Tim Dosen Kimia Dasar FTP

Ke se t im ba n ga n

Kim ia

KEAD AAN SETI M BAN G

Ke a da a n se t im ba n g adalah suatu keadaan

dimana dua proses yang berlawanan arah

berlangsung secara simultan dan terus menerus tetapi tidak ada perubahan yang dapat diamati atau diukur.

1 . REAKSI REV ERSI BLE D AN I RREV ERSI BLE

I r r e ve r sible yaitu reaksi yang berlangsung searah atau reaksi yang yidak dapat dibalik.

H2O(s) ' H2O(l)

Re ve r sible yaitu reaksi yang dapat dibalik. Salah satu diantaranya adalah nitrogen dengan hidrogen membentuk amonia

2 . KEAD AAN SETI M BAN G

Bayangkanlah suatu ruangan tertutup dimana 1 mol gas nitrogen dipanaskan bersama 3 mol gas hidrogen. Pada awalnya, hanya terjai satu reaksi, yaitu pembentukan amonia.

N2(g) + 3H2(g) J 2NH3(g)

Segera setelah kembali terbentuk, sebagian amonia akan terurai kembali membentuk gas nitrogen dan gas hidrogen,

2NH3(g) J N2(g) + 3H2(g)

Selanjutnya, kedua reaksi tersebut akan berlangsung secara simultan (bersama-sama) menurut reaksi dapat balik berikut.

N2(g) + 3H2(g) ' 2NH3(g)

Kesetimbangan tercapai pada saat laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik.

3. KESETI M BAN GAN H OM OGEN D AN H ETEROGEN

Ke se t im ba n ga n h om oge n yaitu kesetimbangan yang semua

komponennya satu fase.

Ke se t im ba n ga n h e t e r oge n yaitu kesetimbangan yang terdiri

dari dua fase atau lebih.

Kesetimbangan homogen dapat berupa sistem gas atau larutan .

kesetimbangan heterogen umumnya melibatkan komponen

pada-gas atau cair-gas.

Con t oh k e se t im ba n ga n h om oge n :

N2(g) + 3H2(g) ' 2NH3(g)

CH3OOH(aq) ' CH3COO¯(aq) + H⁺(aq)

Con t oh k e se t im ba n ga n h e t e r oge n :

H2O(l) ' H⁺(aq) + OH¯(aq)

CaCO2(S) ' CaO(S) + CO2(g)

Te t a pa n Ke se t im ba n ga n ( K

c

)

} Untuk reaksi umum,

aA + bB + … ⇔ gG + hH + …

} Rumus tetapan kesetimbangan berbentuk

} Pem bilang adalah hasil kali konsent rasi spesies- spesies

yang dit ulis disebelah kanan persam aan ( [ G] , [ H] …)

m asing- m asing konsent rasi dipangkat kan dengan koefisien dalam persam aan reaksi yang set ara ( g, h …) . Penyebut adalah hasil kali konsent rasi spesies- spesies yang dit ulis disebelah kiri persam aan ( [ A] . [ B] ..) dan set iap

konsent rasi dipangkat kan dengan koefisien reaksinya ( a, b,

…) . Nilai num erik t et apan keset im bangan K_c sangat

Beberapa

hal

yang perlu

diperhatikan

tentang

nilai

tetapan

kesetimbangan:

•

Konsentrasi

zat

yang dimasukkan

ke

dalam

persamaan

tetapan

kesetimbangan

adalah

konsentrasi

setimbang.

•

Nilai

ketetapan

kesetimbangan

bergantung

pada

suhu.

•

Nilai

ketetapan

kesetimbangan

mencerminkan

ketuntasan

reaksi. Semakin

tuntas

reaksi,

semakin

besar

konsentrasi

produk

dan

semakin

Contoh

}

Tuliskan pernyataan kesetimbangan K

_c

untuk reaksi berikut :

}

2O

_3(g)

'

3O

_2(g)

}

2NO

_(g)

+ Cl

₂

'

2NOCl

_(g)

Jawab:

}

(a) K

_c

= [O

₂

]

3

/ [O

3

]

2

}

(b) K

_c

= [NOCl]

2

/ [NO]

2

[Cl

Pe n gga bu n ga n Ru m u s Te t a pa n

Ke se t im ba n ga n

}

Dalam menentukan nilai K

_c

maka setiap

persaman reaksi kimia harus disetarakan.

