Kesetim bangan Kim ia
113
Perhatikan sistem reaksi kesetimbangan berikut. 2NO
2
g U N
2
O
4
g Jika tekanan sistem dinaikkan dengan cara memperkecil volume
wadah, sistem akan bereaksi sedemikian rupa sehingga pengaruh volume sekecil mungkin. Bagaimanakah sistem akan bertindak? Tekanan
diperbesar atau volume wadah diperkecil, memacu sistem untuk memperkecil pengaruh tekanan dengan cara mengurangi jumlah molekul. Frekuensi dan
jumlah molekul yang bertumbukan dengan dinding wadah makin sedikit sehingga kenaikan tekanan menjadi minimum. Dengan demikian, posisi
kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya paling sedikit.
Pada reaksi pembentukan N
2
O
4
, ke arah mana posisi kesetimbangan akan bergeser? Ingat, perbandingan koefisien reaksi menyatakan
perbandingan jumlah molekul. Oleh karena itu, kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan N
2
O
4
sebab jumlah molekulnya setengah dari jumlah molekul NO
2
.
Gambar 5.9
Ketika tekanan diperbesar atau volume diperkecil, sistem
kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya
sedikit .
Berdasarkan uraian tersebut, jika tekanan sistem meningkat, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih sedikit
seperti ditunjukkan pada Gambar 5.9. Bagaimana jika jumlah molekul pereaksi sebanding dengan jumlah molekul hasil reaksi? Misalnya pada
reaksi berikut.
H
2
g + I
2
g
U
2HIg Jika jumlah molekul pereaksi sebanding dengan hasil reaksi atau jumlah
koefisien pereaksi sama dengan hasil reaksi maka perubahan tekanan atau volume sistem tidak akan berpengaruh terhadap sistem kesetimbangan.
Bagaimana jika ke dalam sistem reaksi yang berada dalam kesetimbangan ditambahkan gas lembam inert seperti gas mulia He, Ne, Ar? Apakah
sistem kesetimbangan terganggu? Jika gas inert seperti He, Ne, atau Ar dimasukkan ke dalam sistem reaksi yang berada dalam kesetimbangan,
tekanan total sistem meningkat sebab jumlah molekul bertambah.
Tekanan total sistem merupakan jumlah aljabar dari tekanan parsial masing-masing komponen. Menurut Dalton:
P
total
= P
1
+ P
2
+ P
3
+ ….. + P
i
. P
total
adalah tekanan total sistem. P
1
, P
2
, ..., P
i
adalah tekanan parsial masing-masing komponen gas. Jika tekanan parsial dari komponen sistem berubah, komposisi gas
akan berubah. Akibatnya, sistem kesetimbangan juga turut berubah. Hal ini karena tetapan kesetimbangan ditentukan oleh nilai tekanan parsial
masing-masing komponen gas.
Sumber: Chemistry McMurry,2001
= N
2
= H
2
= NH
3
Pengaruh Tekanan olume
Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut: N
2
g + 3H
2
g
U
2NH
3
g Jika tekanan dalam sistem kesetimbangan diturunkan, bagaimanakah pergeseran
kesetimbangannya?
Jawab: Penurunan tekanan akan menggeser posisi kesetimbangan ke arah yang jumlah
molekulnya lebih banyak. Dalam sistem ini, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah pereaksi N
2
+ H
2
.
Contoh
5.4
114
Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XI
Gas inert tidak bereaksi dengan komponen gas yang terdapat dalam sistem kesetimbangan sehingga komposisi dari masing-masing komponen
sistem kesetimbangan tidak berubah. Akibatnya, penambahan gas inert tidak memengaruhi keadaan kesetimbangan. Penambahan gas inert ke
dalam sistem kesetimbangan hanya menambah satu komponen tekanan parsial, sedangkan komponen parsial gas dalam sistem kesetimbangan
tidak berubah.
C. Hubungan Kuantitatif Pereaksi dan Hasil
Reaksi
Pada awal bab, telah dijelaskan makna tetapan kesetimbangan secara kualitatif, yaitu perbandingan konsentrasi zat-zat yang terlibat dalam
sistem reaksi kesetimbangan dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Pada subbab ini, Anda akan menentukan secara kuantitatif hubungan
antara konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi dalam sistem reaksi kesetimbangan.
Kerjakanlah di dalam buku latihan. 1.
Untuk sistem reaksi penguraian termal CaCO
3
menjadi CaO dan CO
2
, variabel apa yang dapat Anda ukur untuk mengkaji sistem kesetimbangannya?
2. Penguraian H
2
O
2
A
menjadi H
2
O
A
dan O
2
g membentuk reaksi kesetimbangan menurut persamaan:
H
2
O
2
A U
H
2
O
A
+ O
2
g a
ariabel apa yang dapat Anda ukur untuk meng- kaji sistem tersebut?
b Akan bergeser ke arah manakah posisi kesetim- bangan jika gas O
2
dikeluarkan dari sistem reaksi? 3.
T injau reaksi: H
2
g + I
2
g
U
2HIg. Jika dalam sistem kesetimbangan ini sejumlah kecil gas
HI dikeluarkan, bagaimana sistem kesetimbangan bereaksi? Gambarkan grafik kesetimbangan sebelum
dan sesudah pengeluaran gas HI.
4. Karbon monoksida dibentuk ketika karbon dioksida
bereaksi dengan karbon padat dalam bentuk grafit. Persamaan termokimianya:
CO
2
g + Cs
U
2COg
Δ
H
o
= –172,5 kJ Pada suhu tinggi atau suhu rendah pembentukan
karbon monoksida lebih banyak? Jelaskan. 5.
Indikator kelembapan dibuat dengan cara melapisi benda dengan hidrat kobaltII klorida, yang dapat
berubah warna seperti berikut: [CoH
2
O
6
]Cl
2
s
U
[CoH
2
O
4
]Cl
2
.2H
2
Os
Merah muda Biru
Jika di udara terbuka terbentuk warna merah muda, apakah udara kering atau udara lembap? Jelaskan.
6. Mengapa reaksi penguraian suatu zat, umumnya
dilakukan pada suhu tinggi? Misalnya: I
2
g
U
2Ig 7.
Penguraian N
2
O
4
menjadi NO
2
bersifat eksoterm. Persamaannya:
N
2
O
4
g
U
2NO
2
g
Δ
H
o
= –58,8 KJ Jika dalam dua buah gelas ukur masing-masing diisi
dengan campuran N
2
O
4
dan NO
2
, kemudian salah satunya direndam dalam es, dalam gelas ukur manakah
konsentrasi NO
2
lebih banyak? 8.
Analisislah persamaan reaksi kesetimbangan berikut. Apakah peningkatan tekanan sistem akan meningkat-
kan hasil reaksi atau tidak? a.
2NOg + O
2
g
U
2NO
2
g b.
COg + Cl
2
g
U
COCl
2
g c.
2NOg + Br
2
g
U
2NOBrg d.
Cs + S
2
g
U
CS
2
g e.
H
2
g + Cl
2
g
U
2HClg 9.
Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut. 2NOg + Br
2
g
U
2NOBrg Gunakan prinsip Le Chatelier untuk meramalkan
pengaruh aksi berikut terhadap posisi kesetimbangan jika:
a. tekanan sistem NO dinaikkan;
b. volume sistem digandakan dua kali; dan
c. ditambah gas helium.
Tes Kompetensi Subbab
B
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
