Kesetim bangan Kim ia
115
1. Penentuan Tetapan Kesetimbangan,
c
Masih ingatkah Anda cara menentukan tetapan kesetimbangan untuk sistem reaksi yang homogen dan heterogen? Perhatikan reaksi
kesetimbangan berikut. N
2
g + 3H
2
g U 2NH
3
g Dapatkah Anda menuliskan persamaan tetapan kesetimbangan untuk
reaksi tersebut? Berapakah nilai tetapan kesetimbangan untuk reaksi tersebut? Untuk dapat menjawab pertanyaan ini, Anda harus mengetahui
konsentrasi molar masing-masing zat yang ada dalam keadaan setimbang. Konsentrasi molar zat-zat dalam sistem kesetimbangan hanya dapat
diketahui dari hasil penyelidikan. O leh karena itu, nilai tetapan kesetimbangan hanya dapat diketahui setelah A nda melakukan
penyelidikan ilmiah. Masih ingatkah Anda dengan penyelidikan gangguan konsentrasi
terhadap reaksi kesetimbangan? Anda mereaksikan larutan FeNO
3 3
dan larutan KSCN, dapat ditulis dalam bentuk persamaan ionnya:
Fe
3+
aq + SCN
–
aq U FeSCN
2+
aq Andaikan Anda mereaksikan Fe
3+
aq 0,1 M dan SCN
–
aq 0,5 M pada suhu tertentu. Setelah reaksi mencapai keadaan setimbang, diketahui
bahwa konsentrasi Fe
3+
aq dalam sistem menjadi 0,04 M. Apakah makna yang terkandung dalam hasil penyelidikan ini? Untuk memahami makna
yang terkandung dalam penyelidikan Anda, simak diagram kesetimbangan pada Gambar 5.10. Konsentrasi awal masing-masing pereaksi adalah [Fe
3+
] = 0,1 M dan [SCN
–
] = 0,5 M. Setelah reaksi mencapai kesetimbangan
masih tersisa 0,04 M. Artinya, tidak semua Fe
3+
habis bereaksi. Konsentrasi Fe
3+
sisa tiada lain adalah konsentrasi Fe
3+
dalam keadaan kesetimbangan: [Fe
3+
]
kstb
= 0,04 M, selebihnya telah berubah menjadi hasil reaksi, yaitu sebanyak [Fe
3+
] – [Fe
3+
]
kstb
= 0,06 M. Berapa konsentrasi SCN
–
dan konsentrasi FeSCN
2+
yang berada dalam kesetimbangan? Jawaban ini dapat diketahui berdasarkan koefisien
reaksinya. Oleh karena rasio stoikiometri SCN
–
terhadap Fe
3+
= 1:1 maka konsentrasi SCN
–
yang bereaksi dengan Fe
3+
sama, yaitu 0,06 M sehingga konsentrasi SCN
–
dalam kesetimbangan [SCN
–
]
kstb
adalah 0,5 M – 0,06 atau M = 0,44 M.
Konsentrasi FeSCN
2+
dalam kesetimbangan, juga dapat dihitung berdasarkan rasio stoikiometrinya, hasilnya: [FeSCN
2+
]
kstb
= 0,06 M. Data hasil penyelidikan dapat diungkapkan ke dalam bentuk diagram
kesetimbangan sebagai berikut.
Gambar 5.10
Pereaksi A sebagian berubah menjadi B dan sisanya tetap sebagai
A. Konsentrasi molar pada keadaan kesetimbangan adalah [A] sisa dan
[B] hasil reaksi. Konsentrasi Awal, [A]
Kons. A
Sisa
[A]
Kstb
Kons. A
Reaksi
[A]
R
Kons. B
Produk
[B]
Kstb
Untuk memudahkan perhitungan, data konsentrasi masing-masing zat dapat juga ditabulasikan ke dalam tabel seperti berikut.
