A. Judul Praktikum : Kesetimbangan Kimia
B. Hari/Tanggal Percobaan : Senin, 19 Maret 2012 jam 10.00-12.30
C. Tujuan Percobaan : Mempelajari kesetimbangan ion-ion dalam larutan
D. Tinjauan Pustaka :
Kesetimbangan kimia adalah keaadaan dimana dua proses yang berlawanan terjadi dengan laju yang sama, akibatnya tidak terjadi perubahan dalam sistem. Pada umumnya reaksi-reaksi kimia tersebut berlangsung dalam arah bolak-balik (reversible), dan hanya sebagian kecil saja yang berlangsung satu arah. Pada awal proses bolak-balik, reaksi berlangsung ke arah pembentukan produk, segera setelah terbentuk molekul produk maka terjadi reaksi sebaliknya, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Ketika laju reaksi ke kanan dan ke kiri sama dan konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah maka kesetimbangan reaksi tercapai. Ketika suatu reaksi kimia berlangsung, laju reaksi dan konsentrasi pereaksipun berkurang. Beberapa waktu kemudian reaksi dapat berkesudahan, artinya semua pereaksi habis bereaksi. Namun, banyak reaksi tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu, konsentrasi pereaksi dan produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian disebut reaksi reversibel dan mencapai kesetimbangan. Pada reaksi semacam ini produk reaksi yang terjadi akan bereaksi membentuk kembali pereaksi.
Pada umumnya suatu reaksi kimia yang berlangsung spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan kesetimbangan dinamis. Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu reaksi kimia, perubahan reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna,meskipun reaksi dilakukan dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan reaksi berlangsung, reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah reaksi berlangsung konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi konstan. Keadaan kesetimbangan dinamis akan dicapai apabila dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan
konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar.
Reaksi Bolak-Balik (reversibel)
Ketika suatu reaksi kimia berlangsung, laju reaksi dan konsentrasi pereaksipun berkurang. Beberapa waktu kemudian reaksi dapat berkesudahan, artinya semua pereaksi habis bereaksi. Namun banyak reaksi tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu,konsentrasi pereaksi dan produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian disebut
reaksi reversibel dan mencapai kesetimbangan.Pada reaksi semacam ini
produk reaksi yang terjadi akan bereaksi membentuk kembali pereaksi. ketika reaksi berlangsung laju reaksi kedepan (ke kanan), sedangkan laju reaksi sebaliknya kebelakang (kekiri)bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan konsentrasi produk reaksi semakin bertambah.
Reaksi Kesetimbangan Homogen dan Heterogen
Reaksi dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu reaksi kesetimbangan homogen dan reaksi kesetimbangan heterogen.
• Kesetimbangan Homogen : berlaku untuk reaksi yang semua spesi bereaksinya berada pada fasa yang sama,
contoh : N2O4(g) 2NO2(g)
• Kesetimbangan Heterogen : berlaku untuk pereaksi dan hasil reaksi tidak berada dalam fasa yang sama,
Contoh : Ca(HCO3)2(s) CaCO3(s) +CO2(g)+H2O(g)
• Bila pada sistem kesetimbangan diadakan aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi sedemikian rupa sehingga pegaruh aksi menjadi sekecil-kecilnya.
• Perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar itu dikenal dengan pergeseran kesetimbangan.
Kemungkinan Terjadinya Pergeseran
1) Dari reaktan ke produk, berarti A bereaksi dengan B membentuk C dan D, sehingga jumlah mol A lebih sedikit, sedangkan C dan D Lebih banyak.
2) Dari produk ke reaktan, berarti membentuk A dan B, sehingga jumlah mol C dan D lebih sedikit sedangkan A dan B lebih banyak.
Fakor-Faktor yang dapat Mempengaruhi Kesetimbangan
Aksi-aksi yang dapat mempengaruhi terjadinya pergeseraan kesetimbangan antara lain perubahan konsentrasi,perubahan volume, perubahan tekanan, perubahan jumlah mol,perubahan temperatur, dan katalisator.
