Memprediksi arah reaksi
Konstanta kesetimbangan
K
cuntuk reaksi dibawah ini
H
2(
g
) + I
2(
g
)
2HI(
g
)
alah 54,3 pada 430C. Misalnya dalam percobaan tertentu dimasukkan 0,243 mol H2, 146 mol I2 dan 1,98 mol HI, semuanya dalam wadah 1,00 L pada suhu 430C. Apakah
aksi bersihnya akan membentuk lebih banyak H2 dan I2 ataukah akan membentuk lebih nyak HI?. Dengan menyisipkan konsentrasi awal dalam persamaan konstanta kesetim ngan diperoleh
=
111
mana subskrip 0 menyatakan konsentrasi awal. Karena hasil perhitungan diatas lebih sar dari Kc, maka sistim ini tidak berada dalam keadaan kesetimbangan. Akibatnya bagian HI akan bereaksi membentuk lebih banyak H2 dan I2 (menurunkan hasil bagi).
ntitas yang diperoleh dengan cara mensubstitusikan konsentrasi awal ke persamaan
stanta kesetimbangan disebut hasil bagi reaksi (reaction quotient, Qc). Untuk menent
kearah mana reaksi bersihnya berlangsung agar kesetimbangan tercapai. Ada 3 kemun
an kasus perbandingan nilai Qc dan Kc.
Kc Kc Kc
Qc
Qc
Contoh:
Pada awal reaksi, ada 0,249 mol N2, 3,21 x 10-2 mol H
2 dan 6,42 x 10-4 mol NH3 dalam
sebuah wadah reaksi berukuran 3,50 L pada 375C. Jika konstanta kesetimbangan (Kc) untuk reaksi
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
adalah 1,2 pada suhu tersebut, tentukan apakah sistem tersebut berada pada kesetim bangan. Jika tidak, prediksi arah reaksi bersihnya.
Penyelesaian:
Konsentrasi awal memungkinkan kita untuk menghitung Qc yang dapat dibandingkan dengan Kc untuk menentukan arah reaksi bersih dalam mencapai kesetimbangan. Konsentrasi awal spesi yang bereaksi adalah
[N2]0 = ,
[H2]0 = 3,21 x 10−2
arena Qc lebih kecil dari pada Kc, maka sistem tidak berada pada kesetimbangan. Hasil khirnya adalah meningkatnya konsentrasi NH3, dan menurunnya konsentrasi N2 dan
Latihan:
Konstanta kesetimbangan (Kc) untuk pembentukan nitrosil klorida , suatu senyawa jingga kuning, dari nitrat oksida dan molekul klorin
2NO(g) + Cl2(g) 2NOCl(g)
Ialah 6,5 x 104 pada 35C. Pada suatu percobaan tertentu, 2,0 x 10-2 mol NO,
8,3 x 10-3 mol Cl
2 dan 6,8 mol NOCl dicampur dalam labu 2 L. Kearah mana sistem
Menghitung konsentrasi kesetimbangan
Contoh soal:
Campuran 0,500 mol H2 dan 0,500 mol I2 dimasukkan kedalam labu baja anti karat 1,00 L pada suhu 430C. Konstanta kesetimbangan Kc untuk reaksi
H
2(
g
) + I
2(
g
)
2HI(
g
)
adalah 54,3 pada suhu ini. Hitunglah konsentrasi H2, I2 dan HI pada kesetimbangan.
Penyelesaian:
Tahap-1 Berdasarkan stoikhiometri reaksinya adalah 1 mol H2 bereaksi dengan 1 mol I2 menghasilkan 2 mol HI. Misalkan x adalah pengurangan konsentrasi (mol/L) H2 dan pada kesetimbangan, konsentrasi kesetimbangan HI harus 2x. Perubahan
kon-sentrasi diringkas sebagai berikut:
H
2(
g
) + I
2(
g
)
2HI(
g
)
Tahap-2
Konstanta kesetimbangannya adalah:
K
c
=
Dengan substitusi, maka diperoleh
54,3
=
Dengan menghitung akar dari kedua sisi, diperoleh
7,37
=
X = 0,393 M
Tahap-3
Pada kondisi kesetimbangan, konsentrasi masing-masing komponen adalah:
EXERCISES:
(1) Untuk reaksi dan suhu yang sama dengan contoh diatas, misalnya konsentrasi awal H2, I2 dan HI berturut-turut adalah 0,00623 M, 0,00414 M dan 0,0224 M. Hitunglah konsentrasi masing-masing komponen (spesi) pada kondisi kesetimbangan.
