KESETIMBANGANKIMIA

Kesetimbangan Kimia

Pendahuluan

Persamaan Kesetimbangan

Perhitungan

Prinsip Le Chatelier

Beberapa Kesetimbangan yang Penting

http:\\www. Ull.chemistry.uakron.edu

Whitten, Davis, Peck, General Chemistry with qualitative analysis, 5th edition

Kesetimbangan Kimia

Untuk reaksi kimia yang umum

aA + bB cC + dD

Jika A dan B direaksikan bersamaan, kesetimbangan akan tercapai bila tidak ada lagi perubahan pada sistem

Kesetimbangan kimia merupakan kesetimbangan yang dinamik. Spesies-sepies yang terlibat secara konstan dapat terbentuk tanpa mengalami perubahan konsentrasi

Tanda panah dalam persamaan kimia

Tanda panah tunggal

Menggambarkan reaksi yang berkesudahan

Tanda panah ganda

Mengindikasikan adanya kesetimbangan

Tanda panah ganda dengan perbedaan ukuranMenggambarkan arah yang lebih disukai dalam

kesetimbangan

Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan Homogen

Kestimbangan yang hanya melibatkan satu fasa

Contoh:

Kesetimbangan Kimia

Tahapan-tahapan Dasar

Untuk reaksi umum

A + B C + D

1. Saat awal pencampuran

2. Daerah kinetik

3. Daerah kesetimbangan

Kesetimbangan Kimia

Saat Pencampuran Awal

Ketika A dan B direaksikan, C belum terbentuk

Reaksi berjalan menurut A + B C

Ini merupakan tahapan paling awal dari reaksi. Akan terjadi perubahan sejalan dengan terbentuknya C

Kesetimbangan Kimia

Daerah Kinetik

Ketika C terbentuk, reaksi sebaliknya mungkin terjadi

Secara keseluruhan kita dapat menaikkan konsentrasi C

Ketika mendekati keaadan kesetimbangan, laju reaksi ke kanan (pembentukan C) akan semakin melambat

Kesetimbangan KimiaDaerah kesetimbangan

Daerah ini tercapai apabila reaksi ke kanan dan reaksi ke kiri berjalan dengan laju yang sama

Tidak ada lagi perubahan konsentrasi dari tiap spesies

Kesetimbangan Kimia

Konstanta Kesetimbangan dan Ekspresinya

Untuk reaksi umum

Kesetimbangan dapat dinyatakan sebagai

Kc Konstanta kesetimbangan pada kesetimbangan homogen

[ ]n Konsentrasi molar dengan pangkat dari koefisean reaksi pada persamaan reaksi kesetimbangan

Kesetimbangan hetrogen

Kesetimbangan yang melibatkan lebih dari satu fasa

Ekspresi kesetimbangan dari sistem ini tidak melibatkan konsentrasi dari padatan atau cairan murni.

Konstanta Kesetimbangan dan Ekspresinya

Konstanta Kesetimbangan dan Ekspresinya

Kesetimbangan Heterogen

Padatan maupun cairan murni tidak dilibatkan karena konsentrasinya dianggap tidak berubah. Nilainya tidak diikutsertakan pada nilai K

Sejalan dengan kenaikan temperatur yang konstan dan terdapatnya sejmlah padatan, jumlah padatan tersebut tidak memberikan efek pada kesetimbangan

Menulis Ekspresi Kesetimbangan

Tulis persamaan kesetimbangannya

Letakkan produknya sebagai penyebut dan reaktannya sebagai pembilang

Abaikan padatan dan cairan murni dari ekspresi tersebut

Abaikan pelarut, bila konsentrasi pelarutnya sangat encer (<0.1 M)

Nilai eksponensial dari tiap-tiap konsentrasi sama dengan nilai koefisien tiap spesies pada persamaan

Menulis Ekspresi Kesetimbangan

Contoh

Bagaimana menuliskan ekspresi kesetimbangan untuk reaksi berikut?

(NH4)2CO3 merupakan padatan murni sehingga tidak dimasukkan ke dalam K

Kesetimbangan dan Laju Reaksi

Reaksi kimia cenderung untuk menuju ke kesetimbangan, untuk itu reaksi berjalan dengan laju yang signifikan

Secara langsung, tidak ada persamaan yang menghubungkan antara laju reaksi dengan konstanta kesetimbangan.

Walaupun harga K sangat besar, tetapi reaksi tersebut memakan waktu bertahun-tahun untuk mencapai kesetimbangan pada suhu ruang

][][

][109,2

22

2

231

OH

OHxKc

Menentukan Konstanta Kesetimbangan

Anggap bahwa awalnya tersedia konsentrasi pada 425,4 oC.

Pada saat kesetimbangan, ditentukan bahwa konsentrasi iodin sebesar 0,00772 M

Menentukan Konstanta Kesetimbangan

Ekspresi kesetimbangannya:

Berdasarkan persamaan kimianya kita dapat mengetahui konsentrasi kesetimbangan tiap spesies:

I2(g) = 0,00772 M

Artinya bahwa 0,00478 mol I2 bereaksi membentuk HI dalam 1,00 L larutan.

Menentukan Konstanta Kesetimbangan

Tekanan Uap pada Konstanta Kesetimbangan

Pada temperatur konstan, tekanan gas sebanding dengan molaritas.

