Penjumlahan Reaksi Kesetimbangan Manipulasi Tetapan Kesetimbangan

120 Mudah dan Aktif Belajar Kimia untuk Kelas XI

3. Tetapan Kesetimbangan dalam Bentuk Tekanan Parsial

p Pada topik sebelumnya, Anda sudah mengenal istilah tekanan parsial, yaitu tekanan salah satu komponen sistem yang terdapat dalam campuran gas. Selain dengan konsentrasi molar, tetapan kesetimbangan untuk sistem reaksi yang melibatkan gas dapat dinyatakan dengan tekanan parsial masing-masing komponen gas. Simak sistem reaksi kesetimbangan berikut: N 2 g + 3H 2 g U 2NH 3 g Bagaimanakah persamaan tetapan kesetimbangan untuk reaksi tersebut yang diungkapkan dalam bentuk tekanan parsial komponen gas? Pada dasarnya tetapan kesetimbangan dalam bentuk tekanan parsial tidak berbeda dengan tetapan kesetimbangan dalam konsentrasi molar. Dalam bentuk tekanan parsial diungkapkan sebagai berikut. 2 2 NH NH 3 3 3 3 N H N H 2 2 2 2 P P = P P P P K ⇒ K p adalah tetapan kesetimbangan dalam bentuk tekanan parsial. 2 3 NH N H 3 2 2 P , P , P adalah tekanan parsial masing-masing komponen gas dalam kesetimbangan yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Perkalian dengan faktor 1 2 dan pembalikan arah reaksi a menghasilkan tetapan kesetimbangan: K c = 1 2 1 a K = 0,2 Penjumlahan dengan reaksi b menghasilkan tetapan kesetimbangan berikut: K c = K a × K b = 0,2 × 1,4 = 0,28 Jadi, nilai tetapan kesetimbanganK c untuk reaksi pembentukan NOBr dari unsur- unsurnya adalah 0,28. Sekilas Kimia Fritz Haber 1868–1934 Sumber: http:nobelprize.org Fritz Haber yang lahir pada 9 Desember 1868 di Breslau, Jerman, adalah seorang ahli kimia Jerman yang memulai penelitiannya di bidang dekomposisi dan pembakaran hidrokarbon. Haber berhasil menemukan teknik sistesis amonia dari H 2 dan N 2 yang dapat digunakan untuk industri. Dalam teknik sintesisnya, Haber menggunakan prinsip Le Chatelier untuk menentukan suhu dan tekanan optimum sistesis amonia menggunakan osmium sebagai katalis. Menentukan Tekanan Parsial Gas dalam Sistem Kesetimbangan Uap HCl dapat bereaksi dengan uap amonia menurut persamaan: HClg + NH 3 g U NH 4 Cls Jika nilai K p = 0,15, berapakah tekanan parsial komponen gas dalam sistem kesetimbangan tersebut? Jawab: 1. Lakukan pemisalan untuk menentukan tekanan parsial masing-masing komponen. 2. Hitung tekanan parsial masing-masing komponen gas menggunakan tetapan kesetimbangan. Oleh karena NH 4 Cl zat murni, tidak perlu dihitung dalam tetapan kesetimbangan. Koefisien reaksi HCl dan NH 3 sama sehingga tekanan parsialnya juga sama, misalnya x atm. Persamaan tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini adalah sebagai berikut. K p = 3 2 HCl NH 1 1 1 = atau x = , x= 2,58 P P xx 0,15 Dengan demikian, tekanan parsial HCl dan NH 3 besarnya sama yaitu 2,58 atm. Contoh 5.9 Kesetim bangan Kim ia 121

4. Hubungan

p dan c Dalam reaksi kesetimbangan yang melibatkan gas, nilai K dan K c dapat sama atau beda. Tinjau persamaan reaksi hipotetik berikut. α A + β B U γ C + δ D Tetapan kesetimbangan untuk reaksi tersebut dalam bentuk tekanan parsial dan konsentrasi molar adalah sebagai berikut. C D A B P P = P P K γ δ α β dan [C] [D] = [A] [B] K γ δ α β ? Bagaimanakah hubungan antara K dan K c dalam sistem reaksi yang sama? Apakah memiliki nilai yang sama atau beda? Masih ingatkah Anda tentang persamaan gas ideal yang berguna untuk menentukan volume molar gas nonstandar? Persamaan tersebut dapat menujukkan hubungan tekanan dan konsentrasi molar gas. Persamaannya adalah P = nRT. Persamaan ini dapat diubah menjadi: n P= RT v atau P= [C]RT Tekanan parsial A dapat ditulis sebagai: P A = [A] RT. Dengan memasukkan persamaan tekanan parsial komponen gas ke dalam persamaan K , diperoleh: C D A B P P [C]RT [D]RT = = P P [A]RT [B]RT K γ δ γ δ α β α β atau + + [C] [D] = RT [A] [B] K γ δ γ δ α β α β − Persaman tersebut masih dapat disederhanakan menjadi: K = K C RT Δn , Δn adalah selisih koefisien reaksi. Δ n = Jumlah mol hasil reaksi – jumlah mol pereaksi Δ n = Total m ol of product – total m ol of reactant. Note Catatan Contoh 5.10 Menghitung Tetapan Kesetimbangan Sistem Gas 1. Tuliskan rumus persamaan K p dan K c untuk reaksi: 2SO 2 g + O 2 g U 2SO 3 g Bagaimanakah hubungan antara K dan K c untuk reaksi tersebut? Jawab: 2 SO2 2 SO O 2 2 P = P P K dan 2 3 2 2 2 [SO ] = [SO ] [O ] C K Pada persamaan reaksi di atas , Δ n = 2 – 3 = –1. Dengan demikian, K p = K c RT –1 . 2. Pada 300K, nilai K p untuk reaksi oksidasi SO 2 tersebut adalah 7,5. Tentukan nilai K c . Jawab: Hubungan K p dan K c adalah K p = K c RT –1 Nilai K c untuk reaksi tersebut: 7,5 = K c 0,082 L atm K –1 mol –1 × 300 K –1 K c = 0,3 Jadi, nilai tetapan kesetimbangan dalam konsentrasi molar sebesar 0,3 nilai K c tidak sama dengan K p .