LEMBAR PENGESAHAN
Laporan lengkap praktikum kimia dasar lanjut dengan judul “Hukum Kesetimbangan Kimia Tetapan Kesetimbangan ” disusun oleh :
nama : Lisnawati
NIM : 1513040005
kelas/kelompok : Pendidikan Kimia A/I (satu)
telah diperiksa dan dikonsultasikan oleh asisten dan koordinator asisten, maka laporan ini dinyatakan telah diterima.
Makassar, 2016
Koordinator asisten, Asisten
Ulben syariffudin Wahyuni Puspa Nilam
Mengetahui, Dosen penanggung jawab
Dra. Hj.Sumiati Side,M.Si (NIP.19610923 198503 2002)
A. JUDUL PERCOBAAN
Hukum Kesetimbangan Kimia Tetapan Kesetimbangan B. TUJUAN PERCOBAAN
Mahasiswa mempelajari cara menentukan tetapan kesetimbangan suatu reaksi kimia sederhana.
C. LANDASAN TEORI
Hanya sedikit reaksi kimia yang berlangsung satu arah. Kebanyakan merupakan reaksi reversibel. Pada awal reversibel, reaksi berlangsung maju kearah pembentukan produk. Segera setelah beberapa molekul produk terbentuk, proses balik mulai berlangsung yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Bila laju reaksi maju dan reaksi balik sama besar dan konsentrasi reakstan dan produk tidak lagi berubah seiring berjalannya waktu, maka tercapailah kesetimbangan kimia
(chemical equilibrium). Kesetimbangan kimia merupakan proses dinamik. Reaksi
kesetimbangan kimia melibatkan zat-zat yang berbeda untuk reaktan dan produknya. Kesetimbangan antara dua fasa dari zat yang sama dinamakan kesetimbangan fisis karena perubahan yang terjadi hanyalah proses fisis. Penguapan air dalam wadah tertutup pada suhu tertentu merupakan contoh kesetimbangan fisis. Dalam kasus ini, molekul H2O yang meningggalkan dan yang kembali ke fasa cair sama banyaknya :
H2O(l) H2O(g)
(Chang, 2005: 66).
Reaksi kimia yang digunakan dalam pemeriksaan kimia sering kali berlangsung bolak balik. Jalannya reaksi berlangsung dalam suatu keadaan luar. Seperti kadar zat yang bereaksi ini pada suhu dan sebagainya. Umpamanya reaksi berikut :
aA + bB → mM + nN
reaksi ini dapar berjalan searah ataupun dua arah, ke kiri atau ke kanan, seperti ditunjukkan oleh tanda panah pada gambar yang kembar. Reaksi diatas berjalan sampai pada tercapaiya kesetimbangan, yaitu sampai tidak terlihat lagi perubahan susunan kimia system itu. Tetapi yang penting dalam pemeriksaan itu adalah mengetahui kearah mana reaksi akan berjalan. Kapan kesetimbangan tercapai dan apakah reaksi itu telah berjaan sempurna (Rivai, 1995: 13).
Kesetimbangan fase seperti kesetimbangan uap-cair (VLE) berhungan dengan suatu sistem pada saat mana fase cair berada dalam kesetimbangan dengan fasa uapnya. Karakteristik dari kesetimbangan fase dalam termodinamika adalah adanya kesamaan tekanan, suhu dan fugasitas dari masing-masing komponen dalam semua fase yang berada dalam kesetimbangan. Kondisi kesetimbangan dinyatakan dengan energi Gibbs (G) yang dimiliki sistem tersebut, perubahan energi Gibbs yang terjadi untuk semua proses irreversibel dinyatakan : dGTot ≤ 0. Pertidaksamaan ini menyatakan bahwa dalam sistem tertutup pada tekanan dan temperatur tetap, apabila perubahan properti terjadi maka energi Gibbs total akan menurun. Dengan kata lain energi Gibbs akan minimal pada kondisi kesetimbangan. Energi Gibbs total memberikan kondisi umum suatu kesetimbangan, untuk larutan digunakan term energi Gibbs akses yang mempresentasikan penyimpangan dari larutan ideal. Permasalahan menentukan komposisi kesetimbangan pada sistem reaktif membutuhkan sebuah kondisi dan informasi spesifik mengenai komponen yang ada dalam sistem tertutup (Kuswandi, 2008: 179-180).