(2) Pada 1280C konstanta kesetimbangan (Kc) untuk reaksi berikut
Br2(g) 2Br(g)
adalah 1,1 x 10-3. Jika konsentrasi awalnya adalah [Br
2] = 6,3 x 10-2 M dan [Br]
Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia
Variabel-variabel percobaan yang dapat diatur adalah konsentrasi, tekanan, volume
dan suhu. Bagaimana variabel-variabel tersebut dapat mempengaruhi sistem reaksi
kesetimbangan. Selain itu juga akan dibahas pengaruh katalis pada kesetimbangan.
Azas Le Chätelier
Aturan umum yang membantu dalam memprediksi kearah mana reaksi kesetimbangan akan bergeser bila terjadi perubahan konsentrasi, tekanan, volume dan suhu. Aturan ini dikenal sebagai azas Le Châtelier (Le Châtelier principle) yang menyatakan bahwa jika suatu tekanan eksternal diberikan kepada suatu sistem dalam keadaan
kesetim-bangan, maka sistem ini akan menyesuaikan diri untuk mengimbangi sebagian tekanan pada saat sistem mencoba untuk setimbang kembali.
Perubahan konsentrasi
e(SCN)3 mudah larut dalam air dan menghasilkan larutan berwarna merah. Warna erah ini disebabkan oleh adanya ion terhidrasi FeSCN2+. Kesetimbangan antara
ion-on FeSCN2+ yang tidak terurai dan Fe3+ dan SCN dituliskan sebagai,
FeSCN2+(aq) Fe3+(aq) + SCN(aq)
Merah Kuning pucat Tdk berwarna
a yang terjadi jika ditambahkan sedikit NaSCN kedalam larutan ini?
lam hal ini tekanan yang diberikan pada kesetimbangan sistem adalah penambahan nsentrasi SCN (dari penguraian NaSCN). Untuk mengkopensasi tekanan ini beberapa n Fe3+ bereaksi dengan SCN yang ditambahkan , sehingga kesetimbangan bergeser
ri kanan ke kiri.
FeSCN2+(aq) Fe3+(aq) + SCN(aq)
nambahan Fe(NO3)3 kedalam larutan asal
Perubahan tekanan dan volume
Perubahan tekanan pada umumnya tidak mempengaruhi konsentrasi spesi yang bereak dalam fasa cair (larutan berair atau terkondensasi), karena cairan dan padatan tidak dapat dimampatkan. Sebaliknya, konsentrasi gas sangat dipengaruhi oleh perubahan tekanan.
PV
=
nRT
P
= (
n/V) RT
P dan V berbanding terbalik. (n/V) ialah konsentrasi gas dalam mol per liter, dan kon sentrasinya ini berbanding lurus dengan tekanan.
Misalkan sistem kesetimbangan
N2O4(g) 2NO2(g)
Q
c=
c > Kc dan reaksi bersihnya akan bergeser kekiri sampai Qc = Kc. Sebaliknya, penurunan
kanan (peningkatan volume) akan menghasilkan Qc < Kc ; reaksi bersihnya akan rgeser ke kanan sampai Qc = Kc.
da umumnya peningkatan tekanan (penurunan volume) menghasilkan reaksi bersih yang enurunkan jumlah total mol gas (reaksi balik/reverse) dan penurunan tekanan
eningkatan volume) menghasilkan reaksi bersih yang meningkatkan jumlah total mol s (reaksi maju/forward). Untuk reaksi yang tidak menghasilkan perubahan jumlah
Perubahan suhu
Perubahan konsentrasi, tekanan atau volume dapat mengubah posisi kesetimbangan
tetapi tidak mengubah nilai konstanta kesetimbangan. Hanya perubahan suhu yang dapat mengubah konstanta kesetimbangan.
