Kesetimbangan Kimia

4244

tBab 4

KESETIMBANGAN KIMIA

Untuk memperoleh gambaran konsep setimbang baiklah kita ambil contoh proses kesetimbangan air dengan uap air dalam sebuah botol. Bila air diletakkan didalam botol terbuka dan dibiarkan dalam waktu yang cukup lama, maka air didalam botol akan berkurang, karena butil-butir air air mnguap dari permukaan air dan keluar dari botol. Pada botol tertutup uap air yang terjadi pada proses penguapan tidak keluar dari botol, akbibatnya bila uap telah menjadi jenuh ada sebagian uap air tersebut akan mengembun kembali menjadi bulir-bulir air yang menempel pada botol dan akhirnya mengalir lagi (Gb. 3.1.).

Proses ini berlangsung terus menerus. Mengapa air dalam botol tetap, karena jumlah air yang menguap sama dengan jumlah uap air yang mengembun kembali menjadi air, atau dapat dikatakan bahwa didalam botol tersebut laju penguapan air sama dengan laju pengembunan air. Proses demikian ini disebut dengan kesetimbangan dinamis, yaitu proses bolak balik dengan laju yang sama untuk kedua arah Proses kesetimbangan dinamis ini dapat terjadi pula dalam suatu reaksi kimia.

A. Reaksi Berkesudahan dan Dapat Balik

Reaksi kimia berdasar arahnya dibedakan menjadi reaksi berkesudahan (satu arah) dan reaksi dapat balik (dua arah). Pada reaksi berkesudahan zat zat hasil tidak dapat saling bereaksi kembali menjadi zat pereaksi.

Contoh :

NaOH (aq) + HCl (aq) ( NaCl(aq) + H2O(l)

Pada reaksi di atas reaksi hanya berlangsu ke arah kanan, sebab bila NaCl dilarutkan ke dalam air tidak akan pernah menjadi NaOH dan HCl.

Reaksi dapat balik dapat berlangsung dalam dua arah artinya zat-zat hasil reaksi dapat saling bereaksi untuk membentuk zat pereaksi kembali.

Contoh :

Jika timbal (II) sulfat padat yang berwarna putih bila direaksikan dengan larutan natrium iodida akan membentuk endapan timbal (II) iodida yang berwarna kuning dengan reaksi,

(1)PbSO4 (s) + 2 NaI (aq) ((( PbI2(s) + Na2SO4 (aq)

(putih)

(kuning)

Sebaliknya bila padatan timbal(II) iodida yang berwarna kuning dari reaksi diatas ditambah larutan natrium sulfat, maka akan terbentuk kembali endapan warna putih dari timbal(II) sulfat dengan reaksi,

(2)PbI2 (s) + Na2SO4 (aq) ((( PbSO4 (s) + 2 NaI (aq)

(kuning)

(putih)

Jika diamati dari kedua reaksi tersebut maka akan tampak bahwa reaksi yang kedua merupakan kebalikan dari reaksi yang pertama, dan dengan demikian reaksi diatas dikatakan reaksi dapat balik atau. Bila kedua reaksi itu berlangsung secara bersamaan disebut juga sebagai reaksi bolak-balik dan ditulis ditandai dengan dua panah dengan arah berlawanan.

PbSO4 (s) + 2 NaI (aq) ( PbI2(s) + Na2SO4 (aq)

Reaksi kesetimbangan dinamis dapat terjadi bila reaksi yang terjadi merupakan reaksi bolak balik.

B. Keadaan Setimbang

Meskipun hampir semua reaksi merupakan reaksi dapat balik, tetapi tidak semua reaksi dapat balik akan dapat menjadi reaksi setimbang. Untuk dapat menjadi suatu reaksi setimbang diperlukan persyaratan antara lain, reaksinya bolak-balik, sistemnya tertutup, dan bersifat dinamis.

1. Reaksi bolak-balik.

Suatu reaksi kadang-kadang perlu adanya pengaruh dari luar untuk dapat balik, oleh karena itu reaksi tersebut tidak dapat berlangsung secara bersamaan, misalnya reaksi antara timbal (II) sulfat dengan larutan natrium iodida diatas, tentunya tidak akan berlangsung dalam waktu yang bersamaan.

Suatu reaksi dapat menjadi reaksi kesetimbangan bila reaksi baliknya dapat dengan mudah berlangsung secara bersamaan, seperti yang terjadi pada proses penguapan air dan pengembunan air didalam botol pada awal bab ini. Proses penguapan dan pengembunan dapat berlangsung dalam waktu yang bersamaan. Reaksi-reaksi homogen ( fasa pereaksi dan hasil reaksinya sama), misalnya reaksi-reaksi gas atau larutan akan lebih mudah berlangsung bolak-balik dibanding dengan reaksi yang heterogen. Umumnya reaksi heterogen dapat berlangsung bolak-balik pada suhu tinggi.

Contoh reaksi homogen yang berlangsung bolak-balik,

N2(g) + 3H2(g) ( 2NH3(g)

H2(g) + I2(g) ( 2 HI (g)

Fe3+ (aq) + SCN -- (aq) ( FeSCN2+ (aq)

Contoh reaksi heterogen yang dapat berlangsung bolak-balik pada suhu tinggi:

CaCO3(s) ( CaO(s) + CO2(g)

Fe2O3(s) + 3CO(g) ( 2 Fe(s) + 3CO2(g)

2. Sistem Tertutup

Sistem tertutup bukan berarti reaksi tersebut dilakukan pada ruang tertutup, meskipun kadang-kadang memang diperlukan ruangan tertutup. Pada prinsipnya sistem tertutup yang dimaksud adalah tidak ada zat-zat yang keluar dari sistem, misalnya pada reaksi timbal(II) sulfat dengan larutan natrium iodida, bagaimana mungkin reaksi akan dapat balik jika timbal (II) iodida yang terjadi pada reaksi tersebut dibuang (hilang ) dari sistem.

3. Bersifat Dinamis

Bersifat dinamis artinya secara mikroskopis reaksi berlangsung terus menerus dalam dua arah dengan laju reaksi pembentukan sama dengan laju reaksi baliknya. Berlangsungnya suatu reaksi secara makroskopis dapat dilihat dari perubahan suhu, tekanan, konsentrasi atau warnanya.

Secara makroskopis reaksi dalam keadaan setimbang tidak menunjukkan adanya gejala - gejala tersebut, justru gejala - gejala tersebut akan tampak pada saat reaksi belum setimbang, karena pada saat tersebut konsentrasi zat-zat pereaksi mula-mula akan berkurang dan konsentrasi hasil reaksi akan bertambah. Untuk lebih jelasnya kita ikuti terjadinya kesetimbangan pada reaksi,

N2O4 (g) ( 2 NO2 (g)

tak berwarna(A) coklat (B)

Bila sejumlah gas N2O4 dimasukkan ke dalam botol tertutup, gas yang semula tak berwarna secara perlahan-lahan akan berubah menjadi coklat, semula perubahan itu tidak tampak tetapi secara bertahap akan menjadi semakin coklat. Pada suatu saat warna tersebut akan tidak bertambah pekat, pada saat inilah terjadi kesetimbangan. Pada saat setimbang tersebut masih ada gas N2O4, hal ini dapat dibuktikan dengan mendinginkan tabung tersebut, pada saat didinginkan warna coklat semakin pekat, ini menunjukkan bahwa gas NO2 terbentuk lebih banyak. Jadi pada saat setimbang baik pereaksi maupun hasil reaksi masih tetap ada dalam sistem. Penjelasan untuk peristiwa ini dapat dilihat pada kurva perubahan konsentrasi dan laju reaksi (Gb. 3.2 dan Gb. 3.3).

Perubahan laju reaksi selama berlangsungnya reaksi (gambar.3.3. ) menunjukkan bahwa laju reaksi terhadap gas N2O4 (V N2O4) mula-mula maksimum, laju reaksi itu turun sejalan dengan makin berkurangnya gas N2O4 pada saat yang bersamaan mulai terbentuk gas NO2 (warna coklat mulai tampak), dan pada saat itu mulai ada gas NO2 yang balik menjadi gas N2O4 dan laju reaksi terhadap gas NO2 (V NO2) makin besar karena konsentrasi nya makin besar ( ingat bahwa laju reaksi dipengaruhi konsnetrasi). Jadi V N2O4 terus menurun dan V NO2 meningkat sampai waktu tertentu (t) terjadi V N2O4 sama dengan VNO2 dan pada saat itu tercapai keadaan setimbang. Proses ini berlangsung terus jika tidak ada pengaruh dari luar yang menyebabkan terjadinya ketidak setimbangan.

