7:19 PM
Sulaiman Agan
aA + bB ? cC + dD dimana a, b, c, dan d adalah koefisien stokiometri dari A, B, C, dan D.
Tetapan kesetimbangan (K) untuk reaksi tersebut pada suhu tertentu dapat dinyatakan :
Lambang Q digunakan untuk nilai perbandingan konsentrasi (quosien konsentrasi) pada setiap keadaan. Nilai perbandingan konsentrasi Q, untuk reaksi kesetimbangan disebut “TETAPAN KESETIMBANGAN “dengan lambang K.
Dalam sistem pada kesetimbangan, dapat dinyatakan Q = K
Dalam sistem bukan kesetimbangan, dapat dinyatakan Q ? K
Jadi tetapan kesetimbangan untuk reaksi,
Besarnya tetapan kesetimbangan suatu reaksi pada temperatur tertentu hanya dapat ditentukan dengan data ekperimen dan tidak dapat diramalkan dari persamaan reaksi. Keteraturan yang diperoleh dari data eksperimen tentang sistem kesetimbangan dikenal dengan “hukum kesetimbangan”. Ada dua cara, yaitu pertama menggunakan energi bebas standar reaksi dan kedua dengan pengukuran langsung konsentrasi kesetimbangan yang dapat disubstitusikan ke dalam ungkapan aksi massa. Komposisi kesetimbangan dapat berubah bergantung pada kondisi reaksi. Akan tetapi, pada tahun 1864 Cato Maximillian Gulberg dan Peter Wage menemukan adanya suatu hubungan yang tetap antara
konsentrasi komponen dalam kesetimbangan. Hubungan yang tetap ini disebut Hukum Kesetimbangan atau Hukum Aksi Massa. Harga tetapan kesetimbangan sangat berguna baik secara kuantitatif maupun kualitatif. Secara kuantitatif, memungkinkan untuk
digunakan untuk menghitung konsentrasi pereaksi dan atau hasil reaksi dalam sistem kesetimbangan, sedang secara kualitatif, dapat memberikan informasi tentang sejauh mana reaksi berlangsung kearah reaksi sempurna.
Tetapan kesetimbangan berubah jika temperatur berubah. Pada temperatur tertentu, mungkin terdapat banyak campuran reaksi, setiap reaksi mempunyai konsentrasi pereaksi yang berbeda dalam keadaan kesetimbangan.
Suatu reaksi dapat dinyatakan lebih dari satu persamaan, besarnya tetapan kesetimbangan bergantung pada persamaan reaksi. Dengan demikian persamaan reaksi harus diketahui untuk menyatakan tetapan kesetimbangan.
Misalnya,
Secara garis besar umum tentang tetapan kesetimbangan dapat diungkapkan bahwa:
“Jika harga K besar, berarti kedudukan kesetimbangan jauh di sebelah kanan, sebaliknya jika harga K kecil berarti hanya sejumlah kecil hasil reaksi yang ada dalam kesetimbangan“.
Apakah arti ungkapan tetapan kesetimbangan ini ?
Jika K=1 maka kesetimbangan akan bergeser kearah kanan membentuk produk. Sebaliknya jika K=1 maka kesetimbangan akan bergeser kekiri membentuk reaktan.
Makna tetapan kesetimbangan bagi suatu reaksi antara lain :
2. Meramalkan arah reaksi
Apabila zat pada ruas kiri dan ruas kanan dari suatu reaksi kesetimbangan dicampurkan dalam suatu wadah reaksi maka sangat mungkin bahwa campuran tidak setimbang. Reaksi harus berlangsung ke kanan atau ke kiri sampai mencapai kesetimbangan.
Dalam penentuan harga tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi dan tekanan parsial gas haruslah mengetahui hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan.
Disosiasi adalah peruraian suatu zat menjadi zat lain yang lebih sederhana. Disosiasi yang terjadi akibat pemanasan disebut disosiasi termal. Disossiasi yang berlangsung dalam ruang tertutup akan berakhir dengan suatu kesetimbangan yang disebut kesetimbangan disosiasi.
Beberapa contoh kesetimbangan disosiasi gas :
Besarnya fraksi yang terdisosiasi dinyatakan oleh derajat disosiasi (a), yaitu perbandingan antara jumlah zat yang terdisosiasi dengan jumlah zat mula-mula :
Hubungan kuantitatif mol zat sebelum dan sesudah reaksi dapat digambarkan misalnya pada reaksi disosiasi Secara umum reaksi disosiasi dapat dinyatakan sebagai berikut :
Misal jumlah A mula-mula = a mol dan derajat disosiasi = a, maka jumlah zat A yang terdisosiasi = a x a mol, dan jumlah mol B yang terbentuk = n x aa mol. Susunan kesetimbangan dapat dirumuskan sebagai berikut :
Reaksi kimia mencapai kesetimbangan dinamik dengan ciri umum kesetimbangan perubahan fisika.
