Di kelas XI IPA, sobat akan bertemu dengan materi kesetimbangan kimia. Materi ini membahas cukup banyak hal mulai dari laju reaksi, kesetimbangan reaksi, pergerseran kesetimbangan tersebut, hukum yang berlaku dan juga perhitungan matematis yang melibatkan tetapan kesetimbangan. Berikut ini kami rangkumkan materi tersebut semoga bisa membantu belajar sobat. Check this out!
Arti Kesetimbangan Kimia
Jika sobat lihat sekilas dari katanya, setimbang artinya sama, tidak berat kanan atau berat kiri. Sama halnya dalam ilmu kimia, kesetimbangan kimia diartikan sebagai sebuah keadaan yang terjadi pada reaksi reversible (bolak-balik) pada saat laju reaksi ke kanan atau laju pembentukan produk sama dengan laju reaksi ke kiri /laju pembentukan reaktan.
Dari sini muncul istilah reakasi reversible. Kesetimbangan kimia hanya bisa terjadi pada tipe reaksi reversible atau reaksi bolak-balik. Untuk lebih memahami apa itu reaksi reversibel dan ireversibel berikut penjelasannya
Reaksi Reversible dan Ireversible
Peristiwa I
ketika sobat mengambil dau kering kemudian dibakar maka akan dihasilkan abu. Abu yang dihasilkan tidak akan mungkin kembali menjadi daun kering. Proses ini disebut dengan reaksi yang berlangsung hanya satu arah atau disebut juga ireversible. Reaksi ini dituliskan dengan panah satu arah.
A2 + B2 → 2AB
Peristiwa II
Sobat mencampur enadapan PbI2 dengan larutan Na2SO4. Dari percobaan tersebut akan terbentuk endapan PbSO4 yang berwwarna putih. Jika kemudian enapan PbSO4 tersebut sobat tambahkan larutan NaI maka akan terbentuk endapan PbI2 yang berwarna kuning.
Jika ditulis persamaan reaksinya
PbI2 (s) + Na2SO4 → PbSO4(s) + 2 NaI (aq) (reaksi 1)
PbSO4 (s) + 2 NaI (aq) → PbI2 + Na2SO4 (reaksi 2)
Kedua reaksi di atas bisa kita tulis dalam satu reaksi berikut
PbI2 (s) + Na2SO4 ↔ PbSO4(s) + 2 NaI (aq) (reaksi 1)
Pad reaksi di atas terlihat bahwa reaktan terbentuk kembali karena hasil reaksi berubah kembali menjadi reaktan.
A2 + B2 ↔ 2AB
Apa itu Keadaan Setimbang?
Sebuah reaksi dua arah (reversible) pada keadaan suhu dan tekanan tertentu dapa mencapai keadaan setimbang. Keadaan ini ditandai dengan beberapa hal berikut:
- Laju rekasi ke kanan (hasil) sama dengan laju reaksi hasil menjadi reaktan.
- Jumlah setiap komponen reaksi tidak berubah (tetap)
- Tidak ada perubahan makroskopis (perubahan yang dapat dilihat seperti perubahan warna, suhu, volume, tekanan).
- Hanya terjadi perubahan mikroskopis.
- Dalam keadaan setimbangan akan belaku sifat dinamis. Dinamis artinya rekasi berlangsung terus menerus.
- Reaksi berlangsung dalam keadaan tertutup.
Macam-macam Kesetimbangan Kimia
Jika dilihat dari fase (wujud zat) yang terlibat dalam kesetimbangan, kesetimbangan kimia dibagi menjadi 2.
[su_tabs active=”2″][su_tab title=”Kesetimbangan Homogen”]Adalah suatu kesetimbangan yang di dalamnya terdapat zat-zat yang memiliki fase atau wujud zat yang sama.
Beberapa contoh kesetimbangan kimia homogen
1. N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2 NH3 (g)
2. Fe3+ (aq) + SCN– (aq) ↔ FeSCN2+ (g)
3. 2HI (g) ↔ H2 (g) + I2 (g)
4. 2SO3 (g) ↔ 2 SO2 (g) + O2 (g)
5. 2 NO (g) + O2 (g) ↔ 2NO2 (g)
*perhatikan fase zat[/su_tab] [su_tab title=”Kesetimbangan Heterogen”]Kesetimbangan Heterogen
Kesetimbangan heterogen adalah suatu kesetimbangan yang di dalamnya zat-zat yang memiliki fase zat yang berbeda.
Beberapa contoh kesetimbangan heterogen
a. PbSO (s) ↔ Pb2+ (aq) + SO2- (aq)
b. Al3+ (aq) + 3 H2O ↔ Al(OH) (s) = 3H+ (aq)
c. CaCO3 (s) ↔ CaO (s) + CO2 (g)
[/su_tab] [/su_tabs]
Kesetimbangan Bisa Bergeser
Sebuah kesetimbangan kimia ternyata bisa bergeser baik ke kiri maupun ke kanan. Ke kiri ke arah reaktan dan ke kanan ke arah produk. Menurut Azas Le Chatelier disebutkan:
| “Jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan maka reaksi akan bergesert untuk menghilangkan pengaruh tindakan tersebut hingga terbentuk kesetimbangan yang baru.” |
Pegeseran kesetimbangan kimia diipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut:
a. Perubahan Konsentrasi
“Jika konsentrasi zat di perbesar maka rekasi bergeser menjauhi zat tersebut. Jika konsentrasi zat di perkecil maka reaksi akan bergeser menuju zat tersebut.”