• Pengaruh temperatur
Sesuai dengan azas Le Chatelier, jika suhu atau temperatur suatu sistem kesetimbangan dinaikkan, maka reaksi sistem menurunkantemperatur, kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (ke pihak reaksi endoterm). Sebaliknya jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi eksoterm. Contoh pada reaksi
A+B ↔ C+D
Pb(NO3)2 + H2SO4 ↔ PbSO4 + 2HNO3
Hasil reaksi tersebut adalah PbSO4 (∆H= -900KJ, eksoterm) yang
berupa endapan putih, saat dipanaskan endapan dalam larutan berkurang, setelah itu didinginkan endapan bertambah banyak itu dikarenakan saat penambahan panas kesetimbangan bergeser ke arah reaktan (endoterm), saat didinginkan kesetimbangan bergeser ke arah produk (eksoterm). Pada reaksi ini jika ditambah alkohol maka akan mengurangi kelarutan dari Pb.
• Pengaruh konsentrasi
Sesuai dengan azas Le Chatelier (Reaksi = - aksi), jika konsentrasi salah satu komponen tersebut diperbesar, maka reaksi sistem akan mengurangi komponen tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu komponen diperkecil, maka reaksi sistem adalah menambah komponen itu.
• Pengaruh tekanan dan volume
Penambahan tekanan dengan cara memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi semua komponen. Sesuai dengan azas Le Chatelier, maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan. Tekanan gas bergantung pada jumlah molekul dan tidak bergantung pada jenis gas.Oleh karena itu, untuk mengurangi tekanan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Sebaliknya,jika tekanan dikurangi dengan cara memperbesar volume, maka sistem akan bereaksi dengan menambah tekanan dengan cara menambah jumlah molekul. Reaksi akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih besar.
• Pengaruh katalis
Katalis dalam reaksi kimia dapat menurunkan energi aktivasi, sehingga kecepatan reaksi bertambah besar. Akan tetapi
katalis tidak mempengaruhi besarnya ΔH0 dan ΔS0 reaksi yang
menentukan ΔG0, dengan demikian katalis tidak menggeser
kesetimbangan, melainkan katalis hanya mempercepat terjadinya kesetimbangan.
Larutan Amonium Tiosianat
Dalam larutan yang sedikit asam, dihasilkan pewarnaan merah-tua (perbedaan dari ion besi (II)), yang disebabkan karena
pembentukan suatu kompleks besi (III) tiosianat yang tak berdisosiasi :
Fe3+ + 3SCN- → Fe(SCN) 3
Molekul yang tak bermuatan ini dapat diekstraksi oleh eter atau amil alcohol.
Selain ini, terbentuk pula serangkaian ion-ion kompleks, seperti : [Fe(SCN)]2+ , [Fe(SCN)
2]+ , [Fe(SCN)4]- , [Fe(SCN)5]2- ,dan
[Fe(SCN)6]3-.
Komposisi produk dalam larutan air, bergantung terutama pada jumlah-jumlah relative besi dan tiosianat yang terdapat. Fosfat, arsenat, borat, iodat, sulfat, asetat, oksalat, tartat, sitrat, dan asam-asam bebas yang bersangkutan, mengganggu karena membentuk kompleks-kompleks yang stabil dengan ion besi (III).
Kepekaan : 0,25 g Fe3+. Batas konsentrasi : 1 dalam 200.000
Garam-garam berwarna misalnya garam-garam dari tembaga, kromium, kobalt, dan nikel, mengurangi kepekaan uji ini.
