KESETIMBANGAN KIMIA Kesetimbangan Dinamik dalam Sistem Kimia Kesetimbangan : Suatu keadaan dimana konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah lagi oleh karena laju ke kanan sama dengan ke kiri “Setimbang”, karena konsentrasi tidak berubah lagi “Dinamik”, karena reaksi bergerak saling berlawanan tidak berhenti 1

2 Figure 14.1 As a reaction proceeds, The concentrations of the Reactans and products Approach steady (constant) value 2

Hukum Kesetimbangan untuk sebuah reaksi Reaksi kesetimbangan : H2(g) + l2(g) 2Hl(g) 3

Konstanta Kesetimbangan Konsentrasi (Kc): Hasil perkalian konsentrasi zat hasil reaksi dibagi dengan perkalian konsentrasi zat pereaksi, dan masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.

Contoh: Tentukan Kc dari reaksi sbb: 2NO2 (g) N2O4 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g)

Concentration (mol/L) Tabel. Equilibrium Concentrations and the Mass Action Expression Equilibrium Concentration (mol/L) [Hl]2 Experiment [H2] [l2] [Hl] [H2][l2] I II III IV 0,0222 0,0350 0,0150 0,0442 0,0222 0,0450 0,0135 0,0442 0,156 0,280 0,100 0,311 (0,156)2/(0,0222)(0,0222) = 49,4 (0,280)2/(0,0350)(0,0450) = 49,8 (0,100)2/(0,0150)(0,0135) = 49,4 (0,311)2/(0,0442)(0,0442) = 49,5 Average = 49,5 5

[ ] D E G F K = Rumus umum : Hukum Kesetimbangan untuk reaksi Gas c D E G F K = Hukum Kesetimbangan untuk reaksi Gas - dapat ditulis dengan tekanan parsial : PV = nRT atau P = (mol/L) x RT 6

Hubungan Kp dan Kc n =  mol gas produk -  mol gas reaktan Rumus Reaksi Kesetimbangan N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Hubungan Kp dan Kc n =  mol gas produk -  mol gas reaktan 7

Contoh: Pada suhu 250 oC kesetimbangan PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g) Mempunyai Kc 4,07 x 10-2. Hitung Kp pada suhu tersebut. Jawab: Δn = (1+1)-1= 1 Kp = Kc (RT) Δn = 4,07 x 10-2 (0,082 x 523)1 = 1,75

Keberartian konstanta kesetimbangan K sangat besar : K = 1 : K sangat kecil : Hasil reaksi ke arah sempurna Konsentrasi reaktan hampir sama dengan konsentrasi produk pada kesetimbangan Hasil reaksi sulit terbentuk Prinsip Le Cathelier’s Menyatakan : Jika suatu kesetimbangan diganggu, maka sistem secara langsung akan menetralkan gangguan tersebut hingga kesetimbangan tercapai kembali 8

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan : Penambahan atau pengurangan pereaksi atau hasil reaksi Penambahan : mengeser kesetimbangan ke arah yang tidak ditambahkan Pengurangan : menggeser kesetimbangan ke arah yang dikurangi Misalnya : 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) 9

Perubahan volume pada reaksi gas Penambahan volume menggeser kesetimbangan ke arah gas terbesar dan sebaliknya Perubahan suhu Jika suhu dinaikan kesetimbangan bergeser ke arah endoterm, karena membutuhkan panas Perubahan suhu dapat merubah harga Kp dan Kc Pengaruh Katalis Katalis dapat mempercepat tercapainya kesetimbangan tapi tidak menggeser letak kesetimbangan Penambahan gas inert (volume konstan) Menyebabkan kenaikan tekanan, perbandingan konsentrasi reaktan dan produk dan volume tidak berubah sehingga kesetimbangan tidak berubah 10

Perhitungan kesetimbangan Menghitung Kc dari konsentrasi kesetimbangan Contoh : campuran H2 dan l2 dibuat dengan menempatkan 0,100 mol H2 dan 0,100 mol l2 ke dalam labu 1L sesudah setimbang H2(g) + l2 2Hl(g) Warna ungu uap l2 digunakan untuk memantau reaksi dan dari penurunan intensitas warna ungu ditentukan bahwa pada kesetimbangan konsentrasi l2 menjadi 0,020 mol/L. Berapa Kc ? Penyelesaian 11

Konsentrasi setimbangan 0,100 -0,080 0,020 0,100 -0,080 0,020 0,000 H2(g) + l2 2Hl(g) Konsentrasi awal (M) Perubahan Konsentrasi setimbangan 0,100 -0,080 0,020 0,100 -0,080 0,020 0,000 +2(0,08) 0,160 Perhatikan : Konsentrasi dinyatakan dalam mol/L  perhatikan volume konsentrasi setimbang = konsentrasi awal - perubahan Sehingga : menghitung konsentrasi kesetimbangan menggunakan Kc 12

Mempunyai harga Kc = 4,06 pada 500 0C. c). Menghitung konsentrasi kesetimbangan menggunakan Kc dan konsentrasi awal Contoh reaksi : CO(g) + H2O CO2(g) + H2(g) Mempunyai harga Kc = 4,06 pada 500 0C. Jika 0,100 mol CO dan 0,100 mol H2O dimasukan pada wadah 1 L, berapa komposisi konsentrasi setimbang ? 13

[ ] Jawab : CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g) Konst awal Perubahan Konst setimbang 0,100 -X 0,100-X 0,100 -X 0,100-X 0,000 +X X 0,000 +X X [ ] 2 c x) (0,100 x 4,06 x)(0,100 (x)(x) O H CO K - = maka 14

d). Menghitung konsentrasi setimbang jika Kc sangat kecil X= 2,01 (0,100 – x) X= 0,0668 Jadi : (CO) = 0,100 - x = 0,100 – 0,0668 = 0,033 M (H2O) = 0,100 - x = 0,100 – 0,0668 = 0,033 M (CO2) = x = 0,0668 M (H2) = x = 0,0668 M d). Menghitung konsentrasi setimbang jika Kc sangat kecil Contoh : Reaksi : 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g) Kc = 7,3 x 10-18 pada suhu 1000 0C konst awal H2O = 0,100 M. berapa konst H2 setimbang ? 15

( ) 10 x 7,3 2x) (0,100 (x) (2x) Kc = 100 , 4 Jawab : 2H2O(9) 2H2(g) + O2(g) Konst awal Perubahan Konst setimbang 0,100 -2X 0,100 - 2X 0,000 +2X 2X 0,000 +X X ( ) 18 2 10 x 7,3 2x) (0,100 (x) (2x) Kc - = 3 100 , 4 Maka : 16

[H2] setimbang = 2 (2,6 x 10-7) = 5,2 x 10-7 M Kc sangat kecil sehingga produk sulit terbentuk, maka harga konst setimbang (2x) diabaikan terhadap 0,100 Sehingga : = 7,3 x 10-18 4x3 = 7,3 x 10-20 X = 2,6 x 10-7 [H2] setimbang = 2 (2,6 x 10-7) = 5,2 x 10-7 M 17