ACARA V
KESETIMBANGAN KIMIA A. PELAKSANAAN PRAKTIKUM
1. Tujuan Praktikum : Untuk mempelajari reaksi kesetimbangan kompleks besi (III)-Tiosianat.
2. Waktu Praktikum : Jumat, 17 Oktober 2014
3. Tempat Praktikum: Laboratorium Kimia Dasar, Lantai III,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Mataram.
B. LANDASAN TEORI
Kesetimbangan kimia menjelaskan keadaan dimana laju reaksi balik dan laju reaksi maju sama besar dan dimana konsentrasi reaktan dan produk tetap tidak berubah seiring berjalanya waktu. Keadaaan keseetimbangan dinmik ini ditandaai dari hanya adanya satu konstanta kesetimbangan. Berganrung pada jenis spesi yang bereaksi, konstanta kesetimbangan dapat dinyatakan dalam molaritas ( untuk larutan) atau tekanan parsial (untuk gas). Konstanta kesetimbangan member informasi tentang arah ahir dari suatu reaksi reversible dan konsentrsi-konsentrasi dari campuran kesetimbangannya. Reaksi kesetimbangan kimia melibatkan zat-zat yang berbeda untuk reaktan daan produknya. Kesetimbangan antara dua pasa dari zat yang sama dinamakan kesetimbanigan fisis karena perubahan yang terjadi hanyalah proses fisis. Penguapan air dalam wadah tertutup pada suhu tertentu merupakan contoh kesetimbangan fisis. Kita dapat menggeneralisaasi pembahasan ini dengan memperhatikan reaksi reversible berikut:
aA + bB cC + dD
dimana a,b,c, dan d adalah koefisien stoikiometri untuk spesi-spesi yang bereaksi A, B, C, dan D. Konstanta keseetimbangan untuk reaksi pada suhu tertentu ialah
K = [C] c
[D]d [A]a[B]b
Persamaan diatas adalah bentuk matematis dari hokum aksi massa. Persamaan ini menghubungkan konsentrasi reaktan dan produk pada kesetimbangan yang dinyatakan dalam suatu kuantitas yang disebut konstanta kesetimbangan ( Chang, 2005 : 65).
kontinu molekul-molekul produk dari molekul-molekul reaktan dan reaksi balik mereka menjadi molekul-molekul reaktan dengan kecepatan sama. Kesetimbangan kimia bukanlah keadaan statis, meskipun sifat makroscopik berhenti berrubah ketika keseetimbangan tercapai. Sebaliknya, I lebih cendrung merrupakan akibat dari kesetimbangan dinamik antara reaksi maju dan balik (Oxtoby, 2001:260).
Keseetimbangan kimia adaalah proses dinamis ketika reaksi kedepan dan reaksi balik terjadi pada laju yang sama tetapi pada arah yang berlawanan. Konsentrasi pada setiap zat tunggal tetap pada suhu konstan. Banyak reaksi kimia tidak sampai berahir, dan mencapai stu titik ketika konsentrasi zat-zat bereaksi dan produk tidak lagi berubah dengan berubahnya waktu. Molekul-molekul tetap berubah dari preaksi menjadi produk dan dari produk menjadi preaksi tetapi tanpa perubahan netto konsentrasinya (Stephen, 2002:96).
Reaksi homogeny terjadi pada saat reaktan dan produk ada pada pasa yang sama, gas atau cair. Reaksi homogeny merupakan persamaan aksi massa dan hokum keseetimbangan dapat selalu diramalkan dari koefisien persamaan reaksi kimia yang setara. Bentuk persamaan reaksi kimianya adalah :
dD + eE fF + gG
dimana D, E, F, dan G menyatakan rumus kimia dan d,e,f,dan g adalah koefisien, bentuk akdi massanya adalah :
[F]f[G]g [D]d[E]e
Pangkat pada persamaan aksi massa diatas memiliki bentuk yang sama dengan koefisien stoikiometri pada persamaan reaksi yang setara. Kesetimbangan kimia untuk reaksi tersebut dinyatakan dalam persamaan berikut :
[F]f[G]g
[D]d[E]e = Kc
Ketika lebih dari satu fasa yang terjadi pada suatu campuran reaksi, maka hal ini disebut reaksi heterogen. Hukum kesetimbangan untuk reaksi yang melibatkan cairan murni dan padatan dapat ditulis dalam bentuk yang lebih sederhana. Hal ini disebabkan karena konsentrasi cairan murni atau padat tidak bias diubah pada sushu tertentu. Untuk cairan murni atau padatan, perbandingan jumlah zat untuk volume zat adalah tetap (Brady, 2012:700).
