MAKALAH KESETIMBANGAN

BAB I

PENDAHULUAN

A.           Latar Belakang

Pada dasarnya, istilah kesetimbangan berhubungan dengan apa yang kita sebut ”keseimbangan kimia” akan tetapi, keseimbangan ini merupakan keseimbangan Mekanik. Dalam keseimbangan mekanik, jika resultan gaya      ( net force) pada suatu benda sama dengan nol, sehingga sebuah benda dikatakan kesetimbangan mekanik jika benda tersebut tidak sedang mengalami perubahan dalam gerakannya (percepatannya sama dengan nol). Apakah kesetimbangan kimia itu? Simaklah penjelasan berikut ini!.

Ketika suatu reaksi kimia berlangsung dalam sebuah bejana yang mencegah masuk atau keluarnya zat-zat yang terlibat dalam reaksi tersebut. Maka besaran-besaran (kuantitas-kuantitas) dari komponen-komponen reaksi tersebut berubah ketika beberapa komponen tersebut digunakan dan komponen lainnya terbentuk. Akhirnya, ini akan berakhir, setelah komposisinya tetap selam sistem ter      sebut tidak terganggu, sehingga sistem tersebut kemudian di katakan berada dalam keadan kesetimbangan atau lebih sederhana ”berada dalam kesetimbangan” dengan kata lain, sebuah reaksi kimia berada dalam kesetimbanagan ketika tidak ada kecenderungan kuantitas-kuantitas zat-zat peraksi dan zat hasil reaksi untuk berubah.

Jadi latar belakang penyusunan makalah ini adalah untuk mengetahui apakah yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia, apa saja faktor-faktor yang mempengaruhinya, Tetapan kesetimbangan, perhitungan tetapan kesetimbangan, dan bagaimana penerapan kesetimbangan kimia dalam industri.

B.            Tujuan

1.        Sebagai syarat untuk memenuhi nilai tugas mandiri.

2.        Untuk mengetahui apakah yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia.

3.        Untuk mengetahui faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kesetimbangan kimia.

4.        Untuk mengetahui seperti apakah tetapan kesetimbangan kimia dan bagaimana caranya menghitung kesetimbangan kimia.

5.        Untuk mengetahui penerapan kesetimbangan kimia dalam industri.

C.           Rumusan Masalah

1.        Apakah yang dimaksud dengan Kesetimbangan Kimia ?

2.        Bagaimanakah contoh-contoh kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari ?

3.        Apa sajakah faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia ?

4.        Bagaimana tetapan kesetimbangan Kimia dan cara untuk menghitungnya ?

5.        Bagaimanakah penerapan kesetimbangan kimia dalam industri ?

D.           Manfaat

1.        Dapat mengetahui apakah yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia.

2.        Dapat mengetahui faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kesetimbangan kimia.

3.        Dapat mengetahui seperti apakah tetapan kesetimbangan kimia dan bagaimana caranya menghitung kesetimbangan kimia.

4.        Dapat mengetahui penerapan kesetimbangan kimia dalam indus

BAB II

PEMBAHASAN MATERI

KESETIMBANGAN KIMIA

A.           Pengertian Kesetimbangan Kimia

Kita telah mempelajari bahwa suatu zat dapat bereaksi dengan zat lain yang kemudian menghasilkan zat baru. Reaksi tersebut umumnya disebut Reaksi kimia yang berlangsung sampai habis. Misalnya, pita magnesium akan bereaksi dengan oksigen membentuk magnesium oksida (MgO). Demikian pula sebutir pualam ( CaCO₃) di masukan ke dalam laruta asam klorida (HCI) berlebihan, semua pualam akan habis bereaksi dengan asam klorida.

Reaksinya sebagai berikut:

2 Mg(s) + O_2(s)                      2Mg (s)

CaCO₃ + 2HCI_(aq)                  CaCI _(aq) + H₂O _(l) + CO_{2 (g)}

Ada beberapa reaksi yang dapat berlangsung dua arah, contohnya pada reaksi pembuata gas Amonia

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

                                          

Reaksi ini disebut juga reaksi reversibel atau reaksi kesetimbangan. Pada reaksi ini setiap NH₃terbentuk akan segera terurai lagi menjadi H₂ dan N₂. untuk membuat produk yang di hasilkan melalui reaksi kesetimbangan di perlukan bebera faktor untuk mengatur arah reaksi seperti: konsentrasi, suhu, tekanan, dan volume, reaksi kesetimbangan dapat terjadi pada reaksi homogen dan reaksi heterogen.

