Kesetimbangan kimia 1 ppt x

KESETIMBANGAN KIMIA

Referensi : “Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby, Gillis, Nachtrieb

 Tetapan kesetimbangan

 Ketergantungan kesetimbangan pada kondisi

PENDEKATAN KESETIMBANGAN

 Ilustrasi ion kobalt (II) dalam pelarut air

yang juga mengandung ion klorida. Ion

kobalt (II) dapat membentuk ion kompleks

yang berbeda-beda, tergantung pada jumlah ion klorida yang ada

 CoCl₂.6H₂O dilarutkan dalam air murni

sehingga konsentrasinya 0.08 M akan

 Jika CoCl₂.6H₂O dilarutkan ke dalam 10 M HCl sehingga konsentrasinya menjadi 0.08 M larutan akan berwarna biru

gelap akibat adanya ion kompleks tetraklorokobalt (II) [CoCl₄)2-

 Kompleks heksaaqua dapat diubah menjadi kompleks tetrakloro atau sebaliknya

[Co(H₂O)₆]2+ + 4 Cl- [CoCl

4)2- +

 Jika ditambahkan konsentrat HCl ke

dalam larutan merah muda [Co(H₂O)₆]2+

sampai mencapai konsentrasi kobalt (II) mencapai 0.044 M dan konsentrasi HCl menjadi 5.4 M maka hasilnya adalah

larutan berwarna lembayung muda,

mengandung 98% [Co(H₂O)₆]2+ dan 2 %

2- Jika ditambahkan konsentrat HCl ke dalam larutan biru gelap [CoCl₄)2-

sampai mencapai konsentrasi kobalt (II) mencapai 0.044 M dan konsentrasi HCl menjadi 5.4 M maka hasilnya adalah

larutan berwarna lembayung muda,

mengandung 98% [Co(H₂O)₆]2+ dan 2 %

2-KARAKTERISTIK KEADAAN KESETIMBANGAN

A + B C + D

 Kesetimbangan kimia bukanlah keadaan statis, meskipun sifat makroskopik seperti konsentrasi berhenti berubah

 Laju pembentukan produk (C dan D) dari reaktan (A dan B) sama besar

 Ada 4 aspek dasar keadaan kesetimbangan

1. Keadaan kesetimbangan tidak menunjukkan

perubahan makroskopik yang nyata

2. Keadaan kesetimbangan dicapai melalui

proses yang berlangsung spontan

3. Keadaan kesetimbangan menunjukkan

keseimbangan dinamik antara proses maju atau balik

4. Keadaan keseimbangan adalah sama

HUKUM EMPIRIS AKSI MASSA

aA + bB cC + dD

 Berapapun konsentrasi awal reaktan yang dipilih pada

awal percobaan, nilai nisbah:

[C]ceq [D]deq

[A]aeq [B]beq

yang dihitung pada kesetimbangan hampir selalu sama

 Nisbah ini disebut tetapan kesetimbangan empiris

dengan lambang Kc

 Dimensi K_c = (konsentrasi )c+d-a-b dan tidak berdimensi

bila c+d = a+b

 Persamaan ini juga terangkum dalam hukum aksi

 Untuk fasa gas, jumlah reaktan dan

produk dihitung dengan tekanan parsial P_x

 Kp mempunyai dimensi (tekanan)c+d-a-b dan tidak berdimensi untuk

 Hukum aksi massa empiris bermakna

1. Nilai K_C atau K_P merupakan sifat hakiki yang

sudah melekat pada reaksi kimia itu sendiri, dan tidak tergantung pada konsentrasi awal spesifik dari reaktan dan produk

2. Magnitudo KC atau KP memberikan informasi

langsung tentang sifat dasar keadaan atau posisi kesetimbangan reaksi. Jika tetapan

kesetimbangan amat besar, maka pada

kesetimbangan, konsentrasi/tekanan parsial produk akan lebih besar daripada

 Termodinamika memandang reaksi kimia sebagai “aliran” spontan atom dari reaktan menuju produk yang

berlangsung pada T dan P tetap dan mengharuskan ∆G < 0 agar proses dapat terjadi

 Pada keadaan kesetimbangan, ∆G = 0; artinya, tidak akan ada lagi

REAKSI ANTARA GAS IDEAL

 Ketergantungan Energi Bebas Gibss dari

suatu gas pada Tekanan

∆G = ∆(H – TS) = ∆H - T∆S = -T∆S pada T tetap (sehingga ∆H = 0)

