Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan kimia

Kesetimbangan kimia adalah adalah suatu  keadaan dimana laju reaksi reaktan dan produk sama dan konsentrasi keduanya tetap. Kesetimbangan kimia hanya terjadi pada reaksi reversible (bolak-balik) dimana laju terbentuknya reaktan sama dengan laju terbentuknya produk. Reaksi akan terjadi terus menerus secara mikroskopis sehingga disebut kesetimbangan dinamis.

            Berdasarkan arah berlangsungnya reaksi, reaksi dibagi menjadi 2, yaitu:

1.Reaksi 1 arah (irreversible)

            Yaitu reaksi yang hanya terjadi 1 arah dari kiri ke kanan saja dan reaksinya berkesudahan. Pada reaksi ini ada pereaksi pembatas, jika salah satu reaktan telah habis bereaksi maka reaksi akan berhenti.

Contoh: NaOH_(aq) + HCl_(aq)                        NaCl _(aq) +H₂O

2. Reaksi 2 arah (Reversible)

            Yaitu reaksi yang berlangsung 2 arah dan dapat bolak balik. Reaksi dapat berlangsung dari kiri ke kanan maupun kanan ke kiri. Pada saat bersamaan terbentuklah produk dan produk yang terbentuk juga bereaksi membentuk reaktan. Reaksi tersebut berjalan secara terus menerus.

Contoh : Fe₂O_3(s) + 3O_2(g)                    2Fe_(s) +3CO_2(g)

            Sehingga telah jelas bahwa kesetimbangan kimia hanya terjadi pada reaksi reversible.Ciri-ciri kesetimbangankimia adalah sebagai berikut:

1.Reaksinya berlangsung secara reversible

2.Laju pembentukan produk (ke kanan) = Laju pembentukan reaktan (ke kiri)

3. Terjadi pada ruang tertutup, pada suhu dan tekanan tetap

4. Terjadi secara mikroskopis sehingga tidak dapat secara langsung diamati

            Berdasarkan arah wujud zatnya, reaksi dalam kesetimbangan kimia dibagi menjadi 2, yaitu:

1.Kesetimbangan Homogen,

 yaitu hanya ada 1 macam wujud zat yang bereaksi. Dalam kimia, wujud zat dibagi menjadi 4, yaitu : solid (padatan), liquid (cairan/lelehan/leburan), gas, dan aquos (suatu larutan yang telah diencerkan dengan air.

Contoh kesetimbangan Homogen : N_2(g) + 3H_2(g)                    2NH_3(g)

2. Kesetimbangan Heterogen

Yaitu ada 2 macam atau lebih wujud zat yang bereaksi.

Contoh kesetimbangan Heterogen : Fe₂O_3(S) +  3CO_2(g)                             2Fe_(s) + 3CO_2(g)

            Dalam suatu kesetimbangan kimia mempunyai sebuah nilai tetapan yang disebut Tetapan Kesetimbangan (K), tetapan dibagi menjadi 2, yaitu :

1.Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)

Berdasarkan konsentrasinya dalam satuan molaritas pada saat keadaan setimbang.

aA_(g) + bB_(aq)                     cC_(g) + dD_(aq)

Kc = [C]^c[D]^d                                                   Kc = [Konsentrasi produk]^{koefisien reaksi}

         [A]^a[B]^b                                                           [Konsentrasi reaktan]^{koefisien reaksi}

Note:

-Kc hanya berlaku untuk wujud aquos dan gas

-Kc dipengaruhi oleh suhu

-Penjumlahan nilai Kc antara 2 reaksi ysitu, Kc è 1/Kc

-Jika Kc dikali terhadap nilai x, maka Kcè (Kc^x)

2.Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp)

Berdasarkan tekanan parsialnya pada saat keadaan setimbang.  Pv=nRT

Px =   mol gas x                 x Ptotal

        Mol total gas

aA_(g) + bB_(g)                       cC_(g) + dD_(g)

Kp = [PC]^c[PD]^d                                                            Kp = [tekanan parsial gas produk]^{koefisien reaksi}

