LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II PERCOBAAN III
KESETIMBANGAN REAKSI DAN ASAS LE CHATELIER
KELOMPOK : V (LIMA)
NAMA : M. ARIEF RAKHMAN
(J1B112009)
TRIA AUDINA DEWI (J1B112026) KURNIA PUTRI (J1B112031) FITRI ANISYA M. (J1B112045) MUTIARA DWI S. (J1B112053)
NAZILA PUTERI QARANA
(J1B112214) ASISTEN : NIKEN EMLIA O. S.
PROGRAM STUDI S-1 KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARBARU 2014
PERCOBAAN III
KESETIMBANGAN REAKSI DAN ASAS LE CHATELIER
I. TUJUAN PERCOBAAN
Tujuan percobaan praktikum ini adalah dapat memahami pengaruh perubahan beberapa kondisi reaksi terhadap kesetimbangan reaksi secara eksperimental dan dapat menjelaskan pengaruh perubahan kondisi reaksi terhadap kesetimbangan reaksi menggunakan asas Le Chatelier.
II. DASAR TEORI
Kesetimbangan dapat didefinisikan sebagai keadaan atau kondisi yang didalamnya semua gaya, proses atau kecenderungan yang ada tepat diimbangi oleh gaya, proses atau kecenderungan yang sama, tetapi berlawanan arah. Dalam ilmu kimia, kesetimbangan yang terjadi dengan potensial kimia berlangsung secara konstan karena tidak ada perubahan energi bebas. Kesetimbangan kimia (asam basa) merupakan suatu topik yang sangat penting dalam ilmu kimia dan ilmu-ilmu lain yang mempergunakan kimia, seperti biologi, kedokteran dan pertanian (Hadyana, 2002).
Walaupun zat-zat dengan sifat asam mau pun basa telah dikenal sejak lama, namun perlakuan konsep kesetimbangan reaksi dalam kimia baru dapat dilakukan saat memasuki abad
ke-19 sejak seorang peneliti bernama Arrhenius memperesentasikan teorinya tentang penguraian elektrolitik untuk kesetimbangan kimia. Menurutnya, asam terurai menjadi ion-ion (Syukri, 1999).
Terdapat suatu hubungan penting antara energi bebas dan kesetimbangan kimiawi, dimana sebagian besar reaksi kimia bersifat reversible dan akan berjalan terus sampai reaksi maju dan reaksi balik terjadi dalam laju yang sama. Reaksi itu kemudian disebut berada dalam suatu kesetimbangan kimia, dimana tidak akan ada lagi perubahan konsentrasi produk dan reaktan. Ketika reaksi berjalan menuju kesetimbangan, energi bebas campuran reaktan dan produk menurun. Energi bebas meningkat ketika suatu reaksi bergerak menjauhi kesetimbangan (Underwood, 2001).
Kesetimbangan dapat diistilahkan dengan lembah energi. Suatu reaksi
kimiawi atau proses fisik pada kesetimbangan tidak melakukan kerja. Suatu proses adalah spontan dan dapat melakukan kerja ketika meluncur mendekati kesetimbangan. Pergerakan menjauhi kesetimbangan adalah non spontan. Hal ini dapat terjadi hanya dengan bantuan sumber energi dari luar atau faktor-faktor yang mempengaruhinya. Hubungan antara konsep energi bebas dan kesetimbangan kimia dapat diterapkan lebih spesifik dalam kehidupan (Campbell, 2002).
Salah satu contoh kesetimbangan kimia antara asam dan basa adalah kesetimbangan yang terdapat dalam tubuh kita, tepatnya pada plasma darah. Dalam hal ini, kesetimbangan diekspresikan dalam konsentrasi ion hidrogen atau pH, hasil dari jumlah relatif bahan yang bersifat asam dan basa kemudian diingesti dan diproduksi metabolism tubuh, dibandingkan dengan jumlah relatif bahan yang bersifat asam dan basa yang diekskresikan oleh tubuh dan dikonsumsi oleh metabolism tubuh. Nilai normal suatu kesetimbangan asam-basa bukanlah
suatu nilai yang netral, dengan konsetrasi ion hidrogen dan hidroksil yang sama, melainkan lebih ke arah nilai alkalis dengan kelebihan ion hidroksil tertentu (Dirckx, 2001).
