛𝑅𝑇

𝑉

𝑛

𝑉 adalah konsentrasi molar atau

molaritas (M)

Karena 𝐾𝑝 =(𝑃𝐵)𝑏

(𝑃𝐴)𝑎

Maka

𝐾𝑝 =([B]𝑅𝑇)𝑏

([A]𝑅𝑇)𝑎

𝐾𝑝 =[B]𝑏

[A]𝑎 𝑅𝑇(𝑏−𝑎)

Sehingga dapat ditulis:

𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 (𝑅𝑇)(𝑏−𝑎)

Jika b-a dilambangkan dengan n, maka:

Keterangan:

Kp = tetapan kesetimbangan tekanan parsial gas

Kc = tetapan kesetimbangan konsentrasi

R = tetapan gas (0,082 L atm mol-1 K-1)

T = suhu (dalam Kelvin = suhu Celcius + 273)

∆n = jumlah koefisien gas kanan (produk) –

jumlah koefisien gas kiri (reaktan)

Contoh:

Dalam reaksi : H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI(g)

Kesetimbangan tercapai pada temperatur 480oC dengan tekanan parsial masing-masing gas adalah : P H2 = 2 x 10-2 atm

P I2 = 2 x 10-2 atm P HI = 1,5 x 10-3 atm Tentukan harga tetapan kesetimbangan Kp dan Kc!

Jawab :

Kp = (PHI)2

(PH2)(PI2)

Kp = (1,5 .10−3)2

(2.10−2)(2.10−2)

Kp = 56,25 . 10-4

Kp = Kc (RT)∆n

56,25 . 10-4 = Kc (0,082.753)0

Kc = 56,25 . 10-4

Merupakan Kc


Derajat Disosiasi ( )

Disosiasi adalah reaksi penguraian suatu zat menjadi zat lain yang lebih sederhana.

Reaksi disosiasi adalah reaksi setimbang.

Harga α adalah 0 < α < 1

Jika α = 0, semua zat mula-mula belum terurai, artinya tidak terjadi disosiasi

(peruraian)

Jika α = 1, semua zat terdisosiasi sempurna (terurai semua)

Jika 0 < α < 1, terjadi disosiasi sebagian atau terjadi kesetimbangan disosiasi.

Contoh

Pada temperatur tertentu, dalam ruang 1 liter dimasukkan gas N2O4 dan terurai

menurut reaksi kesetimbangan N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)

Jika pada keadaan setimbang mol N2O4 = mol NO2, berapakan α N2O4?

Jawab:

N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)

M : x - B : y 2y

S : x – y 2y mol N2O4 = mol N x – y = 2y

x = 3y

N2O4 = y

y

3 =

3

1

Silakan dicoba!

1. Diketahui 0,8 mol gas PCl5 dibiarkan terurai sampai tercapai reaksi

kesetimbangan sesuai reaksi: PCl5(g) ⇄ PCl3(g) + Cl2(g) Jika pada keadaan setimbang terdapat 0,2 mol gas klor, tentukan derajat disosiasi PCl5

2. Dalam ruang 1 liter, sebanyak 17 gram gas NH3 (Mr = 17) terurai menurut

reaksi: 2 NH3 (g) ⇄ N2(g) + 3 H2(g)

Bila pada keadaan setimbang diperoleh perbandingan mol NH3 : N2 = 2 : 1, tentukan besarnya: a) prosentase NH3 yang terurai

b) harga Kc

α = jumlah mol zat yang terurai

jumlah mol zat mula−mula


D. PERGESERAN KESETIMBANGAN

Asas Le Chatelier berbunyi:

Jika suatu sistem kesetimbangan dilakukan suatu aksi maka sistem akan

mengadakan suatu reaksi untuk mengurangi pengaruh aksi tersebut dengan

melakukan pergeseran ke kiri atau ke kanan untuk membentuk suatu sistem

kesetimbangan yang baru.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan

1. Pengaruh konsentrasi

Jika konsentrasi diperkecil

diperbesar, maka kesetimbangan bergeser

mendekati

menjauhi arah zat tersebut.

