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) + O2(s) 2Mg
(s)
CaCO3 +
2HCI(aq) CaCI (aq) +
H2O (l) + CO2 (g)
Ada beberapa reaksi yang dapat berlangsung
dua arah, contohnya pada reaksi pembuata gas Amonia
3H2
(g) + N2 (g) ⇋ 2 NH3 (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 : H2 (g) +
I2 (g) ⇋ 2HI(g)
K= [
HI]2
[H2][I 2]
2.
Reaksi heterogen
Contoh : C(s) +
O2 (g) ⇋ CO2 (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
KC =
[
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 :
N2O4
(g) ⇋ 2NO4(g)
Jika
konsentrasi N2O4 dan NO2 berturut-turut
1,71 M dan 0,58 M, hitunglah harga Kc pada keadaan tersebut !
Penyelesaian :
N2O4 (g) ⇋ 2NO4
[
NO2]2 [
0,58]2
KC= = =0,2
[N2O4] [1,71]
Jadi nilai Kc 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 NO2 .
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, NH3(g) dari reaksi gas nitrogen (N2) dengan
gas hidrogen (H2) dapat membentuk kesetimbangan yang dinyatakan
dengan persamaan reaksi sebagai berikut.
N2(g) +
3H2(g) ⇋ 2NH3(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 N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g),
jika tekanan di perbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3,
sedangkan jika tekana di kurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri
(N2(g) dan H2(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)
0 comments:
Post a Comment