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia. Seperti perubahan konsentrasi. Perubahan konsentrasi dapat mempengaruhi posisi keadaan kesetimbangan, atau lebih tepatnya jumlah relatif reaktan dan produk. Perubahan tekanan dan volume kemungkinan memberikan pengaruh yang sama terhadap sistem gas dalam kesetimbangan. Hanya perubahan suhu yang dapat mengubah nilai konstanta kesetimbangan. Katalis dapat mempercepat tercapainya keadaaan kesetimbangan dengan cara mempercepat laju reaksi maju dan laju reaksi balik. Tetapi katalis tidak dapat mengubah posisi kesetimbangan atau konstanta kesetimbangan (Dirckx, 2001).
Hanya sedikit reaksi kimia yang berlangsung satu arah. Kebanyakan merupakan reaksi reversible. Pada awal proses reversible, reaksi berlangsung maju ke arah pembentukan produk. Segera setelah beberapa molekul produk terbentuk, proses balik mulai berlangsung, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Bila laju reaksi maju dan laju reaksi balik sama besar serta konsentrasi reaktan dan konsentrasi produk tidak lagi berubah seiring berjalannya waktu, maka tercapailah kesetimbangan kimia (chemical equilibrium) (Campbell, 2002).
Salah satu penggunaan yang berguna dari hasil kali kelarutan adalah untuk meramalkan apakah pengendapan akan terjadi apabila kedua larutan dicampur. Dalam larutan jenuh air garam, hasil kali ion sama dengan Ksp. Jika dua larutan ion-ion dari garam dicampurkan dan jika ternyata hasil kali ion melebihi Ksp, maka pengendapan pun akan terjadi (Campbell, 2002).
Teknik lain yang dapat lebih baik melalui prinsip-prinsip kesetimbangan kelarutan adalah pengendapan sebagian. Istilah
ini mengacu pada keadaan dengan dua atau lebih ion dalam larutan, yang masing-masing dapat diendapkan oleh pereaksi yang sama, kemudian dipisahkan oleh reaksi tersebut (Chang, 2003).
III. ALAT DAN BAHAN A Alat
Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah tabung reaksi, pemanas, gelas kimia, pipet tetes, sudip, neraca analitik, dan penjepit.
B Bahan
Bahan-bahan yang diperlukan pada percobaan ini adalah larutan H2SO4 2 M, larutan NaOH 2 M, larutan KBr 2
M, larutan CuSO4 2 M, larutan dikromat, larutan tiosulfat,
padatan NaNO2, syringe (suntikan), balon, kertas lakmus dan
es batu.
IV. PROSEDUR KERJA
A Pertimbangan Umum
1 Masing-masing 1 mL larutan CuSO4 2 M dimasukkan
dan 1 mL larutan KBr 2 M ke dalam 5 buah tabung reaksi. Tabung reaksi 1 sebagai kontrol.
2 Tabung reaksi 2 dipanaskan diatas hot plate selama 5 menit, kemudian mengamati perubahan yang terjadi. 3 Tabung reaksi 3 dimasukkan ke dalam gelas kimia
berisi es batu selama 5 menit, diamati perubahan yang terjadi.
4 Sebanyak 1 mL larutan H2SO4 2 M dimasukkan ke dalam
tabung reaksi 4, mengocok campuran dan mengamati perubahan yang terjadi.
5 Sebanyak 1 mL larutan NaOH 2 M ke dalam tabung reaksi 5, mengocok campuran dan mengamati perubahan yang terjadi.
6 Membandingkan hasil dari tabung 2, 3, 4, dan 5 dengan tabung 1.
B Pembuangan Limbah Larutan Cr(VI)
1 Sebanyak 10 tetes larutan dikromat dimasukkan ke dalam tabung reaksi, 30 tetes larutan tiosulfat dan 5 tetes H2SO4 ditambahkan. Larutan dikocok hingga
campuran homogen.
2 Diamati perubahan yang terjadi.
3 Mengukur pH dengan menggunakan kertas lakmus. C Pengumpulan Gas Untuk Penambahan Tekanan
(Collecting Gasses For Pressurization)
1 Padatan NaNO2 sebanyak 0,5 gram dimasukkan ke dalam
tabung reaksi, kemudian ditutup tabung reaksi dengan balon yang diikat menggunakan karet gelang.
2 Sebanyak 2 mL larutan H2SO4 2 M ditambahkan melalui
jarum syringe yang ditusukkan melewati balon.