Pada kesetimbangan heterogen, zat padat dengan fase “s” (misal Fe, Ag, Cu) dan

cair murni dengan fase “l” (H2O) tidak mempengaruhi posisi kesetimbangan.

2. Pengaruh tekanan

Jika tekanan diperkecil

diperbesarmaka kesetimbangan bergeser mendekati zat yang

jumlah koefisiennya lebih besar

kecil.

Perubahan tekanan tidak mempengaruhi letak kesetimbangan zat padat dan cair

murni.

3. Pengaruh volume

Jika volume diperkecil

diperbesar maka kesetimbangan bergeser mendekati zat yang

jumlah koefiseinnya lebih kecil

besar.

Perubahan volume tidak mempengaruhi letak kesetimbangan zat padat dan zat

cair.

4. Pengaruh suhu

Jika suhu diturunkan

dinaikkan maka kesetimbangan bergeser mendekati reaksi

eksoterm

endoterm

Suhu punya pengaruh terhadap Kc (Kc = Konstanta kesetimbangan).

Jika kesetimbangan bergeser ke kanan, maka setelah bergeser, konsentrasi produk akan bertambah.

Jika kesetimbangan bergeser ke kiri, maka setelah bergeser, konsentrasi reaktan akan bertambah.


D. KESETIMBANGAN DALAM INDUSTRI

a. Proses Haber-Bosch

• Pembuatan aonia dari nitrogen dan hidrogen.

N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -92 kJ

• Proses ini menggunakan tekanan tinggi (± 400 atm) karena menguntungkan

produksi NH3 (menggeser kesetimbangan ke kanan).

• Reaksi tersebut mempunyai energi aktivasi yang besar, sehingga hanya

dapat berlangsung pada suhu tinggi.

• Untuk menurunkan energi pengaktifan digunakan campuran serbuk besi

dengan oksida alumunium sebagai katalis. Namun demikian, reaksi tetap

memerlukan suhu tinggi (sekitar 500oC)

b. Proses Kontak

• Pembuatan asam sulfat dari belerang

• Tahap reaksi/proses pembuatan asam sulfat:

S(s) + O2(g) → SO2(g)

2 SO2(g) + O2(g) ⇄ 2SO3(g) ∆H = -198 kJ

SO3(g) + H2SO4(aq) → H2S2O7(l)

H2S2O7(l) + H2O(l) → 2H2SO4(aq)

• Tahap krusial dalam proses ini yaitu tahap 2, karena merupakan reaksi

kesetimbangan dan hanya dapat berlangsung pada suhu tinggi.

• Kondisi optimum pada proses kontak yaitu tekanan 1 atm dan suhu sekitar

500oC.

• V2O5 sebagai katalis digunakan untuk mengurangi energi aktivasi reaksi 2.

Silakan dicoba!

1. Diketahui reaksi kesetimbangan: 2H2(g) + O2(g) ⇄ 2H2O(g) H = -484 kJ

Tentukan arah pergeseran kesetimbangan, jika terhadap sistem kesetimbangan

tersebut:

a) ditambahkan gas oksigen

b) volume diperbesar

c) tekanan ditingkatkan

d) suhu diturunkan

2. CaCl2 adalah senyawa yang berwujud padat. Senyawa ini dapat larut dalam air

dan membentuk reaksi kesetimbangan sebagai berikut:

CaCl2(s) ⇄ Ca2+(aq) + 2Cl-(aq) H = +585 kJ

Tentukan arah pergeseran reaksi jika …

a) ke dalam larutan ditambahkan padatan CaCl2

b) ke dalam larutan ditambahkan padatan NaCl

c) ke dalam larutan ditambahkan CaCO3

d) larutan dipanaskan


Latihan Yuk!

1. Dalam reaksi kesetimbangan:

A2(g) + 2B2(g) ⇄ 2AB2 (g) + kalor Kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri jika .... A. mengurangi hasil reaksi B. menaikkan tekanan dan suhu C. meningkatkan tekanan dan

menurunkan suhu D. mengurangi gas B2 E. menambah gas A2 secara berlebih

2. Di antara reaksi-reaksi berikut, reaksi yang

akan bergeser ke kanan jika tekanan diperbesar adalah ....