}

Jika persamaannya dibalik, maka nilai K

_c

dari persamaan yang baru adalah

kebalikan dari persamaan aslinya

}

Tetapan kesetimbangan untuk reaksi total

K

_c(net)

adalah K

_c(1)

x K

_c(2)

, hasil kali tetapan

kesetimbangan untuk reaksi-reaksi

Contoh

soal

}

Jika diketahui:

N

_2(g)

+ O

_2(g)

⇔

2NO

_(g)

K

_c

= 4,1 x 10

-31

N

_2(g)

+ ½

O

_2(g)

⇔

N

₂

O

_(g)

K

_c

= 2,4 x 10

-18

Bagaimana

K

_c

reaksi:

N

₂

O

_(g)

+ ½

O

_2(g)

⇔

2NO

_(g)

K

_c

= ?

}

Persamaan diatas dapat digabungkan

N

_2(g)

+ O

_2(g)

⇔

2NO

_(g)

K

_c

= 4,1 x 10

-31

N

₂

O

_(g)

⇔

N

_2(g)

+ ½

O

_2(g)

K

_c

= 1/(2,4 x 10

-18

) = 4,2 x

10

17

} 35,7 g larutan PCl₅ ditempatkan dalam labu 5 L dipanasi hingga 250 C dan dipertahankan hingga tercapai

kesetimbangan. Setelah dianalisis terdapat 7,87 g Cl₂. hitunglah K_c

PCl_5(aq) PCl_3(aq) + Cl_2(g)

Mol/L PCl₅ pada awal 35,7g/5L x 1mol/208g = 0,0343 M Mol/L Cl₂ pada kesetimbangan 7,87g/5L x 1mol/70,9g =

0,0222 M

Dari persamaan diperoleh hubungan kesetimbangan

[PCl₅] = [PCl₅]_awal – [Cl₂] = 0,0343 – 0,0222 = 0,0121 M PCl_5(aq) PCl_3(aq) + Cl_2(g)

Mol awal 0,0343

Mol bereaksi 0,0222 0,0222 0,0222 Mol setimbang 0,0121 0,0222 0,0222

Te t a pa n k e se t im ba n ga n

t e k a n a n pa r sia l ( Kp)

Te k a n a n

}Untuk sistem yang melibatkan gas biasanya pengukuran dilakukan dalam tekanan bukan konsentrasi. Dalam hal ini tetapan dihitung berdasarkan tekanan parsial gas.

}Ketetapan ini disebut K_p

}Tekanan total sama dengan jumlah tekanan parsial

Contoh : N

₂

g    3H

₂

g  

⇌

2NH

₃

g

PNH3 2

H u bu n ga n Kc de n ga n Kp

( )

( )

( )

( )

= = + + = Tekanan parsial gas bergantung pada konsentrasi. n Dari persamaan gas ideal  :  PV  nRT,maka tekanan : P RT

V

Untuk kesetimbangan :  mA g   nB g   pC g   qD g p q

P P C D maka,persamaan Kp adalah : Kp _{m n}

P P A B Dimana P ฀

( )

⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ = _{⎣ ⎦} = _{⎣ ⎦} = _{⎣ ⎦} = _{⎣ ⎦} + _{+ +} = = = + Δ = = + +

  A .RT ; P   B .RT ; P   C .RT ; P   D .RT

A B C D

sehingga,

p q p q p q

C RT D RT C D . RT p q – m n  

K_p K . RT_C  

m n m n m n A RT B RT A B . RT

n K_p K RT_c

Pe r h it u n ga n da la m

k e se t im ba n ga n k im ia

} Hitunglah Kp dan Kc untuk kesetimbangan reaksi berikut pada

10 atm dan 200 o_C

N₂(g) + 3H₂(g) Æ 2NH₃(g)

tekanan NH₃ pada keadaan tersebut adalah 50,7%.

R = 0,0821 Latm/mol K

Jawab:

Tekanan total = 10 atm = P_NH3 + (P_N2 + P_H2)

PNH₃ = 50,7% tekanan total

= 0,507 x 10 atm = 5,07 atm

P_N2 + P_H2 = 10 – 5,07 = 4,93 atm

Karena perbandingan N₂ dan H₂ adalah 1 : 3 maka,

P_N2 = ¼ x 4,93 atm = 1,23 atm

=

=

=

Δ

=

− +

=

+

PERGESERAN KESETIMBANGAN

Asa s Le Ch a t e lie r

Pada tahun 1884, Henri Louis Le Chatelier berhasil

menyimpulkan pengaruh faktor luar terhadap kesetimbangan. Kesimpulan Le Chatelier tersebut dikenal dengan Asas

Le Chatelier sebagai berikut

Bila t erhadap suat u keset im bangan dilakukan suat u t indakan ( aksi) m aka sist em it u akan m engadakan reaksi yang

cenderung m engurangi pengaruh aksi t ersebut .

