KESETIMBANGAN KIMIA

loading...

loading...

A. PENGERTIAN REAKSI KESETIMBANGAN

Reaksi kimia adalah reaksi yang melibatkan reaktan-reaktan (zat-zat yang bereaksi) yang ketika melewati sebuah proses reaksi maka reaktan-reaktan tersebut akan menghasilkan produk (zat hasil reaksi). Reaksi kimia sering ditulis dalam bentuk persamaan reaksi. Berdasarkan arah reaksinya, reaksi kimia terdiri dari reaksi satu arah (irreversible) dan reaksi dua arah (reversible).

Lalu apa itu reaksi kesetimbangan? Untuk memperoleh gambaran tentang konsep reaksi kesetimbangan, kita dapat mengambil contoh bagaimana terjadinya proses kesetimbangan antara air dan uap air dalam gelas yang terbuka maupun yang tertutup. Bila air diletakkan di dalam gelas terbuka dan dibiarkan dalam waktu yang cukup lama, air di dalam gelas akan berkurang karena uap air menguap dari permukaan air dan keluar dari gelas. Sedangkan bila air diletakkan di dalam gelas tertutup, air juga akan menguap jika dibiarkan dalam waktu yang cukup lama. Akan tetapi uap air yang terjadi pada proses penguapan tidak keluar dari gelas. Akibatnya uap air akan menumpuk dan menjadi jenuh. Bila uap air telah menjadi jenuh, uap air akan mengembun menjadi butir-butir air yang menempel pada dinding gelas dan akhirnya mengalir lagi ke permukaan air. Proses ini berlangsung terus menerus.

Mengapa air dalam gelas tertutup berjumlah tetap dibandingkan dengan air dalam gelas terbuka? Air dalam gelas tertutup berjumlah tetap dikarenakan jumlah air yang menguap sama dengan jumlah air yang mengembun menjadi air kembali. Dapat dikatakan bahwa di dalam gelas tertutup tersebut laju penguapan air sama dengan laju pengembunan air. Proses yang terjadi ini disebut reaksi kimia yang setimbang (reaksi kesetimbangan). Dengan demikian, kesetimbangan kimia adalah keadaan yang terjadi jika laju reaksi ke kanan (maju) sama dengan laju reaksi ke kiri (mundur).

Meskipun hampir semua reaksi kimia merupakan reaksi dua arah, tetapi tidak semua reaksi dua arah akan menjadi reaksi setimbang. Untuk dapat menjadi reaksi setimbang, diperlukan persyaratan sebagai berikut.

1. Reaksinya reversible (Reaksi dua arah/bolak-balik)

Contohnya;

N_2(g) + 3H_2(g) ↔ 2NH_3(g)

Pada reaksi tersebut, reaktan bereaksi membentuk produk dan produk dapat membentuk reaktan kembali, jika reaktan dan produk tetap bercampur. Tanda panah dua (↔) menunjukkan sifat bolak-baliknya. Reaksi dua arah ini dapat terjadi pada reaksi kesetimbangan homogen dan heterogen. Tetapi umumnya reaksi kesetimbangan heterogen dapat berlangsung dua arah pada suhu tinggi.

2. Berlangsung di sistem tertutup.

Sistem tertutup adalah suatu tempat reaksi yang menunjukkan zat-zat yang bereaksi (reaktan) dan zat-zat hasil reaksi (produk) tidak ada yang meninggalkan tempat reaksi.

3. Bersifat dinamis

Bersifat dinamis artinya secara mikroskopis -walaupun tidak mungkin teramati- reaksi berlangsung terus-menerus dalam dua arah dengan laju reaksi maju sama dengan laju reaksi baliknya (v₁ = v₂). Sedangkan secara makroskopis keberlangsungan reaksi dua arah dapat dilihat dari perubahan konsentrasi, suhu, tekanan, atau warnanya.

B. TETAPAN KESETIMBANGAN (HUKUM KESETIMBANGAN)

Secara umum jika ada reaksi kesetimbangan berikut;

p A + qB ↔ rC + sD

maka persamaan reaksi tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan (K), yang dirumuskan oleh Cato Maximillian Gulberg dan Peter Waage lewat hukum aksi massa (Law of Mass Action) atau hukum kesetimbangan

Pada suhu tetap, hasil kali konsentrasi produk pangkat koefisien dibandingkan dengan hasil kali konsentrasi reaktan pangkat koefisien akan memberikan harga yang tetap/konstan.

Tetapan kesetimbangan terdiri dari tetapan kesetimbangan konsentrasi (K_C) dan tetapan kesetimbangan tekanan (K_P).

Penentuan tetapan kesetimbangan bergantung pada jenis reaksinya, homogen atau heterogen. Berikut ini tetapan kesetimbangan yang berlaku pada masing-masing reaksi.

◆Untuk reaksi kesetimbangan homogen◆

Fase zat semua sama; pilihannya antar-gas atau antar-larutan.

Contoh: pA_(g) + qB_(g) ↔ rC_(g) + sD _(g)

◆Untuk reaksi kesetimbangan heterogen◆

Fase zat bervariasi: padat (s), cairan (l), larutan (aq), atau gas (g)

Contoh: aP_(s) + bQ_(g) ↔ cR_(aq) + dS _(g) + eT_(l)

1. Aturan – aturan yang berhubungan dengan penulisan tetapan kesetimbangan (K)

2. Hubungan K_C dan K_P

Nilai K_C tidak sama dengan nilai K_P.

Catatan:

Jika jumlah koefisien kanan > jumlah koefisien kiri ⇒ K_P > K_C (Δn = +)

Jika jumlah koefisien kanan = jumlah koefisien kiri ⇒ K_P = K_C

Jika jumlah koefisien kanan < jumlah koefisien kiri ⇒ K_P < K_C (Δn = –)

C. KESETIMBANGAN DISOSIASI DAN DERAJAT DISOSIASI

Reaksi disosiasi/asosiasi adalah reaksi penguraian suatu zat menjadi zat yang lebih sederhana. Apabila reaksinya merupakan reaksi kesetimbangan maka disebut dengan kesetimbangan disosiasi.

Banyaknya bagian zat yang terurai dibanding jumlah zat mula-mula pada reaksi disosiasi disebut derajat disosiasi (α). Derajat disosiasi digunakan dalam perhitungan-perhitungan kesetimbangan disosiasi.

Nilai derajat disosiasi (α) dapat berupa:

• Angka desimal, kisarannya 0 < α < 1
• Persentase, kisarannya 0 < α < 100%

Jika (α) = 0 atau (α) = 0% berarti tidak ada zat yang terurai. Jika (α) = 1 atau (α) = 100% berarti zat terurai sempurna atau semua zat mengalami disosiasi.

D. PERGESERAN KESETIMBANGAN (AZAS LE CHATELIER)

Pergeseran kesetimbangan merupakan langkah yang bisa diterapkan jika kita ingin menambah maupun mengurangi produk reaksi. Pergeseran kesetimbangan didasari oleh asas Le Chatelier yang berbunyi:

Suatu sistem kesetimbangan yang diberi tindakan (aksi), maka sistem itu akan bereaksi balik agar pengaruh aksi tersebut berkurang terhadap sistem.

Aksi = – Reaksi

Ini artinya, suatu sistem yang setimbang cenderung mempertahankan kesetimbangannya sehingga jika ada pengaruh dari luar maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa agar kembali lagi ke keadaan setimbang.

Pergeseran kesetimbangan terjadi karena perubahan faktor – faktor berikut;