121
Kimia XI SMA
E. Hubungan antara Harga
K
c
dengan K
p
Hubungan antara K
c
dengan K
p
dapat ditentukan berdasarkan rumus: PV
= nRT P
= n
RT V
dengan =
n M
V atau konsentrasi
Untuk reaksi: a Mg
+ b Ng ⎯⎯ →
←⎯ ⎯ c Rg + d Sg
maka: K
P
= [ ] [ ]
[ ] [ ]
c d
R S
a b
M N
P P
P P
K
c
= [ ] [ ]
[ ] [ ]
c d
a b
R S
M N
P
R
= [R] RT P
M
= [M] RT P
S
= [S] RT P
N
= [N] RT K
P
= [ ]
[ ] [ ]
[ ] ⋅
⋅
c d
a b
R RT S RT
M RT N RT
= [ ] [ ]
[ ] [ ]
+ +
c d
c d a
b a b
R S
RT M
N RT
=
+ +
c d c
a b
RT K
RT K
p
= K
c
RT
c+d-a+b
K
p
= K
c
RT
Δn
dengan: K
p
= tetapan kesetimbangan tekanan gas atm Δn = selisih jumlah koefisien gas kanan dan jumlah koefisien gas kiri
R = tetapan gas = 0,082 L atm mol
–1
K
–1
T = suhu K = °C + 273
Diketahui reaksi kesetimbangan: CO
2
g + Cs ⎯⎯
→ ←⎯
⎯ 2 COg Pada suhu 27 °C, harga K
c
= 1,6 × 10
–2
. Hitunglah K
p
Jawab: T = 27 + 273 = 300 K
Koefisien kanan = 2 Koefisien kiri = 1 koefsien zat padat tidak dihitung
Δn = 2 – 1 = 1 K
p
= K
c
RT
Δn
= 1,6 × 10
–2
0,082 · 300
1
= 0,39
C o n t o h 4.4
Sumber: Chemistry, The Molecular Nature of Matter and Change, Martin S. Silberberg, 2000.
122
Kimia XI SMA
1. Tuliskan tetapan kesetimbangan tekanan gas K
p
dari reaksi kesetimbangan berikut. a. 2 BrClg ⎯⎯
→ ←⎯
⎯ Br
2
g + Cl
2
g b. 2 N
2
O
5
g ⎯⎯
→ ←⎯
⎯ 4 NO
2
g + O
2
g c. SF
6
g + 2 SO
3
g ⎯⎯ →
←⎯ ⎯ 3 SO
2
F
2
g d. N
2
Og + 4 H
2
g ⎯⎯
→ ←⎯
⎯ 2 NH
3
g + H
2
Og e. CCl
4
g + HFg ⎯⎯
→ ←⎯
⎯ CFCl
3
g + HClg
2. Diketahui reaksi kesetimbangan: 2 IClg ⎯⎯
→ ←⎯
⎯ I
2
g + Cl
2
g Satu mol ICl terurai dalam ruang 5 liter. Bila K
c
= 0,25, tentukan: a. mol I
2
dan mol Cl
2
yang terbentuk b. K
p
bila P
total
= 2 atm 3. Zat A
2
B terurai menurut reaksi: 2 ABg ⎯⎯
→ ←⎯
⎯ 2 Ag + B
2
g K
c
= 2,5 × 10
–2
Tentukan K
p
pada suhu 27 °C R = 0,082 L atm mol
–1
K
–1
4. Dalam ruang 2 liter, 2 mol NaHCO
3
terurai menurut reaksi: 2 NaHCO
3
s ⎯⎯
→ ←⎯
⎯ Na
2
CO
3
s + CO
2
g + H
2
Og Bila terbentuk 1 mol gas CO
2
dan 1 mol gas H
2
O, dan tekanan total 4 atm, tentukan besarnya K
c
dan K
p
5. Dalam ruang 1 liter, 5 mol gas CCl
4
terurai 60 menurut reaksi: CCl
4
g ⎯⎯ →
←⎯ ⎯ Cg + 2 Cl
2
g Tentukan besarnya K
c
dan K
p
pada suhu 25 °C R = 0,082 L atm mol
–1
K
–1
Latihan 4.4
123
Kimia XI SMA
4.4 Kesetimbangan dalam Industri
Proses produksi zat-zat pada industri, khususnya industri bahan-bahan kimia, ada yang menggunakan reaksi kesetimbangan. Misalnya pada pembuatan amonia
dan pembuatan asam sulfat. Pada proses industri bahan-bahan kimia dihadapkan pada masalah bagaimana mendapatkan hasil sebanyak-banyaknya sekaligus
berkualitas tinggi, namun menggunakan proses yang efektif, efisien, dan biaya yang tidak terlalu besar.