Konsentrasi akan mengalami perubahan dengan pola yang sama, mula-mula yang ada hanya gas N2O4 (konsentrasi N2O4 maksimum), kemudian berkurang terus karena berubah menjadi gas NO2 , dan pada saat yang bersamaan gas NO2 yang semula tidak ada (konsentrasinya nol) akan mulai bertambah yang ditandai dengan mulai adanya warna coklat. Konsentrasi gas N2O4 akan terus bertambah dan sejalan dengan itu gas NO2 terus bertambah sampai suatu saat konsentrasinya tetap (ditandai warna coklat yang tetap), dan pada saat itu ( t waktu) tercapai suatu keadaan setimbang. Dan mulai saat itu tidak menunjukkan perubahan secara makroskopis ,misalnya warna tidak menjadi lebih pekat atau lebih terang, tekananannya tetap dan lain-lainnya. Pada kondisi setimbang ini maka,laju reaksi kekanan sama dengan kekiri atau V N2O4 = V NO2 , konsentrasi gas N2O4 dan konsentrasi gas NO2 tetap, meskipun dapat terjadi tiga kemungkinan yaitu a. [N2O4] = [NO2] (gb. 3.3.a)

b. [N2O4] < [NO2](gb. 3.3.b)

c. [N2O4] > [NO2](gb. 3.3.c)

C. Hukum Kesetimbangan dan Tetapan Kesetimbangan (K)

Telah dibahas dimuka bahwa konsentrasi zat-zat pada saat setimbang akan selalu tetap, dengan demikian bila dilakukan perhitungan aljabar (dikalikan, dibagi atau dipangkatkan ) akan didapat suatu harga yang tetap. Untuk menentukan operasi aljabar yang bagaimana yang menghasilkan harga yang tetap, pada tabel 3.1. ditunjukkan beberapa hasil pengukuran konsentrasi dari zat-zat yang ada pada saat setimbang untuk beberapa reaksi.

1. Reaksi : H2 (g) + I2 (g) ( 2HI (g) pada suhu 731 K

Perc.

ke[H2][I2][HI][H2][I2][HI]

11,1 x 10-20,12 x10-22,52 x 10-2184046,43,32 x 10-7

20,92 x 10-20,20 x 10-22,96 x 10-2161047,65,44 x 10-7

30,77 x 10-20,31 x 10-23,34 x 10-2140046,77,97 x 10-7

40,92 x 10-20,22 x 10-23,08 x 10-2152046,96,2 x 10-7

50,34 x 10-20,34 x 10-22,35 x 10-2197046,42,7 x 10-7

60,86 x 10-20,86 x 10-25,86 x 10-279046,44,33 x 10-2

2. Reaksi setimbang : N2(g) + 3H2(g) ( 2 NH3 (g) pada suhu 673 K

Perc.

Ke[N2][H2][NH3][N2][H2][NH3]

10,11 x 10-30,11 x 10-32,73 x 10-70,2250,05093,30 x 10-13

20,25 x 10-30,55 x 10-34,58 x 10-60,3330,05046,29 x 10-11

35,50 x 10-16,50 x 10-18,86 x 10-20,2470,05193,10 x 10-2

42,50 x 10-17,5 0 x 10-17,40 x 10-21,9730,05191,38 x 10-3

3. Reaksi setimbang : Ag+ (aq) + 2NH3(aq) ( [Ag(NH3)2]+ (aq) pada suhu 298 K

Perc.Ke[Ag+][NH3][Ag(NH3)]+[Ag+][NH3][[Ag(NH3)2]+]

10,0010,0050,4018,02 x 1041,6 x 1072,00 x 10-6

20,0010,0010,0161,45 x 1041,6 x 1071,60 x 10-8

30,0020,0020,1283,20 x 1041,6 x 1075,12 x 10-7

40,0020,0010,0321,60 x 1041,6 x 1076,44 x 10-8

Dari setiap data hasil percobaan tersebut bila reaksi secara umum dituliskan sebagai,

pA + q B ( m C + n D

maka didapat harga tetap (K) untuk rumusan,

Rumusan ini disebut dengan hukum kesetimbangan, yaitu bila suatu reaksi dalam keadaan setimbang maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dipangkatkan koefisiennya dibagi dengan hasil kali konsnetrasi zat-zat pereaksi dipangkatkan koefisiennya akan mempunyai harga yang tetap.

Tetapan kesetimbangan bagi suatu reaksi adalah khas untuk suatu reaksi dan harganya tetap pada suhu tertentu, artinya setiap reaksi akan mempunyai harga tetapan kesetimbangan yang cenderung tidak sama dengan reaksi yang lain meskipun suhunya sama, dan untuk suatu reaksi yang sama harga K akan berubah jika suhunya berubah.

a. Makna Harga Tetapan Kesetimbangan1) Dapat untuk mengetahui kondisi suatu reaksi bolak-balik

Bila reaksi bolak balik pada suatu suhu tertentu sudah diketahui harga tetapan kesetimbangannya, maka akan dapat diselidiki apakah suatu reaksi bolak-balik dengan komposisi tertentu dalam keadaan setimbang atau tidak.

Contoh :

Pada 350o C terdapat reaksi setimbang :

H2 (g) + I2 (g) ( 2 HI (g)

Mempunyai harga K = 60. Berdasar data tersebut selidikilah apakah sistem dalam keadaan setimbang atau tidak bila komposisi gas-gas dalam 1 liter ruangan adalah

a) [H2] = [I2] = [HI] = 0,010 mol dm-3

b) [HI] = 0,30 mol dm-3 ; [H2] = 0,010 mol dm-3 ; [I2] = 0,0010 mol dm-3Jawab : [HI]2a)K1 = (((( [H2][I2]

(0,010)2

= (((( ((

(0,010)(0,010)

= 1

Padahal harga K = 60, Jadi sistem tidak dalam keadaan setimbang ( belum

mencapai kesetimbangan )

b) (0,30)2

K = (((( ((

(0,010)(0,15)

= 60 (sama dengan harga K pada 350o C, jadi sistem dalam keadaan

setimbang.

2) Dapat Untuk Menentukan Komposisi Zat - zat dalam Keadaan Setimbang

Dengan mengetahui harga tetapan kesetimbangan suatu reaksi pada suhu tertentu dapat memberikan gambaran tentang komposisi zat - zat yang ada pada kesetimbangan pada suhu tersebut.

Contoh :

Kedalam wadah 1 liter dimasukkan 0,100 mol PCl5 , kemudian dipanaskan sampai suhunya 250oC sehingga terurai menurut reaksi :

PCl5 (g) ( PCl3 (g) + Cl2(g)

Harga tetapan kesetimbangan pada suhu tersebut adalah 0,030. Tentukan komposisi masing-masing gas pada saat tercapai kesetimabangan .

Jawab :

Reaksi : PCl5 (g) ( PCl3 (g) + Cl2 (g)

Kita anggap bahwa pada suhu tersebut PCl5 yang terurai sebanyak x mol/L, maka berdasar stoikiometri reaksinya didapat,

Pada keadaan awal ,

PCl5 = 0,100 mol/ liter

PCl3 = 0 mol/L

Cl2= 0 mol/L

Pada saat tercapai kesetimbangan

PCl5 = (0,100 - x) mol/L

PCl3 = (0 + x) mol/L

= x mol/L

Cl2 = (0 + x ) mol/L

= x mol/L

Atau secara stoikiometris dapat dituliskan dengan cara sebagai berikut,

PCl5 (g) ( PCl3 (g) + Cl2 (g)

mula-mula :0,100 mol/L 0 mol/L 0 mol/L

Reaksi(Perubahan ) : - x mol/L

+ x mol/L + x mol/L

(((((((((((((((((((((((((((((((((((

Saat Setimbang :(0,100-x) mol/L x mol/L x mol/L

Menurut Hukum Kesetimbangan ,

[PCl3] [Cl2]

K = ((((((

[PCl5]

maka, (x) ( x )

0,030 = ((((

(0,100-x)

x2 + 0,030 x -0,0030 = 0dengan menggunakan rumus abc, didapat

x1 = 0,042 dan x2 = - 0,072 ( harga minus tidak mungkin)

maka didapat komposisi saat setimbang adalah,

[PCl5 ] = ( 0,100 - 0,042) mol /L = 0,058 mol/L

[PCl3] = [Cl2] = 0,042 mol/L

3) Dapat memberikan Informasi tentang Hasil Reaksi

Harga tetapan kesetimbangan merupakan hasil bagi dari konsentrasi zat hasil dipangkatkan koefisiennya dengan konsentrasi pereaksi dipangkatkan koefisiennya. Karena konsentrasi hasil reaksi selalu sebagai pembilang maka besar kecilnya harga harga K menunjukkan besar kecilnya hasil reaksi pada suhu tertentu. Jika gharga K besar berarti hasil reaksinya banyak dan jika K kecil berarti hasil reaksinya sedikit.

b. Harga Tetapan Kesetimbangan dan Tekanan Gas

Untuk reaksi yang melibatkan gas tetapan kesetimbangan dapat dinyatakan dari harga tekanan parsial masing-masing gas pada saat setimbang, sebab konsentrasi gas dalam suatu ruangan akan menentukan besarnya tekanan gas tersebut dalam ruangan. Untuk membedakan harga tetapan kesetimbangan yang diperoleh dari harga konsentrasi dan dari harga tekanan parsial, maka untuk selanjutnya harga tetapan kesetimbangan yang diperoleh berdasarkan kosentrasi diberi lambang Kc sedangkan untuk tetapan kesetimbangan yang diperoleh dari harga tekanan diberi lambang Kp.