E. Rancangan Percobaan :
1. Kesetimbangan Besi (III) Tiosinat (Rodanida)
dikocok sampai rata Dibagi ke 4 tabung 5mL KSCN 0,002M + 2 tetes Fe(NO3)3 0,1M Larutan merah kecoklatan ( + ) Larutan Tidak berwarna larutan merah kecoklatan (++) pekat Tabung 2 + 2 tetes KSCN 1 M
Tabung 1 Tabung 3 + 3 tetes
Fe(NO3)3 0,1 M Tabung 4 + 1 butir NaH
2PO4
larutan merah kecoklatan (+++) pekat
Keterangan :
Pada percobaan pertama yaitu dengan dimasukkannya 5 ml KSCN 0,002 M ke dalam gelas kimia kemudian ditambahkan 2 tetes Fe(NO3)3 0,1 M
dan di kocok sampai rata. Larutan tersebut kemudian didistribusikan merata ke dalam 4 tabung reaksi
Tabung 1 : disimpan sebagai pembanding Tabung 2 : ditambahkan 3 tetes KSCN 1 M Tabung 3 : ditambahkan 3 tetes Fe(NO3)3 0,1 M
Tabung 4 : ditanbahkan 1 butir NaH2PO4
2. Natrium Dikromat
Disimpan sebagaipembanding
Ditambahkan NaOH 0,5 sampai terjadi perubahan Ditambahkan Ditambahkan HCl 0,5 M sama Dengan jumlah Tetesan NaOH berwarna orange 1mL K2Cr2O7 0,1M 1mL K2Cr2O7 0,1M
K2Cr2O7+NaOH (warna kunig)
Keterangan :
Tabung reaksi yang pertama diisi dengan 1 ml K2Cr2O7 0,1 M (disimpan
sebagai pembanding).
Tabung reaksi kedua diisi dengan 1 ml K2Cr2O7 0,1 M lalu ditambah
dengan NaOH 0,5 M tetes demi tetes sampai terjadi perubahan lalu ditetesi dengan HCl 0,5 M yang jumlah tetesannya sama dengan NaOH pada langkah sebelumnya.
3. Tabung 1a tabung 2a
Dibandingkan
Keterangan :
Tabung pertama diisi dengan 1 ml larutan MgCl2 0,2 M kemudian
ditambahkan 1 ml larutan NH4OH 0,5 M
Tabung yang kedua diisi dengan 1 ml larutan MgCl2 ditambah dengan 1
ml larutan NH4OH kemudian ditambah dengan 1 ml larutan NH4C lalu
kedua tabung dibandingkan.
4. 1ml NaNO
3 + 5 tetes H2SO4 + 5 tetes
FeSO4
Larutan berwarna kuning dan terdapat cicin coklat 1ml MgCl2 0,2M + 1ml NH4OH
0,5M
Endapan putih Mg(OH)2 gel
1ml MgCl2 0,2M + 1ml NH4OH 0,5M +
1ml NH4Cl
Endapan putih Mg(OH)2 larut
Ditetesi 1ml H2SO4 pekat secara
memutar
Keterangan :
1 ml NaNO3 ditambah 5 tetes H2SO4 dan 5 tetes FeSO4 dikocok kemudian
ditetesi dengan 1 ml H2SO4 yang diteteskan secara memutar pada dinding
tabung reaksi.
5.
Tambahkan beberapa tetes H2SO4 1M dan
beberapa tetes C2H5OH
dipanaskan sampai endapan berkurang dan dibiarkan sampai dingin
keterangan :
2 ml Pb(NO3)2 0,5 M dimasukkan ke dalam tabung reaksi kemudian
ditambah beberapa tetes H2SO4 1 M dan beberapa tetes alkohol sampai
terbentuk endapan, lalu dipanaskan sampai endapan tersebut berkurang, kemudian didinginkan.