3 Plunger dari jarum syringe yang berbeda ditarik ketika gas terbentuk hingga syringe terisi gas. Perubahan warna diamati dengan mengatur variasi tekanan gas. Kertas putih digunakan sebagai latar belakang untuk membantu pengamatan warna.
V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil dan Perhitungan
1. Hasil N
o
Langkah kerja Hasil pengamatan
1. Pertimbangan umum
2. 3. (kontrol) 1 mlCuSO4 + 1 mlKBr (dipanaskan) 1 mlCuSO4 + 1 mlKBr (didinginkan) 1 mlCuSO4 + 1 mlKBr + 1 mlH2SO4 1 mlCuSO4 + 1 mlKBr + 1 mlNaOH
Pembuangan limbah larutan Cr (VI)
10 tetes kromat + 5 tetes H2SO4
Ditambahkan 30 tetes tiosulfat
Pengumpulan gas untuk penambahan tekanan
0,5 g NaNO2 + 2 mL H2SO4 2 M
(reaksi terjadi didalam balon)
kebiruan
Larutan berwarna hijau Larutan berwarna biru Larutan berwarna biru kehijauan
Larutan berwarna biru keruh
Larutan berwarna orange Larutan berwarna hijau (pH = 1)
Menghasilkan gas dengan bau yang menyengat. Sebelum diberi tekanan gas berwarna jingga dan ketika tekanan ditingkatkan warna gas menjadi lebih pekat (berwarna cokelat)
B. Pembahasan
Kesetimbangan adalah prosos dinamis ketika reaksi ke depan dan reaksi balik terjadi pada laju yang sama tetapi pada arah yang berlawanan. Konsentrasi dari setiap zat tinggal tetap pada suhu konstan. Banyak reaksi kimia tidak sampai berakhir, dan mencapai suatu titik ketika konsentrasi zat-zat pereaksi dan produk tidak lagi berubah dengan berubahnya waktu. Molekul-molekul telah berubah dari pereaksi menjadi produk dan dari produk menjadi preaksi, tetapi tanpa perubahan netto
konsentrasinya. Sedangkan menurut Asas Le chatelier yang menyatakan bahwa jika suatu perubahan yaitu perubahan konsentrasi , tekanan, volume, atau suhu diterapakan pada suatu system yang berada pada keadaan setimbang, system tersebut akan bergeser ke arah yang akan memperkecil pengaruh perubahan tersebut. Dalam percobaan ini praktikan harus mampu memahami pengaruh perubahan beberapa kondisi reaksi terhadap kesetimbangan reaksi serta mampu menjelaskan pengaruh perubahan kondisi reaksi terhadap kesetimbangan berdasarkan asas Le Chatelier.
Kesetimbangan rekasi berdasarkan teori tumbukan menjelaskan bahwa reaksi berlangsung sebagai hasil tumbukan antar partikel pereaksi. Akan tetapi, tidaklah setiap tumbukan menghasilkan reaksi, melainkan hanya tumbukan antar partikel yang memiliki energi cukup serta arah tumbukan yang tepat. Pada percobaan petama yaitu perbandingan umum, dimana pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui kesetimbangan rekasi dengan perlakuan yang berbeda terhadap sampel. Hal pertama yang dilakukan yaitu membuat tiga sampel kecil, sampel satu sebagai control sedangkan sampel dua dan tiga sebagai analisis yang akan diberikan perlakuan yaitu : pemanasan, pendinginan, penambahan asam, dan penambahan basa.
Jika sistem kesetimbangan diubah suhunya maka sistem akan bereaksi dengan cara yang berbeda dengan gangguan konsentrasi. Reaksi terhadap gangguan suhu sangat bergantung pada sifat-sifat termokimia dari spesi yang terdapat dalam sistem kesetimbangan. Seperti telah dibahas pada Bab Termokimia, ada reaksi eksoterm dan reaksi endoterm. Reaksi eksoterm dapat berubah menjadi reaksi endoterm jika reaksinya dibalikkan, sedangkan nilai ΔH reaksi tetap hanya tandanya saja yang berubah. Jika sifat-sifat termokimia diterapkan ke dalam sistem reaksi yang membentuk kesetimbangan maka untuk
reaksi ke arah hasil reaksi yang bersifat eksoterm, reaksi ke arah sebaliknya bersifat endoterm dengan harga ΔH sama, tetapi berbeda tanda. Menurut Le Chatelier, jika reaksi kesetimbangan diubah suhunya maka sistem akan melakukan tindakan dengan cara meminimalkan pengaruh suhu tersebut. jika suhu dinaikkan, posisi kesetimbangan bergeser ke arah (endoterm). Sebaliknya, jika suhu diturunkan, posisi kesetimbangan bergeser ke arah (eksoterm).