Istilah kesetimbangan homogen berlaku untuk reaksi yang semua spesi bereaksinya berada pada fasa yang sama. Contoh dari kesetimbangan fasa gas homogen adalah penguraian N2O4. Konstanta kesetimbangannya sebagaimana diberikan pada persamaan :
Kc =
[NO2]2 [N2O4]
Perhatikan bahwa subskrip dalam Kc menyatakan bahwa konsentrasi spesi yang bereaksi dinyatakan dalam mol per liter. Konsentrasi reaktan dan produk dalam reaksi gas juga dapat dinyatakan dalam tekanan parsialnya. Reaksi reversibel yang melibatkan reaktan dan produk yang fasanya berbeda menghasilkan kesetimbangan heterogen. Sebagai contoh, ketika kalsium karbonat dipanaskan dalam wadah tertutup, kesetimbangan berikut akan tercapai :
Dua padatan dan satu gas ini membentuk tiga fasa yang terpisah. Pada kesetimbangan kita dapat menuliskan konstanta kesetimbangan sebagai :
K’c = [CaO][CO[CaCO3]2]
( Chang, 2005: 69, 72). Menurut Petrucci (1999: 188) bahwa kesetimbangan dinamis adalah keadaan dimana dua proses yang berlawanan terjadi dengan laju yang sama. Ini mengakibatkan tidak terjadi lagi perubahan bersih dalam system pada kesetimbangan. Kita telah menyinggung beberapa macam keadaan kesetimbangan. Mari kita tinjau duan diantaranya secara singkat.
1. Jika suatu cairan menguap dalam wadah tertutup, pada suatu waktu tertentu akan terjadi perubahan uap kekeadaan cair dalam laju yang sama dalam penguapannya,
2. Jika padatan larut dalam pelarut, terdapat suatu titik dimana pertikel padatan tambahan larut dengan laju yang sama dengan pengendapan padatan yang telah larut. Larutan menjadi jenuh dan konsentrasi tetap.
Pada keadaan setimbang, penggal persamaan dalam logaritma merupakan suatu tetapan. Tetapan itu disebutkan sebagai tetapan kesetimbangan termodinamika yang dapat dirumuskan sebagai berikut :
[M]m[N]n AaBb =K
T
Rumusan diatas penting dalam ilmu kimia pada umumnya dan pemeriksaan kimi khususnya. Rumusan ini dapat menunjukkan bahwa pada suhu dan tekanan uap, dalam reaksi bolak-balik yang berad dalam keadaan setimbang nisbah keaktifan anasir-anasir yang dipangkatkan dengan koefisien masing-masing reaksinya memiliki tetapan (Rivai, 1995: 18).
Pada umumnya, tetapan kesetimbangan K ditentukan secara termodinamika. Berdasarkan konsep ini, untuk suatu sistem homogen, pada suatu temperatur tertentu,
harga K sama dengan nisbah antara konsentrasi semua spesi produk pangkat koefisien masing-masing dengan pereaksi pangkat koefisien masing-masing pada saat reaksi setimbang. Dalam praktek terkadang, ini bisa memerlukan waktu yang relatif lama. Secara kinetika konvensional, tetapan (keadaan) kesetimbangan biasanya ditentukan (atau lebih umum,diajarkan) dengan menggunakan metode diferensial yakni dengan logika: pada saat kesetimbangan laju reaksi maju sama dengan reaksi balik, hal ini mudah diterima. Namun ada dua masalah yaitu: pertama, secara eksperimen, laju pada saat kesetimbangan tidak dapat ditentukan karena konsentrasi komponen reaksi tidak lagi berubah dengan waktu. Kedua, penentuan tetapan laju berdasarkan metode diferensial tidak akan memberikan harga yang pasti, harga yang pasti harus diperoleh dengan menggunakan metode intgral (Patiha, 2013: 23).