F. Hasil Pengamatan
Endapan putih berkurang Endapan putih PbSO4
No Percobaan Hasil Pengamatan
Sebelum Sesudah
1. Kesetimbangan besi (III) Tiosinat (Rodanida) • KSCN + Fe(NO3)3 berwarna merah pudar (+) • KSCN tidak berwarna • Fe(NO3)3 tidak berwarna A). 25 tetes KSCN 0,002 M + 3tetes Fe(NO3)3 0,1 M B). 25 tetes KSCN + 3 tetes Fe(NO3)3 + 2 tetes
KSCN 1 M
B). berwarna merah darah (++)
C). 25 tetes KSCN + 3 tetes Fe(NO3)3 + 3 tetes
Fe(NO3)3 0,1 M
C). Berwarna merah pekat (+++)
D). 25 tetes KSCN + 3 tetes Fe(NO3)3 + 1 butir
NaH2PO4 D). tidak berwarna 2 A). 1 ml K2Cr2O7 0,1 M K2Cr2O7 0,1 M berwarna Orange A). K2Cr2O7 berwarna Orange
B). 1 ml K2Cr2O7 0,1 M + NaOH 0,5 M + HCl 0,5 M B). – k2Cr2O7 + NaOH berwarna kuning - K2Cr2O7 + NaOH + HCl berwarna orange 3 A). 1 ml MgCl2 0,2 M + 1 ml NH4OH 0,5 M • MgCl2 tidak berwarna • NH4OH tidak berwarna • NH4Cl tidak berwarna A). MgCl2 + NH4OH menghasilkan endapan putih Mg(OH)2 B). 1 ml MgCl2 0,2 M + 1ml NH4OH 0,5 M + 1 ml NH4Cl B). MgCl2 + NH4OH + NH4Cl endapan putih Mg(OH)2 larut 4 1 ml NaNO3 + 5 tetes H2SO4 + 5 tetes FeSO4 + 1 ml H2SO4 pekat • NaNO3 tidak berwarna • H2SO4 tidak berwarna • H2SO4 pekat tidak berwarna NaNO3 + H2SO4 + FeSO4 + H2SO4 pekat larutan
berwarna kuning dan terdapat cincin coklat
5 2 ml Pb(NO3)2 + 1 ml H2SO4 1 M + C2H5OH dipanaskan lalu didinginkan kembali • Pb(NO3)2 tidak berwarna • H2SO4 tidak berwarna • C2H5OH tidak berwarna Pb(NO3)2 + H2SO4
terbentuk endapan putih PbSO4
Setelah pemanasan : endapan putih PbSO4
berkurang Setelah pendinginan : Endapan putih PbSO4 terbentuk kembali dan
bertambah
G. Analisis Data
1. Pada percobaan pertama, setelah memasukkan 5 ml KSCN 0,002
M ke dalam gelas kimia kemudian ditambahkan 2 tetes Fe(NO3)3 0,1
M terjadi perubahan warna yang mula-mula tak berwarna menjadi berwarna merah darah.Pada tabung reaksi pertama warna merah darahnya tidak terlalu pekat , namun pada tabung ke dua setelah ditambahi 2 tetes KSCN 1 M warna merahnya lebih pekat dari yang pertama. Pada tabung ketiga larutan pertama ditambah dengan 3 tetes Fe(NO3)3 terjadi perubahan warna merah yang lebih pekat dari yang
sebelumnya. Pada tabung yang ke empat larutan pertama ditambah dengan butir NaH2PO4 warna merah darah yang seperti pada tabung
pertama tidak ada dan menjadi tidak berwarna. Reaksinya adalah :
3KSCN(aq) + Fe(NO3)3(aq) ↔ FeSCN(NO3)3(s)
2. Pada percobaan kedua memasukkan K2Cr2O7 pada 2 tabung yang
berbeda masing-masing 1 ml . larutan tersebut berwarna orange.Pada tabung kedua larutan K2Cr2O7 ditambah dengan NaOH berubah warna
menjadi kuning . kemudian ditambah HCl dan larutan berubah menjadi orange seperti pada tabung pertama.
Reaksinya adalah :
2CrO42- + 2H+ ↔ Cr2O72- + H2O
Atau
2CrO42- + 2 H+ ↔ 2 HCrO4- ↔ Cr2O72- + H2O
3. Pada percobaan ketiga ke dalam 2 tabung reaksi yang masing-masing diisi dengan 1 ml MgCl2 0,2 M dan 1 ml NH4OH menghasilkan
endapan putih. Kemudian pada tabung kedua larutan tersebut ditambah dengan 1 ml NH4Cl endapan putih semula larut.