Untuk reaksi setimbang :

m A (g) + n B (g) ( x C (g) + y D (g)

(PC) x (PD)y

Kp = ((((((

( PA)m (PB)n

Dimana :

PA : Tekanan parsial gas A,PC : Tekanan parsial gas C

PB : Tekanan parsial gas B, PD : Tekanan parsial gas D

PA + PB + PC + PD = P total ruangan

Berdasar hukum tentang gas ideal PV = nRT dapat dicari hubungan antara harga Kp dengan Kc,

Untuk reaksi setimbang :

mA (g) + n B(g) ( x C (g) + y D (g)

maka ,

(PC) x (PD)y

Kp = ((((((

( PA)m (PB)n

sedangkan berdasar persamaan gas ideal PV = nRT didapat bahwa P = n/V (RT), untuk gas besaran n/V adalah merupakan konsentrasi gas dalam ruangan, sehingga dapat disubstitusikan menjadi,

PA = [A] RT;PC = [C] RT

PB = [B] RT;PD = [D] RT

maka ,

[C]x (RT)x [D]y (RT)y

Kp = (( (((((((

[A]m (RT)m [B]n (RT)natau

[C]x[D]y (RT)(x+y)

Kp = ((((((((

[A]m[B]n (RT) (m+n

= Kc (RT) (x+y) - (m+n)dan jika (x + y) - (m+n) = (n yang menyatakan jumlah koefisien gas-gas sesudah reaksi dikurangi dengan jumlah koefisien gas-gas sebelum reaksi maka didapat hubungan Kp dan Kc adalah,

Kp = Kc (RT)(n

Contoh Soal :

1. Pada suhu 27oC didalam ruangan dengan volume tertentu yang tekanannya 1 atm. terdapat gas N2O4 yang terurai menjadi gas NO2. :

N2O4 (g) ( 2 NO2 (g)

Pada saat kesetimbangan tercapai ternyata didalam ruangan terdapat NO2 19,8 %. Hitunglah harga Kp dan Kc pada suhu tersebut.

Jawab :

a)Dari persamaan reaksi : N2O4 (g) ( 2 NO2 (g)

(P NO2)2

didapat Kp = ((((

(PN2O4)

Ptotal = 1 atm

mol NO2 P NO2 = (((( x P total

mol total

= 19,8/100 x 1 atm

= 0,198 atm

P N2O4 = Ptotal - P NO2

= 1 atm - 0,198

= 0,802 atm

(0,198 atm)2

Kp = ((((

0,802 atm

= 0,489 atm

b) Kp = Kc (RT) (n

Dari reaksi didapat harga n = 1, sehingga

Kc = Kp/ RT

0,489

= ((((((

(0,082 x 298 )

Kc = 0,02

2. Dalam suatu ruangan tertentu terdapat kesetimbagan :

N2 (g) + 3 H3 (g) ( 2 NH3 (g)

Harga Kc pada suhu 500o C adalah 0,040 . Hitunglah Kp pada suhu tersebut !

Jawab :

Dari Persamaan reaksi didapat harga n = 2 - (1+3) = 2

Kp = Kc x (RT)-2

= 9,9 x 10-63. Tetapan Kesetimbangan Untuk Kesetimbangan Heterogen

Untuk reaksi kesetimbangan heterogen misalnya ,

CaCO3 (s) ( CaO (s) + CO2(g)

berlaku hukum kesetimbangan,

[CaO] [CO2]

K = ((((((

[CaCO3]

Oleh karena CaCO3 dan CaO merupakan zat padat maka konsentrasinya tetap (tidak mungkin berubah) meskipun ada perubahan volume dan suhu, sehingga

[CaCO3]

K x ((((((merupakan harga yang tetap,

[CaO]

dan

[CaCO3]

K x ((((( = [CO2 ]

[CaO]

maka harga Kc untuk kesetimbangan diatas dapat dituliskan sebagai,

Kc = [CO2]

Pada kenyataannya bahwa untuk kesetimbangan daiatas jumlah gas CO2 yang dihasilkan hanya dipengaruhi oleh volume dan suhu tanpa dipengaruhi oleh jumlah CaCO3 yang dipanaskan.

Dengan demikian berlaku bahwa untuk reaksi - reaksi heterogen zat-zat yang konsentrasinya tetap ( zat padat atau zat cair murni ) tidak tampak pada rumusan harga K.

Contoh:

a. Reaksi : (NH4)2S (s) ( 2NH3(g) + H2S (g)

Kc = [NH3]2 [ H2S]

b. Reaksi : C (s) + H2O (s) ( CO(g) + H2(g)

[CO] [H2]

Kc = (((((

[H2O]

c. Reaksi : NH3(g) + HCl(g) ( NH4Cl (s)

d. Reaksi : NH3(aq) + H2O (l) ( NH4+ (aq) + OH-- (aq)

D. Kesetimbangan Dissosiasi.

Peruraian suatu zat menjadi zat yang lebih sederhana dikenal dengan istilah dissosiasi. Jadi kesetimbangan dissosiasi adalah merupakan reaksi kesetimbangan yang melibatkan terurainya suatu zat menjadi zat yang lebih sederhana.

Contoh :

a. N2O4 (g) ( 2 NO2 (g)

b. 2 SO3 (g) ( 2SO2 (g) + O2 (g)

c. CaCO3 (s) ( CaO (s) + CO2 (g)

d. CH3COOH (aq) ( CH3COO-- (aq) + H+ (aq)

Didalam sistem kesetimbangan dissosiasi dikenal adanya derajad dissosiasi ( ( ) yang menyatakan seberapa bagian (persen) gas yang telah terurai pada saat tercapai kesetimbangan yang dinyatakan dengan rumusan,

jumlah yang terurai

( = ((((((((((

jumlah zat mula-mula

Konsep derajad dissosiasi ini dapat membantu dalam perhitungan - perhitungan sistem kesetimbangan.

Contoh :

Dalam ruang satu liter dipanaskan gas HI hingga terurai membentuk reaksi setimbang :

2 HI (g) ( H2 (g) + I2 (g)

Pada suhu tertentu harga tetapan kesetimbangannya (Kc) adalah 4. Tentukan ,

a. Berapa persen HI yang telah terurai

b. Komposisi masing-masing gas pada saat setimbang

Jawab :

2 HI (g) ( H2 (g) + I2 (g)

mula - mula : 1 mol -- --

terurai : ( mol

saat setimbang: (1 - ( ) mol ( mol ( mol

a.

( = 4/5 atau 80%

b. Komposisi pada saat setimbang :

HI = 1 - ( = 1/ 5 mol

H2 = I2 = x 4/5

= 2/ 5 mol

E. Pergeseran Kesetimbangan

Suatu sistem dalam keadaan setinbang cenderung mempertahankan kesetimbangannya, sehingga bila ada pengsruh dari luar maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa agar segera diperoleh keadaan kesetimbangan lagi. Dalam hal ini dikenal dengan azas Le Chatelier yaitu, jika dalam suatu sistem kesetimbangan diberikan aksi, maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi itu sekecil mungkin. Beberapa aksi yang dapat menimbulkan perubahan pada sistem kesetimbangan antara lain,

1. Perubahan konsentrasi .

Bila suatu sistem kesetimbangan konsentrasi salah satu komponen dalam sistem ditambah maka kesetimbangan akan bergeser dari arah penambahan itu, dan bila salah satu komponen dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pengurangan itu.