A. N2(g) + O2(g) ⇄2NO(g)

B. 2SO2(g) + O2(g) ⇄ SO3(g)

C. N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)

D. 2NH3(g) ⇄ N2(g) + 3H2(g)

E. H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI(g)

3. Suatu reaksi kesetimbangan:

2CO(g) + O2(g) ⇄ 2CO2(g) H = -x kJ/mol Agar kesetimbangan bergeser ke kanan, hal-hal di bawah ini perlu dilakukan, kecuali … A. pada suhu tetap, konsentrasi gas CO

ditambah B. pada suhu tetap, tekanan sistem

diturunkan C. pada suhu tetap, volume diturunkan D. pada suhu tetap, konsentrasi gas

oksigen ditambah E. suhu diturunkan

4. Dari reaksi kesetimbangan berikut, jika

volume sistem diubah, maka yang tidak mengalami pergeseran kesetimbangan adalah …

A. 2SO2(g) + O2(g) ⇄2SO3(g)

B. N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)

C. H2(g) + Cl2(g) ⇄ 2HCl(g)

D. 2N2(g) + O2(g) ⇄ 2N2O(g)

E. CO(g) + 3H2(g) ⇄ CH4(g) + H2O(l)

5. Dalam volume 5 liter terdapat 4,0 asam iodida, 0,5 mol iodium, dan 0,5 mol hidrogen dalam suatu kesetimbangan. Maka tetapan kesetimbangan untuk reaksi pembentukan asam iodida dari iodium dan hidrogen adalah … A. 50 B. 54 C. 56 D. 60 E. 64

6. Tetapan kesetimbangan bagi reaksi:

X2(g) + Y2(g) ⇄ 2XY(g) adalah 16 pada

suhu dan tekanan tertentu. Jika X2, Y2, dan

XY masing-masing sebanyak 1 mol

dicampurkan dalam ruangan 1 liter, maka

jumlah mol XY dalam kesetimbangan

adalah …

A. 0,5 B. 1,5 C. 2,0 D. 3,0 E. 4,0

7. Dalam ruang 4 liter terdapat reaksi

kesetimbangan:

NO2(g) + CO(g) ⇄ NO(g) + CO2(g)

Jika pada saat setimbang terdapat gas NO2

dan gas CO masing-masing 0,2 mol, dan

gas NO serta CO2 masing-masing 0,4 mol,

maka besarnya tetapan kesetimbangan

pada suhu tersebut adalah …

A. 0,25 B. 0,5 C. 1 D. 2 E. 4

8. Diketahui reaksi kesetimbangan:

2CO(g) + O2(g) ⇄ 2CO2(g) Dalam ruang 2 liter direaksikan 5 mol CO dan 5 mol O2. Jika pada saat setimbang terdapat 4 mol gas CO2, maka besarnya Kc adalah …

A. 0,09 D. 10,67 B. 1,067 E. 90,0 C. 9,00

9. Pada suhu tertentu, campuran gas

hidrogen dan karbon dioksida mula-mula

berbanding 1 : 2. Pada saat 25% karbon

dioksida bereaksi, dalam ruang 1 liter

tercapai kesetimbangan menurut reaksi:

H2(g) + CO2(g) ⇄ H2O(g) + CO(g)

Tetapan kesetimbangan untuk reaksi

tersebut adalah …

A. 1

5 B.

1

3 C.

1

2 D. 3 E. 5

10. Jika tetapan kesetimbangan Kc untuk

reaksi A(g) + B(g) ⇄ C(g) dan untuk

reaksi 2A(g) + D(g) ⇄ C(g) berturut-turut

adalah 4 dan 8 maka tetapan

kesetimbangan Kc untuk reaksi C(g) +

D(g) ⇄ 2B(g) adalah …

A. 1

2 B. 2 C. 8 D. 12 E. 24


11. Pada temperatur 200 K, harga Kc untuk suatu reaksi kesetimbangan gas: 2PQ(g) ⇄ P2(g) + Q2(g) adalah 473. Jika R = 0,082 atm mol-1 K-1 maka harga Kp untuk reaksi tersebut adalah … A. 0,01 C. 236,5 E. 946 B. 100 D. 473