C. ALAT DAN BAHAN PRAKTIKUM 1. Alat-alat Praktikum
c. Kertas label d. Labu ukur 50 ml e. Labu ukur 25 ml f. Penggaris
g. Pipet gondok 10 ml h. Pipet gondok 5 ml i. Pipet tetes
j. Rak tabung reaksi k. Rubber bulb l. Spatula m. Tabung reaksi n. Tissue
2. Bahan-bahan Praktikum a. Aquades (H2O)(l)
b. Butiran Na2HPO4(s) (Natrium Hidro Posfat) c. Larutan Fe(NO3)3 0,2 M (Besi (III) Nitrat ) d. Larutan KSCN 0,002 M (Kalium Tiosianat ) e. Larutan KSCN Pekat (Kalium Tiosianat Pekat) f. Tissue
D. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Kesetimbangan besi (III) – tiosianat
a. Dimasukkan 10 ml KSCN 0,002 M ke dalam suatu bejana gelas kemudian ditambahkan 2 tetes larutan Fe(NO3)3 0,2 M.
b. Dibagi larutan ini menjadi 4 tabung reaksi.
c. Digunakan tabung reaksi pertama sebaai pembanding.
d. Ditambahkan 1 tetes KSCN pekat ke dalam tabung reaksi kedua. e. Ditambahkan 3 tetes Fe(NO3)3 0,2 M ke dalam tabung reaksi ketiga. f. Ditambahkan beberapa butir Na2HPO4 ke dalam tabung reaksi keempat. g. Dicatat hasil pengamatan.
2. Kesetimbangan besi (III) –tiosianat
a. Disediakan 5 tabung reaksi yang bersih dan diberi nomor. b. Dimasukkan masing – masing 5 ml KSCN 0,002 M.
c. Ditambahkan 5 ml larutan Fe(NO3)3 0,2 M ke dalam tabung reaksi pertama (sebagai standar).
d. Diukur 10 ml Fe(NO3)3 0,2 M dan ditambahkan aquades hingga volumenya 25 ml. diukur 5 ml dari larutan ini dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi kedua.
e. Diukur 10 ml larutan di atas kemudian di buang.
f. 10 ml larutan Fe(NO3)3 0,2 M, sisa larutan diatas, ditambahkan aquades hingga volumenya 25 ml. diukur 5 ml dari larutan ini dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi ketiga.
g. Diukur 10 ml larutan di atas kemuadian dibuang.
h. 10 ml larutan Fe(NO3)3 0,2 M, sisa larutan diatas, ditambahkan aquades hingga volumenya 25 ml. diukur 5 ml dari larutan ini dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi keempat.
i. Diukur 10 ml larutan di atas kemuadian dibuang.
k. Dibandingkan warna larutan pada tabung reaksi pertama sampai tabung kelima. l. Jika warna belum sama, maka larutan pada tabung standar (tabung pertama)
dikurangi sampai memiliki warna yang sama.
m. Diukur ketinggian dari larutan yang telah dikurangi pada tabung reaksi pertama. n. Pengukuran dilakukan untuk tabung pertama sampai tabung kelima untuk
membandingkan.
o. Dicatat hasil pengamatan dan pengukuran.
