Kesetimbangan Kimia

KIMIA DASAR

Oleh

DR. Aminudin Sulaeman

Kestimbangan kimia

Pendahuluan kesetimbangan kimia

Tetapan kesetimbangan dan cara menyatakanya

Perhitungan berdasarkan tetapankesetimbangan

Penggunaan prinsip Le Chatelier

Beberapa reaksi kesetimbangan yang penting

Kesetimbangan Kimia

Untuk reaksi kimia umum

Jika A dan B dicampurkan bersama, suatu keadaan dimana kecepatan reaksi pada kedua arah sama dan tidak mengahasilkan perubahan sistem lebih lanjut – kesetimbangan

Suatu kesetimbangan dinamik, spesi yang terbentuk adalah konstan terhadap perubahan net konsentrasi

Kesetimbangan Kimia

Perbedaan jenis dari arah yang digunakan dalam persamaan kimia berkaitan dengan kesetimbangan

Panah tunggal

Reaksi dianggap sesuai dengan persamaan yang ditulis

Dua panah bulak balik

Digunakan untuk suatu sistem kesetimbangan

Duan panah bolak balik berbeda ukuran

Dapat digunkana untuk menunjukkan kecendrungan kesetimbangan ke satu arah tertentu

Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan homogen

Kesetimbangan yang melibatkan satu fasa

Contoh:

Semua komponen berada dalam fasa gas

Kesetimbangan kimia

Tahap-tahap dasar

Untuk reaksi umum

Kita dapat tunjukkan reaksi sebagai terdiri dalam 3 tahap

• awal pencampuran

• daerah kinetik

• daerah kesetimbangan

Kestimbangan Kimia

Awal pencampuran

Jika A dan B pertama kali dicampurkan bersama, dan C belum ada

Reaksi yang terjadi

Bersamaan dengan dimulainya reaksi, maka sejumlah C mulai terbentuk

Kesetimbangan kimia

Daerah kinetik

Bersamaan dengan terbentuknya C, reaksi balik juga mulai terjadi

Secara keseluruhan, kita masih melihat pertabahan jumlah C

Dengan semakin dekatnya pada daerah kesetimbangan, laju ke arah produk semakin lambat

Kesetimbangan kimia

Daerah kesetimbangan

Suatu titik dimana kecepatan reaksi pada arah yang berlawanan sama

Secara netto tidak ada perubahan konsentrasi dari setiap komponen

Kesetimbangan kimia

Cara Mengungkapkan Tetapan Kesetimbangan

Untuk reaksi umum :

Kesetimbangan dapat diungkapkan sebagai berikut :

Kc Tetapan kesetimbangan homogen

[ ]n konsetrasi molar berpangkat koefisiennya dalam persamaan reaksi yang setimbang

Ungkapkan Tetapan Kesetimbangan

Kestimbangan Heterogen

Kesetimbangan yang melibatkan beberapa fasa

Ugkapan kesetimbangan untuk sistem jenis ini, tidak termasuk konsentrasi dari padatan murni (atau cairan)

Ungkapkan Tetapan Kesetimbangan

Kesetimbangan heterogen

Kita tidak memasukkan apadatan murni dan cairan sebab konsentrasinya tidak bervariasi. Nilai-nilanya tidak dimasukkan dalam nilai K

Selama temperatur konstan dan padatan masih ada, jumlah padatan yang ada tidak berpengaruh terhadap kesetimbangan

Menuliskan Ungkapan Kesetimbangan

• Setarakan persamaan reaksi kesetimbangan

•Taruh produk sebagai pembilang dan pereaksi sebagai penyebut

•Keluarkan fasa padat dan fasa cair dari ungkapan kesetimbangan

• keluarkan pelarut dari zat terlarut untuk larutan yang encer ( < 0,1 M)

• Pangkat setiap konsentrasi setiap komponen harus sama dengan koefisien komponen tsb. dalam reaksikesetimbangan

Menuliskan ungkapan Kesetimbangan

Contoh

Bagai mana ungkapan kesetimbangan berikut ?

(NH4)2CO3 adalah padatan

Kita tuliskan [NH3] 2 sebab koefisien untuk NH3(g) dalah 2

Kesetimbangan dan Laju reaksi

Reaksi kimia yang menuju kesetimbangan, reaksinya berlangsung dengan laju yang signifikan.

Disana tidak ada hubungan antara kesetimbangan dengan laju reaksi

Reaksi ini memerlukan waktu bertahun-tahun untuk mencapai kesetimbangan pada temperatur ruang

Menentukan tetapan kesetimbangan

Tetapan kesetimbangan dapat ditemukan dengan eksperimen

Jika konsentrasi awal dari semua reaktan diketahui, anda hanya perlu untuk mengukur konsentrasi salah satu komponen saja pada kesetimbangan untuk menentukan nilai Kc

Marilah kita perhatikan kesetimbangan berikut :

Menentukan Tetapan Kesetimbangan

Anggap bahwa kita mulai dengan konsentrasi awal pada 425,4 oC

Pada kesetimbangan, kita dapat tentukan bahwa konsentrasi I2 adalah 0,00772 M

Menentukan tetapan kesetimbangan

Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial

Pada temperatur konstan, tekanan dari gas sebanding dengan molaritas

Ingat PV = nRT

Dan molaritas adalah M = mol/liter atau n/V

Maka p = RTM

dimana R tetapan gas

T temperatur, K

Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial

Untuk kesetimbangan yangmelibatkan gas, tekanan parsial dapat digunakan untuk menggantikan konsentrasi

