104
Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XI
A. Kesetimbangan Dinamis dan Tetapan Kesetimbangan
Ilmuwan pertama yang mengajukan gagasan kesetimbangan dalam
ilmu Kimia adalah Berthollt, ketika menjadi penasihat Napoleon di Mesir reaksi kesetimbangan dapat diselidiki dalam dua arah. Temuan secara
laboratorium dilakukan oleh Guldberg dan aage
, sedangkan rumusan
secara matematika diajukan oleh an t Hoff konsentrasi pereaksi dalam reaksi kesetimbangan sebanding dengan pangkat dari koefisien reaksinya.
1. Makna Kesetimbangan Dinamis
Ada beberapa istilah yang harus Anda pahami sebelum melangkah lebih jauh mempelajari kesetimbangan kimia. Istilah tersebut adalah reaksi
satu arah one way reaction, reaksi dapat balik two way reaction, dan reaksi kesetimbangan equilibrium reaction.
Jika dalam suatu reaksi, zat-zat hasil reaksi tidak dapat bereaksi kembali menjadi pereaksi maka disebut reaksi satu arah.
Contoh: Pembakaran metana berlangsung dalam satu arah. Persamaan reaksinya:
CH
4
g + 2O
2
g → CO
2
g + 2H
2
Og Jika hasil reaksi CO
2
+ H
2
O direaksikan lagi, tidak akan membentuk pereaksi kembali CH
4
+ O
2
, tetapi menjadi H
2
CO
3
. Kenyataan ini menunjukkan bahwa reaksi di atas adalah reaksi satu arah atau reaksi
yang tidak dapat balik irre ersible. Jika dalam suatu reaksi hasil-hasil reaksi dapat membentuk pereaksi
lagi maka disebut reaksi dapat balik re ersible. Contoh:
Jika gas N
2
dan gas H
2
direaksikan dalam reaktor tertutup akan terbentuk gas NH
3
. Persamaannya: N
2
g + 3H
2
g → 2NH
3
g Gas NH
3
yang terbentuk dapat diuraikan kembali membentuk pereaksi. Persamaannya:
2NH
3
g → N
2
g + 3H
2
g Reaksi semacam ini menunjukkan bahwa reaksi dapat balik re ersible
atau reaksi dua arah. Suatu reaksi dapat digolongkan ke dalam reaksi kesetimbangan dinamis
equilibrium reaction jika reaksi yang dapat balik re ersible berlangsung dengan kecepatan yang sama, baik kecepatan ke arah hasil reaksi maupun
kecepatan ke arah pereaksi dan reaksinya tidak bergantung pada waktu contoh analogi Gambar 5.1.
Dalam sistem kesetimbangan dinamis, reaksi yang menuju hasil reaksi dan reaksi yang menuju pereaksi berlangsung secara bersamaan dengan
laju yang sama sehingga konsentrasi masing-masing zat dalam sistem kesetimbangan tidak berubah.
jalan satu arah
1. Apakah yang Anda ketahui tentang reaksi kesetimbangan?
2. Apakah perbedaan antar reaksi kesetimbangan dan reaksi satu arah?
3. Tuliskan contoh penerapan reaksi kesetimbangan pada bidang industri.
Tes Kompetensi Awal
Gambar 5.1
Reaksi kesetimbangan seperti jalan dua arah yang dilalui mobil dengan
kecepatan yang sama. Mobil dapat
bergerak dua arah dengan
kecepatan yang sama
kesetimbangan. Mobil dapat
berjalan dua arah, tetapi tidak
bersamaan reaksi dapat
balik.
Sumber: Chemistry for You, 2002
Kesetim bangan Kim ia
105
Jika Anda dapat melihat sistem kesetimbangan dinamis secara molekuler, akan tampak partikel-partikel dalam sistem kesetimbangan
tidak tetap sebagai pereaksi atau hasil reaksi, melainkan bereaksi terus dalam dua arah secara dinamis. Pereaksi akan berubah menjadi hasil
reaksi diimbangi oleh hasil reaksi berubah menjadi pereaksi. Jadi, kesetimbangan kimia dikatakan dinamis sebab secara molekuler
mikroskopik zat-zat tersebut berubah setiap saat, tetapi secara keseluruhan makroskopik tidak ada perubahan sifat fisik, baik wujud maupun
konsentrasi masing-masing zat.
