o m o m o m o m
CO2 + H2O H2CO3 Jika molaritas gas karbon dioksida ditambah, maka kesetimbangan akan terganggu. Kesetimbangan reaksi bergeser ke arah hidrogen karbonat, kemudian akan terbentuk kembali kesetimbangan baru dalam rangka mengatasi adanya perubahan tersebut. Sebaliknya, jika molaritas hidrogen karbonat ditambah, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah gas karbon dioksida. Perlu kalian ketahui bahwa selama suhu dijaga tetap, maka nilai tetapan kesetimbangan tidak akan berubah. Kese-
timbangan hanya mengalami pergeseran sedangkan nilai tetapan akan tetap.
Misal terdapat 1 % hidrogen karbonat dan terdapat karbon dioksida sebanyak 99 %, maka perbandingan hidrogen karbonat dengan karbon dioksida menjadi 1 : 99. Jika ini telah tercapai kesetimbangan, maka perbandingan ini akan selalu diper- tahankan. Meskipun molaritas karbon dioksida bertambah, maka hanya terjadi pergeseran saja, yaitu ke arah hidrogen karbonat, sedangkan nilai tetapan (perbandingan molaritas produk dan reaktan) akan selalu tetap 1 : 99. Coba lakukan aktivitas kimia berikut untuk mengetahui pengaruh molaritas terhadap kesetimbangan. Sumber: Dokumentasi Penerbit Gambar 4.2 Minuman berkarbonasi.
Mempelajari pengaruh molaritas terhadap kesetimbangan Alat
- beker gelas 100 mL - pipet tetes
- gelas ukur 25 mL - spatula
- tabung reaksi Bahan
- larutan KSCN 1 M dan 3 M - larutan NaOH 1 M - laru tan FeC l3 1 M dan 3 M - akuades
o m
Cara kerja
1. Siapkan 5 buah tabung reaksi.
2. Ambil beker gelas, masukkan 25 mL akuades. Tambahkan 2 tetes larutan KSCN 1 M ke dalamnya. Tambahkan larutan FeCl3 1 M. Kocok larutan tersebut sampai terjadi warna homogen.
3. Ambil 4 mL larutan yang telah dibuat dan masukkan masing-masing ke dalam 5 buah tabung reaksi yang telah disiapkan. Letakkan dalam rak tabung reaksi.
4. Tambahkan ke dalam masing-masing tabung. a. Tabung 1: biarkan untuk pembanding warna b. Tabung 2: tambahkan 1 tetes KSCN 3 M c. Tabung 3: tambahkan 1 tetes FeCl3 3 M d. Tabung 4: tambahkan 1 tetes NaOH 1M e. Tabung 5: tambahkan 3 mL akuades
5. Kocok masing-masing tabung sampai warna homogen. 6. Catat semua pengamatan dalam tabel pengamatan. Hasil pengamatan
Buat dan lengkapi tabel berikut pada buku kerja kalian.
Evaluasi dan kesimpulan Kerjakan di buku kerja kalian.
1. Bandingkan warna masing-masing larutan dalam tabung reaksi tersebut.
2. Bagaimana pengaruh perubahan molaritas terhadap kesetimbangan kimia? Jelaskan.
3. Bagaimana pengaruh pengenceran terhadap kesetimbangan kimia? Jelaskan.
4. Buat kesimpulan dari kegiatan kalian dan diskusikan dengan teman kalian.
No
Tabung Larutan
Warna
Larutan Keterangan
1 FeSCN2+ …. Warna asli
2 FeSCN2+ + KSCN …. Molaritas SCN- diperbesar 3 FeSCN2+ + FeCl3 …. Molaritas Fe3+ diperbesar
4 FeSCN2+ + NaOH …. Molaritas Fe3+ diperkecil
5 FeSCN2+ + H
2. Perubahan suhu
Kenaikan suhu reaksi dalam kesetimbangan kimia secara termodinamika akan menaikan kecepatan reaksi. Pergeseran kesetimbangan akibat perubahan suhu harus dilihat dari sifat reaksi tersebut apa merupakan reaksi eksoterm atau endoterm. Sebagaimana dengan perubahan molaritas, maka menurut prinsip Le Chatelier, bahwa apabila suhu dinaikan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi yang memerlukan panas (endoterm). Sebaliknya jika suhu diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi yang mengeluarkan panas (eksoterm). Misal reaksi pembentukan gas SO3 yang bersifat eksoterm. Persamaan reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut.