E. HASIL PENGAMATAN F. ANALISIS DATA
1. Percobaan Pertama
Kesetimbangan besi (III) – tiosianat a. Fe(NO3)3 dan KSCN dalam bentuk ion
Fe(NO3)3(aq) + KSCN (aq) Fe[SCN]2+ + 2 NO3- + KNO3(aq) b. Pada tabung 1 dianggap terbentuk FeSCN2+
Dari reaksi Fe3+(aq) + SCN- FeSCN2+ (aq) Jika :
Tabung I standar : oranye kecoklatan
Tabung II + KSCN Pekat : merah pekat
Tabung III + Fe(NO3)3 : merah
Tabung IV + Na2HPO4 :bening kekuningan Persamaan reaksi pada tabung IV
Fe(NO3)3(aq) + Na2HPO4(aq) FePO4(s) + HSCN(aq) + 2 Na+ (aq)
2. Percobaan kedua
Kesetimbangan besi (III) – tiosianat yang semakin encer a. Perbandingan tinggi tabung
T1 = Tst T2 = 7,1 7,2 = 0, 986
T2 = Tst T3 = 7,056,9 = 0,979
T3 = Tst T4 = 5,9 7,1 = 0,831
= 0,239
b. Menghitung konsentrasi FeSCN2+
[FeSCN2+] = T × konsentrasi standar Data :
Konsentrasi Fe3+ = 0,2 M Volume Fe3+ = 5 ml Konsentrasi SCN- = 0,002 M Volume SCN- = 5 ml
n Fe3+ = M × V = 0,2 M × 5 ml = 1 mmol
n SCN- = M × V
= 0,002 M × 5 ml = 0,01 mmol
Fe3+(aq) + SCN- FeSCN2+ (aq) Mula-mula : 1 mmol 0,01
Reaksi : 0,01 mmol 0,01mmol 0,01 mmol Setimbang : 0,99 mmol - 0,01 mmol
[FeSCN2+]0 = n V
= 0,01mmol 10ml = 0,01 M
[FeSCN2+]1 = T1 × [FeSCN2+]0
= 0,986 × 0,001 M
= 0,000986 M
[FeSCN2+]2 = T2 × [FeSCN2+]0
= 0,979 × 0,001 M
= 0,000979 M
[FeSCN2+]3 = T3 × [FeSCN2+]0
= 0,831 × 0,001 M
= 0,000831 M
[FeSCN2+] = T4 × [FeSCN2+]0
= 0,239 × 0,001 M
= 0,000239 M
c. Perhitungan konsentrasi Fe3+ mula-mula
Pengenceran 1
M1.V1 = M2. V2
M2 = MV1.V2 1 = 0,2M.10ml
25ml = 0,08 M
Pengenceran 2
M3 = MV2.V3 2 = 0,08M.10ml
25ml = 0,032 M
Pengenceran 3
M3. V3 = M4. V4
M4 = M3.V3
V 4
= 0,03225Mml.10ml = 0,0128 M
Pengenceran 4
M4. V4 = M5. V5
M5 = M4.V4
V5
= 0,012825Mml.10ml = 0,00512 M
d. Perhitungan konsentrasi Fe3+ setimbang
[Fe3+] = [Fe3+] mula-mula – [FeSCN2+] setimbang
[Fe3+] stb 1 = M2 −¿ [FeSCN2+]1 = 0,08 −¿ 0,000986 = 0,007014 M
[Fe3+] stb 2 = M3 −¿ [FeSCN2+]2 = 0,032 – 0,000979 = 0,031021 M
[Fe3+] stb 3 = M4 −¿ [FeSCN2+]2 = 0,0128 −¿ 0,000831 = 0,0011969 M
[Fe3+] stb 4 = M5 −¿ [FeSCN2+]2 = 0,00512 −¿ 0,000239 = 0,004881 M
e. Perhitungan konsentrasi SCN- setimbang [SCN-] mula-mula = 0,002 M
[SCN-] mula-mula = [SCN-] mula-mula – [FeSCN2+] setimbang
[SCN-] stb1 = 0,002 – [FeSCN2+] setimbang = 0,002 – 0,000986
= 0,001014 M
[SCN-] stb2 = 0,002 – [FeSCN2+] setimbang = 0,002 −¿ 0,000979
= 0,001021 M
[SCN-] stb3 = 0,002 – [FeSCN2+] setimbang = 0,002 −¿ 0,000831
= 0,001169 M
[SCN-] stb4 = 0,002 – [FeSCN2+] setimbang = 0,002 −¿ 0,000239
= 59,39
Kc4 = (0,000239)
(0,004881)(0,001761)
= 27,81 i. Tabel
No [Fe3+] [SCN-] [FeSCN2+] Ka Kb Kc
1 0,079014 0,001014 0,000986 7,9 ×
10-8
7,6832 × 10-2
12,65
2 0,031021 0,001021 0,000979 3,1 ×
10-8
2,9744 × 10-2
30,91
3 0,011969 0,001169 0,000831 1,2 ×
10-8
8,508 × 1 0-3
59,39
4 0,004881 0,001761 0,000239 2,1 ×
10-9
6,62 × 10-4
27,81
G. PEMBAHASAN.
Praktikum ini berjudul kesetimbangan kimia yang bertujuan untuk mempelajari reaksi kesetimbangan kompleks besi III – tiosianat. Dalam praktikum ini dilakukan dua langkah percobaan, yaitu keseetimbangan besi III - tiosianat dan keseetimbangan besi III – tiosianat yang semakain encer. Kesetimbangan kimia adalah suatu proses yang terjadi dalam larutan yang meliputi perubahan fisika seperti dalam peleburan, penguapan dan perubahan kimia yang termasuk elektrokimia. Reaksi kimia yang sering digunakan dalam pemeriksaan kimia, yaitu reaksi yang berlangsung bolak balik ( reversible) dan jalanya reaksi berrgantung pada tekanan luar, seperti kadar zat yang berreaksi, suhu, tekanan, dan sebagainya.
