Konsep Kesetimbangan Kimia

KESETIMBANGAN KIMIA

Pernahkah kamu melihat kayu yang dibakar sampai habis dan menjadi abu? Kira-kira dapatkah abu tersebut diubahakan kembali menjadi kayu yang utuh?

Ya, tentu saja kayu yang telah habis terbakar tidak dapat diubahkan kembali menjadi kayu yang utuh. Fenomena ini merupakan contoh dari reaksi irreversible yaitu reaksi satu arah dimana reaktan habis bereaksi membentuk produk dan produk tidak dapat kembali membentuk reaktan. Reaksi irreversible ditandai dengan tanda panah satu arah (") dan reaksi berlangsung tuntas/berkesudahan. Contoh reaksi searah: 

NaOH_(aq) + HCl_(aq) → NaCl_(aq) + H₂O_(l)

Apakah ada reaksi kimia yang dapat balik, yaitu reaktan dapat membentuk produk dan produk dapat terurai kembali menjadi reaktan?

2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}               "2SO_{3 (s)}

             2SO_{3 (s)}                                  "2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}

Maka:   2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}  D 2SO_{3 (s)}

Gambar dan reaksi diatas merupakan ilustrasi pembakaran gas SO₂. Berdasarkan reaksi dapat diketahui bahwa gas SO₃ yang terbentuk dapat diuraikan kembali menjadi zat penyusunnya (SO₂ dan O₂). Sehingga fenomena yang terjadi pada pembakaran gas SO₂ disebut sebagai reksi reversible. Reaksi reversible merupakan reaksi dua arah yang disimbolkan dengan panah bolak balik (D), yaitu reaktan dapat membentuk produk dan produk dapat terurai kembali membentuk reaktan.

Konsep Kesetimbangan Dinamis

Kamu pernah ikut Ibumu ke pasar membeli beras? Misalnya, kamu dan ibumu membeli beras sebanyak 1 kg, lalu pedagang akan mengukur dengan anak timbangan yang memiliki massa sebesar 1 kg pula, kan? Tentu saja pedagang tersebut juga akan memastikan agar berat beras dapat seimbang dengan anak timbangan.

 Nah, kasus ini merupakan salah satu contoh dari kesetimbangan kimia. Semua benda yang diam dan tidak bergerak dapat dikatakan selalu ada di dalam keadaan setimbang.

 Kesetimbangan kimia adalah keadaan saat kedua reaktan dan produk hadir dalam konsentrasi yang tidak memiliki kecenderungan lebih lanjut untuk berubah seiring berjalannya waktu.

Kesetimbangan kimia disebut juga sebagai kesetimbangan dinamis. Hal ini dapat terjadi karena pada saat keadaan setimbang laju reaksi penambahan produk sama dengan laju reaksi pengurangan reaktan. Silahkan perhatikan gambar grafik dibawah ini untuk memahami konsep kesetimbangan dinamis.

Garis merah pada grafik menunjukan laju pertambahan produk pembuatan 2NH3 (V1), sedangkan garis ungu menunjukan laju pegurangan reaktan N2 dan H2 (V2).

Kamu pernah memasak air? Air yang mendidih pada panci yang dibiarkan terbuka, lama kelamaan akan berkurang dan habis menguap. Sedangkan, jika air mendidih pada panci yang tertutup rapat maka volume air akan tetap.

Fenomena pada air yang mendidih merupakan contoh kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari. Air yang didihkan pada panci yang tertutup menunjukan sifat kesetimbangan kimia yang hanya dapat terjadi pada sistem yang tertutup. Selain itu, kesetimbangan kimia merupakan reaksi reversible atau reaksi dua arah. Misalnya reaksi pada saat air didihkan, sebagai berikut: 

H₂O_(l) D H₂O_(g)

Air yang didihkan akan menguap dan membentuk embun di dasar tutup panci, sehingga volume air tidak akan berkurang. Pada suatu keadaan laju penguapan air (V1) akan sama dengan laju pengembunan air (V2) sehingga keadaan inilah yang disebut sebagai kesetimbangan dinamis.

