Tim Dosen Kimia Dasar FTP

  

Ke se t im ba n ga n

Kim ia

Tim D ose n Kim ia D a sa r FTP

KEAD AAN SETI M BAN G

  Ke a da a n se t im ba n g adalah suatu keadaan

  dimana dua proses yang berlawanan arah berlangsung secara simultan dan terus menerus tetapi tidak ada perubahan yang dapat diamati atau diukur.

  1 . REAKSI REV ERSI BLE D AN I RREV ERSI BLE I r r e ve r sible yaitu reaksi yang berlangsung searah atau reaksi yang yidak dapat dibalik.

  H2O(s) ' H2O(l)

  Re ve r sible

  yaitu reaksi yang dapat dibalik. Salah satu diantaranya adalah nitrogen dengan hidrogen membentuk amonia

  2 . KEAD AAN SETI M BAN G

  Bayangkanlah suatu ruangan tertutup dimana 1 mol gas nitrogen dipanaskan bersama 3 mol gas hidrogen. Pada awalnya, hanya terjai satu reaksi, yaitu pembentukan amonia.

  2

  2

  3 J 2NH N (g) + 3H (g) (g)

  Segera setelah kembali terbentuk, sebagian amonia akan terurai kembali membentuk gas nitrogen dan gas hidrogen,

  3

  2

  2

  2NH (g) J N (g) + 3H (g)

  Selanjutnya, kedua reaksi tersebut akan berlangsung secara simultan (bersama-sama) menurut reaksi dapat balik berikut.

  2

  2

  3 N (g) + 3H (g) ' 2NH (g)

  Kesetimbangan tercapai pada saat laju reaksi maju sama

  3. KESETI M BAN GAN H OM OGEN DAN H ETEROGEN yaitu kesetimbangan yang semua Ke se t im ba n ga n h om oge n komponennya satu fase.

  Ke se t im ba n ga n h e t e r oge n yaitu kesetimbangan yang terdiri dari dua fase atau lebih.

  

Kesetimbangan homogen dapat berupa sistem gas atau larutan .

kesetimbangan heterogen umumnya melibatkan komponen pada-

gas atau cair-gas.

  Con t oh k e se t im ba n ga n h om oge n : N2(g) + 3H2(g) ' 2NH3(g) CH3OOH(aq) ' CH3COO¯(aq) + H⁺(aq)

  Con t oh k e se t im ba n ga n h e t e r oge n : H2O(l) ' H⁺(aq) + OH¯(aq)

Te t a pa n Ke se t im ba n ga n ( K ) c

  } Untuk reaksi umum, ⇔ aA + bB + … gG + hH + …

  } Rumus tetapan kesetimbangan berbentuk } Pem bilang adalah hasil kali konsent rasi spesies- spesies

  yang dit ulis disebelah kanan persam aan ( [ G] , [ H] …) m asing- m asing konsent rasi dipangkat kan dengan koefisien dalam persam aan reaksi yang set ara ( g, h …) . Penyebut adalah hasil kali konsent rasi spesies- spesies yang dit ulis disebelah kiri persam aan ( [ A] . [ B] ..) dan set iap konsent rasi dipangkat kan dengan koefisien reaksinya ( a, b, …) . Nilai num erik t et apan keset im bangan K sangat _c

  Beberapa hal yang perlu diperhatikan tentang nilai tetapan kesetimbangan: Konsentrasi zat yang dimasukkan ke dalam

• persamaan tetapan kesetimbangan adalah konsentrasi setimbang.

  Nilai ketetapan kesetimbangan bergantung pada

• suhu.

  

Nilai ketetapan kesetimbangan mencerminkan

• ketuntasan reaksi. Semakin tuntas reaksi,

  semakin besar konsentrasi produk dan semakin

  kecil konsentrasi pereaksi.

  Contoh

} Tuliskan pernyataan kesetimbangan K

c untuk reaksi berikut : } 2O '3O

  3(g) 2(g) } 2NO ' 2NOCl

• Cl

  (g) 2 (g) Jawab:

  3

  2 } (a) K = [O ] / [O ] c

  2

  3

  2

  2 } (b) K = [NOCl] / [NO] [Cl ] c

  2

  

Pe n gga bu n ga n Ru m u s Te t a pa n

Ke se t im ba n ga n } Dalam menentukan nilai K maka setiap c persaman reaksi kimia harus disetarakan.