Reaksi kesetimbanan yang terpenting adalah reaksi yang berlangsung
dalam air.
Tetapan kesetimbangan untuk suatu reaksi total adalah hasil kali tetapan kesetimbangan dari reaksi yang digabungkan.
Tekanan parsial gas bergantung pada konsentrasi. Dari persamaan gas ideal, yaitu :
PV = nRT
Maka tekanan gas
Jadi setiap penulisan tetapan kesetimbangan perlu dituliskan pula reaksi kesetimbangannya, karena nilai K tergantung pada bagaimana persamaan reaksinya.
Banyak proses industri zat kimia yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan. Agar efesien, kondisi reaksi haruslah diusahakan sedemikian sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan reaksi balik. Misalnya:
1. Pembuatan Amonia menurut proses Haber-Bosch
Nitrogen terdapat melimpah di udara, yaitu sekitar 78% volume. Walaupun demikian, senyawa nitrogen tidak terdapat banyak di alam. Satu-satunya sumber alam yang penting ialah NaNO3 yang disebut Sendawa Chili. Sementara itu, kebutuhan senyawa nitrogen semakin banyak, misalnya untuk industri pupuk, dan bahan peledak. Oleh karena itu, proses sintesis senyawa nitrogen, fiksasi nitrogen buatan, merupakan proses industri yang sangat penting. Metode yang utama adalah mereaksikan nitrogen dengan hidrogen membentuk amonia. Selanjutnya amonia dapat diubah menjadi senyawa nitrogen lain seperti asam nitrat dan garam nitrat.
Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hidrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia
juga dari Jerman.
Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukan NH3) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi
tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500oC sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen.
Dewasa ini, seiring dengan kemajuan teknologi, digunakan tekanan yang jauh lebih besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan.
Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk amonia.
Diagram alur dari proses Haber-bosch untuk sintesis amonia
diberikan pada Gambar 10.
2. Pembuatan Asam Sulfat Menurut Proses Kontak
Industri lainnya yang berdasarkan reaksi kesetimbangan yaitu pembuatan asam sulfat yang dikenal dengan proses kontak. Reaksi yang terjadi dapat diringkas sebagai berikut ;
Tahap penting dalam proses ini adalah reaksi (2). Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan dan eksoterm. Sama seperti pada sintesis amonia, reaksi ini hanya berlangsung baik pada suhu tinggi. Akan tetapi pada suhu tinggi justru kesetimbangan bergeser ke kiri.
Dalam industri kimia, jika campuran reaksi kesetimbangan mencapai kesetimbangan maka produk reaksi tidak bertambah lagi. Akan tetapi produk reaksinya diambil atau disisihkan, maka akan menghasilkan lagi produk reaksi.
Amonia yang terbentuk dipisahkan dari campuran kesetimbangan dengan cara pencarian dari gas nitrogen di daur ulang ke wadah reaksi untuk menghasilkan produk reaksi.
Banyak proses alamiah dalam kehidupan sehari-hari berkaitan dengan perubahan konsentrasi pada sistem kesetimbangan. pH darah dan jaringan badan kira-kira 7,4 . Harga ini diatur dalam darah berada dalam kesetimbangan dengan ion hidrogen karbonat dan ion hidrogen.
Jika konsentrasi ion hidrogen bertambah, ion-ion ini bereaksi dengan ion hidrogen karbonat. Jika konsentrasi ion hidrogen terlampau rendah, asam karbonat bereaksi menghasilkan hidrogen. Oksigen diangkut dari paru-paru ke sel badan oleh haemoglobin dalam sel darah merah. Dalam paru-paru, konsentrasi oksigen cukup tinggi dan haemoglobin bereaksi dengan oksigen membentuk oksihemoglobin. Reaksi ini dapat ditulis,
Dalam jaringan tubuh, konsentrasi oksigen rendah, sehingga reaksi sebaliknya yang terjadi, yaitu menghasilkan oksigen untuk digunakan dalam sel tubuh.
Ketika oksigen diangkut dari paru-paru ke jaringan tubuh, karbon dioksida yang dihasilkan oleh respirasi sel angkut dari jaringan tubuh ke paru-paru.
