Kesetimbangan Kimia
Untuk mengetahui bagaimanakah keadaan yang setimbang itu,Silahkan mengamati tayangan berikut..
Kita coba dengan alternatif lain..
Apabila air dalam sebuah tempat tertutup (sistem tertutup atau pada suhu kamar) dipanaskan, beberapa molekul air pada permukaan akan bergerak cukup cepat untuk lepas dari cairan dan menguap. Apabila air berada dalam ruang terbuka, tidak mungkin molekul air akan kembali lagi, sehingga uap yang terbentuk akan habis. Namun, jika air berada pada suatu tempat tertutup , maka akan terdapat perbedaan.
Uap yang terbentuk tidak dapat melepaskan diri dan akan bertabrakan dengan air-air di permukaan dan akan kembali pada cairan (dengan kata lain mengembun). Pada awalnya kecepatan pengembunan rendah, saat terdapat sedikit molekul dalam uap. Penguapan akan berlanjutdengan kecepatan yang lebih besar daripada pengembunan.Oleh karena itu, volume air akan menyusut dan molekul-molekul uap akan bertambah. Bertambahnya molekul-molekul uap mengakibatkan molekul-molekul tersebut saling bertabrakan, dan bergabung dengan cairan. Pada akhirnya, kecepatan penguapan dan pengembunan akan sama. Keadaan di mana reaksi berlangsung terus-menerus dan kecepatan membentuk zat produk sama dengan kecepatan menguraikan zat pereaksi disebut kesetimbangan dinamik. Reaksi kimia yang dapat balik (zat-zat produk dapat kembali menjadi zat-zat semula) disebut reaksi reversibel.
Ciri-ciri kesetimbangan dinamis adalah:
1. Reaksi berlangsung terus-menerus dengan arah yang berlawanan.
2. Terjadi pada ruang tertutup, suhu, dan tekanan tetap.
3. Kecepatan reaksi ke arah produk (hasil reaksi) sama dengan kecepatan reaksi ke
arah reaktan (zat-zat pereaksi).
4. Tidak terjadi perubahan makroskopis, yaitu perubahan yang dapat dilihat, tetapi
terjadi perubahan mikroskopis, yaitu perubahan tingkat partikel (tidak dapat
dilihat).
5. Setiap komponen tetap ada.
Pada reaksi kesetimbangan peruraian gas N2O4 menjadi gas NO2, tercapai
keadaan setimbang saat kecepatan terurainya N2O4 sama besarnya dengan kecepatan
membentuk kembali N2O4.
N2O4(g) ←⎯⎯⎯⎯→ 2 NO2(g)
Tercapainya kesetimbangan dinamis peruraian N2O4 dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar (a) Reaksi dimulai,
campuran reaksi terdiri dari N2O4 tidak berwarna, (b) N2O4 terurai
membentuk NO2 cokelat kemerahan,warna campuran jadi cokelat, (c)
Kesetimbangan tercapai, konsentrasiNO2 dan N2O4 konstan dan warna
campur-an mencapai warna final, (d)Karena reaksi berlangsung terusmenerus
dengan kecepatan sama,maka konsentrasi dan warna konstan.
Sumber: Chemistry, The MolecularNature of Matter and Change, Martin
S. Silberberg, 2000.
Dalam sistem terbuka (di alam sekitar kita) terjadi kesetimbangan kimia (reaksi bolak-balik/dua arah/reversibel), yaitu proses siklus oksigen, siklus air, dan siklus nitrogen. Dengan adanya kesetimbangan kimia (reaksi reversibel/ dua arah), maka makhluk hidup tidak kehabisan oksigen untuk bernapas dan tidak kehabisan air untuk keperluan sehari-hari.
1. Keadaan Kesetimbangan
Reaksi yang dapat berlangsung dalam dua arah disebut reaksi dapat balik (reversibel). Apabila dalam suatu reaksi kimia, kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri, maka reaksi dikatakan dalam keadaan setimbang. Secara umum, reaksi kesetimbangan dapat dinyatakan sebagai:
A + B ←⎯⎯⎯⎯→ C + D
Ada dua macam sistem kesetimbangan, yaitu kesetimbangan dalam sistem homogen dan kesetimbangan dalam sistem heterogen.
A. Kesetimbangan dalam Sistem Homogen
1. Kesetimbangan dalam sistem gas–gas
Contoh:
2 SO2(g) + O2(g) ←⎯⎯⎯⎯→ 2 SO3(g)
2. Kesetimbangan dalam sistem larutan–larutan
Contoh:
NH4OH(aq) ←⎯⎯⎯⎯→ NH4+(aq) + OH–(aq)
B. Kesetimbangan dalam Sistem Heterogen
1. Kesetimbangan dalam sistem padat–gas
Contoh:
CaCO3(s) ←⎯⎯⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)
2. Kesetimbangan dalam sistem padat–larutan
Contoh:
BaSO4(s) ←⎯⎯⎯⎯→ Ba2+(aq) + SO42–(aq)
3. Kesetimbangan dalam sistem larutan–padat–gas
Contoh:
Ca(HCO3)2(aq) ←⎯⎯⎯⎯→ CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
2. Pergeseran Kesetimbangan
Apakah yang akan terjadi bila simpanan air di bumi habis? Penggundulan hutan karena pohon-pohon ditebang untuk diambil kayunya atau membuka lahan untuk ladang. Tidak ada simpanan air tanah. Siklus air menjadi terganggu, sehingga sistem kesetimbangan air di alam juga akan terganggu. Kalau ada pengaruh dari luar, sistem kesetimbangan akan mengadakan aksi untuk mengurangi pengaruh atau gangguan tersebut. Asas Le Chatelier menyatakan: “Bila pada sistem kesetimbangan diadakan aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi sedemikian rupa, sehingga pengaruh aksi itu menjadi sekecil-kecilnya”. Perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar itu dikenal dengan pergeseran kesetimbangan (Martin S. Silberberg, 2000). Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pergeseran kesetimbangan adalah:
1. perubahan konsentrasi salah satu zat
2. perubahan volume atau tekanan
3. perubahan suhu
A. Perubahan Konsentrasi
Apabila dalam sistem kesetimbangan homogen, konsentrasi salah satu zat diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan dari zat tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu zat diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak zat tersebut. Bila zat diencerkan dengan menambah air pada sistem, maka kesetimbangan bergeser pada jumlah molekul terbanyak.