1.                  Reaksi kesetimbangan homogen

 Contoh : H_{2 (g)}  + I_{2 (g)}      ⇋   2HI_(g)

                 K=  [ HI]₂

                               [H₂][I ₂]

2.                  Reaksi heterogen

                  Contoh   :  C_(s)  + O_{2 (g)}  ⇋  CO_{2 (g)}

                   K= [ CO₂]

                                [O₂ ]

B.            Kesetimbangan Dinamis

Pada keadaan kesetimbangan, reaksi tidak  berhenti, tetapi berlangsung dalam dua arah dengan laju yang sama, oleh karena itu, kesetimbangan tersebut tidak bersifat statis, tetapi bersifat dinamis, konsentrasi zat-zat yang terlibat dalam suatu reaksi tidak berubah terhadap waktu, maka reaksi tersebut dianggap selesai.

Keadaan kesetimbangan dikatakan dinamis, bila keadaan kesetaraan laju reaksi maju dan laju reaksi balik  dapat di pertahankan. Sebagai contoh, pada reaksi H₂ dan I₂menghasilkan HI yang membentuk keadaan kesetimbangan. Sistem tersebut di katakan setimbang dinamis, apabila gas H₂  dengan I₂  bereaksi secara kesinambungan membentuk gas HI dan lain pihak dalam sistem tersebut gas HI  terurai secara kesinambungan membentuk gas H₂ dan I₂ dengan laju yang sama. Hubungan laju reaksi zat-zat dengan waktu pada kesetimbangan dinamis dari reaksi H₂ dengan I₂ membentuk gas HI atau sebaliknya dapat dinyatakan dalam bentuk grafik .

           Jadi kesetimbangan reaksi itu di sebut juga ’ kesetimbangan dinamis ” kesetimbangan dinamis adalah pada keadaan-keadaan setimbang reaksi tidak diam (statis), tetapi terjadi dua reaksi berlawanan arah yang mempunyai laju reaksi sama. Pada keadaan tidak setimbang ini tidak terjadi lagi perubahan bersih dalam sistem reaksi. Untuk lebih memahami kesetimbangan dinamis, perhatikanlah asumsi-asumsi dibawah ini. 

Air dipanaskan dalam wadah tertutup sampai air menguap. Pada saat air menguap, uap air tertahan pada permukaan tutup wadah. Selanjutnya, uap air tersebut akan mengalami kondensasi,yaitu uap air menjadi cair kembali, kemudian jatuh kedalam wadah. Pada wadah tersebut terjadi dua proses yang berlawanan arah, yaitu proses penguapan yang arahnya keatas dan proses kondensasi yang arahnya kebawah. Pada saat tertentu laju proses penguapan dan laju proses kondensasi akan sama. Hal itu dapat kita lihat volume air dalam wadah tersebut adalah tetap. Keadaan seperti itu disebut kesetimbangan dinamis.

Kesetimbangan Dinamis dalam kehidupan sehari-hari

Dalam kehidupan sehari-hari banyak hal banyak hal dialam yang mengalami kesetimbangan dinamis. Karena keterbatasan buku yang kami miliki, maka disini hanya diberikan beberapa proses yang termasuk kedalam proses kesetimbangan dinamis yaitu sebagai berikut.

a.       Proses pemanasan air dalam wadah tertutup biasanya dapat kita lihat, hal itu sudah dijelaskan sebelumnya.

b.      Proses pelarutan zat padat dalam air, misalnya garan AgCl dilarutkan dalam air sehingga padatan AgCl sebagian melarut kedalam air. Pada waktu AgCl sudah melarut, terjadi lagi reaksi pembentukan padatan AgCl yang disebut proses pengendapan. Hal itu berarti dalam sistem terjadi dua proses yang berlawanan arah, yaitu proses pelarutan AgCl yang arahnya kekanan dan proses pengendapan AgCl yang arahnya kekiri. Pada saat tertentu laju proses pelarutan (V₁) akan sama dengan laju proses pengendapan (V₂).

Keadaan seperti itu disebut kesetimbangan dinamis. Hal itu dapat dituliskan sebgai berikut.