Pembentukan NO2 dan N2O4 adalah proses endotermik:
N2O4(g) 2 NO2(g) H = 58,0
dan reaksi baliknya adalah proses eksotermik:
2NO2(g) N2O4(g) H = -58,0
Pada kesetimbangan, pengaruh kalor adalah nol karena tidak ada reaksi bersih. Apa yang terjadi jika sistem setimbang
dipanaskan pada volume tetap? karena proses endotermik menyerap kalor dar lingkungan, proses pemanasan akan menyebabkan terurainya molekul N2O4 menjadi NO2, akibatnya konstanta kesetimbangan, yaitu
Kc =
[ ]
Contoh lain, perhatikan kesetimbangan antara ion-ion berikut:
CoCl42- + 6H
2O Co(H2)62+ + 4Cl
-Pembentukan CoCl42- adalah proses endotermik. Jika dipanaskan, kesetimbangan
bergeser kekiri dan larutan menjadi biru. Pendinginan menghasilkan reaksi eksotermik [pembentukkan Co(H2)62+] dan larutan menjadi merah muda.
Perubahan katalis
talis meningkatkan laju terjadinya reaksi. Untuk reaksi reversible, katali empengaruhi laju reaksi maju (forward) sama besar dengan reaksi balik (reverse
di, keberadaan katalis tidak mengubah konstanta kesetimbangan, dan tidak enggeser posisi sistem kesetimbangan.
rubahan katalis pada campuran reaksi yang tidak berada pada kesetimbangan akan empercepat laju reaksi maju dan reaksi balik, sehingga campuran kesetimbangan rcapai lebih cepat. Campuran kesetimbangan yang sama dapat diperoleh tanpa katalis tapi kita harus menunggu lebih lama agar kesetimbangan terjadi.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H = -92,6 kJ
etimbangannya akan lebih kecil pada suhu tinggi. Dalam praktiknya, reaksi tidak dapa ncapai kesetimbangan karena ammonia terus menerus dipindahkan dari campuran reaks
ingga reaksi selalu bergeser dari kiri ke kanan.
hatikan proses kesetimbangan dibawah ini:
N2F4(g) 2NF2(g) H = 38,5 kJ
diksikan perubahan kesetimbangan jika (a) campuran reaksi dipanaskan pada volume tetap; (b) NF2 dipindahkan dari campuran reaksi pada suhu dan volume tetap; (c) tekanan pad puran reaksi mengalami penurunan pada suhu tetap; dan (d) gas inert, seperti H ambahkan kedalam campuran reaksi pada volume dan suhu tetap.
yelesaian
Karena reaksi maju (forward) bersifat endotermik peningkatan suhu menyebabka bentukkan NF2. Konstanta kesetimbangan
Kc =
ngan demikian akan meningkat dengan meningkatnya suhu.
) Tekanan di sini ialah pemindahan gas NF2. Untuk mengkompensasi tekanan ini akan lebi nyak jumlah N2F4 yang terurai membentuk NF2. Namun konstanta kesetimbangan Kc tidak akan rubah.
) Penurunan tekanan (yang disertai dengan meningkatnya volume gas) akan menyebabka mbentukkan molekul gas lebih banyak, artinya reaksi maju (forward). Jadi lebih banyak gas ng akan terbentuk. Konstanta kesetimbangan tidak akan berubah.
) Penambahan He kedalam campuran kesetimbangan pada volume tetap tidak akan mengges posisi kesetimbangan.
tihan Perhatikan kesetimbangan antara molekul oksigen dan ozon
3O2(g) 2O3(g) H = 284 kJ
a pengaruh dari (a) peningkatan tekanan pada sistem dengan menurunkan volume.