  } Jika persamaannya dibalik, maka nilai K c dari persamaan yang baru adalah kebalikan dari persamaan aslinya

  

} Tetapan kesetimbangan untuk reaksi total

K adalah K x K , hasil kali tetapan c(net) c(1) c(2) kesetimbangan untuk reaksi-reaksi terpisah yang digabungkan

• 31
• O
• 18
• ½ O
• ½ O

  2(g)

  2(g)

  2(g)

  ⇔

  2NO

  (g)

  K

  c

  = 4,1 x 10

  N

  2 O (g)

  ⇔ N

  2(g)

  c

  K

  c

  = 1/(2,4 x 10

  ) = 4,2 x

  10

  2 O (g)

  2(g)

  ⇔

  2NO

  (g)

  K

  c

  = ? } Persamaan diatas dapat digabungkan N

  K

  = ?

  2(g)

  Contoh soal

  } Jika diketahui: N

  2(g)

  2(g)

  ⇔

  2NO

  (g)

  K

  c

  = 4,1 x 10

  N

  2(g)

  

(g)

  ⇔ N

  2 O (g)

  K

  c

  = 2,4 x 10

  Bagaimana K

  c

  reaksi: N

  2 O (g)

  2(g)

  ⇔

  2NO

• 31
• O
• 18
• ½ O
• ½ O

  } 35,7 g larutan PCl ditempatkan dalam labu 5 L dipanasi ₅ hingga 250 C dan dipertahankan hingga tercapai kesetimbangan. Setelah dianalisis terdapat 7,87 g Cl . ₂ hitunglah K _c

  PCl PCl + Cl _{5(aq) 3(aq) 2(g)} Mol/L PCl pada awal 35,7g/5L x 1mol/208g = 0,0343 M ₅ Mol/L Cl pada kesetimbangan 7,87g/5L x 1mol/70,9g = ₂

  0,0222 M Dari persamaan diperoleh hubungan kesetimbangan [PCl ] = [PCl ] – [Cl ] = 0,0343 – 0,0222 = 0,0121 M _{5 5 awal 2} PCl + Cl

  PCl _{5(aq) 3(aq) 2(g)} Mol awal 0,0343 Mol bereaksi 0,0222 0,0222 0,0222 Mol setimbang 0,0121 0,0222 0,0222 _{- 2}

  K = ( 0 ,0 2 2 2 ) ( 0 ,0 2 2 2 ) / 0 ,0 1 2 1 = 0 ,0 4 0 7 = 4 ,0 7 x 1 0

  

Te t a pa n k e se t im ba n ga n

t e k a n a n pa r sia l ( Kp) Te k a n a n

  }Untuk sistem yang melibatkan gas biasanya pengukuran dilakukan dalam tekanan bukan konsentrasi. Dalam hal ini tetapan dihitung berdasarkan tekanan parsial gas. }Ketetapan ini disebut K _p

  2 PNH3 Contoh : N g    3H g  ⇌

  2NH g =

  2

  2

  3 Kp P P 3 N H

  2

  2

  }Tekanan total sama dengan jumlah tekanan parsial

  H u bu n ga n Kc de n ga n Kp Tekanan parsial gas bergantung pada konsentrasi. n = =

  Dari persamaan gas ideal  :  PV  nRT,maka tekanan : P RT

  V

• ฀ Untuk kesetimbangan :  mA g   nB g   pC g   qD g

  ( ) ( ) ( ) ( ) p q P P

  C D = maka,persamaan Kp adalah : Kp m n

  P P A B ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ = = = =

  Dimana P   A .RT ; P   B .RT ; P   C .RT ; P   D .RT ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ A B C D sehingga,

• p q p q p q
• C RT D RT C D . RT p q – m n   = = = K

  K . RT   ( ) p

  C

• m n m n m n A RT B RT A B . RT Δ

  

Pe r h it u n ga n da la m

k e se t im ba n ga n k im ia

} Hitunglah Kp dan Kc untuk kesetimbangan reaksi berikut pada

_o 10 atm dan 200 C

  N (g) + 3H (g)

  2NH (g) _{2 2} Æ ₃ tekanan NH pada keadaan tersebut adalah 50,7%. ₃ R = 0,0821 Latm/mol K Jawab: Tekanan total = 10 atm = P + (P + P )

  PNH = 50,7% tekanan total ₃ = 0,507 x 10 atm = 5,07 atm P + P = 10 – 5,07 = 4,93 atm

  Karena perbandingan N dan H adalah 1 : 3 maka, _{2 2}

  − + =

  

= = =

Δ =

• − =

  Asa s Le Ch a t e lie r

  Pada tahun 1884, Henri Louis Le Chatelier berhasil menyimpulkan pengaruh faktor luar terhadap kesetimbangan. Kesimpulan Le Chatelier tersebut dikenal dengan Asas

  Le Chatelier sebagai berikut

  Bila t erhadap suat u keset im bangan dilakukan suat u t indakan ( aksi) m aka sist em it u akan m engadakan reaksi yang cenderung m engurangi pengaruh aksi t ersebut .