Untuk lebih jelas, mari simak ilustrasi berikut:
Reaksi dalam keadaan setimbang
N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g)
- Jika konsentrasi N2 atau H2 kita perbesar maka jumlah NH3 akan bertambah karena kesetimbangan bergeser ke kanan.
- Jika konsentrasi N2 atau H2 kita kurangi makan jumlah produk NH3 akan berkurang karena kesetimbangan bergeser ke kiri.
b. Perubahan Suhu
“Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi yang menyerap kalor (endoterm) dan juka suhu diturunkan maka reaksi akan bergeser ke arah yang melepas kalor (eskoterm).”
Pada rekasi setimbang:
N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g) ΔH = -92 kJ
Jika sobat lihat Δ bernilai negatif, artinya reaksi ke kanan adalah eksoterm dan rekasi sebaliknya ke kiri adalah reaksi endoterm. Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke kiri dan jika suhu diturunkan maka maka akan bergeser ke kanan.
c. Perubahan Volume Sistem
Perhatikan reaksi setimbang berikut:
2SO2 (g) + O2 (g) ↔ 2SO3 (g) ΔH = -492 kJ
- Jika dilihar dari reaki di atas
– Koefisien pereaksi adalah 3 (2 + 1)
– Koefisien produk adalah 2 - Jika volume sistem diiperkecil artinya menaikan semua komponen kesetimbangan secara bersama-sama,
maka : kenaikan konsentrasi pereaksi lebih besar dari pada kenaikan konsentrasi produk (koefisien lebih besar ketika volume diperbesar maka kenaikan konsentrasi lebih besar). Kesetimbangan akan bergeser ke kanan. Kesimpulannya: - Jika volume sistem kita perbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke yang jumlah koefisien besar.
- Jika volume sistem kita perkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke yang jumlah koefisien yang kecil.
d. Perubahan Tekanan Pada Sistem
Jika kita belajar lagi pada persmaan gas ideal
Pv = nRT
jiak pada suhu tetap maka tekanan akan berbanding terbalik dengan tekanan
P = 1/V
Jika sobat menaikkan tekanannya maka akan sama dengan menurunkan volume dan sebaliknya.
- Jika tekanan diperbesar maka volume diperkecil dan reaksi bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya sedikit.
- Jika tekanan diperkecil maka volume diperbesar dan reaksi akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya banyak.
Pada reaksi setimbang berikut
N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 ΔH = -92 kJ
Jika kemudian tekanan kita perbesar = volume diperkecil. Konsentrasi N2 dan H2 bertambah karena koefisien pereaksinya adalah 4 (3+1).
- Jika tekanan diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan = hasil reaksi atau ke arah yang jumlah koefisien lebih sedikit.
- Jika tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri (ke arah koefisien yang lebih banyak).
Apaka katalisator mempengaruhi kesetimbangan?
Dalam suatu reaksi kesetimbangan , pengaruh katalisator hanya memperbesar laju reaksi maju atau reaksi balik, sehingga dalam reaksi kesetimbangan katalisator tidak mempengaruhi susunan kesetimbangan.
Hukum Kesetimbangan Kimia dan Tetapak Kesetimbangan
Cato Goldberg dan Peter Wage adalah ilmuwan yang menemukan hukum kesetimbangan. Hukum ini berbunyi:
| “Suatu setiap sistem kesetimbangan, pada suhut tertenut, perbandingan hasil kali konsentrasi zat hasil reakasi pangkat koefisien masing-masing dengan hasil kali konsentrasi zat pereaksi pangkat koefisien masing-masing adalah tetap.” |
Reaksi Kesetimbangan secara umum dituliskan:
aP + bQ ↔ cR + dS
K = tetapan kesetimbangan
[P] = konsentrasi zat P (mol/liter)
[Q] = konsentrasi zat Q (mol/liter)
[R] = konsentrasi zat R (mol/liter)
[S] = konsentrasi zat S (mol/liter)
a, b, c, d = koefisien reaksi setimbang
Harga Tetapan Kesetimbangan pada Suhu Tetap
harga tetap ini disebut dengan tetapan kesetimbangan (K).
Kc
Kc adalah tetapan kesetimbangan berdasarkan nilai konsentrasi, yaitu perkalian konsentrasi hasil reaksi dipangkatkan koefisien, dibagi konsentrasi pereaksi dipangkatkan dengan koefisien.
Contoh:
Reaksi Homogen
N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g)
Reaksi Heterogen
CaCO3 (g) ↔ CaO (s) + CO2 (g)
*fase yang diikutkan pada perhitungan Kc hanya fase gas (g) dan fase larutan (aq).
Kp
Kp adalah tetapan kesetimbangan berdasarkan nilai tekanan, yaitu perkalian tekanan gas hasil reaksi dipangkatkan koefisien dibagi tekanan pereaksi dipangkatkan koefisien
Contoh:
N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2NH3 (g)
Hubungan Kc dan Kp
Kp = Kc (RT)Δn
dengan
R = tetapan molar gas
T = suhu dalam kelvin
Δn = Jumlah koefiseian gas produk – jumlah koefisien gas pereaksi.
Catatan penting mengenai tetapan kesetimbangan.
- Jika harga K > 1, produk yang dihasilkan banyak
- Jika harga K < 1, produk yang dihasilkan sedikit.
- Harga K hanya bergantung pada suhu (T), selama suhu tetap maka harga K tetap.
- Untuk reaksi endoterm, ΔH = + maka K berbanding lurus dengan T.
- Untuk reaksi eksoterm, ΔH = -, maka K berbanding lurus dengan T.
Buat materi lengkap kesetimbangan kimia bisa sobat download di sini.