∆S = nR ln(V2/_V1) = nR ln(P1/_P2) = nR ln(P2/_P1)

sehingga ∆G = nRT ln(P2/_P1)

bila P1 = Pref = 1 atm sebagai keadaan

acuan untuk gas, maka

 Persamaan Kesetimbangan untuk Reaksi dalam Fasa

Gas

3 NO(g) N2O(g) + NO2(g)

Jika semua tekanan parsialnya 1 atm, maka ∆G untuk reaksi ini hanya ∆G0 pada 25oC

Jika tekanannya bukan 1 atm, maka ∆G harus dihitung menggunakan 3 langkah

pertama, tekanan parsial reaktan (3 mol NO) diubah dari nilai awalnya (PNO) ke tekanan acuan Pref = 1 atm

kedua, reaksi berlangsung dengan semua reaktan dan produk berada pada tekanan parsial P_ref = 1 atm ∆G₂ = ∆G0

perubahan energi bebas Gibbs keseluruhan ∆G adalah jumlah untuk ketiga langkah ini

∆G = ∆G1 + ∆G2 +∆G3

∆G = ∆G0 _{+ RT ln [}(PN2O/Pref) (P_NO2/Pref)_]

(PNO/Pref)

ketika reaksi mencapai keseimbangan, ∆G = 0, sehingga

-∆G0 _{= RT ln [}(PN2O/Pref) (P_NO2/Pref)_]

Nisbah tekanan parsial dilambangkan oleh K(T) dan dinamakan tetapan kesetimbangan termodinamik untuk reaksi sehingga

-∆G0 = RT ln K(T)

untuk rumus umum aA +bB cC + dD

-∆G0 _{= RT ln [}(PC/Pref) (PD/Pref)_]

(PA/Pref) (PB/Pref)

REAKSI DALAM LARUTAN IDEAL

 Perubahan energi Gibbs untuk n mol zat terlarut sebagai larutan ideal yang konsentrasinya berubah dari c₁ menjadi c₂

∆G = nRT ln (c₂/c₁)

∆G₌ ∆G0 + RT ln [(PC/Pref) (PD/Pref)]

(P_A/P_ref) (P_B/P_ref)

 Lihat contoh 9.3

CO(g) + Cl₂(g)

COCl₂(g)

tekanan parsial awal 0.06 1.10 0

perubahan tekanan parsial -0.10 -0.10 +0.10

HUBUNGAN ANTARA PERSAMAAN KESETIMBANGAN

Reaksi K1 merupakan kebalikan K2

HUBUNGAN ANTARA PERSAMAAN KESETIMBANGAN

Reaksi K1 merupakan kebalikan K2

 Lihat halaman 271

PERHITUNGAN KOMPOSISI KESETIMBANGAN BILA K DIKETAHUI

 Lihat contoh 9.5

P0H₂ = 1.320 atm x (600/400 K) = 1.980 atm

P0I₂ = 1.320 atm x (600/400 K) = 1.980 atm

H2(g) + I2(g)

2HI2(g)

tekanan parsial awal 1.980 1.710 0 perubahan tekanan parsial -x -x +2x

2x

= 92.6

(1.980 – x) (1.710 – x)

88.6x2 – 341.694x + 313.525 = 0

dihitung dengan rumus kuadrat

x = -b√b2-4ac

2(a)

yang berarti fisik hanya akar 1 PHI = 2x = 3.0088 = 3.01 atm

PH₂ = 1.980 – x = 0.4756 = 0.48 atm

PI₂ = 1.710 – x = 0.2056 = 0.21 atm

persentase yang tidak bereaksi

= 0.2056 x 100% = 12 %

1.710

PERHITUNGAN KESETIMBANGAN YANG MELIBATKAN KONSENTRASI GAS

 Hubungan tekanan dengan kosentrasi

 K >> 1 reaksi bergerak jauh ke arah produk

MAGNITUDO TETAPAN

KESETIMBANGAN

 Nilai K akan besar jika ∆S0 positif dan besar, serta

jika nilai ∆H0 negarif dan besar. Meningkatnya

keacakan dan ketidakteraturan (∆S0 > 0) dan

menurunnya entalpi (∆H0 < 0) akan menyebabkan

nilai K besar. Jika ∆H0 dan ∆S0 mempunyai nilai yang

sama, nilai K merupakan kompromi antara satu

pengaruh yang menaikkan K dan pengaruh lainnya yang menurunkannya. Dengan demikian, faktor yang sama yang menyebabkan reaksi spontan dengan

membuat ∆G0 negatif juga menyebabkan nilai K

besar jika dapat membuat nilai ∆G0 besar dan

ARAH PERUBAHAN DAN KUOSIEN

REAKSI

K = [(PC/Pref) (PD/Pref)]