  Secara singkat asal Le chatelier dapat di simpulkan sebagai :

  Re a k si = - Ak si

  Cara sistem bereaksi adalah dengan melakukan pergeseran ke

Ke se t im ba n ga n dipe n ga r u h i ole h : 1 . Kon se n t r a si

  } Jika k onse nt r a si sa la h sa t u pe r e a k si

  dipe r be sa r , maka kesetimbangan akan bergeser

  ke k a na n, jika k onsent ra si sa la h sa t u produk

  dipe r be sa r , maka kesetimbangan akan bergeser k e k ir i.

  } Jika konsentrasi se m ua k om pone n dipe r k e cil, misalnya dengan pengenceran atau memperbesar volume, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang j um la h m olek ulnya t erba nya k (dengan demikian konsentrasi bertambah besar).

Ke se t im ba n ga n dipe n ga r u h i ole h : 2 . Te k a n a n a t a u Volu m e

  } Apabila tekanan dalam sistem kesetimbangan

  

dipe r be sa r atau volume diperkecil, maka

  kesetimbangan bergeser ke arah zat-zat yang mempunyai k oefisien k ecil.

  } Apabila tekanan dalam sistem kesetimbangan

  dipe r k e cil atau volume diperbesar maka

  kesetimbangan bergeser ke arah zat-zat yang mempunyai k oefisien besa r.

Ke se t im ba n ga n dipe n ga r u h i ole h : 3 . Su h u

  } Apabila suhu sistem kesetimbangan dipe r be sa r maka kesetimbangan akan bergeser ke zat-zat yang menyerap kalor

  ( r e a k si e n dot e r m )

  } Apabila suhu sistem kesetimbangan dipe r k e cil maka kesetimbangan akan bergeser ke zat-zat yang melepaskan kalor ( rea k si ek sot erm )

  } Contoh : pembentukan NO dari N O merupakan proses _{2 2 4} endoterm (membutuhkan energi sebesar 58 kJ) sehingga peningkatan suhu menyebabkan kesetimbangan ke arah pembentukan NO , sedangkan reaksi pembentukan N O _{2 2 4} merupakan proses eksoterm (melepaskan energi sebesar 58 kJ) sehingga penurunan suhu menyebabkan kesetimbangan ke arah pembentukan _o

  } N Æ 2NO

Ke se t im ba n ga n dipe n ga r u h i ole h : 4 . Ka t a lis

  } Dalam reaksi kesetimbangan, katalis dapat

  m e m pe r be sa r la j u r e a k si m a j u da n r e a k si ba lik sa m a k u a t , tetapi tidak mempengaruhi susunan kesetimbangan.

  } Katalis dapat mempercepat tercapainya kesetimbangan.

  } Katalis pada reaksi yang memerlukan suhu tinggi sangatlah penting, karena adanya katalis dapat menyebabkan reaksi berlangsung pada suhu yang lebih rendah. Hal ini penting, apabila suhu tinggi dapat

  Soal

  1 } Nitrogen dioksida cenderung berasosiasi bila temperatur diturunkan membentuk dinitrogen tetraoksida, Ke dalam labu tertutup ukuran 100 mL ditaruh 0,235g NO

  2 o dan kesetimbangan dicapai pada 55 C.

  Pada temperatur tersebut ternyata terdapat 0,115g NO . Hitunglah K 2 c Soal

  2 } Pemanasan natrium bikarbonat akan menghasilkan CO menurut reaksi berikut:

  2 NaHCO Æ Na CO + CO + H O 3(s) 2 3(s) 2(g) 2 (g) o

  Jika pada 125 C nilai Kp untuk reaksi tersebut adalah 0,25 maka hitunglah tekanan parsial (atm) karbondioksida dan uap air dalam sistem kesetimbangan ! Soal

  3 } PCl dapat terdekomposisi menjadi PCl

  5

  3 dan Cl membentuk reaksi

  2 kesetimbangan :

• PCl PCl Cl
₅ ⎯⎯→ _{3 2} ←⎯⎯ o

  

Bila pada temperatur 250 C harga K

p untuk reaksi tersebut adalah 2 dan PCl

  5

terdisosiasi sebanyak 10%, hitunglah

tekanan total sistem.