12. Harga tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi: Al3+(aq) + 3H2O(l) ⇄ Al(OH)3(s) +

3H+(aq) ditentukan oleh persamaan …

A. Kc = [Al (OH)3][H +]3

[Al3+][H2O]

B. Kc = [H +]3

[Al3+][H2O]

C. Kc = [Al3+][H2O]

[Al (OH)3][H +]3

D. Kc = [H+]3

[Al3+]

E. Kc = [Al (OH)3]

[H2O]

13. Pada temperatur tertentu, dalam ruang 10

liter terjadi kesetimbangan dari reaksi: 2SO3(g) ⇄ 2SO2(g) + O2(g). Jika 80 gram SO3 (Ar S = 32, O = 16) dipanaskan pada temperatur itu sampai tercapai kesetimbangan, ternyata didapatkan perbandingan mol SO3 : O2 = 2 : 1. Tetapan kesetimbangan reaksi tersebut adalah … A. 0,025 C. 0,400 E. 25,00 B. 0,040 D. 2,500

14. Pada penguraian gas amoniak saat

setimbang mol NH3 berbanding dengan mol H2 = 4 : 3. Persamaan reaksinya sebagai berikut: 2NH3(g) ⇄ N2(g) + 3H2(g. Derajat disosiasi NH3 adalah …

A. 1

3 B.

3

7 C.

4

7 D.

1

2 E.

3

4

15. Pada reaksi setimbang:

Fe3+(aq) + SCN-(aq) ⇄ FeSCN2+(aq) tak berwarna merah Apabila temperatur tetap, maka … A. jika konsentrasi Fe3+ ditambah, warna

larutan bertambah merah B. jika larutan diencerkan, warna larutan

bertambah merah C. jika konsentrasi SCN- ditambah, warna

merahlarutan memudar D. jika ke dalam larutan ditambahkan

larutan amonia, warna larutan bertambah merah

E. jika ke dalam larutan ditambahkan suatu katalis, warna merah larutan memudar

16. Di dalam wadah 1 liter, dicampurkan

sebanyak 4 mol gas NO dan 0,9 mol gas

CO2, dan terjadi reaksi kesetimbangan berikut. NO(g) + CO2(g) ⇄ NO2(g) + CO(g) Bila pada saat kesetimbangan terdapat 0,1 mol gas CO2, Kc pada reaksi tersebut adalah … A. 0,2 B. 0,5 C. 1,6 D. 2,0 E. 5,0

17. Pada reaksi kesetimbangan

2X(s) ⇄ Y(s) + 2Z(g), apabila tekanan setelah setimbang 1,5 atm maka harga Kp adalah … A. 0,18 C. 0,20 E. 2,25 B. 0,25 D. 0,56

18. Dalam bejana 3 liter, 5 mol gas amonia

terurai sebesar 40%, menurut reaksi berikut. 2NH3(g) ⇄N2(g) + 3H2(g) Besarnya harga tetapan kesetimbangan

(Kc) adalah …

A. 1

6 B.

1

5 C.

1

4 D.

1

3 E.

1

2

19. Pembuatan gas SO3 menurut proses kontak sesuai dengan reaksi berikut.

2SO2(g) + O2(g) ⇄ 2SO3(g) H = -44,5 kkal. Hasil gas SO3 dapat diperbesar dengan cara … A. memperbesar volume B. menurunkan temperatur C. memperkecil tekanan D. mengubah katalis V2O5 E. mengurangi SO2

20. Berikut reaksi kesetimbangan:

N2O4(g) ⇄ 2NO2(g) Gambar partikel pada kesetimbangan sesaat mula-mula sebagai berikut. Keterangan:

: N2O4 ∆∆ : NO2

Apabila konsentrasi N2O4 diperkecil, gambar partikel sistem kesetimbangan sesaat yang baru yaitu ... A. D. B. E. C.