Asam dan Basa Br
Ø
nsted
ASAM
: PENDONOR PROTON (memberikan proton)
BASA
: ASEPTOR PROTON (menerima proton)
TIDAK HANYA BERLAKU UNTUK
LARUTAN
, TAPI BISA UNTUK
Asam Brønsted : pendonor proton
Basa Brønsted-Lowry : aseptor proton
asam
Basa
terkonjugasi
basa
Asam
Contoh lain:
CH
3COOH(aq) +
H
2O(l)
CH
3COO
-(aq) + H
3
O
+(aq)
Asam-1
Basa-1
Basa-2
Asam-2
Basa konjugat
Basa Br
Ønsted
• Pada MOLEKUL
NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
• Pada ANION
CO32- (aq) + H
2O (l) HCO3- (aq) + OH- (aq)
BASE
• Pada KATION
Al(H2O)5(OH)2+ (aq) + H
2O (l) Al (H2O)6 (aq) + OH- (aq)
H
2O
+
HCl
[H
3O]
++ [Cl]
-+
+
PROTON ACCEPTOR
PROTON
BRONSTED –LOWRY FASE GAS
Contoh soal:
entukan pasangan asam—basa konjugat dalam reaksi antara ammonia dan
arutan asam hidrofluorat dalam air.
NH
3(aq) +
HF(l)
NH
4+(aq) + F
-(aq)
Penyelesaian:
NH3 mempunyai satu atom H lebih sedikit dan satu muatan positif lebih sedikit dibanding NH4+ . F- memiliki satu atom H lebih sedikit dan muatan negatif lebih
banyak dari HF. Jadi pasangan asam-basa konjugatnya adalah (1) NH4+ dan NH
3, dan (2) HF dan F
-Latihan soal:
Tentukan pasangan asam—basa konjugat dalam reaksi berikut
-Sifat asam-basa dari air
mempunyai kemampuan bertindak sebagai asam maupun basa. Air berfungsi sebagai sa dalam reaksi dengan asam seperti HCl dan CH3COOH, dan pelarut ini berfungsi
bagai asam dalam reaksi dengan basa NH3. Air merupakan elektroloit yang sangat lemah nya terionisasi sedikit:
H2O(l) H+(aq) + OH-(aq)
aksi ini adakalanya disebut autoionisasi. Dari sudut pandang Bronsted reaksi ini dapat elaskan sbb:
H2O + H2O H3O+ + OH
-sangan asam-basa konjugatnya ialah (1) H2O (asam) dan OH- (basa) dan (2) H3O+ (asam
Hasil kali ion dari air
H2O + H2O H3O+ + OH
-Konstanta kesetimbangan untuk autoionisasi air adalah:
Kc = [ ]
[ ] atau Kc =
[ ] [ ]
Karena fraksi molekul air yang terionisasi sangat kecil, konsentrasi air, [H2O] hampir tidak berubah, maka
Kc [H2O] = Kw = [H+] [OH-]
Kw adalah konstanta hasil kali ion pada suhu tertentu, yaitu pada 25C.
Pada air murni pada suhu 25C, konsentrasi [H+] sama dengan [OH-]. Baik untuk air
murni ataupun untuk larutan spesi terlarut, hubungan Kw = [H+] [OH-] selalu berlaku
pabila [H+] = [OH-], larutan berair dikatakan netral.
alam larutan asam terdapat kelebihan ion H+ dan [H+] > [OH-].
alam larutan basa ada kelebihan ion hidroksida, sehingga [H+] < [OH-].
ontoh:
onsentrasi ion OH- dalam larutan ammonia pembersih rumah tangga adalah 0,0025 M.
itunglah konsentrasi ion H+.
enyelesaian:
pH-suatu ukuran keasaman
rena konsentrasi ion H+ dan OH- dalam larutan air sangat kecil, maka cara pengukuran ng lebih praktis yang disebut pH. pH suatu larutan didefinisikan sebagai log negatif
ri konsentrasi ion hydrogen (dalam mol per liter):
pH = - log [H3O+] atau pH = - log [H+]
rena pH pada dasarnya hanyalah suatu cara untuk menyatakan konsentrasi ion hydroge utan asam dan basa pada suhu 25C dapat diidentifikasikan berdasarkan nilai pH nya perti berikut:
Larutan asam: [H+] > 1,0 x 10-7 M, pH < 7
Larutan basa : [H+] < 1,0 x 10-7 M, pH > 7
pH (Power of Hydrogen)
•
Untuk menentukan tingkat keasaman atau kebasaan suatu
zat diukur dengan besaran pH (power of Hydrogen)
•
Nilai pH suatu zat diberi nilai dari 0 – 14
•
Asam nilai pH nya : 1 – 6
•
Netral (garam) nilai pH nya : 7
INDIKATOR
•
Adalah alat uji asam atau basa suatu zat
Ada 2 Macam Indikator Asam
dan
Basa
1.