AgCl _(g) ⇋   Ag⁺  +  Cl^-  

Pada keadaan setimbang V1=V2

                                                   

c.       Proes penguapan air dari permukaan bumi dengan proses turunnya hujan merupakan kesetimbangan dinamis. Jika dalam kurun waktu tertentu jumlah air yag menguap dari permukaan bumi sama dengan jumlah air yang jatuh ke permukaan bumi melalui turunnya hujan, maka kesetimbangan air di alam dapat ipertahankan. Akan tetapi, kenyataan yang dihadapi oleh manusia pada masa sekarang ini sangat berbeda dengan kesetimbangan dinamis yang kita bicarakan sebelumnya musim kemarau berkepanjangan mengakibatkan banyak tanaman mengalami kekeringan,lalu mati sehingga manusia menderita kelaparan.sebaliknya hujan yang terus menerus menyebabkan bencana banjir yang mengakibatkan banyak manusia meninggal dan banyak rumah yang hanyut terbawa arus banjir. Hal itu terjadi akibat ulah manusia itu sendiri yang tidak tahu menjaga kesetimbangan alam ini karena manusia lupa bahwa sebenarnya Tuhan menciptakan alam semesta dalam kesetimbangn antara yang satu dengan yang lain atau harmonis.   

C.       Tetapan Kesetimbangan

Pada tahun 1886, dua orang para ahli kimia Nrwegia, yaitu Cato maxmilian guldberg (1836-1902) dan Peter waage (1833-1900) mengajukan postulat berdasarkan sejumlah pengamatan yang mereka lakukan terhadap reaksi kesetimbangan. Ponstulat ini menyatakan bahwa ’jika hasil reaksi konsentrasi zat hasil reaksi yang di pangkatkan koefisiennya di bandigkan dengan hasil kali konsentrasi zat pereaksi yang di pangkatkan koefisiennya, maka akan di peroleh perbandingan yang tetap”.  Untuk reaksi yang dinyatakan  dengan aA  +  bB   ⇋   cC   +  dD,    dengan A, B adalah pereaksi C, D adalah reaksi ; dan a, b, c, d adalah koefisien reaksi, maka secara sistematis ponstulat Guldberg dan Waage tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

[C]^c  [D]^d

=C

 [A]^a   [B]^b

           

                               Dengan : C = konstanta

Dalam kasus umum yang didalamnya konsentrasi dapat mempunyai nilai yamg berubak-ubah (termasuk nol), pernyataan diatas di sebut hasil bagi (quotient) kesetimbangan dan nilainya di nyatakan dengan Q atau Qc. Jika istilah tersebut berhubungan dengan konsentrasi keseimbangan, maka pernyataan ini  di sewbut tetapan kesetimbangan dan nilainya dinyatakan dengan K atau Kc.

Nilai konstan dari perbandingan hasil kali konsentrasi hasil reaksi yang di pangkatkan koefisiennya dengan hasil kali konsentrasi pereaksi yang dipangkatkan koefisiennya tersebut selalu tetap selama suhu sistem tidak berubah. Oleh karena itu, harga perbandingan tersebut di namakan tetapan keseimbangan yang dinyatakan sebagai berikut:

        [C]^c  [D]^d

Kc=       [A]^a  [B]^b

D.           Perhitungan Kesetimbangan

Jika konsentrasi masing-masing zat sudah diketahui, maka perhitungan harga Kc dapat dilakukan secara langsung dengan memasukan nilai konsentrasi zat pada persamaan sebagai berikut :

           [ C]^c  [ D]^d

K_C =

           [ A]^a [ B]^b

           

            Contoh soal !

1.       Pada reaksi penguraian gas N₂O₄ menjadi gas NO₂ terjadi keadaan setimbang yang dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

N₂O_{4 (g)}  ⇋ 2NO_4(g)

Jika konsentrasi N₂O_{4 ­}dan NO₂ berturut-turut 1,71 M dan 0,58 M, hitunglah harga Kc pada keadaan tersebut !

Penyelesaian :

N₂O_{4 (g)}   ⇋   2NO₄            

          [ NO₂]²           [ 0,58]²

K_{C=                            =                         =}0,2

          [N₂O₄]            [1,71]

Jadi nilai K_c untuk eraksi tersebut  adalah 0,2

Jika konsentrasi masing-masing zat belum diketahui seluruhnya, maka informasi yang ada di gambar digunakan untuk menentukan konsentrasi masing-masing zat dan hasilnya digunakan untuk menentukan harga Kc.

E.            Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Pergeseran Kesetimbangan

Pada reaksi kesetimbangan, jumlah zat-zat pereaksi maupun hasil reaksi tidak berubah terhadap waktu, tetapi pada dasarnya jumlah zat pereaksi maupun zat hasil reaksi dapat ditambah atau dikurangi berdasarkan perlakuan tertentu yang diberikan pada reaksi kesetimbangan tersebut. Berkaitan dengan penambahan atau pengurangan jumlah pereaksi atau hasil reaksi pada reaksi kesetimbangan tersebut, digunakan istilah pergeseran kesetimbangan.