Persamaan serta pemeriksaan jenis dan jumlah zat kimia, biasanya digunakan empat macam reaksi kimia, yaitu reaksi asam basa yang pembentukan kompleks, reaksi pengendapan, atau reaksi oksidasi reduksi. Untuk setiap macam reaksi itu tetapan kesetimbangan dapat diturunkan dan harganya digunakan sebagai patokan keterpakaian reaksi ini dalam suatu pemeriksaan kimia berjalan sempurna, tetapi dalam beberapa reaksi hanya berjalan sebagian. Mungkin timbul pertanyaan, seberapa jauh kesempurmaam reaksi yang memenuhi syarat untuk dipakai dalam pemeriksaan kimia? Biasanya dalam pemeriksaan kimia reaksi yang berjalan menghasilkan 99,9% hasil reaksi dapat diterima sebagai reaksi yang berjalan sempurna, karena kesalahan 0,1% dalam suatu penentuan analisis sering kali lebih kecil dari pada kesalahn pengamat (Rivai, 1995: 21).
Usaha pertama untuk menghubungkan laju reaksi dengan tetapan kesetimbangan dilakukan dengan Guldberg dan Waage. Mereka mengajukan bahwa keadaan kesetimbangan dapat diberikan dengan mempersembahkan hukum-hukum laju pada reaksi ke kiri dan ke kanan. Namun rumus ini tidak selalu menghasilkan rumus tetapan kesetimbangan. Gulberg dan Waage tidak selalu menggunakan koefisien dari persamaan reaksi yang setara sebagai eksponen dalam rumus hukum laju (Petrucci, 1999: 209).
Menurut Bangkit (2012: 11,13) suatu sistem disebut dalam keadaan setimbang
(equilibrium state) bila harga semua variabel termodinamikanya tidak berubah
dengan waktu, dan di dalam sistem tidak ada gradien harga variabel-variabel intensifnya. Kesetimbangan terkait dengan proses pengamatan dan waktu. Ketidak berubahan harga variabel-variabel termodinamika suatu sistem dengan waktu merupakan syarat yang perlu agar suatu sistem setimbang. Lamanya waktu proses ekstraksi sangat berpengaruh terhadap minyak yang dihasilkan. Pada keadaan setimbang, yang mempunyai nilai sama adalah potensial kimia dari kedua fase, bukan konsentrasi, sehingga transfer solute menjadi terhenti. Kenaikan waktu proses yang digunakan menghasilkan kenaikan jumlah minyak yang dihasilkan. Lamanya waktu akan mempermudah penetrasi pelarut kedalam bahan baku, kelarutan komponen-komponen minyak cengkeh berjalan dengan perlahan sebanding dengan kenaikan waktu, akan tetapi setelah mencapai waktu optimal jumlah minyak yang terambil mengalami penurunan. Hal ini disebabkan komponen minyak pada bahan baku jumlahnya terbatas dan pelarut yang digunakan mempunyai batas kemampuan untuk melarutkan bahan yang ada,sehingga walaupun waktu diekstraksi diperpanjang solute yang ada pada bahan sudah tidak dapat melarut lagi.