∆∆

∆∆ ∆∆ ∆∆

∆ ∆∆

∆∆

∆ ∆

∆∆

∆ ∆

∆∆

∆∆

∆∆ ∆∆

∆∆ ∆∆

∆∆ ∆∆ ∆∆

∆∆

∆∆


1. Soal Benar – Salah, 1 stimulus untuk beberapa pernyataan

M ENG APA M I NU MAN B ERS O DA M ENG G EL I TI K D I L I D AH?

Banyak orang menyukai sensasi gelembung yang meledak di mulut mereka saat mereka minum minuman bersoda. Gelembung ini

terjadi karena karbonasi. Karbonasi terjadi ketika karbon dioksida

(CO2) larut dalam air (H2O). Karbon dioksida tidak mudah larut

dalam air dalam kondisi sehari-hari. Untuk mewujudkannya,

produsen perlu meningkatkan tekanan dalam kaleng (atau botol) dan menyimpannya pada suhu rendah. Dalam kondisi tersebut, molekul air dapat menjebak

banyak molekul CO2. Di dalam kaleng, CO2 ada dalam dua bentuk. Beberapa CO2 larut

dalam air. Beberapa CO2 berada dalam bentuk gas di antara bagian atas botol atau kaleng

dan cairan.

Reaksi kimia apa yang terjadi di dalam kaleng minuman bersoda ?

Ketika CO2 larut dalam H2O, air dan gas karbon dioksida bereaksi membentuk larutan encer

asam karbonat (H2CO3). Reaksi kimia untuk proses ini adalah :

H2O(l) + CO2(g) ⇄ H2CO3(aq)

Sumber :

https://letstalkscience.ca/educational-resources/stem-in-context/chemistry-pop

Berdasarkan data pada bacaan di atas, tentukan pernyataan-pernyataan berikut ini benar atau salah !

Pernyataan BENAR SALAH

1. Rumus tetapan kesetimbangan pada reaksi yang terjadi di dalam

minuman bersoda adalah 𝐾 =[H2CO3]

[H2O].[CO2]

2. Ketika kaleng minuman bersoda dibuka dan dibiarkan terlalu lama

pada suhu ruang, kesetimbangan akan bergeser ke kiri dan membuat

rasa minuman kurang enak.

2. Prinsip kesetimbangan kimia banyak digunakan dalam industri kimia. Amoina merupakan

salah satu contoh bahan kimia yang dibutukhan sebagai bahan baku pada industri

pembuatan pupuk urea. Pembuatan amonia (NH3) pertama oleh Frist Haber (1868-1934)

seorang ahli kimiadari Jerman dengan mereaksikan gas nitrogen dan hidrogen. Sedangkan

proses industri pembuatan amonia, untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh

rekan senegaranya yaitu Carl Bosch (1874 – 1940). Oleh karena itu proses pembuatan

ammonia sekarang dikenal dengan nama Proses Haber – Bosch . Reaksinya sebagai berikut:

N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g)Ho = - 92 kJ

Dalam proses produksi amoniak tentunya perlu dipikirkan agar diperoleh hasil maksimal.

dengan efisisnsi kerja yang minimum.. Oleh karena itu faktor-faktor seperti pengaturan

suhu, tekanan, konsentrasi reaktan yang mempengaruhi agar reaksi bergeser kearah

produk harus diperhatikan. Pada umumnya reaski kimia akan bercalan cepat pada suhu

yang cukup tinngi.

Dalam praktiknya dengan memperhitungkan faktor waktu dan hasil, diperoleh suhu yang

paling optimum, yaitu (500 -550)oC, dengan tekanan (200-350) atm.,

a. Berdasarkan wacana di atas, kondisi optimum yang bagaimanakah sesuii dengan

prinsip kesetimbangan agar pembentukan amoniak NH3 diperoah hasil yang maksimal

b. Sesuai dengan wacana di atas, jika produksi amoniak untuk pengaturan suhu

tekanan mengikuti prinsip kesetimbangan, apakah berlangsung efisien? Jelaskan!

SOAL SUPER!

https://letstalkscience.ca/educational-resources/stem-in-context/chemistry-pop

modul pembelajaran kimia sma kelas xi ipa

Documents