Sejumlah besar reaksi tidak dapat berrlangsung secara sempurna tetapi lebih cendrung mendekati suatu keadaan atau posisi kessetimbangan. Bila laju reaksi maju dan reaksi balik sama besaar dan konsentrasi reaktan dan produk tidak berrubah seiring berjalanya waktu, maka tercapailah kesetimbangan kimia. Kesetimbangan kimia merupakan reaksi reversible. Pada awal proses reversible, reaksi berlangsung maju kearah pembentukan produk. Setelah beberapa molekul terbentuk, proses balik mulai berlangsung, yaitu pembentukan mo;lekul reaktan dari molekul produk. Pada percobaan pertama yang dilakukan, yaitu kesetimbangan besi III – tiosianat, dengan perrsaamaan reaksi.
Tanda panah rangkap ( ) menunjukakan bahwa reaksi tersebut adalah reaksi reversible (bolak balik). Jumlah produk ( FeSCN2+) memiliki jumlah yang sama dengan reaktan (Fe2+ + SCN).
Menurut azas Le Chatelier yang mengatakan bahwa jika suatu tekanan eksternal diberikan kepada suatu system yang setimbangan, sistem ini akan menyesuaikan diri sedemikian ruoa untuk mengimbangi sebagian tekanan ini pada saat sistem mencoba setimbang kembali. Kata tekanan (stress) disini berarti perrubahan konseentrasi, tekanan, volume, atau suhu yang menggeseerr sistem dari keadaan setimbangnnya.
Asas di atas dapat diperjelas melalui persamaan reaksi berrikut : FeSCN2+(aq) Fe3+ (aq) + SCN
-(aq)
Reaksi tersebut menunjukkan bahwa pada kesetimbangan, seemua reaktan dan produk berada dalam sistem reaksi. Peningkatan knsentrasi produk (Fe3+ atau SCN -) akan menggeser kesetimbangan kekiri (reaktan), dan penurunan konsentrasi produk (Fe3+ atau SCN -) akan menggeser kesetimbangan kekanan (produk). Sedangkan jika konsentrasi reaktan (FeSCN2+) yang diperbesar maka akan menggeser kesetimbangan kekanan (produk), dan penurunan konsentrasi reaktan (FeSCN2+) maka akan menggeserr kesetimbangan kekiri (reaktan).
Pengaruh tekanan pada kesetimbangan suatu reaksi kimia adalah jika tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang paling sedikit. Sedangkan jika tekanan diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeserr ke arah jumlah koefisien yang paling banyak. Jika jumlah koefisien pada reaktan dan produk sama maka tiadak akan mengalami pergeseran keseetimbangan walaupun terjadi penambahan atau pengurangan tekanan. Untuk angka koefisien dari zat murni padat (S) dan cairan murni (L) tidak mempengaruhi kesetimbangan.
Pengaruh pengubahan volume pada kesetimbangan suatu reaksi kimia adalah jika volume diperbesar (pengenceran), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang paling banyak. Sedangkan jika volume diperkecil, maka kesetimbangan akan berrgeser ke arah jumlah koefisien yang paling sedikit. Volume memiliki kesamaan dengan tekanan yaitu jika memiliki jumlah koefisien yang sama pada reaktan dan produk maka tidak terjadi perrgeserran kesetimbangan.
Jadi, tekanan dan volume berbanding terbalik. Semakin besar tekanan, maka semakin kecil volumenya. Sedangkan semakin kecil tekanan , maka semakin besar volumenya. Tetapi untuk konsentrasi (pada gas) volume berbanding lurus dengan tekanan.
Tetapan kesetimbangan untuk reaksi endotermik naik dengan naiknya suhu, sedangkan untuk reaksi eksotermik turun dengan naiknya suhu.
Selaian perubahan konsentrasi, tekanan, volume, atau suhu yang dapat menggeser kesetimbangan, ada juga katalis. Katalis meningkatkan laju terjadinya reaksi. Untuk reaksi reversible, katalis mempengaruhi laju reaksi maju sama besar dengan reaksi balik. Jadi, keberadaan katalis tidak mengubah konstanta kesetimbangan, dan tidak menggeser posisi sistem kesetimbangan.