Reaksinya adalah :
a. MgCl2(aq) + 2 NH4OH(aq) ↔ 2NH4Cl(aq) + Mg(OH)2(s)
MgCl2(aq) + NH4OH(aq) ↔ NH4Cl(aq) + Mg(OH)2(s)
b. 2NH4Cl(aq) + Mg(OH)2(aq) ↔ 2NH4Cl(aq) + Mg(OH)2(s)
4. Pada percobaan ke empat 1 ml NaNO3 ditambah dengan 5 tetes H2SO4
dan 5 tetes FeSO4 kemudian ditambahkan 20 tetes H2SO4 pekat yang
diteteskan memutar pada dinding tabung reaksi menghasilkan lingkaran cincin yang berwarna coklat.
Reaksinya adalah : a. 2NO3- + 4H 2SO4 + 6 Fe2+ ↔ 6 Fe3+ + 2 NO + 4SO42- + 4 H2O • Fe2+ + NO b. 4NO3- + 2H2SO4 ↔ 4 NO2 + O2 + 2SO42- + 2H2O c. 2NaNO3 ↔ 2NaNO2 + O2
5. Pada percobaan ke lima 2 ml Pb(NO3)2 ditambahkan 1 ml H2SO4 dan
C2H5OH ke dalam tabung reaksi menghasilkan endapan putih
kemudian larutan tersebut dipanaskan lalu didinginkan endapan tersebut berkurang.
Reaksinya adalah :
b. SO42- + Pb2+ ↔PbSO4
c. PbSO4 + H2SO4 ↔ Pb2+ + 2HSO4
-H. Pembahasan
Pada percobaan pertama warna merah darah yang terbentuk dari hasil percampuran KSCN + Fe(NO3)3 tidak terlalu pekat hal ini dikarenakan
konsentrasi Fe(NO3)3 yang dipakai rendah. Oleh karena itu, warna merah
darahnya tidak menunjukkan merah yang sebenarnya. Hal ini juga berlaku pada tabung ke 2 dan ke 3. Pada tabung yang ke 4, setelah penambahan 1 butir NaH2PO4 larutan menjadi tidak berwarna hal ini dikarenakan NaH2PO4
mengganggu kesetimbangan reaksi. Dan hasilnya sesuai dengan teori yang ada.
Pada percobaan kedua, Tabung reaksi 1 yang berisi 1 ml K2Cr2O7 0,1 M
berwarna orange. Hal ini sesuai dengan teori bahwa warna dari K2Cr2O7 itu
sendiri adalah orange. Pada tabung yang kedua, setelah penambahan NaOH 0,5 M pada 1 ml K2Cr2O7 0,1 M larutan berwarna menjadi kuning. Hal ini
disebabkan karena adanya penambahan basa NaOH menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah produk yang ditandai dengan adanya perubahan warna pada larutan , namun setelah penambahan HCl 0,5 M yang jumlah tetesannya sama dengan jumlah tetesan NaOH larutan berubah warna menjadi orange. Hal ini dikarenakan adanya penambahan asam yaitu HCl yang menggeser reaksi keseimbangan ke arah reaktan yang ditandai dengan perubahan warna larutan sama seperti semula yang diketahui melalui perbandingan dengan tabung pertama. Percobaan ini sesuai dengan teori.
Pada percobaan ketiga terjadi endapan putih Mg(OH)2 yang bentuknya
seperti gel ketika 1 ml MgCl2 0,2 M ditambah dengan 1 ml NH4OH, hal ini
dikarenakan magnesium membentuk kation bivalen Mg2+ dan membentuk
hidroksida yang tak mudah larut. Pada tabung yang kedua, adanya penambahan 1 ml NH4Cl pada larutan Mg(OH)2 dan MgCl2 endapan putih
Mg(OH)2 larut karena adanya efek ion sekutu dari NH4+ yang mengakibatkan
konsentrasi ion-ion hidroksil berkurang, sehingga hasil kali kelarutan Mg(OH)2 tak terlampaui. Dengan adanya penambahan NH4Cl, akan
menggeser reaksi keseimbangan ke arah reaktan. Percobaan ini pun sesuai dengan teori yang ada.