Contoh :

Pada sistem kesetimbangan antara larutan Fe3+ (kuning) , SCN -- (tak berwarna) dengan FeSCN2+ (merah ), dengan reaksi kesetimbangan :

Fe3+ (aq) + SCN (aq) ( FeSCN2+ (aq)

kuning tak berwarna merah

Jika ke dalam sistem tersebut ditambahkan larutan SCN -- maka campuran akan semakin merah, karena SCN-- yang ditambahkan akan bereaksi dengan Fe3+ dalam sistem dan membentuk FeSCN 2+ , ini berarti terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah kanan, yang berakibat bertambahnya [FeSCN --] dan berkurangnya [ Fe3+ ]

Dengan menggunakan hukum kesetimbangan dapat dijelaskan sebagai berikut, untuk reaksi setimbang :

Fe3+ (aq) + SCN (aq) ( FeSCN2+ (aq)

[FeSCN2+ ]

K 1 = ((((((

[Fe3+][SCN ]

Pada suhu yang tetap adalah tetap. Jika pada suhu yang sama ditambahkan ion SCN , maka [SCN ] bertambah besar, sehingga

[FeSCN2+ ]

K 2 = ((((((

[Fe3+][SCN ]

Dengan bertambahnya [SCN ] Harga K2 menjadi lebih kecil daripada K1 , karena harga K tetap pada suhu yang tetap, maka untuk mendapatkan harga K1 = K2 , [Fe3+] akan berkurang bersamaan dengan bertambahnya [FeSCN2+], dan itu berarti terjadi pergeseran kesetimbangan kekanan.

Hal yang sebaliknya bila [Fe3+ ] dikurangi (misalnya dengan mengikat Fe3+ dengan ion HPO4 2-- ) akan mengakibatkan K2 lebih besar daripada K1, dan untuk mengubah harga K2 agar menjadi sama dengan K1 konsentrasi ion Fe3+ akan bertambah bersamaan dengan bertambahnya ion FeSCN2+ , dan itu berarti kesetimbangan bergeser kekiri.

2. Perubahan Volume.

Bila Sistem Kesetimbangan ,

Fe3+ (aq) + SCN (aq) ( FeSCN2+ (aq)

kuning tak berwarna merah

Volumenya diperbesar dua kali dengan cara menambahkan air kedalamnya maka warna merahnya menjadi lebih muda, ini menunjukkan bahwa [FeSCN2+] berkurang sedangkan [Fe3+] dan [SCN ] bertambah, atau kesetimbangan bergeser kekiri.

Dengan menggunakan hukum kesetimbangan peristiwa tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut,

Fe3+ (aq) + SCN (aq) ( FeSCN2+ (aq)

[FeSCN2+ ]

K 1 = ((((((

[Fe3+][SCN ]

Dengan penambahan air sehingga volume larutan menjadi dua kali lebih besar, maka konsentrasi masing-masing komponen akan mengalami perubahan sebagai berikut,

[Fe3+] menjadi = [Fe3+]/2

[SCN ] menjadi = [ SCN--]/2

[FeSCN2+] menjadi = [FeSCN2+]/2

maka setelah volume diperbesar didapat harga K2 ,

[FeSCN2+ ]/2

K 2 = ((((((((

[Fe3+]/2 [SCN--]/2

sehingga K2 menjadi lebih besar daripada K1 . Karena suhunya tetap K1 = K2, maka untuk mendapatkan harga K1 sama dengan K2 konsentrasi ion FeSCN2+ akan berkurang dan disertai dengan bertambahnya konsentrasi ion Fe3+ dan SCN -- , dan itu berarti kesetimbangan bergeser kekiri.

Marilah sekarang dengan cara yang sama kita selidiki untuk kesetimbangan,

H2(g) + I2 (g) ( 2 HI (g)

Sebelum diadakan perubahan volume harga tetapan kesetimbangannya adalah K1

[HI]2

K1 = ((((

[H2] [I2]

Setelah volumenya diperbesar menjadi dua kali lebih besar maka terjadi perubahan konsentrasi sebagai berikut,

[ HI ] menjadi = [HI]/2

[H2 ] menjadi = [H2]/2

[I2 ] menjadi

= [ I2 ]/2

harga tetapan kesetimbangan setelah diadakan perubahan volume menjadi K2

([HI]/2 )2

K2 = (((( (

[H2]/2 [I2]/2

atau,

[HI]2/4

K2 = (((( ((

([H2] [I2]) / 4

[HI]2

K2 = ((((

[H2] [I2]

Ini menunjukkan bahwa adanya perubahan volume tidak menyebabkan pergeseran kesetimbangan untuk reaksi diatas.

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa,

Bila suatu reaksi jumlah molekul-molekul atau partikel-partikel sebelum dan sesudah reaksi sama perubahan volume tidak menggeser letak kesetimbangan.

Untuk reaksi yang jumlah partikel - partikel sebelum dan sesudah reaksi tidak sama maka, bila Volume diperbesar kesetimbangan akan bergeser menuju ke ruas yang jumlah molekul atau partikel (jumlah koefisien reaksi) yang besar.

Bila Volume diperkecil kesetimbangan akan bergeser menuju ke ruas yang jumlah molekul atau partikel (jumlah koefisien reaksi) yang kecil.3. Perubahan Tekanan .

Perubahan tekanan akan berpengaruh pada konsnetrasi gas-gas yang ada pada kesetimbangan, oleh karena itu pada sistem reaksi setimbang yang tidak melibatkan gas perubahan volume tidak menggeser letak kesetimbangaan.

Untuk mengetahui bagaimana pengaruh perubahan tekanan terhadap sistem kesetimbangan gas dapat diingat kembali tentang persamaan gas ideal

PV = n RT

P = (n/V ) RT

Dari persamaan itu menunjukkan bahwa perubahan tekanan akan berakibat yang sebaliknya dengan perubahan volume, artinya bila tekanan diperbesar akan sama pengaruhnya dengan bila volume diperkecil dan sebaliknya bila tekanan diperkecil akan berakibat yang sama dengan bila volume diperbesar.

Jadi dapat disimpulkan bahwa,

Untuk reaksi kesetimbangan yang jumlah partikel sebelum reaksi sama dengan jumlah partikel sesudah reaksi, perubahan tekanan tidak akan menggeser letak kesetimbangan.

Untuk reaksi kesetimbangan yang jumlah partikel sebelum reaksi tidak sama dengan jumlah partikel sesudah reaksi jika,

Tekanan diperbesar kesetimbangan akan bergeser ke jumlah partikel yang kecil

Tekanan diperkecil kesetimbangan akan bergeser ke jumlah partikel yang besar.Perhitungan jumlah partikel ini hanya dilakukan terhadap komponen kesetimbangan yang mudah berubah konsnetrasinya, artinya untuk kesetimbangan heterogen jumlah partikel hanya dihitung untuk zat-zat yang masuk pada rumusan harga tetapan kesetimbangan.

4. Perubahan Suhu.

Perubahan suhu pada suatu reaksi setimbang akan menyebabkan terjadinya perubahan harga tetapan kesetimbangan (K). Untuk mengetahui bagaimana pengaruh perubahan suhu terhadap pergeseran kesetimbangan berikut disajikan data harga K untuk berbagai suhu dari dua reaksi kesetimbangan yang berbeda,

Tabel .3. 3.a. Harga Kp pada Berbagai Suhu untuk Reaksi Setimbang

N2 (g) + 3H2 (g) ( 2 NH3 (g) (H = - 92 kJ

Suhu (K)298500700900

Kp ( x 1010)6,76 x 1053,55 x 10-27,76 x 10-51,00 x 10-6

makin besar

Tabel. 3.3.b. Harga Kp pada Berbagai Suhu untuk Reaksi Setimbang

H2 (g) + CO2 (g) ( H2O (g) + CO (g) (H = + 41 kJ

Suhu (K)298500700900

Kp1,00 x 10-57,76 x 10-31,23 x 10-1 6,01 x 10-1

makin kecil

Dari kedua tabel tersebut terdapat perbedaan, pada reaksi pertama jika suhunya diperbesar harga Kp makin kecil, ini berarti zat hasil makin sedikit yang diakibatkan oleh terjadinya pergeseran reaksi kekiri.

Pada reaksi kedua justru terjadi sebaliknya, yaitu bila suhunya diperbesar harga harga Kp menjadi makin besar, berarti jumlah zat hasil makin banyak yang diakibatkan terjadinya pergeseran kesetimbangan kekanan. Perbedaan dari kedua reaksi tersebut adalah harga perubahan entalpinya. Untuk reaksi pembentukan gas NH3 perubahan entalpinya negatif ( Reaksi endoterm) yang menunjukkan bahwa reaksi kekanan melepaskan kalor. Sedangkan pada reaksi antara gas H2 dengan gas CO2 harga perubahan entalpinya berharga postip (Reaksi endoterm) yang menunjukkan bahwa reaksi kekanan adalah reaksi yang menyerap kalor. Dengan demikian pergeseran reaksi kesetimbangan akibat perubahan suhu ditentukan oleh jenis reaksinya endoterm atau eksoterm.