Untuk menambanh zat hasil reaksi, maka kesetimbangan harus digeser kearah kanan (ke arah zat hasil reaksi), sedangkan untuk mengurangi zat hasil reaksi, maka kesetimbangan harus digeser kearah kiri (kearah pereaksi). Untuk menggeser kesetimbangan tersebut diperlukan perlakuan yang dapat mengganggu keadaan kesetimbangan, yaitu dengan mengubah suhu, konsentrasi, dan volum, dan tekanan zat dalam sistem kesetimbangan tersebut.

Dalam kaitannya dengan gangguan yang diberikan pada sistem kesetimbangan tersebut, pada tahun 1888 seorang ahli kimia Prancis Henri Louis Le Chatelier (1850-1936) mengemukakan bahwa ”jika pada sistem kesetimbangan diberikan gangguan dari luar, maka sistem kesetimbangan tersebut akan bergeser untuk menghilangkan atau mengurangi pengaruh gangguan luar tersebut dan mungkin membentuk sistem kesetimbangan baru.” dengan kata lain, pernyataan ini dapat disederhanakan menjadi ”jika sebuah sistem pada keadaan setimbang diberikan perubahan tekanan, suhu, atau konsentrasi, maka akan terdapat kecenderungan pada keseluruhan reaksi dalam arah yang mengurangi pengaruh dan perubahan ini”.

Pernyataan diatas dikenal sebagai ”Asas Le Chatelier”. Bagaimana pengaruh perubahan suhu, konsentrasi, tekanan, dan volum terhadap pergeseran kesetimbangan.

1.      Pengaruh suhu terhadap pergeseran kesetimbangan

Pada reaksi kesetimbangan, terhadap reaksi endoterm (menyerap kalor) dan reaksi eksoterm (melepaskan kalor). Jika reaksi maju bersifat eksotermik, maka reaksi sebaliknya bersifat endotermik. Perhatikan uraian tentang pengaruh perubahan suhu untuk reaksi pembentukan gas N₂O₄ dari gas NO_2 .

            Reaksi pembentukan N₂O₄ dari gas NO₂ dapat membentuk keadaan setimbang. Pada keadaan setimbang tersebut, gas N₂O₄ dan gas NO₂ berwarna coklat muda. Dalam keadaan terpisah, gas NO₂ berwarna cokelat kemerahan, sedangkan gas N₂O₄ tidak berwarna.

            Jika dalam keadaan setimbang, campuran gas NO₂ dan N₂O₄ tersebut dipanaskan, maka warna cokelat muda dari campuran kedua gas tersebut lama kelamaan akan berubah menjadi cokelat kemerahan, artinya gas NO₂ dalam reaksi tersebut bertambah.

            Berdasarkan uraian diatas, dapat disimpulkan bahwa penurunan suhu dapat menyebabkan kesetimbangan bergeser kearah reaksi eksoterm, sedangkan peningkatan suhu dapat menyebabkan kesetimbangan bergeser kearah reaksi endoterm. Karena reaksi pembentukan gas N₂O₄ dari gas NO₂ merupakan reaksi eksoterm (melepaskan kalor) dan dalam keadaan kesetimbangan, suhu campuran diturunkan dengan mengeluarkan kalor dari sistem, maka menurut Le Chatelier akan mengakibatkan sistem melakukan perubahan dengan cara mengganti kalor yang dikeluarkan sistem dengan menggeser posisi kesetimbangan kearah reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm).

2.      Pengaruh konsentrasi terhadap pergeseran kesetimbangan

Pembuatan amonia, NH_3(g) dari reaksi gas nitrogen (N₂) dengan gas hidrogen (H₂) dapat membentuk kesetimbangan yang dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut.

N_2(g) + 3H_{2(g) ­}    ⇋      2NH_3(g) 

Apabila gas hidrogen (H₂) ditambahkan kedalam campuran gas pada reaksi kesetimbangan tersebut, maka konsentrasi H₂ dalam campuran meningkat (bertambah). Bagaimana reaksi sistem terhadap penambahan konsentrasi H₂ tersebut ?