Pada percobaan ke 4, setelah penetesan 1 ml H2SO4 pekat terjadi
perubahan warna larutan menjadi kuning dan terdapat cincin coklat yang menggeser reaksi kesetimbangan ke arah produk.
Pada percobaan ke 5 pada larutan Pb(NO3)2 yang ditambah beberapa tetes
H2SO4 dan beberapa tetes C2H5OH terdapat endapan putih PbSO4. Fungsi
penambahan C2H5OH ini adalah karena sifat alkohol yang dapat mengurangi
kelarutan Pb sehingga terjadi endapan PbSO4. Setelah terjadi endapan, larutan
dibiarkan beberapa saat sampai endapan tersebut bertambah banyak kemudian dipanaskan sampai endapan yang terbentuk berkurang. Kenaikan temperature ini menyebabkan reaksi sistem menurunkan temperatur dan kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (ke pihak reaksi endoterm). Dalam percobaan ini yang merupakan reaksi endoterm adalah reaktan karena ∆H bernilai positif, sedangkan produk dari reaksi ini bernilai negatif yaitu (∆H= -900KJ) dan merupakan reaksi eksoterm. Pergeseran kesetimbangan ini ditandai dengan berkurangnya endapan PbSO4 pada larutan.
Sementara setelah didinginkan reaksi bergeser kembali ke arah reaktan sehingga endapan putih terbenruk kembali. Hal ini sesuai dengan asas Le Chatelier tentang pengaruh temperatur pada kesetimbangan reaksi.
I. Kesimpulan
Reaksi kesetimbangan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : konsentrasi, asam basa, efek ion sekutu, dan suhu.
Penambahan konsentrasi pada salah satu komponen akan menyebkan sistem mengurangi komponen tersebut dan sebaliknya. Adanya efek ion sekutu ………..(terusno) hahaha
Adanya penambahan basa akan menggeser reaksi ke arah produk dan adanya penambahan asam menggeser reaksi ke arah reaktan
Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah endoterm (membutuhkan kalor) dan jika suhu diturunkan reaksi akan bergeser kea rah eksoterm (menghasilkan kalor)
J. Jawaban pertanyaan
1. Dengan anggapan sistem kesetimbangan untuk reaksi :
H2 + I2 2HI
Jika 3 gram I2 dan 0,5 gram H2 dipanaskan pada 4500C sampai
kesetimbangan tercapai, tentukan berat I2 jika berat mula-mula 8,95
gram. Hitunglah konsentrasi HI dan H2 dalam campuran itu. Jika
volume sistem 1liter !
2. Sistem kesetimbangan akan bergeser kearah mana bila : a) Volume sistem diperbesar
b) Temperatur sistem dinaikan
Jawab : 1.
2.a) Reaksi akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih besar karena ketika volume diperbesar berarti tekanan diperkecil , maka sistem akan bereaksi dengan menambah tekanan dengan cara menambah jumlah molekul.
b) Sesuai dengan azas Le Chatelier, jika suhu atau temperatur suatu sistem kesetimbangan dinaikkan, maka reaksi sistem menurunkan temperatur, kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (ke pihak reaksi endoterm).
K. Daftar Pustaka
Tim kimia dasar.2011.Penuntun praktikum kimia dasar I.Surabaya : Unipres
Tim Kimia Dasar.2010.Kimia Dasar II.Surabaya:Unipres Nasruddin, Harun. 2004. Kesetimbangan Kimia. Surabaya
Pustekkom. 2003. Kesetimbangan Kimia.
www.belajar.kemdiknas.go.id/file_storage/materi_pokok/MP_400/Flash/P ergeseranKesetimbangan.swf. Diakses 13 Maret 2012
Lampiran