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) + kalor
Pada reaksi kesetimbangan ini, reaksi pembentukan SO3 merupakan reaksi yang mengeluarkan panas (eksoterm). Apabila pada kesetimbangan tersebut dilakukan perubahan suhu, misal suhu dinaikan, maka sistem berusaha mengatasi perubahan suhu tersebut dengan cara menyerap panas yang diberikan. Dengan demikian, kesetimbangan akan bergeser ke arah endoterm, yaitu ke arah reaktan. Sedangkan jika suhu diturunkan, maka sistem kesetimbangan akan bergeser ke arah eksoterm, dalam hal ini ke arah pembentukan produk, yaitu gas SO3.
Pada suhu tetap nilai tetapan kesetimbangan akan tetap sekalipun dilakukan perubahan molaritas dan tekanan. Tetapi, jika suhu berubah nilai tetapan kesetimbangan akan ikut berubah. Perhatikan Gambar 4.3 berikut.
Reaksi eksoterm mengeluarkan panas. Reaksi endoterm memerlukan panas. Gambar 4.3 Hubungan antara tetapan kesetimbangan dengan suhu. N2O4(g) 2NO2(g) 'H= +57,2 kJ N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 'H= –92,4 kJ o m o m o m
Grafik pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa untuk reaksi endoterm, nilai tetapan kesetimbangan semakin naik sejalan dengan kenaikan suhu. Jika suhu dinaikan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk mengatasi pengaruh suhu itu. Karena terjadi pergeseran kesetimbangan molaritas reaktan berkurang, sebaliknya molaritas produk bertambah. Dengan demikian, akan terjadi perubahan nilai tetapan kesetimbangan. Coba kalian lakukan aktivitas berikut untuk mengetahui pengaruh perubahan suhu terhadap kesetimbangan kimia.
Mempelajari pengaruh suhu terhadap perubahan kesetimbangan kimia
Alat
- labu ukur tahan panas - alat pembangkit gas NO2 - tempat air
Bahan
- HNO3 pekat - es batu
- logam tembaga - garam dapur
Cara kerja
1. Panaskan labu ukur sampai suhu sekitar 50 oC. 2. Masukan gas NO2 ke dalam labu ukur melalui selang. 3. Setelah molaritas gas NO2 cukup, tutup labu ukur rapat-
rapat.
4. Lakukan langkah-langkah berikut.
a. Masukkan labu ke dalam tempat yang berisi es batu dan garam, amati warnanya.
b. Ambil labu dan biarkan pada suhu ruang, amati warnanya.
c. Panaskan labu pada suhu 50 oC. d. Panaskan labu hingga suhu 90 oC.
Hasil pengamatan
Buat dan lengkapi tabel berikut pada buku kerja kalian.
Evaluasi dan kesimpulan Kerjakan di buku kerja kalian.
1. Tulis persamaan reaksi yang terjadi.
2. Bandingkan warna yang terlihat dalam labu ukur pada suhu yang berbeda-beda. Mengapa terjadi perbedaan warna? Jelaskan.
3. Buat kesimpulan dari kegiatan kalian dan diskusikan dengan teman kalian.
No Suhu ° C Warna Keterangan
1 0 2 25 3 50 4 90 .... .... .... .... .... .... .... ....
3. Perubahan tekanan
Perubahan tekanan pada kesetimbangan reaksi akan mempengaruhi keadaan kesetimbangan. Pada suhu tetap, jika tekanan diubah, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan. Kesetimbangan yang dipengaruhi oleh tekanan adalah kesetimbangan homogen fase gas. Karena fase gas sangat mudah dipengaruhi tekanan. Menurut prinsip Le Chatalier, jika tekanan dalam sistem kesetimbangan diubah, maka sistem akan mengadakan aksi agar pengaruh tersebut berkurang. Perubahan tekanan tidak akan mengubah nilai tetapan kesetimbangan, karena pada sistem ini suhu dijaga tetap.