Menurut Le Chatelier, sistem akan berusaha untuk menghilangkan gangguan tersebut (penambahan [H₂] ) yaitu dengan mengurangi [H₂] yang ditambahkan. Sebagian gas H₂ yang ditambahkan akan segera bereaksi dengan gas N₂, sehingga gas amonia yang terbentuk lebih banyak. Keadaan ini akan terbalik jika sejumlah gas H₂ dikurangi dari sistem kesetimbangan tersebut.

Berdasarkan uraian diatas, dapat disimpulkan bahwa untuk penambahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi kedalam campuran yang berada dalam kesetimbangan akan menggeser kesetimbangan kearah yang berlawanan dengan posisi zat yang ditambahkan, sedangkan untuk pengurangan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi akan menggeser kesetimbangan kearah zat yang dikeluarkan dari sistem kesetimbangan tersebut.

3.      Pengaruh Tekanan dan Volum terhadap pergeseran kesetimbangan

            Reaksi-reaksi gas sangat  dipengaruhi oleh perubahan volum dan tekanan gas. Pada dasarnya, untuk memperbesar tekanan dapat dilakukan dengan memperkecil volum, sedangkan untuk memperkecil tekanan dapt di lakukan dengan memperbesar volum.

            Jika pada reaksi kesetimbangan gas, tekanan di perbesar, maka menurut Le Chatelier sistem tersebut akan berusaha mengurangi pengaruh kenaikan tekanan tersebut dengan cara menurunkan jumlah molekul atau jumlah mol zat.  Pada reaksi kesetimbangan N_2(g) +  3H_2(g)     ⇋    2NH_3(g), jika tekanan di perbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH₃, sedangkan jika tekana di kurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri (N_2(g) dan H_2(g) ).

            Berdasarkan uraian tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa jika tekanan diperbesar ( volum diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil, sedangkan jika tekanan diperkecil (volum diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih besar. 

    

BAB III

PENUTUP

A.                Kesimpulan

¶  Agar suatu reaksi dapat mencapai kondisi setimbang atau dikatakan sebagai kesetimbngan kimia, diperlukan beberapa syarat, antara lain:

a· Berupa reaksi bolak-balik

Suatu reaksi dapat menjadi reaksi kesetimbangan jika reaksi baliknya dapat dengan mudah terjadi secara bersamaan. Terkadang kita memerlukan adanya pengaruh dari luar agar suatu reaksi menjadi dapat balik. Pada umumnya, reaksireaksi homogen (reaksi yang fasa-fasa pereaksi dan hasil reaksinya sama) akan lebih mudah berlangsung bolak balik dibandingkan dengan reaksi yang heterogen.

Contoh:

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

Biasanya, reaksi heterogen hanya dapat berlangsung bolak balik pada suhu tinggi.

b. Bersifat dinamis

Suatu reaksi kesetimbangan tidaklah statis, melainkan bersifat dinamis. Artinya, secara makroskopis reaksi berlangsung terus menerus dalam dua arah dengan laju yang sama. Karena laju pembentukan zat ke ruas kanan sama dengan laju pembentukan zat ke ruas kiri, maka pada keadaan setimbang jumlah masingmasing zat tidak lagi berubah, sehingga reaksi tersebut dianggap telah selesai. Berlangsungnya suatu reaksi secara makroskopis dapat dilihat dari perubahan suhu, tekanan, konsentrasi, atau warnanya; sementara perubahan dalam skala mikroskopis atau molekul tidak dapat teramati.

c. Dilakukan dalam sistem tertutup

Kesetimbangan kimia hanya dapat berlangsung dalam sistem tertutup. Sistem tertutup adalah suatu sistem reaksi dimana baik zat-zat yang bereaksi maupun zatzat hasil reaksi tidak ada yang meninggalkan sistem. Reaksi antara timbal (II) sulfat dengan larutan natrium iodida tidak mungkin berlangsung bolak balik jika timbal (II) iodida yang terbentuk pada reaksi tersebut dibuang atau dihilangkan dari sistem.

¶  Faktor-faktor yang dapat mempengaruhinya adalah :

a.       Suhu

b.      Konsentrasi

c.       Tekanan dan Volum

¶  Tetapan Kesetimbangan Kimia

Menghitung kesetimbngan kimia dapat dilakukan dengan menggunakan tetapan sebagai berikut :

        [C]^c  [D]^d

Kc=    

        [A]^a  [B]^b

¶  Penerapan Kesetimbangan Kimia dalam industri :

a.       Industri Amonia (Amonia)

b.      Industri H₂SO₄ (Asam Sulfat)

c.       Industri HNO₃ (Asam Nitrat)