Dalam jaringan tubuh karbon dioksida yang konsentrasinya relatif tinggi melarut dalam darah bereaksi dengan air membentuk asam karbonat.
Dalam paru-paru di mana konsentrasi karbon dioksida relatif rendah, reaksi sebaliknya yang terjadi dan karbon dikeluarkan dari darah ke udara.
Jika air tanah mengalir melalui daerah berkapur, maka batu kapur melarut. Jika air berjumpa dengan udara yang mengandung sedikit karbondioksida maka karbon dioksida akan dilepaskan dari larutan ke udara, sehingga kalsium karbonat mengendap.
Reaksi setimbang adalah reaksi yang
terjadi berlangsung secara dua arah. Reaksi ini berlangsung secara
reversibel atau bolak-balik. Dalam kehidupan sehari-hari, reaksi
kesetimbangan dinamis dapat diamati pada proses penguapan air. Jika kita
memanaskan air dalam wadah terbuka, maka air akan menguap dan makin
lama air akan habis. Akan tetapi, bila air yang kita panaskan berada
dalam wadah tertutup, maka air akan menguap kemudian uap air akan
mengembun menjadi titik-titik air.
Pengetahuan
mengenai reaksi kesetimbangan ini berguna sekali dalam bidang industri.
Dalam industri, reaksi kesetimbangan sangat dihindari. Mengapa? Karena
reaksi-reaksi dalam industri harus menghasilkan proses yang
menguntungkan, banyak, dan cepat. Sejumlah bidang industri yang
memanfaatkan pengetahuan reaksi kesetimbangan antara lain industri
pembuatan amoniak dengan Proses Haber dan pembuatan asam sulfat dengan
Proses Kontak.
Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran ketimbangan? Beberapa faktor tersebut antara lain sebagai berikut:1. Perubahan konsentrasi.
Jika konsentrasi zat diperbesar maka reaksi akan bergeser menjauhi zat tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi zat diperkecil, maka reaksi kesetimbangan akan bergeser mendekati zat tersebut. Konsentrasi zat bisa berubah namun harga konstanta kesetimbangan akan selalu tetap.
2. Perubahan tekanan.
Jika tekanan diperbesar, maka reaksi bergeser ke jumlah koefisien kecil. Sedangkan jika tekanan diperkecil, maka reaksi bergeser ke jumlah koefisien besar. Koefisien merupakan jumlah angka di sebelah kiri atau kanan sebuah reaksi kimia. Tekanan bisa saja berubah namun konstanta kesetimbangan tidak akan berubah.
3. Perubahan volum.
Jika volum diperbesar maka reaksi bergeser ke jumlah koefisien yang besar. Sedangkan bila volum diperkecil reaksi bergeser ke jumlah koefisien kecil. Pergeseran kesetimbangan karena perubahan volum tidak mengubah harga konstanta kesetimbangan.
4. Penambahan katalis.
Penambahan katalis dalam suatu reaksi kesetimbangan tidak akan menggeser kesetimbangan. Katalis hanya mempercepat laju reaksi sehingga katalis hanya mempercepat terjadinya kesetimbangan. Meski demikian, setelah keadaan setimbang telah terjadi maka penambahan katalis tidak akan berpengaruh.
5. Penambahan temperatur.
Jika temperatur dinaikkan, kesetimbangan bergeser ke reaksi endoterm (reaksi yang membutuhkan kalor). Sebaliknya, jika temperatur diturunkan maka kesetimbangan bergeser ke reaksi eksoterm (rekasi yang melepaskan kalor). Terjadinya pergeseran kesetimbangan akibat perubahan temperatur bukan untuk mempertahankan kesetimbangan, tetapi karena dalam reaksi tersebut terdapat reaksi yang membutuhkan kalor dan ada reaksi yang tidak butuh kalor.
Semoga informasi seputar faktor yang mempengaruhi reaksi kesetimbangan ini bisa berguna untuk Anda.
Sumber : http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_fisika1/kesetimbangan_kimia/tetapan-kesetimbangan/
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_fisika1/kesetimbangan_kimia/tetapan-kesetimbangan-pada-tekanan-parsial-kp/
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_fisika1/kesetimbangan_kimia/penentuan-harga-tetapan-kesetimbangan-berdasarkan-konsentrasi-dan-tekanan-parsial-gas/
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_fisika1/kesetimbangan_kimia/aplikasi-prinsip-kesetimbangan-kimia-dalam-industri/
http://www.anneahira.com/kesetimbangan-kimia.htm
Posted in: kimia,Pelajaran,tugas
0 comments:
Post a Comment