Sebagai contoh
2NO2(g) N2O4(g) + energi
Sumber: General Chemistry, Hill J. W, Petrucci R. H, Mc Creary T. W, dan Perry S. S
Gambar 4.4 Kesetimbangan NO2 dan N2O4 akibat tekanan. o m
Pada sistem ini, jika tekanan sistem dinaikan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang memiliki jumlah mol lebih kecil. Jika tekanan diperbesar, maka sistem akan bergeser ke arah gas N2O4. Sebaliknya, jika tekanan dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah gas nitrogen dioksida (NO2), karena jumlah mol lebih banyak.
Bagaimana jika jumlah mol reaktan sama dengan produk? Jika jumlah mol reaktan sama dengan produk, maka perubahan tekanan tidak akan mempengaruhi kesetimbangan.
Contoh
2HI(g) I2(g) + H2(g)
Untuk reaksi tersebut jika tekanan diperbesar atau dikurangi, maka tidak akan menyebabkan terjadinya pergeseran kesetimbangan, karena jumlah mol reaktan adalah 2, jumlah mol produk juga 2 ( dari 1 mol I2 dan 1 mol H2).
Suatu kesetimbangan kimia yang bersifat endoterm dapat dituliskan sebagai berikut.
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2 - energi
Bagaimana pengaruh kesetimbangan jika pada sistem tersebut dilakukan: a. penambahan Cl2, b. tekanan dinaikan, c. panas diturunkan, d. molaritas PCl3 dikurangi. Jawab
a. Pengaruh penambahan molaritas Cl2 akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri, yaitu ke arah reaktan PCl5. b. Jumlah mol reaktan lebih kecil jumlah mol produk, maka adanya penambahan tekanan akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri.
c. Penurunan panas akan menyebabkan perubahan nilai tetap kesetimbangan. Karena reaksi bersifat endoterm (menyerap panas), maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri (ke arah eksoterm).
d. Pengurangan molaritas PCl3 mengakibatkan kesetim- bangan bergeser ke kanan, yaitu kearah penguraian PCl5.
Contoh
o m
o m
Kerjakan di buku latihan kalian. 1. Berikan contoh kesetimbangan
heterogen yang terjadi di sekitar kalian. Jelaskan mengapa contoh tersebut termasuk kesetimbangan heterogen.
2. Darah dalam tubuh kita mengan- dung larutan buffer yang dapat mempertahankan pH darah. Jika ada penambahan asam atau basa dalam darah, maka dapat dinetral- kan oleh larutan buffer tersebut. Termasuk kesetimbangan apa proses tersebut? Jelaskan.
3. Jelaskan penggunaan prinsip Le Chatelier terhadap faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan. 4. Diketahui reaksi kesetimbangan
2Fe3+(aq) + Hg2+(aq) 2Fe2+(aq) + 2Hg2+(aq)
2
a. Termasuk kesetimbangan apa reaksi kesetimbangan tersebut. b. Jika reaksi tersebut ditambah FeCl3 pada suhu tetap, maka bagaimana pengaruhnya ter- hadap masing-masing zat dalam sistem tersebut? Jelaskan. 5. Terdapat kesetimbangan kimia
sebagai berikut. C(s) + H2O(g)
CO(g) + H2(g) - energi
Bagaimana pengaruh gangguan berikut terhadap kesetimbangan tersebut, jika
a. suhu dinaikan, b. suhu diturunkan, c. tekanan dinaikan, d. gas hidrogen dikurangi.
Telah kalian pelajari bahwa kesetimbangan kimia dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor yang mem- pengaruhi kesetimbangan kimia, antara lain suhu, tekanan, dan molaritas. Sifat-sifat kesetimbangan kimia seperti yang telah diprediksikan oleh Le Chatelier tersebut akhirnya diterapkan dalam pembuatan senyawa-senyawa dalam industri.
1. Proses Haber-Bosch dalam pembuatan gas
amoniak (NH
3)
Gas amoniak merupakan senyawa yang sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari. Kegunaan dari amoniak antara lain sebagai bahan baku dalam pembuatan pupuk nitrogen, obat- obatan, desinfektan, bahan peledak, dan sebagainya.