Kp digunakan dimana tekanan parsial diungkapkan dalam satuan atmosfir

Tetapan Kesetimbangan Tekanan parsial

Secara umum, Kp = Kc , sebagai gantinya

ng adalah jumlah mol gas hasil reaksi minus jumlah mol gas pereaksi

Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial

Untuk Kesetimbangan berikut, Kc = 1,10 x 107 pada 700 oC berapakah Kp

Tetapan Kesetimbangan Tekanan parsial

Perhitungan kesetimbangan kimia

Kita dapat perkirakan arah reaksi dengan menghitung quotion reaksi

Quotion reaksi, Q

Q mempunyai benyak Kesamaan dengan Kc, tetapi dengan satu perbedaan penting, yaitu Q dapat digunakan untuk semua set konstrasi, sedangkan K tidak

Quition Reaksi

Beberapa set konsentrasi dapat memberikan suatu Q perhitungan, dengan membandingkan Q terhadap nilai Kc. Kita dapat memperkirakan arah untuk reaksi.

Reaksi akan berlangsung kearah kanan

Tidak ada perubahan, Reaksi pada kesetimbangan

Reaksi kearahakan berlangsung ke arah kiri

Contoh Quotion ReaksiUntuk contoh awal

Kita tentukan Kc = 54 pada 425,4oC

Jika kita mempunyai campuran sebagai berikut,perkirakan arah dari reaksi

Contoh Quotion Reaksi

Karena Q < Kc, maka sistem tidak dalam berkesetimbangan dan akan reaksi berlangsung kearah kanan

Perhitungan konsentrasi kesetimbangan

Jika stoikhiometri dan Kc suatu reaksi diketahui, menghitung konsentrasi kesetimbangan untuk semua komponen yang mungkin

• Biasanya, konsentrasi awal diketahui

•Satu dari konsentrasi diungkapkan sebagai variabel x

•Semua yang lainnya kemudian diungkapkan dalam bentuk x

Contoh Perhitungan kesetimbangan

Suatu sampel COCl2 dibiarkan terdekomposisi

Nilai Kc untuk kesetimbangan

Jika konsentrasi awal COCl2 adalah 0,095 M, berapa konsentrasi setiap komponen pada keadaan kesetimbangan

Contoh Perhitungan kesetimbangan

Konsentrasi awal, M

Perubahan konsentrasi akibat reaksi

Kesetimbngan konsentrasi, M

Contoh Perhitungan kesetimbangan

Ini adalah bentuk persamaan kuadrat, kebetulan persamaan secara langsung untuk larutannya

Persamaan kuadrat

Suatu bentuk persamaan

Hanya akar yang positif yang digunakan dalam memecahkan masalah kesetimbangan

Contoh perhitungan Kesetimbangan

Contoh perhitungan Kesetimbangan

Sekarang kita sudah tahu nilai x, dan kita dapat selesaikan untuk konsentrasi semua komponen.

Dalam kasus ini, perubahan dari konsentrasi COCl2 diabaikan

Kesimpulan dari metode perhitungan konsentrasi kesetimbangan

• Kita tuliskan persaman reaksi kesetimbangan

• tuliskan uangkapan tetapan kesetimbangan

• Nyatakan semua konsentrasi yang tidak diketahui dalam bentuk suatu variabel tunggal misaalnya x .

• Subtitusikan konsentrasi dalam bnentuk varabel tunggal tersebut kedalam ungkapan tetapan kesetimbangan

• hitung harga x

•Gunakan nilai x untuk menghitung konsentrasi kesetimbangan

Memperkirakan pergeseran kesetimbangan

Prinsip le Chatelier’s

Jika suatu sistem diberi gangguan, sistem dalam kesetimbangan akan bereaksi untuk menghilangkan gangguan tersebut

Posisi kesetimbangan kimia akan bergeser ke arah berlawanan (yang menghilangkan) dari gangguan tersebut.

Contoh

Penambahan A atau B atau mengurangi C atau D akan mengeser kesetimbangan ke arah kanan

Perubahan konsentrasi

•Perubahan konsentrasi tidak akan merubah nilai tetapan kesetimbangan pada temperatur yang tetap

•Jika suatu zat ditambahkan ke dalam sistem yang setimbang, kesetimbangan akan bergeser ke arah sisi yang lain

•Jika zat dikurangi dari sistem yang setimbang, kesetimbangan akan bergeser ke arah sisi tempat zat itu diambil

Perubahan konsentrasi

Contoh : Jika sejumlah I2 ditambahkan ke dalam campuran.

Sistem akan mengatur konsetrasi dan menyusun ulang kesetimbangan baru dengan Kc yang sama

Perubahan konsentrasi

Contoh : Jika sejumlah H2 dihilangkan

Sistem akan menyusun ulang konsetrasi dalam kesetimbangan baru dengan Kc yang tetap

Perubahan Tekanan

Perubahan tekanan tidak akan merubah nilai tetapan kesetimbangan pada temperatur yang konstan

•Padatan dan cairan tidak begitu dipengaruhi oleh perubahan tekanan

•Perubahan tekanan dengan memasukkan gas inert tidak akan menggeser kesetimbangan

•Perubahan tekanan hanya berpengaruh terhadap porsi gas pada kesetimbangan

Perubahan tekanan

Secara umum, bertambahnya tekann akan menurunkan volume akan menggeser kestimbangan ke sisi yang jumlah mol gasnya lebih kecil

Perubahan Temperatur

Perubahan temperatur biasanya merubah nila tetapan kesetimbangan

•Kc dapat juga meningkat atau menurun dengan bertambahnya temperatur

• Arah dan tingkat perubahannya tergatung pada spesifik reaksi