Menurut Azas Le Chatelier , JIka sistem dalam keadaan kesetimbangan terjadi kenaikan suhu, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah reaksi yang menyerap kalor ((H positip). 5. Penambahan Katalisator pada Reaksi Setimbang

Reaksi pembuatan amonia dengan reaksi,

N2 (g) + 3 H2 (g) ( 2 NH3 (g) (H = - 92 kJ

pada suhu 100o C akan mencapai keadaan setimbang bertahun - tahun. Bila kedalam reaksi tersebut diberi katalis kesetimbangan akan dapat tercapai hanya dalam waktu 5 menit sampai 10 menit. Dengan demikian katalisator dapat mempercepat tercapainya suatu keadaan setimbang. Apakah pengaruhnya jika suatu reaksi yang sudah dalam keadaan setimbang ditambahkan katalistor ke dalamnya. Katalisator akan mempercepat laju reaksi pembentukan NH3 tetapi sekaligus juga akan mempercepat laju reaksi peruraiannya menjadi gas N2 dan gas H2 . Pengaruh ini sama kuatnya, dengan demikian dalam reaksi kesetimbangan katalisator tidak terjadi pergeseran letak kesetimbangan tetapi hanya mempercepat tercapainya keadaan setimbang.

F. Proses Kesetimbangan Dalam Industri

Proses Industri umumnya akan mengikuti hukum ekonomi, yaitu dengan beaya yang sekecil-kecilnya untuk memperoleh untung sebanyak-banyaknya. Prinsip ini didalam industri yang menghasilkan barang tentunya dapat diubah menjadi, dengan usaha dan beaya seminimal mungkin untuk menghasilkan barang industri sebanyak-banyaknya, untuk itu faktor-faktor yang menghambat atau meperlambat pada proses itu diusahakan seminimal mungkin. Pada bagian ini akan dibahas bagaimana memperoduksi amoniak (NH3) dan asam sulfat (H2SO4) dalam industri. Kedua bahan kimia tersebut dalam proses pembuatannya melibatkan reaksi setimbang , yang merupakan tahap paling menentukan untuk kecepatan produksi.

1. Proses Haber Pada Pembuatan Amoniak.

Amoniak (NH3) merupakan senyawa penting dalam industri kimia, karena sangat luas penggunaannya, misalnya untuk pembuatan pupuk; asam nitrat dan senyawa nitrat untuk berbagai keperluan. Produksi amoniak di Indonesia dilakukan pada pabrik petrokimia di Gresik dan Kujang . Proses pembuatan amoniak dilakukan melalui reaksi :

N2 (g) + 3H2 (g) ( 2 NH3 (g) (H = - 92 kJ

Cara ini mulai diperkenalkan oleh Fritz Haber Bangsa Jerman pada tahun 1913, dimana pada Perang Dunia I Jerman terkena Blokade Tentara Sekutu sehingga pasokan senyawa nitrat (Sendawa Chili , KNO3) dari Amerika yang merupakan bahan pembuat amunisi tidak dapat masuk ke Jerman.

Reaksi pembuatan amoniak ini merupakan reaksi setimbang, oleh sebab itu untuk mendapatkan amoniak sebanyak-banyaknya pada prosesnya digunakan Azas Le Chatelier, yaitu untuk menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan NH3 , konsentrasi N2 dan H2 diperbesar (dengan menaikkan tekanan kedua gas tersebut ), Faktor lain yang sangat penting untuk diperhatikan adalah suhu dan tekanan.

Dilihat dari reaksinya yang eksoterm seharusnya proses tersebut dilakukan pada suhu rendah, tetapi jika dilakukan pada suhu rendah reaksi antara N2 dan H2 menjadi lamban, untuk itu dapat diatasi dengan memberi katalisator Fe yang diberi promotor (bahan yang lebih mengaktifkan kerja katalisator) Al2O3 dan K2O. Selain suhu faktor tekanan juga perlu diperhatikan, bila diperhatikan dari persamaan reaksinya NH3 akan banyak terjadi pada tekanan tinggi, meskipun demikian harus juga memperhatikan beaya yang diperlukan dan konstruksi bangunan pabriknya. Dengan berbagai pertimbangan itu didapat kondisi optimum, dimana pada kondisi tersebut akan diperoleh amonia yang secara ekonomis paling menguntungkan. Pada tabel berikut dipaparkan berbagai kondisi temperatur dan tekanan serta amoniak yang dapat dihasilkan.

Tabel. 3.4. Persentase Amoniak Pada Saat Setimbang Untuk berbagai Suhu dan Tekanan

Temperatur (o C)Tekanan

200 atm.300 atm400 atm500 atm

40038,7447,8558,8660,61

45027,4435,9342,9148,84

50018,8626,0032,2537,79

55012,8218,4023,5528,31

6008,7712,9716,9420,76

Dengan pertimbangan konstruksi pabrik, beaya produksi dan berbagai pertimbangan diatas, kondisi optimum untuk operasional pabrik amonia umumnya dilakukan pada tekanan antara 140 atm - 340 atm dan temperatur antara 400o C - 600 o C.

2. Pembuatan Asam Sulfat Dengan Proses Kontak

Asam sulfat merupakan bahan indutri kimia yang penting, yaitu digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan pupuk. Proses Industri asam sulfat ( H2 SO4) sebenarnya ada dua cara yaitu dengan proses Kamar timbal dan Proses Kontak. Proses kamar timbal sudah ditinggalkan karena kurang menguntungkan, hanya tinggal satu pabrik di Amerika Serikat yang masih beroperasi dan itupun dianggap sebagai museum industri. Proses kontak menghasilkan asam sulfat mencapai kadar 99% dan beayanya lebih murah, di Indonesia pabrik asam sulfat antara lain di Petrokimia Gresik, Pusri Palembang dan Kujang Jawa Barat.

Pembuatan asam sulfat meliputi tiga tahap yaitu,

1). Pembakaran belerang menjadi belerang dioksida,

S (s) + O2 (g) ( SO2 (g)

2). Oksidasi SO2 menjadi SO3 ,

2 SO2 (g) + O2 (g) ( 2 SO3 (g) (H = - 196 kJ

3). Mereaksikan SO3 dengan air,

SO3 (g) + H2O (l) ( H2SO4 (l)

Belerang dioksida yang dihasilkan harus benar-benar murni sebab bila mengandung pengotor akan mengganggu proses selanjutnya. Di Petrokimia Gresik gas SO2 diperoleh dari sisa pengolahan tembaga atas kerjasama dengan PT Freeport (Irian Jaya).

Tahapan paling menentukabn pada proses pembuatan asam sulfat adalah tahapan kedua, yaitu proses pengubahan SO2menjadi SO3 . Reaksi pada proses ini merupakan reaksi kesetimbangan, maka untuk memperbanyak hasil harus memperhatikan azas Le Chatelier.

1). Reaksi tersebut menyangkut tiga partikel pereaksi ( 2 partikel SO2 dan 1 partikel gas O2 ) untuk menghasilkan 2 partikel SO3 , jadi perlu dilakukan pada tekanan tinggi.

2). Reaksi kekanan adalah reaksi eksoterm ( (H = - 196 kJ) berarti harus dilakukan pada suhu rendah, tetapi permasalahannya pada suhu rendah reaksinya menjadi lambat. Seperti pada pembuatan amoniak permasalahan ini dapat diatasi dengan penambahan katalisator V2O5 Dari penelitian didapat kondisi optimum untuk proses industri asam sulfat dilakukan pada suhu antara 400o C - 450o C dan tekanan 1 atm. Hasil yang didapat berkadar 97 - 99% H2SO4 . Oleh karena pada kondisi tersebut sudah didapat hasil yang kadarnya cukjup tinggi, maka tidak perlu dilakukan pada tekanan yang lebih tinggi, sebab hanya akan membuang beaya tanpa peningkatan hasil yang berarti.

Silakan Mencoba !ANALOGI KESETIMBANGAN DINAMIS

Petunjuk Belajar :

a. Baca secara cermat sebelum anda mengerjakan tugas.

b. Bekerjalah secara berkelompok dan lakukan diskusi terhadap hasil kerja anda.

c. Konsultasikan kepada guru bila anda menemui kesulitan.

d. Bacalah buku dan literatur sebanyak-banyaknya untuk memperdalam pemahaman anda.

Kompetensi yang akan dicapai:

Siswa dapat menjelaskan pengertian reaksi kesetimbangan.