B. Perubahan Volume atau Tekanan
Jika dalam suatu sistem kesetimbangan dilakukan aksi yang menyebabkan perubahan volume (bersamaan dengan perubahan tekanan), maka dalam sistem akan mengadakan reaksi berupa pergeseran kesetimbangan sebagai berikut.
1. Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi kecil.
2. Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi besar.
Catatan: Pada sistem kesetimbangan di mana jumlah koefisien reaksi sebelah kiri sama dengan jumlah koefisien reaksi sebelah kanan, maka perubahan tekanan atau volume tidak menggeser letak kesetimbangan
Contoh:
Pada reaksi kesetimbangan:
N2(g) + 3 H2(g) ←⎯⎯⎯⎯→ 2 NH3(g)
jumlah koefisien reaksi di kanan = 2
jumlah koefisien reaksi di kiri = 1 + 3 = 4
• Bila pada sistem kesetimbangan tersebut tekanan diperbesar (volume
diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan (jumlah koefisien
kecil).
• Bila pada sistem kesetimbangan tersebut tekanan diperkecil (volume
diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri (jumlah koefisien
besar).
C. Perubahan suhu
Menurut Van’t Hoff:
1. Bila pada sistem kesetimbangan suhu dinaikkan, maka kesetimbangan
reaksi akan bergeser ke arah yang membutuhkan kalor (ke arah reaksi
endoterm).
2. Bila pada sistem kesetimbangan suhu diturunkan, maka kesetimbangan
reaksi akan bergeser ke arah yang membebaskan kalor (ke arah reaksi
eksoterm).
Contoh:
2 NO(g) + O2(g) ←⎯⎯⎯⎯→ 2 NO2(g) ΔH = –216 kJ
(reaksi ke kanan eksoterm)
Reaksi ke kanan eksoterm berarti reaksi ke kiri endoterm.
• Jika pada reaksi kesetimbangan tersebut suhu dinaikkan, maka kesetimbangan
akan bergeser ke kiri (ke arah endoterm atau yang membutuhkan
kalor).
• Jika pada reaksi kesetimbangan tersebut suhu diturunkan, maka kesetimbangan
akan bergeser ke kanan (ke arah eksoterm).
D. Pengaruh Katalisator terhadap Kesetimbangan
Fungsi katalisator dalam reaksi kesetimbangan adalah mempercepat tercapainya kesetimbangan dan tidak merubah letak kesetimbangan (harga tetapan kesetimbangan Kc tetap). Hal ini disebabkan katalisator mempercepat reaksi ke kanan dan ke kiri sama besar.
PENGARUH KATALISATOR TERHADAP KESETIMBANGAN
Fungsi katalisator dalam reaksi kesetimbangan adalah mempercepat tercapainya kesetimbangan dan tidak merubah letak kesetimbangan (harga tetapan kesetimbangan Kc tetap), hal ini disebabkan katalisator mempercepat reaksi ke kanan dan ke kiri sama besar.
HUBUNGAN ANTARA HARGA Kc DENGAN Kp
Untuk reaksi umum:
a A(g) + b B(g) ↔ c C(g) + d D(g)
Harga tetapan kesetimbangan:
Kc = [(C)c . (D)d] / [(A)a .(B)b]
Kp = (PCc x PDd) / (PAa x PBb)
dimana: PA, PB, PC dan PD merupakan tekanan parsial masing-masing gas A, B. C dan D.
Secara matematis, hubungan antara Kc dan Kp dapat diturunkan sebagai:
Kp = Kc (RT) Dn
dimana Dn adalah selisih (jumlah koefisien gas kanan) dan (jumlah koefisien gas kiri).
Contoh:
Jika diketahui reaksi kesetimbangan:
CO2(g) + C(s) ↔ 2CO(g)
Pada suhu 300o C, harga Kp= 16. Hitunglah tekanan parsial CO2, jika tekanan total dalam ruang 5 atm!
Jawab:
Misalkan tekanan parsial gas CO = x atm, maka tekanan parsial gas CO2 = (5 – x) atm.
Kp = (PCO)2 / PCO2 = x2 / (5 – x) = 16 → x = 4
Jadi tekanan parsial gas CO2 = (5 – 4) = 1 atm
Has laoreet percipitur ad. Vide interesset in mei, no his legimus verterem. Et nostrum imperdiet appellantur usu, mnesarchum referrentur id vim.
0 komentar:
Posting Komentar