Indikator Buatan, yaitu : kertas lakmus merah dan
biru, indikator universal
2.
Indikator Alami, yaitu : ekstrak kunyit, kol ungu,
dan bunga kembang sepatu.
ntoh:
sentrasi ion H+ dalam sebuah botol anggur adalah 3,2 x 10-4 M tepat setelah tutupnya
uka. Hanya setengah botol anggur yang dikonsumsi. Setengahnya lagi, setelah dibiarkan buka di udara selama sebulan, ternyata konsentrasi ion hidrogennya sama dengan
x10-3 M. Hitunglah pH anggur pada kedua keadaan tersebut.
yelesaian:
ika botol pertama kali dibuka, [H+] = 3,2 x 10-4 M,
pH = - log [H+]
= - log (3,2 x 10-4) = 3,49.
a keadaan kedua, [H+] = 1,0 x 10-3 M, sehingga pH = - log (1,0 x 10-3) = 3
Latihan
(1) Asam nitrat (HNO3) digunakan dalam proses pembuatan pupuk, zat pewarna, obat Obatan dan bahan peledak. Hitunglah pH dari suatu larutan HNO3 yang mempunyai konsentrasi ion hydrogen 0,76 M.
(2) pH sejenis jus orange adalah 3,33. Hitunglah konsentrasi ion H+.
Kekuatan asam dan basa
Asam kuat adalah elektrolit kuat, yang untuk kebanyakan tujuan praktis dianggap terionisasi sempurna dalam air. Kebanyakan asam kuat adalah asam anorganik.
Asam kuat terionisasi sempurna atau hampir sempurna dlm air (100%)
ASAM KUAT DAN LEMAH
Asam lemah terionisasi kurang dari 100% dalam air.
Contoh : Asam asetat = CH
3CO
2H
•
ASAM KUAT
MENGHASILKAN
BASA TERKONJUGASI YANG LEMAH
•
ASAM LEMAH
MENGHASILKAN
BASA TERKONJUGASI YANG KUAT
•
ASAM KUAT : H
2SO
4, HCl, HNO
3DAN HClO
4KEKUATAN ASAM DAN BASA
• NAMA ASAM BASA KONJUGAT
Nama Asam
Basa Konjugat
Lanjutan : KEKUATAN ASAM DAN BASA
Kekuatan menurun
Hitunglah pH dari 0,036 M larutan HNO
2HNO
2(aq)
H
+(aq) + NO
DISOSIASI ASAM SECARA UMUM
DISOSIASI ASAM :
HA + H
2O
H
3O
++ A
-
HA : ASAM
H
2O : BASA
H
3O
+: ASAM REKONJUGASI, DIBENTUK
DARI BASA
SETELAH MENDAPATKAN PROTON
A
-: BASA TERKONJUGASI, DIBENTUK DARI
SIFAT ASAM
•
Have a sour taste. Vinegar is a solution of acetic acid.
Citrus
•
Buah-buahan mengandung asam sitrat.
•
Reaksi dengan logam tertentu hasilkan gas hidrogen.
