KESETIMBANGAN KIMIA

KONSEP KESETIMBANGAN

Kesetimbangan kimia adalah kondisi  yang menunjukkan bahwa resultan dari laju pembentukan produk dan peruraian produk mudah praktis sama.  secara makro, perubahan kuantitas reaktan maupun produk sudah tidak terlihat lagi.

1.   Reaksi Kesetimbangan gas

Reaksi-reaksi kimia massa gas yang paling sederhana terjadi melalui satu tahap reaksi seperti reaksi antara A dengan B membentuk AB₂ :

A_(g) + B_(g) ⇄ C_(g)+ D_(g)

 berkurangnya konsentrasi ClNO2 diikuti dengan terbentuknya gas AB₂ sebagaimana yang diperlihatkan oleh grafik yang mengalirkan konsentrasi terhadap waktu pada gambar berikut

Figure 1 Grafik Konsentrasi A vs waktu

            Laju reaksi pembentukan C dan D berbanding lurus dengan konsentrasi A dan B. Pada awalnya reaksi berlangsung cepat namun ketika pereaksi pereaksi mulai berubah menjadi produk, reaksi konsentrasi A dan B semakin rendah sehingga laju reaksi semakin lambat dan akhirnya mencapai keadaan kesetimbangan tetapi reaksi tidak berhenti . 

 Fakta bahwa reaksi di atas tampak seperti berhenti sebelum semua pereaksi habis bereaksi dapat dijelaskan dengan model teori tumbukan. ketika tumbukan antara A dan B mulai efektif, reaksi berlangsung dengan laju reaksi yang berbanding lurus dengan konsentrasi C dan D

A_(g) + B_(g)  C_(g) + D_(g)

Laju_(maju) = k_f [A][B]

            Pada saat yang sama produk C dan D juga saling bertumbukan menghasilkan reaksi ke arah sebaliknya sehingga laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi A dan B

C_(g) + D_(g)  A_(g) + B_(g)

Laju_(balik) = k_r [C][D]

Ketika reaksi mencapai keadaan kesetimbangan : Laju_(maju) = Laju_(balik)

          Dengan demikian, reaksi kesetimbangan antara A dengan B dapat dinyatakan dengan persamaan berikut ini :

A_(g) + B_(g) ⇄ C_(g) + D_(g)

Hal yang perlu diingat mengenai kesetimbangan dinamis adalah :

1.      Reaksi kimia reversibel (dalam keadaan setimbang) merupakan proses dinamis

2.      Reaksi bergerak pada kedua arah yang berlawanan

3.      Posisi kesetimbangan dapat diubah dengan variasi perubahan kondisi

4.      Keadaan reaksi mencapai kesetimbangan
        ·         Kedua pereaksi dan produk reaksi ada pada setiap saat
        ·         Reaksi berlangsung dinamis, bergerak ke arah maju dan arah kebalikannya
        ·         Perbandingan konsentrasi pereaksi dan produk reaksi adalah tetap.

2.   Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (K_c)

Kesetimbangan reaksi adalah contoh kesetimbangan dinamis antara pergerakan dua reaksi yang berlawanan arah (reaksi maju dan reaksi balik)

Untuk reaksi :

mA(g)  +  nB(g)                 pC(g)  +  qD(g)

Pada keadaan setimbang : Laju_(maju) = Laju_(balik)

            K_f [C]^p[D]^q = K_r [A]^m[B]ⁿ

maka  

            Karena K_f dan K_r tetap, rasio K_f  dengan K_r juga harus bernilai tetap. Rasio K_f ini  disebut tetapan kesetimbangan reaksi, K_c (c = konsentarsi). Rasio konsentrasi produk reaksi dengan pereaksi disebut pernyataan tetapan kesetimbangan atau pernyataan aksi massa :

                                                                                                Pernyataan aksi massa

Tetapan kesetimbangan

Lambang m, n, p, dan q adalah koefisien stokiometri pada persamaan reaksi

Aturan Penulisan Tetapan Kesetimbangan

1). Untuk reaksi kimia yang berlangsung pada kesetimbangan, komponen yang di sebelah kanan tanda persamaan reaksi dianggap sebagai “zat produk” reaksi dan yang di sebelah kiri dianggap “pereaksi”

2). Dalam pernyataan aksi massa, produk reaksi selalu ditulis sebagai pembilang dan pereaksi sebagai penyebut

3). Untuk sistem homogen, pernyataan aksi massa mengandung semua produk reaksi dan pereaksi

4). Pembilang dalam pernyataan aksi massa adalah perkalian konsentrasi produk reaksi pangkat masing-masing koefisiennya.