(PA/Pref) (PB/Pref)

Jika tekanan diukur pada keadaan

kesetimbangan. Jika diukur jauh dari

keadaan kesetimbangan, disebut dengan kuosien reaksi, dilambangkan dengan Q

Q = [(PC/Pref) (PD/Pref)]

 Hubungannya dengan tetapan Gibbs dan tetapan kesetimbangan

∆G = ∆G0 + RT ln Q

∆G = -RT ln K + RT ln Q ∆G = RT ln (Q/K)

Jika Q < K, sehingga ∆G < 0 sehingga

reaksi akan berlangsung spontan kiri ke kanan. Jika Q > K, maka ∆G > 0 dan

PENGARUH LUAR PADA K: PRINSIP LE CHÂTELIER

 Prinsip Henri Le Châtelier

Sebuah sistem dalam kesetimbangan yang mengalami suatu tegangan akan bereaksi sedemikian rupa sehingga

cenderung melawan pengaruh tersebut

 Pengaruh perubahan konsentrasi reaktan

dan produk

 Pengaruh perubahan konsentrasi reaktan dan

produk (lihat gambar 9.6)

Penambahan reaktan menurunkan kuosien reaksi dan netto berlangsung ke arah maju, dengan

mengubah sebagian reaktan menjadi produk,

sampai Q menjadi sama kembali dengan K. Sistem secara parsial melawan pengaruh luar (kenaikan jumlah salah satu reaktan) dan mencapai keadaan kesetimbangan baru. Jika produk ditambahkan ke dalam campuran dalam keadaan kesetimbangan, Q untuk sementara akan lebih besar dari K dan reaksi balik netto berlangsung, sebagian melawan

Reaksi pembentuk HI H2(g) + I2(g) 2 HI(g)

Ketika HI dibuat dari unsur-unsurnya, iodin

adalah reaktan yang jauh lebih mahal dari pada hidrogen. Oleh karena itu ditambahkan hidrogen ke campuran untuk menjamin agar reaksi iodin berlangsung sempurna. Jika produk diambil pada keadaan seimbang, reaksi juga akan bergerak

 Pengaruh Pengubahan Volume

2 P2(g) P4(g)

Penurunan volume sistem gas akan menaikkan

tekanan total, dan sistem menanggapi, sedemikian rupa dengan menurunkan tekanan total. Kenaikan volume cenderung menghasilkan reaktan.

Jika tidak ada perubahan dalam jumlah total

 Pengaruh Perubahan Suhu

Menaikkan suhu campuran kesetimbangan dengan menambahkan panas menyebabkan reaksi

berlangsung sedemikian rupa sehingga menyerap panas yang ditambahkan. Kesetimbangan dalam reaksi endotermik bergeser dari kiri ke kanan,

sedangkan reaksi endotermik bergeser dari kanan ke kiri dengan produk yang bereaksi untuk menghasilkan reaktan.

tetapan kesetimbangan untuk reaksi endotermik naik dengan naiknya suhu, sedangkan untuk reaksi

Ketergantungan tetapan

kesetimbangan terhadap suhu ditentukan oleh persamaan

-RT ln K = ∆G0 = ∆H0 - T ∆S0

Jika ∆H0 dan ∆S0 tidak tergantung,

maka semua ketergantungan suhu dari K terletak pada faktor T.

 Persamaan van’t Hof

ln [ K2 _{] = -} ∆H0 _[ 1 _– 1 _]

K1 R T2 T1

Pengaruh perubahan suhu terhadap tetapan

kesetimbangan tergantung pada tanda ∆H0. Jika

∆H0 negatif (reaksi eksotermik, melepaskan

energi berupa panas), maka menaikkan suhu

akan menurunkan K. Jika ∆H0 positif (reaksi

TERAKHIR MI INI TERIMA

KASIH

 Slide PPT dan Hasil

Diskusi (Pertanyaan dan Jawabannya