Ingat, untuk gas ideal : PV = nRT

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

Sehingga P = RTM

R = gas konstan

T = temperatur, K

Tekanan Uap pada Konstanta Kesetimbangan

Untuk kesetimbangan yang melibatkan gas, tekanan parsial dapat digunakan selain konsentrasi

Kp digunakan ketika tekanan parsial digunakan (dengan satuan dalam atmosfer)

Tekanan Uap pada Konstanta Kesetimbangan

Buktikan bahwa

Kp = Kc(RT)n

dengan R, T dan n masing-masing adalah tetapan gas (atm.L.mol-1.K-1), temperatur (K) dan selisih jumlah koefisien produk dengan reaktan

Tekanan Uap pada Konstanta Kesetimbangan

Bagaimanakah hubungan Kp dengan Kc untuk reaksi :

2H2(g) + S2(g) 2H2S(g)

Perhitungan dalam Kesetimbangan

Arah reaksi dapat diprediksikan dengan melihat harga quotien reaksinya, Q

Untuk reaksi

Nilai QQ

Q mempunyai bentuk yang sama dengan K, tetapi Q merupakan set konsentrasi pada saat (awal ) sebelum terjadinya kesetimbangan

Quotien Reaksi

Dengan data set konsentrasi yang ada, nilai Q dapat ditentukan. Bila harga Q dan K dibandingkan, maka kita dapat memprediksikan arah reaksinya

Q < K Reaksi ke kanan akan berlangsung

Q = K Reaksi pada kesetimbangan

Q > Reaksi ke kiri (sebaliknya) berlangsung (disukai)

Quotien Reaksi

Untuk reaksi

Harga Kc pada 425,4 oC sebesar 54

Bila kita memiliki campuran dengan konsentrasi berikut, prediksikan arah reaksinya

Suatu sampel COCl2 dibiarkan terdekomposisi. Nilai Kc pada kesetimbangan adalah sebesar 2,2 x 10-10 pada 100oC

Jika konsentrasi awal COCl2 sebesar 0,095 M, berapa konsentrasi tiap spesies pada saat kesetimbangan tercapai?

Perhitungan dalam Kesetimbangan

Perhitungan dalam Kesetimbangan

Perhitungan dalam Kesetimbangan

Perhitungan dalam Kesetimbangan

Perhitungan dalam Kesetimbangan

Perhitungan dalam Kesetimbangan

Meramalkan Pergeseran Kesetimbangan

Prinsip Le Chatelier

Jika suatu perlakuan (stress) diberikan kepada sistem kesetimbangan, maka sistem tersebut akan mengeliminir perlakuan tersebut. Kesetimbangan kimia akan bergeser untuk mengatasi stress tersebut.

aA + bB cC + dD

Jika A atau B ditambahkan atau C atau D dikurrangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan

Meramalkan Pergeseran Kesetimbangan

Konsentrasi pada kesetimbangan berdasar pada:

-Kesetimbangannya

-Konsentrasi awal

-Faktor lain seperti temperatur, tekanan dan kondisi reaksi

Merubah kondisi berarti memberikan stress pada sistem, sehingga kesetimbangan bergeser

Perubahan Konsentrasi

Perubahan konsentrasi tidak akan merubah nilai konstanta kesetimbangan pada temperatur konstan

Bila suatu zat ditambahkan ke sistem, kesetimbangan bergeser ke arah yang menjahui posisi penambahan dalam persamaan reaksinya

Bila suatu zat di ambil dari sistem, kesetimbangan bergeser menuju arah dimana terjadi pengurangan

Perubahan KonsentrasiContoh: I2 ditambahkan ke dalam campuran kesetimbangan

Pada sistem akan terjadi penyesuaian konsentrasi spesies yang terlibat untuk mengatasi stress sehingga tercapai kesetimbangan baru dengan nilai Kc yang tetap

Perubahan KonsentrasiContoh: H2 diambil

Pada sistem akan terjadi penyesuaian konsentrasi spesies yang terlibat untuk mengatasi stress sehingga tercapai kesetimbangan baru dengan nilai Kc yang tetap

Perubahan Tekanan

Perubahan tekanan tidak akan merubah nilai konstanta kesetimbangan pada temperatur konstan

•Solid dan liquid tidak terpengaruh

•Merubah tekanan dengan menambahkan gas iner kepada sistem tidak menggeser kesetimbangan

•Perubahan tekanan hanya berpengaruh pada gas yang berkesetimbangan

Perubahan Tekanan

Pada umumnya, menaikan tekanan dengan menurunkan volume akan menggeser kesetimbangan ke arah yang memiliki jumlah mol gas yang lebih kecil.

Perubahan TemperaturPerubahan temperatur akan merubah harga konstanta kesetimbangan

•Kc mungkin naik atau turun dengan kenaikan temperatur

•Arah dan besarnya perubahan tergantung dari reaksi kimianya

Hubungan Go dan Kesetimbangan

G = Go + RT lnQ

atau

G = Go + 2.303 RT logQ

Dimana

G = perubahan energi bebas sistem

Go = perubahan energi bebas standar

R = konstanta gas

T = temperatur (K)

Pada kesetimbangan, G = 0 karena tidak ada transfer perubahan energi bebas dan nilai Q = K sehingga

Go = - RT ln K atau Go = - 2.303 RT log K

Hubungan Go dan Kesetimbangan

Go Pembentukan Produk

Go < 0

Go = 0

Go > 0

= 1

< 1

Arah pembentukan produk di sukai

Pada kesetimbangan

Arah pembentukan reaktan disukai

K vs T

Persamaan van’t Hoff

lnKT2

KT1

Ho

R

1T1

1T2

-=

atau

logKT2

KT1

Ho

2.303R

1T1

1T2

-=