Informasi :

1). Reaksi bolak balik dapat mencapai kesetimbangan bila mempunyai laju reaksi kekanan sama dengan laju reaksi kekiri.

Alat dan Bahan:

AlatBahan

Nama alat/UkuranJumlahNama Bahan (ukuran)Jumlah

Silinder ukur 100 cm3Pipa kaca dengan

(2 sama dan 1 berbeda diameternya)2

3

3

Cairan berwarna100 cm3

Tugas dan Langkah Kerja :

1. Isilah salah satu silinder ukur dengan cairan berwarna sebanyak 50 cm3 (anggaplah ini sebagai konsnetrai zat pereaksi A).

2. Pindahkan cairan dari silinder ukur A ke B dengan menggunakan pipa, dan secara bersamaan dari B ke A dengan pipa yang lain.

3. Ukurlah volume cairan pada kedua silinder setiap pemindahan dilakukan beberapa kali sesuai dengan yang ada pada tabel pengamatan.

4. Lakukan percobaan 3 kali dengan catatan :

a. Percobaan 1 : pipa kaca di A lebih besar dari pipa kaca di B

b. Percobaan 2 : pipa kaca di A lebih kecil dari pipa kaca di B

c. Percobaan 3 : pipa kaca di A sama dengan pipa di B

Hasil Pengamatan :

Pemindahan ke24681216202530405060

Volume A

Volume B

Perubahan volume di A dan B

Tugas :

1). Buatlah kurva jumlah pemindahan Vs. volume cairan.

2). Bacalah Buku referensi anda dan temukan informasi mengenai kesetimbangan dinamis dan mikroskopis.

Pertanyaan / Bahan Diskusi:

1. Mulai pemindahan ke berapakah volume dalam silinder ukur tetap, mengapa tetap ?

2. Mulai pemindahan ke berapakah volume cairan yang dipindahkan dari A ke B sama dengan volume B yang dipindahkan ke A.

3. Bandingkan kurva yang anda buat dengan kurva yang ada pada referensi.

Petunjuk : Gunakan analogi sebagai berikut :

Anggaplah bahwa silinder ukur A adalah zat pereaksi dan silinder ukur B adalah hasil reaksi.

Jumlah zat yang dipindahkan dari A ke B dianggap laju reaksi A (VA )

Jumlah zat yang dipindahkan dari B ke A dianggap laju reaksi A (VA )

Berdasar petunjuk di atas analogikan terjadinya kesetimbangan dinamis dan mikroskopis.

Penilaian / Authentic Asessment

A. Psikomotorik

NoNamaAspek yang dinilaiJumlah skorNilai

Cara mengukur larutanKetepatan Memilih

AlatCara memindahkan

LarutanCara mengamati perubahan

1.

Pedoman Penilaian

A. Psikomotorik1 = Tidak Tepat, tidak teliti

2 = kurang Tepat, Kurang Teliti

3 = Tepat, Teliti

4 = Tepat, teliti dan cermat

B. Afektif

NoNamaAspek yang dinilaiJumlah skorKriteria

Kerjasama dalam kelompokPerhatianPeran sertaKejujuran

1.

Pedoman Penilaian Afektif

1 = Rendah

2 = Sedang

3 = Tinggi

Kriteria

Rata Rata skor : 0 1,0 = rendah

1,1 2,0 = sedang

2,1 3,0= tinggi

AZAS LE-CHATELIER

Petunjuk Belajar :

a. Baca secara cermat sebelum anda mengerjakan tugas.

b. Bekerjalah secara berkelompok dan lakukan diskusi terhadap hasil kerja anda.

c. Konsultasikan kepada guru bila anda menemui kesulitan.

d. Bacalah buku dan literatur sebanyak-banyaknya untuk memperdalam pemahaman anda.

Kompetensi yang akan dicapai:

Menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dan menyimpulkan hasilnya serta penerapannyaq dalam industri.

Informasi :

1). Dalam keadaan setimbang konsentrasi zat zat yang ada dalam sistem kesetimbangan selalu tetap.

2). Konsentrasi zat dalam kesetimbangan dapat berubah (bertambah atau berkurang) bila ke dalam sistem kesetimbangan dilakukan suatu aksi.

3). Bila larutan FeCl3 dan KSCN direaksikan akan terjadi reaksi kesetimbangan : Fe3+(aq) + SCN (aq) ( FeSCN2+(aq).

4). HPO42 dapat mengikat ion Fe3+ dalam suatu larutan :

Fe3+(aq) + HPO42-(aq) ( Fe2(HPO4)3(s)

Alat dan Bahan:

AlatBahan

Nama alat/UkuranJumlahNama Bahan (ukuran)Jumlah

Tabung reaksi (sedang)

Rak tabung

Pipet tetes

Gelas kimia 150 cm3Silinder ukur 100 cm3Pengaduk7

1

2

2

1Larutan FeCl3 1 M

Larutan KSCN 1 M

Kristal Na2HPO4Air teh

akuades5 cm35 cm33 butir

10 cm3200 cm3

Tugas dan Langkah Kerja :

1). Ambilah 50 cm3 akuades dan masukkan ke dalam gelas kimia.

2). Teteskan ke dalam akuades tersebut masing-masing 3 tetes larutan KSCN 0,1 M dan FeCl3 0,1 M dan aduklah sampai warna tetap.

3). Bagi larutan terasebut ke dalam 5 tabung reaksi sama banyak. Tabung ke-1 digunakan sebagai pembanding.

4). Tambahkan berturut turut :

a. Pada tabung 2 : larutan FeCl3 1 M sebanyak 2 tetes.

b. Pada tabung 3 : larutan KSCN 1 M sebanyak 2 tetes.

c. Pada tabung 4 : kristal Na2HPO4 2 butir.

d. Pada tabung 5 : akuades 5 cm3.

5). Bandingkan warna pada tabung 2, 3, dan 4 dengan warna tabung 1.

6). Bandingkan pula warna tabung 5 dengan tabung 1 (dilihat dari atas).

Hasil Pengamatan :

No

TabungPerlakuanArti perlakuanWarna dibandingkan dengan tabung-1Kesimpulan

2Ditambah Fe3+

3Ditambah SCN -

4Ditambah HPO42-

5Ditambah air

Pertanyaan / Bahan Diskusi:

1). Bagaimana pengaruh penambahan konsentrasi salah satu komponen dalam sistem kesetimbangan ?

2). Bagaimana pengaruh pengurangan konsentrasi salah satu komponen dalam sistem kesetimbangan ?

3). Bagaimana pengaruh perubahan volume terhadap sistem kesetimbangan?

Tugas :

3). Buatlah laporan dan kesimpulan eksperimen yang telah anda lakukan.

4). Bacalah buku referensi dan temukan pengaruh perubahan suhu dan tekanan terhadap sistem kesetimbangan.

Soal Kuiz

1. Jelaskan apa yang terjadi dengan sistem kesetimbangan berikut jika tekanannya dinaikkan ,

a. 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) ( 4 NO (g) + 6 H2O (g)

b. N2 (g) + O2 (g) ( 2 NO (g)2. Diketahui reaksi setimbang :

Fe2O3 (s) + 3 CO (g) ( 2 Fe(s) + 3 CO2 (g) (H = + 24,8 kJ

Bagaimanakah besi yang dihasilkan jika,

a. tekanan diperbesar

b. volume ruangan diperbesar

c. ditambah Fe2O3

d. konsentrasi gas CO diperbesar

3. Pada ruangan 10 liter terdapat kesetimbangan,

CO2 (g) + H2 (g) ( CO (g) + H2O (g)

Pada suhu to C terdapat dalam kesetimbangan gas CO2 dan gas H2 masing-masing 2 mol; CO dan uap air masing - masing 4 mol. Pada suhu yang tetap ditambahkan 4 mol gas CO2 dan 4 mol gas H. Bagaimanakan komposisi setelah tercapai kesetimbangan lagi.

Penilaian / Authentic Asessment

A. Psikomotorik

NoNamaAspek yang dinilaiJumlah skorNilai

Cara mengukur larutanKetepatan Memilih

AlatCara meneteskan

larutanCara mengamati perubahan

1.

Pedoman Penilaian

B. Psikomotorik

1 = Tidak Tepat, tidak teliti 2 = kurang Tepat, Kurang Teliti

3 = Tepat, Teliti

4 = Tepat, teliti dan cermat

B. Afektif

NoNamaAspek yang dinilaiJumlah skorKriteria

Kerjasama dalam kelompokPerhatianPeran sertaKejujuran

1.