Ka, Kb, dan Kc merupakan sebuah konstanta pada kesetimbangan. Bedanya adalah Ka merupakan konstanta asam, Kb adalah konstanta basa, dan Kc adalah konstanta kesetimbangan. Ka dicari cara mengalikan konsentrasi reaktan dengan konsentrasi produk. Kb di cari dengan cara mengalikan salah satu reaktan dengan produknya kemudian dibagi dengan reaktan lainnya. Dan untuk Kc, dihitung denganh cara konsentrasi produk dibagi dengan hasil kali reaktan. Berikut adalah persamaan reaksi kimianya :
Fe3+ (aq) + SCN-(aq) FeSCN2+(aq) Persamaan Ka
Ka = [Fe3+][ FeSCN2+][ SCN-] Persamaan Kb
Kb =
Fe3+¿ ¿
FeSCN2+¿ ¿
SCN−¿ ¿ ¿ ¿
Persamaan Kc
Kc =
FeSCN2+¿ ¿
Fe3+¿ ¿
SCN−¿ ¿ ¿ ¿
Pada percobaan pertama terdapat empat buah tabung reaksi yang sudah diisi dengan campuran 10 Ml larutan KSCN 0,002 M dan dua tetes Fe (NO3)3 0,2 M. Setiap tabung mendapat perlakuan yang berbeda-beda yang bertujuan untuk melihat kesetimbangan sistem. Tabung pertama yang digunakan sebagai standar mempunyai warna oranye kecoklatan. Pada tabung ke dua, diberikan satu tetes KSCN pekat dan terjadi perubahan warna pada larutan, yaitu dari larutan berwarna oranye kecoklatan (tabung standar) menjadi larutan berwarna merah pekat. Hal ini diakibatkan karena adanya penambahan konsentrasi SCN-, sehingga ion-ion Fe3+ juga mengikat dan bereaksi dengan ion SCN-, sehingga kesetimbangannya bergeser ke arah kiri. Persamaan reaksinya adalah :
FeSCN2+(aq) Fe3+ (aq) + SCN -(aq)
Oleh sebab itu, warna larutan menjadi lebih tua. Pada tabung ke tiga, ditambahkan 3 tetes Fe (NO3)3, 0,2 M menyebabkan warna berubah menjadi merah (lebih muda dari tabung II). Berbeda dengan tabung ke dua, jumlah ion-ion Fe3+ berkurang sehingga menggeser kesetimbangan dari kiri ke kanan. Sedangkan untuk tabung ke empat yang ditambahlan beberapa butir Na2HPO4 menyebabkan warna larutan menjadi bening kekuningn. Hal ini disebabkan karena jumlah ion Fe3+ semakin berkurang, sehingga kesetimbangan berrgeserr ke kanan.
Pada percobaan ke dua, yaitu kesetimbangan besi III – tiosianat yang semakin encer, terrdapat lima buah tabung reaksi yang masing-masing berisi larutan 5 Ml KSCN 0.002 M. Pada tabung pertama digunakan sebagai standar, ditambahkan 5 Ml Fe (NO3)3, 0,2 M. Terjadi perrubahan warna, yaitu menjadi berwarna merah pekat. Sedangkan pada tabung ke dua smpai ke lima, ditambahkan masing-masing 5 Ml campuran larutan Fe (NO3)3, 0,2 M yang bercampur dengan aquades. Terjadi proses pengenceran Fe (NO3)3, 0,2 M yang semakin lama larutan terrsebut menjadi encer. Dengan semakin encernya larutan ini sehingga mengakibatkan memudarnya warna larutan pada setiap tabung, dan konsentrasinyapun berkurang. Begitu pula dengan aquades yang ditambahkan secara bertahap dan terus menerus menyebabakan konsentrasi Fe (NO3)3, 0,2 M berkurang. Oleh karena itu, ion-ion Fe (NO3)3, semakin berkurang. Pada saat melihat persamaan warna pada setiap larutan, digunakan bantuan cahaya matahari. Hal ini dilakukan dengan cara memiringkan tabung reaksi. Dengan cara ini perrbedaan warana pada setiap larutan terlihat. Untuk membuat intensitas waarna pada seetiap tabung saama, maka larutan pda tabung standar konsentrasinya dikurangi setetes demi setetes. Pengurangan konsentrasi pada tabung standar, menyebabkan warnanya semakin memudar. Pada saat menyamakan warna larutan dari tabung dua sampai lima, selisih volume yang dikurangi kemudian diukur tinggi larutan masing-masing tabung reaksi.
H. KESIMPULAN