Jika pada sistem kesetimbangan dilakukan penambahan atau pengurangan salah satu pereaksi atau hasil reaksi, sistem akan mengadakan reaksi untuk mengurangi gangguan tersebut. Jika ke dalam sistem reaksi, konsentrasi pereaksi dinaikkan atau konsentrasi pereaksi dikurangi maka posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan hasil reaksi.
Pada masing-masing tabung reaksi diberikan sampel yang sama yaitu larutan KBr dan CuSO4 larutan ini memberikan warna
biru kehijauan. Pada perlakuan pemanasan, setelah sampel dipanaskan beberapa saat didapatkan warna yang berbeda dengan warna awal yaitu hijau sedangkan pada perlakuan pendinginanwarna berubah menjadi biru. Pada perlakuan pembahan asam dan basa didapatkan warna yang berbeda, pada penambahan basa (NaOH) warna berubah menjadi biru keruh. Sedangkan pada penambahan asam (H2SO4) larutan tetap
berwaran biru kehijauan.
Hal ini membuktikan bahwa adanya kesetimbangan reaksi yang terjadi pada proses tersebut. berdasarkan teori tumbukan kesetimbangan reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: konsentrasi, temperatur dan luas permukaan bidang sentuh. Dalam hal ini Semakin besar konsentrasi suatu larutan, semakin banyak molekul yang terkandung di dalamnya. Dengan demikian, semakin sering terjadi tumbukan di antara molekul-molekul tersebut. Hal itu berarti hanya sebagian dari tumbukan
molekul yang menghasilkan reaksi. Keadaan itu didasarkan pada 2 faktor, yaitu: hanya molekul-molekul yang lebih energik yang akan menghasilkan reaksi sebagai hasil tumbukan; kemungkinan suatu tumbukan tertentu untuk menghasilkan reaksi kimia tergantung dari orientasi molekul yang bertumbukan.
Pada perlakuan pemanasan dapat dilihat dari reaksi yang dihasilkan yaitu:
Panas + CuSO4(ag) + 4KBr(aq) K2(CuBr4) (aq)+K2SO4(aq)
( biru) ( hijau )
Sedangkan pada proses pendinginan perubahan warna dari biru kehijauan menjadi biru hal ini disebabkan karena suhu dingin menggeser keseteimbangan dan membembentuk larutan yang bergeser kesebelah kiri dan membentuk atau berubah menjadi warna hijau. Larutan yang berwarna biru tersebut selanjutnya dipanaskan dan akhirnya berwarna hijau . hal ini disebabkan karena suhu panas menggeser keseteimbangan kekanan (hijau). Begitu pula halnya dengan penambahan asam dan basa.
Salah satu limbah B3 yang berbahaya adalah yang mengandung logam berat Cr(VI), yang biasanya berasal dari industri electroplating, cat/pigmen dan penyamakan kulit. Logam Cr(VI) menjadi begitu populer karena sifatnya yang karsinogenik.Logam Cr di alam terdapat dalam dua bentuk oksida, yaitu Cr(III) dan Cr(VI). Uniknya hanya Cr(VI) yang bersifat karsinogenik sedangkan Cr(III) tidak. Toksisitas Cr(III) hanya sekitar 1/100 kali Cr(VI), bahkan menurut penelitian Cr(III) ternyata merupakan salah satu nutrisi yang dibutuhkan tubuh manusia dengan kadar 50-200 mikrogram per hari. Cr(VI) mudah larut dalam air dan membentuk divalent oxyanion yaitu kromat dan dikromat.
Cr(III) mempunyai sifat mudah diendapkan atau diabsorpsi oleh senyawa organik maupun anorganik pada kondisi basa, sehingga pengolahan limbahnya dapat dilakukan dengan metode
presipitasi di mana akan terbentuk endapan senyawa hidroksida. Metode ini tidak bisa digunakan pada limbah yang mengandung Cr(VI), sehingga untuk limbah yang mengandung Cr(VI) harus direduksi terlebih dahulu menjadi Cr(III). Hal ini karena pada kondisi basa akan terjadi reaksi kesetimbangan senyawa dikromat dan kromat seperti di bawah ini:
Cr2O72- + 2OH- <=> 2CrO42- + H2O
Oranye Kuning
Pada kondisi asam reaksi akan bergerak ke kiri menjadi dikomat, sedangkan pada kondisi basa kesetimbangan akan bergerak ke kanan.