Spesi Kimia Fe
3
Konsentrasi awal M Konsentrasi yang berubah M
Konsentrasi kesetimbangan M
Tabel 5.2 Contoh Tabulasi Data Sistem Kesetimbangan Fe
3+
+ SCN
–
U
FeSCN
2+
SCN
–
FeSCN
2
0,1 –0,06
0,04 0,5
–0,06 0,44
– + 0,06
0,06
[A]
Awal
[A]
Reaksi
[A]
Sisa
[A]
Produk
[Fe
3+
] + [SCN
–
] 0,1 0,5
[Fe
3+
] + [SCN
–
] 0,06 0,06
[Fe
3+
]
Kstb
+ [SCN
–
]
Kstb
0,04 0,44 [FeSCN
– 2+
]
Kstb
0,06
Di unduh dari : Bukupaket.com
116
Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XI
Untuk menentukan nilai tetapan kesetimbangan, nilai konsentrasi masing-masing spesi dalam keadaan kesetimbangan dimasukkan ke dalam
persamaan tetapan kesetimbangan. K
c
=
2+ 3+
[FeSCN ] [Fe ][SCN ]
−
atau K
c
= 0,06
0,040,44 = 3,4
Dengan demikian, tetapan kesetimbangan hanya dapat ditentukan berdasarkan hasil penyelidikan yang dilakukan pada suhu tetap.
Pada uraian tersebut, sistem reaksi kesetimbangan memiliki rasio stoikiometri atau koefisien reaksi yang sama. Bagaimana jika koefisien
reaksi dalam kesetimbangan berbeda? Simak contoh soal berikut.
Contoh
5.6
Menentukan Konsentrasi at dalam Kesetimbangan
Ke dalam reaktor dengan volume 10 L diisi 4 mol HI. Pada 400°C terbentuk reaksi kesetimbangan menurut persamaan berikut: 2HIg
U
H
2
g + I
2
g. Berapakah konsentrasi masing-masing zat pada keadaan setimbang? Diketahui harga K
c
= 0,695.
Menentukan Nilai Tetapan Kesetimbangan
Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut. PCl
5
g
U
PCl
3
g + Cl
2
g Jika konsentrasi awal PCl
5
0,1 M dan setelah kesetimbangan tercapai ditemukan gas Cl
2
0,025 M, berapakah tetapan kesetimbangan untuk sistem tersebut?
Jawab: 1.
Gunakan rasio stoikiometri untuk menentukan: konsentrasi PCl
5
yang terurai dan PCl
5
sisa. konsentrasi PCl
3
yang terbentuk. 2.
Hitung tetapan kesetimbangannya. Diagram reaksi kesetimbangan:
[Awal] M [Berubah] M
[Setimbang]M
at PCl
5
PCl
3
Cl
2
0,1 –0,025
0,075 –
+ 0,025 0,025
– + 0,025
0,025
Contoh
5.5
Oleh karena koefisien reaksi sama RS = 1 : 1 maka konsentrasi molar PCl
5
terurai dan PCl
3
terbentuk sama dengan konsentrasi Cl
2
dalam kesetimbangan, yakni 0,025M. Konsentrasi PCl
5
sisa adalah selisih [PCl
5
] awal dan [PCl
5
] terurai.
Setelah konsentrasi molar masing-masing zat dalam keadaan kesetimbangan diketahui maka tetapan kesetimbangan dapat dihitung, yaitu:
K
c
=
5 3
2
[PCl ] 0,075
= = 120
[PCl ][CL ] 0,0250,025
Jadi, nilai K
c
untuk reaksi tersebut adalah 120.
PCl
5
0,1M Terurai
Sisa PCl
5
→
PCl
3
+ Cl
2
0,025M PCl
5
Di unduh dari : Bukupaket.com
Kesetim bangan Kim ia
117 Jawab:
1. Hitung konsentrasi molar HI awal.
2. Buat diagram reaksi kesetimbangan. Sisipkan konsentrasi zat yang diketahui dan
buat pemisalan untuk zat yang tidak diketahui, misalnya [x]. 3.
Tentukan konsentrasi molar HI terurai, HI sisa, serta H
2
dan I
2
yang terbentuk berdasarkan rasio stoikiometrinya.