A. Pembuatan Amonia dengan Proses Haber-Bosch
Unsur nitrogen terdapat di atmosfer dan menyusun sebanyak 78 dari volumenya, tetapi karena kelembaman nitrogen, senyawa-senyawa nitrogen
tidak banyak terdapat di alam. Metode untuk menyintesis senyawa-senyawa nitrogen yang dikenal sebagai fiksasi nitrogen buatan, merupakan proses
industri yang sangat penting. Metode utama adalah mereaksikan nitrogen dan hidrogen membentuk amonia. Amonia selanjutnya diubah menjadi senyawa
nitrogen lainnya, seperti asam nitrat dan garam nitrat. Pupuk urea CONH
2 2
merupakan bahan kimia yang terbentuk melalui reaksi NH
3
dengan CO
2
. Amonia juga digunakan dalam pembuatan bermacam-macam monomer yang
mengandung nitrogen untuk industri nilon, polimer-polimer akrilat, dan busa poliutretan. Amonia juga digunakan dalam industri farmasi, macam-macam
bahan organik, anorganik, detergen dan larutan pembersih, pupuk, dan bahan peledak TNT atau trinitrotoluena.
Dasar teori dari reaksi sintesis amonia dan uji laboratorisnya merupakan
penelitian Fritz Haber 1908. Usaha pengembangan proses Haber menjadi proses besar-besaran. Usaha tersebut merupakan tantangan bagi insinyur-
insinyur kimia pada saat itu. Hal ini karena metode tersebut mensyaratkan reaksi kimia dalam fasa gas pada suhu dan tekanan tinggi dengan katalis yang
sesuai. Pekerjaan ini dipimpin oleh Carl Bosch di Badishe Anilin and Soda Fabrik BASF. Pada tahun 1913, pabrik beroperasi dengan produksi 30.000
kg NH
3
per hari. Pabrik amonia modern saat ini mempunyai kapasitas 50 kali lebih besar.
Beberapa data relevan mengenai reaksi sintesis amonia adalah: N
2
g + 3 H
2
g ⎯⎯ →
←⎯ ⎯ 2 NH
3
g ΔH = –92,38 kJmol, suhu = 298 K, K
p
= 6,2 × 10
5
Untuk setiap 1 mol gas nitrogen dan 3 mol gas hidrogen dihasilkan 2 mol gas amonia. Peningkatan tekanan menyebabkan campuran reaksi bervolume
kecil dan menyebabkan terjadinya reaksi yang menghasilkan amonia lebih besar. Reaksi ke kanan bersifat eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik terjadi
jika suhu diturunkan, sehingga reaksi bergeser ke kanan menghasilkan amonia makin besar. Jadi kondisi optimum untuk produksi NH
3
adalah tekanan tinggi dan suhu rendah. Tetapi, keadaan optimum ini tidak mengatasi masalah laju
reaksi. Sekalipun produksi kesetimbangan NH
3
lebih baik terjadi pada suhu rendah, namun laju pembentukannya sangat lambat, sehingga reaksi ini tidak
layak. Salah satu cara untuk meningkatkan reaksi adalah dengan menggunakan
Kategori