Reduksi Cr(VI) menjadi Cr(III) harus dilakukan dalam suasana asam dengan langkah-langkah sebagai berikut. Pertama-tama air limbah dikondisikan pada pH 2.0 sampai 2.5 dengan asam sulfat. Kemudian direduksi dengan menggunakan bahan pereduksi yaitu tiosulfat hingga larutan berwarna hijau dan pH 7. Reaksi reduksi-oksidasi (redoks) berlangsung cepat dan ditandai dengan perubahan warna dari warna oranye/kuning menjadi hijau. Perubahan warna ini menandakan telah terjadi perubahan ke senyawa Cr(III). Senyawa Cr(VI) yang telah tereduksi menjadi Cr(III) menjadi aman untuk dibuang ke sistem pembuangan public sebab toksisitasnya telah menurun.
Sistem kesetimbangan gas mempungai tekanan dan volume tertentu. jika tekanan sistem diperbesar atau diperkecil, ada kesetimbangan yang terganggu dan adapula yang tidak tergangu, tergantung pada jumlah koofisien pereaksi dan hasil reaksi.Jika tekanan diperbesar atau volume diperkecil, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang kecil. Sebaliknya, jika tekanan diperkecil atau volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang besar. Tetapi, jika jumlah koefisien pereaksi sama dengan koefisien hasil reaksi, perubahan tekanan atau volume tidak akan menggeser kesetimbangan.
Pada percobaan yang telah dilakukan untuk menguji faktor tekanan dan volume terhadap kesetimbangan reaksi dengan menggunakan padatan NaNO2dengan H2SO4 yang direkasikan didalam balon, dengan reaksi sebagai
berikut :
2 NaNO2 + H2SO4 Na2SO4 + 2 NO2 + H2
(padatan) (larutan) (garam) (gas cokelat) (gelembung) Jika tekanan sistem dinaikkan dengan cara memperkecil volume wadah, sistem akan bereaksi sedemikian rupa sehingga pengaruh volume sekecil mungkin. Tekanan diperbesar atau volume wadah diperkecil, memacu sistem untuk memperkecil pengaruh tekanan dengan cara mengurangi jumlah molekul. Frekuensi dan jumlah molekul yang bertumbukan dengan dinding wadah makin sedikit sehingga kenaikan tekanan menjadi minimum. Dengan demikian, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya paling sedikit. Perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan jumlah molekul. Oleh karena itu, kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan NaNO2sebab jumlah molekulnya lebih kecil dari
jumlah molekul produk NO2. Sehingga pada saat tekanan
dinaikan terbentuk gas yang semakin pekat (berwarna cokelat) dari warna semula yaitu gas berwarna jingga.
V. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari percobaan ini adalah :
1 Kesetimbangan reaksi adalah suatu keadaan dimana kedua
proses yang berlawanan, yakni proses reaksi pembentukan produk (dari reaktan) dan pembentukan reaktan (dari
produk) berjalan secara simultan dengan tingkat laju reaksi yang sama.
2 Kesetimbangan reaksi berdasarkan asas Le Chateliermenyatakan bahwa jika suatu perubahan yaitu perubahan konsentrasi , tekanan, volume, dan suhu.
3 Berdasarkan teori tumbukan kesetimbangan reaksi
dipengaruhi oleh konsentrasi, temperatur, tekanan dan katalis.
4 Reduksi Cr (VI) menjadi Cr (III) dapat direduksi dengan
menggunakan asam sulfat dan pereduksi (tiosulfat).
5 Saat tekanan dinaikkan kesetimbangan reaksi akan bergeser kearah molekul yang koefisiennya lebih kecil.
DAFTAR PUSTAKA
Chang. 2004. Kimia Dasar Edisi Ketiga Jilid 2. Penerbit Erlangga, Jakarta.
Dirckx. 2001. Kamus Ringkas Kedokteran Stedman. Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta.
Hadyana, A. 2002. Kamus Kimia. Balai Pustaka, Jakarta.
Underwood, AL. 2001. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga, Jakarta.