• Konsentrasi awal [HI]
= 4 mol10 L = 0,4 M. •
Diagram reaksi kesetimbangannya:
• Jika [HI] terurai 2x M maka [H
2
] dan [I
2
] terbentuk adalah x M, dan [HI] sisa = 0,4 – 2x M.
Nilai x dapat ditentukan dari persamaan tetapan kesetimbangan, yaitu: K
c
=
2 2
2 2
[H ][I ] xx
atau 0,695= [Hl]
0,4 2x
− Jika persamaan di atas dihitung secara aljabar akan diperoleh persamaan kuadrat
sebagai berikut: 1,78x
2
– 1,11x + 0,11 = 0 Dengan menggunakan rumus persamaan kuadrat
1,2
2
b b
4ac x =
2a −
− maka x
1
= 0,5 atau x
2
= 0,124 Jika nilai x
1
diambil maka konsentrasi HI yang terurai 20,5 = 1,0 M, sedangkan konsentrasi HI awal lebih kecil, yakni 0,4 M tidak realistik.
Oleh karena itu, nilai x yang mewakili penguraian HI adalah x
2
= 0,124. Dengan demikian, konsentrasi masing-masing zat dalam kesetimbangan adalah
[H
2
] = x = 0,124 M; [I
2
] = x = 0,124 M; [HI] = 0,4 – 2x = 0,152 M
2HI 0,4M
Reaksi Sisa
2HI
→
H
2
+ I
2
2x x x
2HI 0,4 – 2x
Dalam suatu tempat tertutup, berlangsung kesetimbangan:
PCl
5
g
U
PCl
3
g + Cl
2
g jika volume diperkecil, dengan
tetap menjaga suhu, maka: 1. jumlah mol PCl
3
berkurang 2. harga K
C
tidak berubah 3. jumlah mol PCl
5
bertambah 4. jumlah mol Cl
2
berubah Pernyataan yang benar
A. 1, 2, dan 3 B. 1 dan 3
C. 2 dan 4 D. 1, 2, dan 4
E.
1, 2, 3, dan 4
Pembahasan Jika volum e diperkecil, reaksi ber-
geser ke arah jumlah koefisien ter- kecil ke arah kiri akibatnya:
• jumlah mol PCl
3
berkurang •
h arg a
K
c
t et ap karen a su h u t et ap
• jumlah mol PCl
5
bertambah •
jumlah mol Cl
2
berkurang Jadi, jawabannya A
UNAS 2004
Mahir
Menjawab
Contoh
5.7
Menentukan Konsentrasi at dan Tetapan Kesetimbangan
Gas CO dan gas H
2
bereaksi menurut persamaan berikut: COg + 3H
2
g
U
CH
4
g + H
2
Og Jika konsentrasi awal CO dan H
2
masing-masing 0,75 M, dan setelah kesetimbangan dicapai diketahui terdapat H
2
O 0,15 M. Berapakah konsentrasi molar masing-masing zat dalam kesetimbangan? Berapa tetapan kesetimbangannya?
Jawab: 1.
Buat diagram reaksi kesetimbangan. 2.
Tentukan konsentrasi molar masing-masing zat dalam kesetimbangan. 3.
Hitung tetapan kesetimbangan.
Konsentrasi zat dalam keadaan kesetimbangan dapat ditentukan berdasarkan perbandingan koefisien reaksi terhadap konsentrasi molar H
2
O. [H
2
O]
Kstb
= 0,15 M [CH
4
]
Kstb
= 0,15 M
CO + 3H
2
0,75 0,75 Reaksi
Sisa CO + 3H
2
→
CH
4
+ H
2
x 3x
x 0,15
CO + 3H
2
0,75 – x 0,75 – 3x
Di unduh dari : Bukupaket.com
118
Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XI
[CO]
Kstb
= 0,75 – 0,15 M [H
2
]
Kstb
= 0,75 – 0,45 M Hasilnya ditabulasikan dalam tabel berikut:
2. Manipulasi Tetapan Kesetimbangan
Kategori