D. ALAT DAN BAHAN 1. Alat
a. Tabung reaksi kecil 6 buah b. Rak tabung reaksi 1 buah
c. Pipet tetes 5 buah
d. Gelas ukur 25 mL 2 buah
e. Gelas ukur 10 mL 2 buah
f. Lap kasar 1 buah
g. Botol semprot 1 buah
h. Mistar 1 buah
2. Bahan
a. Larutan kalsium tiosulfat (KSCN) 0,002 M b. Larutan ferinitrat Fe(NO3)3 0,2 M
c. Aquades (H2O) d. Label
E. PROSEDUR KERJA
1. Lima tabung reaksi yang bersih disediakan dan diberi nomor 1,2,3,4 dan 5. Kedalam lima tabung reaksi ini dimasukkan masing-masing 5,0 mL KSCN 0,002 M. Kedalam tabung reaksi pertama ditambahkan 5 mL larutan Fe(NO3)3 0,2 M. Tabung reaksi ini dipergunakan sebagai standar.
2. 10,0 mL Fe(NO3)3 0,2 M diukur dan air ditambahkan sehingga volumenya menjadi 25 mL. 5 mL diukur dari larutan ini dan dimasukkan kedalam tabung reaksi kedua.
3. 10 mL larutan yang tersisa dari perlakuan 2 diukur, lalu ditambahkan air sehingga volumenya menjadi 25 mL. Lalu 5 mL larutan yang telah diencerkan diukur dan dimasukkan kedalam tabung ketiga.
4. Dengan cara yang sama, dilakukan seterusnya sampai dengan tabung kelima dimana menggunakan larutan Fe(NO3)3 yang semakin encer.
5. Warna laurtan dari tabung kedua dengan tabung standar dibandingkan agar dapat dihitung konsentrasi FeSCN2+. Jika warna tidaka sama, larutan dari tabung standar dikeluarkan setetes demi setetes sehingga kedua tabung tersebut menunjukkan intensitas warna yang sama, dan tinggi larutan dalam masing-masing tabung diukur sampai ketelitian 1 mm ( larutan yang telah diukur dimasukkan kedalam wadah lain yang bersih agar selalu dapat digunakan kembali jika diperlukan. Cara ini dilanjutkan untuk tabung 1 dan 3, tabung 1 dan 4, dan tabung 1 dan 5.
F. HASIL PENGAMATAN
Tabung ke- Tinggi larutan (cm) Tinggi larutan standar (cm) Perbandingan tinggi (cm) I 6,1 6.1 1 II 6,3 4,7 0,74 III 5,7 4,5 0,78 IV 6,6 2,8 0,42 V 6,5 0,5 0,07 Tabung ke-Konsentrasi awal [Fe3+] [SCN-] Konsetrasi kesetimbangan [FeSCN2+] [Fe3+] [SCN-]
1 0,2 0,02 0,001 0,199 0,003 2 0,08 0,02 7,4 × 10-4 0,079 1,26 × 10-3 3 0,032 0,02 7,8 × 10-4 0,031 1,22 × 10-3 4 0.0128 0,02 4,2 × 10-4 0,012 1,58 × 10-3 5 0,00052 0,02 7 × 10-5 4,5 × 10-4 1,93 × 10-3 Tabung ke-[Fe3+] [FeSCN2+] [SCN-] [Fe3+] [FeSCN2+] [SCN-] [FeSCN2+] [Fe3+] [SCN-] 1 5,97 × 10-7 6 × 10-2 1,69 2 7,36 × 10-8 46 × 10-2 7,47 3 2,94 × 10-8 19 × 10-2 21.08 4 7,96 × 10-9 3,16 × 10-3 23,33 5 6,07 × 10-11 1,63 × 10-5 81,39 G. PEMBAHASAN
Kesetimbangan kimia adalah keadaan reaksi bolak-balik dimana laju reaksi reaktan dan produk sama dan konsentrasi keduanya tetap. Keadaan setimbang adalah keadaan dimana konsentrasi seluruh zat tidak mengalami perubahan sebab zat-zat diruas kanan terbentuk dan terurai kembali dengan kecepatan yang sama. Keadaan setimbang ini bersifat dinamik, artinya reaksi terus berlangsung dalam dua arah dengan kecepatan yang sama. Tetapan kesetimbangan adalah nilai konstan yang menunjukkan perbandingan konsentrasi produk dan reaktan pada suhu tetap. Konstan yang menyatakan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi dilambangkan dengan Kc. Tetapan kesetimbangan bergantung pada jenis reaksi yaitu reaksi homogen atau reaksi heterogen.
Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah mempelajari atau menentukan kesetimbangan suatu reaksi kimia sederhana. Prinsip dasar dalam percobaan hukum kesetimbangan dan tetapan kesetimbangan ini adalah kalorimeter. Penentuan kalorimeter ini didasarkan pada fakta bahwa intensitas dari suatu berkas cahaya yang melalui larutan berwarna, bergantung pada jumlah partikel yang berwarna yang ada
dalam jala berkas cahaya tersebut. Prinsip kerja yaang dilakukan pada percobaan yang dilakukan yaitu pengenceran, pengukuran, dan pengamatan perubahan warna. Pengenceran ini dilakukan yaitu mengencerkan Fe(NO3)3 sebanyak empat kali. Pengenceran tersebut dilakukan agar diperoleh intensitas warna yang semakin rendah karena semakin rendahnya juga konsentrasi zat terlarut dalam larutan. Selanjutnya pengukuran yaitu mengukur tinggi larutan dari tabung pertama sampai kelima, kemudian mengamati warna pada tabung reaksi, caranya dengan melihat dari atas tabung karena bisa diketahui warnanya dengan baik. Intensitas warna dipengaruhi oleh konsentrasi dan kedalaman larutan. Selain itu, cara mengukur tinggi larutan adalah dengan mengukur tinggi larutan dari dasar tabung sampai permukaan larutan menggunakan mistar.
Pada percobaan ini, larutan Fe(NO3)3 yang berfungsi sebagai penyedia kation Fe dengan dicampur KSCN yang berfungsi sebagai penyedia ion SCN- dan menghasilkan warna larutan orange. Reaksi yang terjadi yaitu:
Fe3+ (aq) + SCN- (aq) Fe(SCN2+) (aq)
Hasil yang diperoleh dari percobaan ini menunjukkkan intensitas warna antara larutan yang satu dengan yang lain warnanya berbeda. Sehingga konsentrasinya berbeda pula. Intensitas warna sebanding dengan warna tabung standar yang tinggi larutan 1 cm. Hal ini menunjukkan prinsip kalorimetri.
H. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan
Dapat disimpulkan bahwa tetapan kesetimbangan untuk reaksi Fe3+ + SCN-2 FeSCN2+ dapat ditentukan dari prinsip kalorimeter yang dimana intensitas warna larutan berbanding lururs dengan konsentrasi dan kedalaman larutan, sehingga diperoleh persamaan tetapan kesetimbangannya yaitu Kc: [FeSCN2+]
[Fe3+] [SCN-] 2. Saran
Kepada praktikan agar dapat lebih teliti lagi dalam mengukur tinggi larutan dan dalam menyamakan warna larutan.
DAFTAR PUSTAKA
Chang, Raymond. 2005. Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Kuswandi, Khoirul Anam, dan Yan Provinta Laksana. 2008. Solubilitas Gas CO2 dalam Larutan Potassium Karbonat. Jurnal Teknik Kimia. Vol.3. No.1. Hal : 178-180.
Patiha. 2013. Penentuan Tetapan Laju Reaksi Balik dan Tetapan Kesetimbangan Dengan Pendekatan Reaksi Searah dan Hukum Laju Reaksi maju.
ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia. Vol. 9. No. 2. Hal : 22-32.
Pettruci, Ralph H, dan Suminar. 2008. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jakarta Erlangga.
Rivai, Harrizul. 1995. Asas Pemeriksaan Kimia. Jakarta: Universitas Indonesia (UI Press).
P.S., Tagora Bangkit. 2012. Penentuan Kondisi Keseimbangan Unit Leaching Pada Produksi Eugenol dari Daun Cengkeh. Jurnal Teknik Kimia USU. Vol.1. No. 1. Hal : 11, dan 13.