Keadaan kesetimbangan dinamis dapat dianalogikan sebagai seseorang yang berjalan di eskalator, tetapi arahnya berlawanan dengan arah
eskalator. Eskalator bergerak ke bawah dan orang tersebut bergerak ke atas dengan kecepatan yang sama. Akibatnya, orang tersebut seperti
berjalan di tempat. Secara makrokospik, kedudukan orang tersebut tidak berubah sebab tidak bergeser dari posisinya, tetapi secara mikroskopik terjadi
perubahan terus menerus, seperti ditunjukkan oleh gerakan eskalator yang diimbangi oleh gerakan orang tersebut dengan kecepatan yang sama
perhatikan Gambar 5.2.
Persamaan kimia untuk reaksi kesetimbangan dinyatakan dengan dua arah anak panah, misalnya pada reaksi pembentukan amonia,
persamaan kimianya ditulis sebagai berikut. N
2
g + 3H
2
g U 2NH
3
g atau 2NH
3
g U N
2
g + 3H
2
g Tinjau reaksi pembentukan belerang trioksida berikut.
2SO
2
g + O
2
g U 2SO
3
g Jika konsentrasi masing-masing zat dalam sistem kesetimbangan itu
diukur. Kemudian hasilnya dituangkan ke dalam bentuk grafik hubungan antara konsentrasi zat dan waktu reaksi maka kurva yang terbentuk seperti
pada Gambar 5.3. Bagaimanakah cara memahami makna kurva pada Gambar 5 .3 ?
Simak dengan saksama. Pada t= 0 detik, hanya terdapat pereaksi SO
2
dan O
2
dengan konsentrasi awal tertentu. Dengan mengendalikan suhu dan tekanan, pereaksi mulai berubah menjadi hasil reaksi SO
3
. Pada saat SO
3
mulai terbentuk, sebagian SO
3
terurai kembali menjadi pereaksi. A kan tetapi, karena jumlah molekul pereaksi lebih banyak, laju
penguraian SO
3
relatif lebih lambat dibandingkan laju pembentukan SO
3
sehingga pembentukan SO
3
masih dominan. Reaksi dalam dua arah ber- langsung terus sampai mendekati waktu t
1
, laju ke dua arah ini hampir sama. Setelah mencapai waktu t
1
, laju pembentukan dan laju penguraian SO
3
sama sehingga konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tidak berubah lagi terhadap waktu. Hal ini ditunjukkan oleh bentuk kurva yang mendatar.
Semua reaksi kesetimbangan dapat dinyatakan dalam bentuk grafik dengan bentuk yang berbeda bergantung pada sifat reaksinya, seperti
ditunjukkan pada Gambar 5.4.
Gambar 5.4
a Kesetimbangan: aA
U
bB, kosentrasi kesetimbangan hasil
reaksi B sama dengan kosentrasi kesetim bangan
pereaksi A. b Kosentrasi kesetimbangan hasil
reaksi B berbeda dengan kosentrasi kesetim bangan
pereaksi A. Kes
etim ban
gan din
am is
Tangga untuk turun
Gambar 5.3
Sistem reaksi kesetimbangan: 2SO
2
g
+ O
2
g
U
2SO
3
g
t
o
t
1
waktu ko
n se
n tr
as i
SO
2
SO
3
O
2
Sumber: Chemistry for You, 2002
Gambar 5.2
Seseorang yang naik eskalator dengan arah berlawanan akan
terlihat seperti berjalan di tempat.
K o
n se
n tr
as i
Waktu K
o n
se n
tr as
i
Waktu [A]
[B] t
1
t
1
[A]
[B] b
a
Kategori