Sehingga ciri-ciri kesetimbangan kimia dapat dituliskan sebagai berikut:

1.    Reaksi berlangsung dua arah dan dalam ruang tertutup.

2.    Laju reaksi ke kiri dan ke kanan sama besar.

3.    Tidak terjadi perubahan makroskopis tetapi perubahan terjadi secara mikroskopis.

Jenis Kesetimbangan Kimia

• Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan kimia yang di dalamnya terdapat satu wujud zat, misalnya gas atau larutan. Contoh reaksi kesetimbangan homogen:

                                        N_{2 (g)} + 2O_{2 (g)}     ⇄  2NO_{2 (g)}

                                        H_{2 (g)} + Br_{2 (g)}     ⇄  2HBr _(g)

                                        N_{2 (g)} + 3H_{2 (g)}    ⇄  2NH_{3 (g)}

• Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan kimia yang di dalamnya terdapat berbagai macam wujud zat, misalnya gas, padat, cair dan larutan. Contoh reaksi kesetimbangan heterogen:

                                        CaSO_{4 (S)} + H₂O _(l) ⇄  Ca²⁺ _(aq) + SO₄ ^2- _(aq)

                                        S _(s) + O_{2 (g)}             ⇄  SO_{2 (g)}

                                        CaCO_{3 (s)}                 ⇄  CaO _(s) + CO_{2 (g)}

Kesetimbangan disosiasi adalah reaksi kesetimbangan dari reaksi penguraian gas. Besaranya bagian zat yang terdisosiasi dinyatakan oleh derajat disosiasi, yaitu perbandingan antara jumlah zat yang terdisosiasi dengan jumlah zat mula-mula. Derajat disosiasi (α) dapat berupa angka desimal, pecahan, ataupun dalam persentase, nilainya antara 0 < α < 1, atau persentase yang memiliki nilai 0 < α < 100%. Jika nilai:

α          = 0, zat tidak terdisosiasi

α          = 1, zat terdisosiasi sempurna

dan jika 0 < α < 1, zat terdisosiasi sebagian.

Rumus perhitungan nilai derajat disosiasi, yaitu:

Tetapan Kesetimbangan

Tetapan kesetimbangan (K) merupakan konstanta (angka/nilai tetap) perbandingan zat ruas kanan dengan ruas kiri pada suatu reaksi kesetimbangan. Dengan kata lain, tetapan kesetimbangan merupakan angka yang menunjukkan perbandingan secara kuantitatif antara produk dengan reaktan.

Tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc) merupakan perbandingan (hasil bagi) antara konsentrasi molar zat-zat ruas kanan dengan konsentrasi molar zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisiennya. Karena fasa padat (s) dan cair (l) tidak memiliki konsentrasi, maka kedua fasa ini tidak dilibatkan dalam rumus tetapan kesetimbangan Kc dan diberi nilai = 1. Rumus perhitungan nilai Kc, yaitu:

Reaksi:                    pA _(g) + qB _(g) ⇄ rC _(g) + sD _(g)

Tetapan kesetimbanganya,             

Ket:

Kc                           = Tetapan kesetimbangan konsentrasi

[A]. [B]. [C], [D] = Konsentrasi zat A, B, C, D

p, q, r, s                 = Koefisien zat A, B, C, D

Tetapan kesetimbangan parsial (Kp) merupakan perbandingan (hasil bagi) antara tekanan parsial (Px) zat-zat ruas kanan dengan tekanan parsial zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisien masing-masing. Hanya zat yang berfasa gas (g) yang diperhitungkan dalam rumus tetapan kesetimbangan Kp. Zat dengan fasa selain gas (s, l, aq) tidak dicantumkan dalam rumus tetapan kesetimbangan Kp, tetapi diberi nilai = 1. Rumus perhitungan nilai Kp, yaitu:

Reaksi:                    pA _(g) + qB _(g) ⇄ rC _(g) + sD _(g)

Tetapan kesetimbanganya,             

Ket:

Kp                       = Tetapan kesetimbangan parsial

P_A. P_B. P_C, P_D  = Tekanan parsial zat A, B, C, D

p, q, r, s             = Koefisien zat A, B, C, D

Rumus penentuan nilai tekanan parsial suatu zat yaitu:

Ket:

P_x                = Tekanan parsial gas x

Mol x         = Mol zat x

Mol total   = Jumlah mol zat gas pada keadaan setimbang

P total        = Tekanan total

Hubungan antara nilai Kc dan Kp digambarkan dalam persamaan matematis, sebagai berikut:

                                                          Kp = Kc. (RT)^Δn

Ket:

Kp             = Tetapan kesetimbangan parsial

Kc             = Tetapan kesetimbangan konsentrasi

R               = Tetapan gas 0,0821 (L.atm/mol/ K)

T               = Suhu (K)

Δn              = Selisih antara koefisien produk dan reaktan 

Belajar lebih menyenangkan dengan Flipbook

Flipbook