KESETIMBANGAN ASAM
•
HA + H
2O
H
3O
++ A
-CONTOH :
HCl
H
++ Cl
-CH
3COOH
H
++
CH
3COO
-NH
4H
++ NH
3C
6H
5NH
3+H
++ C
6H
5NH
2ASAM MONOPROTIK DAN DIPROTIK
•
ASAM MONOPROTIK : MENDONOR 1 PROTON
CONTOH : HF, HCl, HNO
3•
ASAM POLIPROTIK : MENDONOR LEBIH DARI 1 PROTON
•
ASAM DIPROTIK : MENDONOR 2 PROTON, CONTOH :
H
2SO
4.•
H
2SO
4+ H
2O
HSO
4-+ H
3
O
+•
HSO
4-+ H
AMPHIPROTIK
SENYAWA YANG BISA BERPERAN SEBAGAI ASAM BRONSTED ATAU BASA BRONSTED
CONTOH : ION HIDROGEN FOSFAT (HPO
42-)
HPO
42-(aq)
+ H
2
O
(l)
H
3O
+(aq)
+ PO
43-(aq)
ACID
HPO
42-(aq)
+ H
2
O
(l)
H
2PO
4-(aq)
+ OH
-(aq)
•
AIR SEBAGAI AMFOTIR
•
AMFOTIR : SENYAWA YANG BISA BERFUNGSI SEBAGAI ASAM DAN BASA
•
AUTOIONISASI PADA AIR
2H
2O (l)
H
3O
+(aq) + OH
-(aq)
K = [H
3O
+][OH
-] = [H
+][OH
-]
•
K = TETAPAN IONISASI AIR , Kw
NILAI Kw TETAP PADA SUHU 25
0C. BILA SUHU BERUBAH Kw AKAN BERUBAH
•
[H
+] = [OH
-] = 1.0 x10
-7M
OH
-H
3
O
+
OH
-H
3
O
+
KONSTANTA KESETIMBANGAN PADA ASAM LEMAH
K
aASAM LEMAH < 1
Contoh :
KESETIMBANGAN PADA ASAM
•
DISSOSIASI ASAM LEMAH TIDAK SEMPURNA
KESETIMBANGAN ASAM
Contoh lain :
MENGHITUNG PERSENTASE ZAT YANG TERDISOSIASI
KONSENTRASI
PERSENTASE
ZAT YANG TERURAI
TERDISOSIASI
--- X 100 %
KONSENTRASI
ZAT SEMULA
CONTOH : BERAPA PERSENTASE TERDISSOSIASI PADA
LARUTAN 1 M HF . DIKETAHUI [H
+] PADA KEADAAN
SETIMBANG = 2.7 X 10
-2Hitung % dissosiasi asam HF (Ka = 1.8 x 10
-5) pada
larutan dengan konsentrasi 0,1 M
BASA
•
ARRHENIUS :
SENYAWA YANG MENGHASILKAN OH
-DALAM
LARUTAN
•
BRONSTED-LOWRY :
ASEPTOR PROTON
•
BASA KUAT : TERDISSOSIASI SEMPURNA
•
BASA LEMAH : TERDISSOSIASI TIDAK SEMPURNA
•
CONTOH
: HIDROKSIDA LOGAM ALKALI : NaOH DAN KOH
•
CONTOH LAIN
: HIDROKSIDA LOGAM ALKALI TANAH
KONSTANTA KESEIMBANGAN BASA LEMAH
K
bBASA LEMAH < 1
KONSTANTA BASA
•
BASA SEBAGAI ASEPTOR PROTON
•
KONSTANTA DISSOSIASI :
B (aq) + H
2O
(l)
BH
+(aq) + OH
-(aq)
[BH
+] [OH
-]
Kb =
---[B]
Contoh :
Contoh lain :
•
HITUNG pH DARI 5,0 X 10
-2NaOH
•
JAWAB :
pOH = - log [OH
-]
= - log 5,0 x 10
-2= 1,3
pOH + pH = 14
jadi pH = 14 – 1,3
= 12,7
ASAM – BASA MODEL LEWIS
•
TEORI LEWIS LEBIH UMUM DARIPADA TEORI ARRHENIUS DAN
BROSTED-LOWRY
•
ASAM LEWIS ADALAH SENYAWA ASEPTOR PASANGAN
ELEKTRON DARI ATOM LAIN UNTUK MEMBENTUK IKATAN BARU
TIGA MODEL ASAM BASA
MODEL
ASAM
BASA
ARRHENIUS
H
+PRODUCER
OH
-PRODUCER
BRONSTED-LOWRY H
+DONOR
H
+ACCEPTOR
LEWIS
ELECTRON-PAIR
ACCEPTOR
•
Ikatan kimia baru dibentuk dengan menggunakan pasangan
elektron dari basa Lewis.
•
Ikatan kimia yg terbentuk : ikatan kovalen koordinasi
•