5). Penyebut dalam pernyataan aksi massa adalah perkalian konsentrasi pereaksi pangkat masing masing koefisiennya

3.   Tetapan Kesetimbangan Tekanan (K_p)

Jika komponen reaksi dan produk reaksi berwujud gas, rumusan pernyataan aksi massa dapat dinyatakan berdasarkan tekanan parsial (P) gas sebagaimana yang dinyatakan berdasarkan konsentrasi gas. Untuk reaksi :

mA(g)  +  nB(g)                 pC(g)  +  qD(g)

Karena  dan (p+q)-(m+n) = , maka :

Hubungan K_p dan K_c ini hanya berlaku untuk reaksi yang berlangsung dalam sistem gas.

4.   Kesetimbangan Heterogen

Dalam kesetimbangan heterogen, komponen-komponen reaksi memiliki fasa yang berbeda. Contohnya adalah reaksi penguraian termal natrium bikarbonat menurut persamaan berikut :

2NaHCO_3(s) ⇄ Na₂CO_3(s) + H₂O_(g) + CO_2(g)

Tetapan kesetimbangan reaksi di atas dinyatakan sebagai berikut :

Konsentrasi zat cair dan zat padar murni tidak berubah oleh adanya perubahan sushu sehingga rasio jumlah terhadap volumenya tetap. Oleh karena itu, tetapan kesetimbangan konsentrasi untuk reaksi penguraian NaHCO₃ di atas dinyatakan sebagai berikut

Analog dengan alasan di atas, tetapan kesetimbangan tekanan K_p untuk reaksi ini adalah :

K_p =

5.   Prinsip Le Châtelier

Menurut Henry Louis Le Châtelier, jika sistem kesetimbangan diganggu, kesetimbangan akan mengalami pergeseran untuk melawan gangguan tersebut dan jika memungkinkan mengembalikan sistem ke keadaan setimbang.

       a .    Perubahan konsentrasi gas

    Perubahan konsentrasi pereaksi atau produk reaksi pada sistem kesetimbangan yang berlangsung pada suhu tetap tidak mengubah nilai K, tetapi hanya menyebabkan terjadinya pergeseran reaksi untuk mencapai kesetimbangan yang baru.

Dengan mengacu pada prinsip Le Châtelier , dalam persamaan reaksi, jika jumlah suatu komponen reaksi ditambah, kesetimbangan akan bergeser ke sisi yang berlawanan dengan letak komponen tersebut untuk mengurangi jumlah komponene tersebut. Sebaliknya, jika jumlah suatu komponen reaksi dikurangi, kesetimbangan akan bergeser ke sisi yang sama dengan letak komponen tersebut untuk mengganti kekurangannya.

 b.    Perubahan volume (V) dan tekanan (P) gas

       Pengubahan volume campuran gas-gas yang bereaksi akan mengubah konsentarsi molar dan tekanan parsial gas. Pengaruh perubahan tekanan terhadap kesetimbangan reaksi fasa gas tergantung pada stokiometri reaksinya. Jika volume campuran reaksi dikurangi, tekanan gas akan bertambah. Sistem dapat melawan kenaikan tekanan gas dengan mengurangi jumlah molekul-molekul gas, karena makin sedikit jumlah molekul gas, makin rendah tekanan gas tersebut.

Tekanan total	Pergeseran kesetimbangan
diperbesar	Ke koefisein total kecil
Diperkecil	Ke koefisien total besar

       c.    Perubahan suhu (T)

      Perubahan suhu sistem berpengaruh pada posisi kesetimbangan melalui perubahan nilai tetapan kesetimbangan reaksi

Suhu	Pergeseran kesetimbangan
diperbesar	Ke reaksi endoterm
Diperkecil	Ke reaksi eksoterm

Mengacu pada persamaan Arrhenius, maka :

1)    Untuk reaksi eksoterm, tetapan kesetimbangan (K) akan bertambah dengan berkurangnya           suhu

2)    Untuk reaksi endoterm, tetapan kesetimbangan (K) akan bertambah dengan bertambahnya         suhu

Tweet

Postingan terkait:

Ditulis Dimas Nugroho Pratomo — Dec 27, 2018 — Add Comment — chemistry, Home, Kimia Fisika