         [PA]^a[PB]^b                                                                     [tekanan parsial gas reaktan]^{koefisien reaksi}

Note:

-Kp hanya berlaku untuk wujud gas

Dari tetapan konsentrasi (Kc) dan tetapan tekanan parsial (Kp) dapat dihubungkan dengan rumus:

 Kp  = Kc (RT) ^∆n

Kp = Tetapan kesetimbangan tekanan parsial

Kc = Tetapan Kesetimbangan konsentrasi

R = tetapan (8,314)

T = Suhu dalam ˚K

∆n = Ʃkoefisien ruas kanan – Ʃkoefisien ruas kiri  (∆n hanya dalam wujud gas)

Kesetimbangan Kimia dapat mengalami pergeseran yang didasari asas Le Chatelier yang berbunyi “Jika terhadap suatu sistem kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi), sistem kesetimbangan tersebut akan mengalami perubahan (pergeseran) yang cenderung untuk mengurangi pengaruh aksi tersebut.” Sehingga faktoryang menyebabkan pergeseran kesetimbangan kimia adalah:

1.Konsentrasi

            Reaksi akan cenderung bergeser menuju konsentrasi yang lebih kecil.

Misal :

-Jika konsentrasi reaktan ditambah, maka reaksi akan bergeser dari reaktan ke produk ( ke konsentrasi lebih kecil).

-Jika konsentrasi reaktan dikurangi, maka reaksi akan bergeser dari produk ke reaktan ( ke konsentrasi yang lebih kecil).

2.Suhu

-Jika suhu dinaikkan, maka reaksi bergeser ke kiri dengan ∆H bernilai + (endoterm)

-Jika suhu diturunkan, maka reaksi bergeser ke kanan dengan ∆H bernilai negative (eksoterm

3.Volume berbanding terbalik dengan tekanan

-Jika tekanan dinaikkan maka volume diturunkan, reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil

-Jika tekanan diturunkan maka volume dinaikkan, reaksi akan bergeser kea rah jumlah mol gas yang lebih besar

4.Katalis

            Katalis merupakan sebuah perantara yang dapat mempercepat berlangsungnya suatu reaksi sehingga keseimbangan reaksi dapat cepat tercapai dengan menurunkan energy aktivasi pada sebuah reaksi.

Kesetimbangan kimia dalam Industri

1.Proses Kontak

Contohnya pada pembuatan asam sulfat (H₂SO₄) dalam industri.

Tahap I ,yaitu pembakaran belerang menjadi belerang dioksida
S_(s) + O_2(g) àSO_2(g)

TahapII, belerang dioksida direaksikan dengan oksigen sehingga terbentuk belerang trioksida
2SO_2(g) + O_2(g)               2SO_3(g)            ∆H= -98 kJ

Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan, sehingga untuk mendapatkan produk asam sullfat yang banyak maka harus didapat produk SO₃ yang banyak pula. Hal tersebut dilakukan dengan cara memperbesar konsentrasi reaktan, menurunkan suhu, karena reaksi bersifat eksoterm, memperbesar tekanan ,menaikkan volume reaktan agar lebih besar dibandingkan volume produk, dan menambahkan katalis.

Tahap III

SO_3(g)+ H₂SO_4(l)            H₂SO_7(l)

Tahap IV

H₂S₂O_7(l)  + H₂O à 2H₂SO_4(l)

2.Haber-Bosch

 Contohnya pada pembuatan ammonia (NH₃) dalam industri.

N₂(g) + 3H₂(g) ↔ 2NH₃(g)      ∆H = -92,4 kJ

Agar produk NH3 yang dihasilkan maksimum maka reaksi harus dibuat bergeser ke arah produk (kanan) dengan cara memperbesar konsentrasi reaktan, menurunkan suhu, karena reaksi bersifat eksoterm, memperbesar tekanan ,menaikkan volume reaktan agar lebih besar dibandingkan volume produk, dan menambahkan katalis.

Dita Amalia 15630069