1 = Rendah2 = Sedang3 = Tinggi

Kriteria : Rata Rata skor : 0 1,0 = rendah; 1,1 2,0 = sedang; 2,1 3,0= tinggi

Soal - Soal Latihan

4. Apakah syarat-syaratnya terjadinya suatu reaksi kesetimbangan ?

5. Apa yang dimaksud dengan suatu reaksi setimbang bersifat dinamis dan mikroskopis ?

6. Bila larutan besi (III) ditetesi dengan larutan ion SCN-- akan terjadi warna merah yang pekat kemudian menyebar dan akhirnya warnanya tetap. Mengapa terjadi proses eeperti itu, dan bagaimana untuk membuktikan bahwa dalam sistem tersebut masih terdapat ion besi (III) .

7. Tuliskan rumusan hukum kesetimbangan (K) untuk reaksi berikut :

a. PCl5 (g) ( PCL3 (g) + Cl2 (g)

b. 2 SO3 (g) + 2 CL2 (g) ( 2 SO2Cl2 (g) + O2 (g)

c. CO (g) + 2 H2 (g) ( CH3OH (g)

d. Cu 2+ (aq) + Zn (s) ( Zn2+ (aq) + Cu (s)

e. 2 NH3 (g) + CO2 (g) ( NH2CO2NH4 (s)

8. Harga tetapan kesetimbangan Kc untuk reaksi :

H2 (g) + I2 (g) ( 2 HI (g)

pada to C adalah 4. Tentukanlah tetapan kesetimbangan (Kc) bagi reaksi :

HI (g) ( H2 + I2 (g)

9. Pada to C dalamn ruangan 10 liter terdapat dalam kesetimbangan 0,2 mol PCl5 ; 0,3 mol PCl3 dan 0,1 mol Cl2 menurut reaksi setimbang;

PCl5 (g) ( PCl3 (g) + Cl2 (g)

Tentukan harga tetapan kesetimbangan bagi reaksi tersebut pada to C.

10. Diketahui reaksi kesetimbangan dan harga Kc pada 1000 K untuk reaksi -reaksi,

CO (g) + O2 (g) ( CO2 (g) Kc = 1,1 x 1011

H2O (g) ( H2(g) + O2 (g)

Kc = 7,1 x 10-12 Tentukan harga tetapan kesetimbangan (Kc) pada suhu 1000 K untuk reaksi ,

CO (g) + H2O (g) ( CO2 (g) + H2 (g)

11. Dalam ruangan yang tekanannya 3 atm. dipanaskan 0,5 mol gas N2 dan 1,5 mol gas H2 Pada suhu 400 K terjadi reaksi setimbang,

N2 (g) + 3 H2 (g) ( 2 NH3 (g)

Ternyata pada saat setimbang didapai gas N2 sebanyak 0,25 mol, hitunglah Kp dan Kc pada saat itu.

12. Pada suhu 700 K terdapat kesetimbangan ,

2 SO2 (g) + O2 (g) ( 2 SO3 (g) Kp = 6,7 x 104Jika tekanan parsial gas SO2 = 1,2 atm; gas O2 = 3,4 atm dan gas SO3 = 4 atm. Selidikilah apakah dalam sistem tersebut sudah dalam keadaan setimbang.

13. Jelaskan apa yang terjadi dengan sistem kesetimbangan berikut jika tekanannya dinaikkan ,

a. 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) ( 4 NO (g) + 6 H2O (g)

b. N2 (g) + O2 (g) ( 2 NO (g)

14. Diketahui reaksi setimbang :

Fe2O3 (s) + 3 CO (g) ( 2 Fe(s) + 3 CO2 (g) (H = + 24,8 kJ

Bagaimanakah besi yang dihasilkan jika,

a. tekanan diperbesar

b. volume ruangan diperbesar

c. ditambah Fe2O3

d. konsentrasi gas CO diperbesar

e. suhunya dinaikkan

15. Pada ruangan 10 liter terdapat kesetimbangan,

CO2 (g) + H2 (g) ( CO (g) + H2O (g)

Pada suhu to C terdapat dalam kesetimbangan gas CO2 dan gas H2 masing-masing 2 mol; CO dan uap air masing - masing 4 mol. Pada suhu yang tetap ditambahkan 4 mol gas CO2 , Bagaimanakan komposisi setelah tercapai kesetimbangan lagi.

16. Diketahui data tentang harga Kp untuk berbagai suhu dari reaksi setimbang,

2 NO2 (g) ( N2O4 (g)

Suhu (o C) 100250

Kc2,11701400

Berdasar data tersebut jelaskan reaksi tersebut merupakan reaksi eksoterm atau endoterm !

17. Metanol didalam industri dibuat melalui reaksi setimbang,

CO (g) + 2 H2 (g) ( CH3OH (g) (H = - 129 kJ

Dalam industri proses tersebut dilakukan pada suhu 500 K. Mengapa tidak dilakukan pada suhu yang lebih rendah Jelaskan !

18. Apa fungsi katalisator dalam proses industri yang melibatkan reaksi kesetimbangan ? Jelaskan !

Uji KompetensiSoal Pilihan Ganda

1. Suatu sistem reaksi dalam keadaan setimbang bila .

A. reaksinya berlangsung dua arah pada waktu bersamaan

B. Reaksi berlangsung dalam dua arah dalam laju reaksi yang sama

C. jumlah mol zat yang ada pada keadaan setimbang selalu sama

D. masing-masing zat yang bereaksi sudah habis

E. jumlah zat yang terbentuk dalam reaksi sama dengan pereaksi

2. Suatu sistem kesetimbangan bersifat dinamis mikroskopis berarti .

A. perubahan berlangsung terus menerus dan dapat diamati.

B. reaksi terus berlangsung kekanan dan kekiri dan dapat diamati

C. reaksi terus berlangsung kekanan dan kekiri tetapi tidak teramati

D. perubahan berlangsung terus berhenti sehingga tidak dapat diukur

E. perubahannya terhenti dan dapat terukur.

3. Rumusan Hukum kesetimbangan untuk reaksi :

CaCO3 (s) ( CaO(s) + CO2 (g)

yang paling tepat adalah .

A.

B.

C.

D.

E. Kc = [CO2]

4. Gas N2 dengan volume 10 mL direaksikan dengan 25 mL gas H2 , membentuk reaksi setimbang :

N2 (g) + 3 H2(g) ( 2NH3(g)

volume akhir pada saat setimbang adalah 25 mL (diukur pada P dan T yang sama). Volume gas NH3 yang terjadi pada saat setimbang adalah A. 5 mL

D. 35 mL

B. 10 mL

E. 40 mL

C. 15 mL

5. Gas A, B dan C masing-masing 0,4 mol, 0,6 mol dan 0,2 mol dicampurkan dalam ruang tertutup dan terjadi reaksi kesetimbangan :

3A(g) + B(g) ( 2 C(g)

Pada saat setimbang 0,3 mol gas A telah bereaksi, maka gas B yang ada dalam keadaan setim,bang adalah

A. 0,5 mol

D. 0,2 mol

B. 0,4 mol

E. 0,1 mol

C. 0,3 mol

6. Pada suhu tetap pada reaksi kesetimbangan :

CaCO3(s) ( CaO(s) + CO2 (g)

volume ruang diperbesar, maka .

A. CaO bertambah

B. CaCO3 bertambah

C. CaO dan CO2 bertambah

D. CaCO3 dan CO2 bertambah

E. CaO dan CO2 bertambah

7. Agar pada reaksi kesetiumbangan :

N2(g) + O2(g) ( 2NO(g) (H = +180kJ

jumlah gas NO yang dihasilkan maksimal maka tindakan yang diperlukan adalah .

A. menaikkan tekanan

B. menurunkan tekanan

C. mengecilkan volume

D. menaikkan suhu

E. memperbesar volume

8. Pada suhu tertentu dalam ruang tertutup yang tekanannya 10 atm terdapat dalam keadaan setimbagn 0,3 mol gas SO2 , 0,1 mol gas SO3 dan 0,1 mol gas O2 dengan reaksi :

2 SO3(g) ( 2SO2 (g) + O2(g)

harga Kp pada suhu tersebut adalah

A. 36 atm

D. 4,5 atm

B. 18 atm

E. 0,05 atm

C. 9 atm

9. Pada toC dalam ruang yang volumenya 10 liter dipanaskan 0,6 mol gas SO3 hingga terdissosiasi 50% menurut persamaan reaksi :

2 SO3(g) ( 2SO2(g) + O2(g)

Harga tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi tersebut adalah .

A. 0,010

D. 0,025

B. 0,015

E. 0,030

C. 0,020

10. Dalam ruang 1 liter terdpat 1 mol gas HI yang terurai mewnurut reaksi:

2 HI (g) ( H2(g) + I2(g)

Harga Kc pada saat itu adalah 4, jumlah gas H2 yang ada pada saat setimbang adalah .