Secara singkat asal Le chatelier dapat di simpulkan sebagai :

Re a k si = - Ak si

Ke se t im ba n ga n dipe n ga r u h i

ole h :

1 . Kon se n t r a si

}

Jika

k on se n t r a si sa la h sa t u pe r e a k si

dipe r be sa r

, maka kesetimbangan akan bergeser

ke

k a n a n

, jika

k on se n t r a si sa la h sa t u pr odu k

dipe r be sa r

, maka kesetimbangan akan bergeser

k e k ir i

.

}

Jika konsentrasi

se m u a k om pon e n dipe r k e cil,

misalnya dengan pengenceran atau memperbesar

volume, maka kesetimbangan akan bergeser ke

arah reaksi yang

j u m la h m ole k u ln ya t e r ba n ya k

Ke se t im ba n ga n dipe n ga r u h i

ole h :

2 . Te k a n a n a t a u Volu m e

}

Apabila tekanan dalam sistem kesetimbangan

dipe r be sa r

atau volume diperkecil, maka

kesetimbangan bergeser ke arah zat-zat yang

mempunyai

k oe fisie n k e cil

.

}

Apabila tekanan dalam sistem kesetimbangan

dipe r k e cil

atau volume diperbesar maka

Ke se t im ba n ga n dipe n ga r u h i

ole h :

3 . Su h u

} Apabila suhu sistem kesetimbangan dipe r be sa r maka

kesetimbangan akan bergeser ke zat-zat yang menyerap kalor

( r e a k si e n dot e r m )

} Apabila suhu sistem kesetimbangan dipe r k e cil maka

kesetimbangan akan bergeser ke zat-zat yang melepaskan kalor ( r e a k si e k sot e r m )

} Contoh : pembentukan NO₂ dari N₂O₄ merupakan proses endoterm (membutuhkan energi sebesar 58 kJ) sehingga peningkatan suhu menyebabkan kesetimbangan ke arah pembentukan NO₂, sedangkan reaksi pembentukan N₂O₄

merupakan proses eksoterm (melepaskan energi sebesar 58 kJ) sehingga penurunan suhu menyebabkan kesetimbangan ke arah pembentukan

} N₂O₄ Æ 2NO₂ Ho _{= +58 kJ}

Ke se t im ba n ga n dipe n ga r u h i

ole h :

4 . Ka t a lis

}

Dalam reaksi kesetimbangan, katalis dapat

m e m pe r be sa r la j u r e a k si m a j u da n r e a k si

ba lik sa m a k u a t ,

tetapi tidak mempengaruhi

susunan kesetimbangan.

}

Katalis dapat mempercepat tercapainya

kesetimbangan.

}

Katalis pada reaksi yang memerlukan suhu

tinggi sangatlah penting, karena adanya

katalis dapat menyebabkan reaksi

berlangsung pada suhu yang lebih rendah. Hal

ini penting, apabila suhu tinggi dapat

Soal

1

}

Nitrogen dioksida cenderung berasosiasi

bila temperatur diturunkan membentuk

dinitrogen tetraoksida, Ke dalam labu

tertutup ukuran 100 mL ditaruh 0,235g NO

₂

dan kesetimbangan dicapai pada 55

o

C.

Pada temperatur tersebut ternyata terdapat

Soal

2

}

Pemanasan natrium bikarbonat akan

menghasilkan CO

₂

menurut reaksi berikut:

NaHCO

_3(s)

Æ

Na

₂

CO

_3(s)

+ CO

_2(g)

+ H

₂

O

_(g)

Jika

pada

125

o

C nilai

Kp

untuk

reaksi

tersebut

adalah

0,25 maka

hitunglah

tekanan

parsial

(atm) karbondioksida

dan

Soal

3

}

PCl

₅

dapat terdekomposisi menjadi PCl

₃

dan Cl

₂

membentuk reaksi

kesetimbangan :

Bila

pada

temperatur

250

o

C harga K

p

untuk

reaksi

tersebut

adalah

2 dan

PCl

₅

terdisosiasi

sebanyak

10%, hitunglah

tekanan

total sistem.

5 3 2