A. 0,8 mol

D. 0,4 mol

B. 0,6 mol

E. 0,2 mol

C. 0,5 mol

11. Pada temperatur tertentu, dalam ruang 1 liter terdapat kesetimbangan :

2SO3(g) ( 2SO2(g) + O2(g)

Semula terdapat 0,5 mol gas SO3 dan setelah tercapai kesetimbangan perbandingan jumlah mol SO3 terhadap O2 adalah 4 : 3. Harga tetapan kesetaimbangannya adalah

A. 2,25

D. 0,60

B. 0,23

E. 6,00

C. 0,33

13. Jika tetapan kesetimbangan ,Kc, bagi reaksi A + B ( C dan bagi reaksi 2A + D ( C berturut-turut adalah 4 dan 8, maka tetapan kesetimbangan, Kc, bagi reaksi :

C + D ( 2B adalah

A.

D. 12

B. 2

E. 24

C. 8

14. Pada sistem kesetimbangan yang manakah perubahan tekanan tidak menyebabkan pergeseran

A. 2SO3 (g) ( 2SO2 + O2(g0

B. N2(g) + O2(g) ( 2NO(g)

C. N2(g) + 3H2(g) ( 2NH3 (g)

D. PCl5 (g) ( PCl3(g) + Cl2(g)

E. 2H2(g) + O2(g) ( 2H2O (g)

15. Pada sistem kesetimbangan :

NH4Cl(s) ( NH3(g) + Cl2(g)

mempunyai harga Kp = a. Tekanan parsial gas Cl2 pada saat itu adalah ..

A. a

D a

B. a2

E. a

C. 2a

16. Tetapan kesetimbangan untuk reaksi :

PCl5(g) ( PCl3 (g) + Cl2 (g)

pada suhu 760 K adalah 0,05.

Jika konsentrasi awal PCl5 0,1 mol/L, maka pada keadaan setimbang PCl5 yang terurai adalah .A. 12,5%

D. 33,3 %

B. 20,0%

E. 50,0%

C. 25,0%

17. Dalam ruang 1 liter terdapat kesetimbangan antara gas N2, H2 dan NH3 dengan persamaan reaksi : 2NH3(g) ( N2(g) + 3H2(g)

Pada kesetimbangan tersebut terdapat 0,01 mol N2 ; 0,01 mol H2 dan 0,05 mol NH3. Harga konstanta kesetimnagan reaksi adalah

A. 2 x 10-8`D. 4 x 10-5B. 5 x 10-5 E. 2 x 10-10C. 5 x 10-1018. Reaksi CO2(g) + NO(g) ( NO2(g) + CO(g) dilakukan dalam wadah 5 L. Pada keadaan awal terdapat 4,5 mol CO2 dan 4 mol NO, sesudah kesetimbangan NO yang masih tersisa adalah 0,5 mol. Tetapan kesetimbangan reaksi tersebut adalah

A. 11,25

D. 49,0

B. 24,5

E. 60,0

C. 35,5

19. Pada ruang tertutup terdapat 1 mol gas NH3 yang terdissosiasi 50% menurut persamaan reaksi :

2 NH3 (g) ( N2 (g) + 3 H2(g)

Jika tekanan didalam ruangan tersebut 3 atm, maka harga Kp pada saat itu adalah .

A.

D. 4/3

B. 8/9

E. 2/9

C. 9/8

20. Dari reaksi setimbang :

Fe3+(aq) + SCN (aq) ( FeSCN2+ (aq)

Jika ditambah 1 tets larutan jenuh FeCl3 maka

A. jumlah ion SCN- akan bertambah

B. jumlah ion Fe3+ akan berkurang

C. jumlah FeSCN2+ akan bertambah

D. jumlah ion FeSCN2+ akan berkurang

E. jumlah ketiga ion tetap.

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Standar Kompetensi :

3. Memahami kinetika dan kesetimbangan reaksi kimia serta faktor-faktor yang mempengaruhinya.

Kompetensi Dasar :

Menjelaskan pengertian reaksi kesetimbangan.

Menyelidiki faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran aerah kesetimbangan dan menyimpulkan hasilnya serta penerapannya dalam industri.

Menentukan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan.

Gambar. 4.2. Reaski bolak-balik:

N2O4(g) ( 2 NO2(g)

tak berwarnacoklat

Gambar.3.4. Kurva Kesetimbangan 2NO2(g) ( N2O4 (g)

Pada saat setimbang konsentrasi N2O4 sama dengan konsentrasi NO2

Pada saat setimbang konsentrasi N2O4 lebih besar dari pada konsentrasi NO2

Pada saat setimbang konsentrasi N2O4 lebih kecil dari pada konsentrasi NO2

Hypoxia Sympton dan Kadar Haemoglobin

Tubuh manusia terdapat suatu sistem kesetimbangan yang berperan didalam menjaga fungsi fisiologis tubuh untuk beradaptasi dengan lingkungannya.

Salah satu proses adaptasi yang dilakukan oleh tubuh manusia adalah beradaptasi terhadap perubahan ketuinggian yang tiba-tiba. Seseorang yang bertempat tinggal Jakarta dengan ketinggian 0 km diatas permuakaan laut pergi dengan pesawat terbang ke Mexico City dengan ketinggian 2,3 km dipermukaan laut maka setelah tiba di Mexico City akan merasa pusing, mual atau rasa tidak nyaman lainnya.

Kondisi ini disebut dengan Hypoxia sympton yaitu kondisi sindrom kekurangan oksigen pada jaringan tubuh yang terjadi akibat pengaruh perbedaan ketinggian . Pada kasus yang fatal bisa berakibat koma, bahkan sampai kepada kematian. Tetapi kondisi tersebut bila sudah beberapa waktu tub uh akan segera beradaptasi dan berangsur-angsur normal kembali, maka kasus hypoxia ini tidak terjadi pada penduduk setempat yang sudah biasa hidup di daerah dataran tinggi tersebut.Oleh sebab itu bagi pendaki gunung diperlukan pos-pos pemberhentian agar selalu terjadi adaptasi secara baik terus menerus.

Keadaan ini dapat dijelaskan berdasar sistem reaksi kesetimbangan pengikatan darah oleh haemoglobin:

Hb(aq) + O2(aq) ( HbO2(aq)

dimana HbO2 merupakan oksihaemoglobin yang berperan membawa oksigen ke seluruh jaringan tubuh termasuk otak. Tetapan kesetimbangan dari reaksi tersebut adalah :

[HbO2]

Kc = (((

[Hb][O2]

Pada ketinggian sekitar 3 km tekanan parsial gas oksigen sekitar 0,14 atm, sedangkan pada permukaan laut tekanan parsial gas oksigen 0,2 atm. Berdasar asa Le-Chetelier dengan berkurangnyagas oksigen berarti kesetimbangan akan bergeser kekiri, dan berakibat konsnetrasi HbO2 di dalam darah akan menurun. Akibatn yang ditimbulkan adalah suplai oksigen ke seluruh jaringan akan berkurang dan inilah yang mengakibatkan terjadinya rasa mual dan pusing, serta perasaan tidak nyaman.

Kondisi tersebut akan mengakibatkan tubuh berusaha beradaptasi dengan memproduksi haemoglobin sebanyak-banyaknya. Dengan meningkatnya konsnetrasi Hb akan menggeser kembali kesetimbangan kekanan dan HbO2 akan meningkat kembali seperti semula.Penyesuaian berlangsung kurang lebih 2 3 minggu.

Dari penelitian tyernyata kadar Hb rata-rata penduduk pada yang bertempat tinggal di dataran tinggi akan mempunyai haemoglobin lebih tinggi daripada orang yang bertempat tinggal di dataran rendah.

EMBED Equation.3

Waktu pemindahan

Waktu pemindahan

Vol A / Vol B

V yang dipindah

EMBED Equation.3

Gambar.4.1. Kesetimbangan dinamis pada penguapan air

_1010568892.unknown

_1010568924.unknown

_1068038735.unknown

_1135666078.unknown

_1135666406.unknown

_1151382462.unknown

_1135666405.unknown

_1068056805.unknown

_1135665998.unknown

_1068056659.unknown

_1068037402.unknown

_1068037756.unknown

_1068036923.unknown

_1010613597.unknown

_1010568899.unknown

_1010568906.unknown

_1010568895.unknown

_1010568714.unknown

_1010568858.unknown

_1010568863.unknown

_1010568789.unknown

_1010568666.unknown

_1010568671.unknown

_1010524966.unknown