KESETIMBANGAN KIMIA

Reaksi Kimia (Ditinjau Dari Arah Reaksi) Reaksi Satu Arah (Irreversible) Reaksi irreversible berlangsung satu arah, artinya zat-zat hasil tidak dapat saling bereaksi kembali menjadi zat pereaksi. Contoh : NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H 2 O (l)

Reaksi Kimia (Ditinjau Dari Arah Reaksi) Reaksi Dua Arah (Reversible) Reaksi reversible dapat berlangsung dua arah, artinya zat-zat hasil reaksi dapat saling berinteraksi untuk membentuk zat pereaksi kembali. Contoh : N 2 (g) + 3H 2 (g) → 2NH 3 (g) Sebaliknya, 2NH 3 (g) → N 2 (g) + 3H 2 (g) Kedua reaksi dapat digabung menjadi : N 2 (g) + 3H 2 (g)  2NH 3 (g)

Kesetimbangan Kimia Untuk reaksi kimia umum Kesetimbangan : Suatu keadaan dimana konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah lagi oleh karena laju ke kanan sama dengan ke kiri

Kesetimbangan kimia

KESETIMBANGA N KIMIA Pencampuran awal Daerah kesetimbangan Daerahkinetik pada arah yang kosentrasi setiap Suatu titik dimana kecepatan reaksi berlawanan sama Tidak ada perubahan komponen Bersamaan dengan terbentuknya C, reaksi balik juga mulai terjadi semakin dekatnya pada daerah kesetimbangan, laju ke arah produk semakin lambat Ketika A dan B mulai bereaksi, produk C belum terbentuk,reaksi berlangsung A + B  C Hanya terjadi pada tahap awal sekali reaksi A + B  CA + B  C A + B C

Ciri-Ciri Kesetimbangan Dinamis 1.Reaksi berlangsung terus-menerus dengan arah yang berlawanan. 2.Terjadi pada ruang tertutup, suhu, dan tekanan tetap. 3.v 1 = v 2 4.Tidak terjadi perubahan makroskopis, yaitu perubahan yang dapat dilihat, tetapi terjadi perubahan mikroskopis, yaitu perubahan tingkat partikel (tidak dapat dilihat). 5.Setiap komponen tetap ada.

Kesetimbangan Homogen Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan yang semua komponennya satu fase. Kesetimbangan homogen dapat berupa sistem gas-gas atau cair-cair. Contoh : Kesetimbangan sistem gas-gas : 2SO (g) + O (g) 2SO (g) Kesetimbangan sistem cair-cair : NH 4 OH (aq) NH 4 + (aq) + OH – (aq)

Kesetimbangan Heterogen Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan yang terdiri dari dua fase atau lebih. Kesetimbangan heterogen umumya melibatkan komponen padat-gas atau cair-gas. Contoh : Kesetimbangan sistem padat-gas : CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) Kesetimbangan sistem cair-gas : Ag 2 CrO 4 (s) 2Ag + (aq) + CrO 4 2- (aq)

Pergeseran Kesetimbangan Prinsip Le Chatelier “ Jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan aksi tertentu, maka kesetimbangan itu akan bergeser untuk menghilangkan pengaruh aksi tersebut (membentuk kesetimbangan yang baru)” aA + bBcC + dD Jika A atau B ditambahkan atau C atau D dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan

Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pergeseran Kesetimbangan 1.Perubahan Konsentrasi Reaksi : A + B C Bila A ditambah artinya konsentrasinya diperbesar, sehingga “jika diberi, dia akan memberi” maka terjadi pergeseran ke kanan sehingga C banyak. Bila B diambil (dipisah) artinya memperkecil konsentrasi B sehingga “jika diambil, dia akan mengambil” maka reaksi bergeser ke kiri sehingga C berkurang.

Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pergeseran Kesetimbangan 2.Perubahan Suhu Jika suhu dinaikkan (menambah atau memberikan kalor) maka reaksi akan bergeser reaksi yang endoterm (membutuhkan).

PERUBAHAN SUHU “ Jika suhu dinaikkan, maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm” “Jika suhu diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke arah eksote rm” N 2 O 4 2NO 2 ∆H = 59 kJ Menurut Van’t Hoff: 1.Bila pada sistem kesetimbangan suhu dinaikkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membutuhkan kalor (ke arah reaksi endoterm). 1.Bila pada sistem kesetimbangan suhu diturunkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membebaskan kalor (ke arah reaksi eksoterm).

Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pergeseran Kesetimbangan 3. Perubahan Tekanan Perubahan tekanan hanya berpengaruh untuk gas. Fase padat dan cair pengaruh tekanan diabaikan. Sesuai hukum Boyle maka : Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil) maka reaksi bergeser ke arah jumlah mol gas yang terkecil. Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar) maka reaksi bergeser ke arah jumlah mol gas yang terbesar. Karena koefisien reaksi menyatakan perbandingan mol,maka cukup memperhatikan jumlah koefisien gas pada masing-masing ruas.

PERUBAHAN TEKANAN dan VOLUME “Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil” “Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih besar” N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g)

4. Pengaruh Katalis Katalis dalam reaksi dapat balik dapat mempercepat reaksi baik kekanan atau kekiri. Keadaan kesetimbangan tercapai lebih cepat tetapi tidak mengubah jumlah kesetimbangan dari spesies-spesies yang bereaksi. Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi agar tercapai energi aktivasi yang lebih rendah. Keadaan kesetimbangan tidak bergantung pada mekanisme reaksi Sehingga tetapan kesetimbangan yang diturunkan secara kinetik tidak dipengaruhi oleh mekanisme yang dipilih “ Katalis hanya mempercepat tercapainya keadaan setimbang, tetapi tidak memepengaruhi pergeseran kesetimbangan”. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pergeseran Kesetimbangan

HUKUM KESETIMBANGAN MENURUT GULDBERG DAN WAAGE “ Jika hasil kali konsentrasi hasil reaksi yang dipangkatkan koefisiennya dibandingkan terhadap hasil kali konsentrasi pereaksi yang dipangkatkan koefisiennya ternyata perbandingan itu senantiasa tetap” Tetapan Kesetimbangan

TETAPAN KESETIMBANGAN Rumus tetapan kesetimbangan (K C ) K C merupakan perbandingan (hasil bagi) antara konsentrasi molar zat-zat ruas kanan dengan konsentrasi molar zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisiennya Hanya zat yang berfasa gas (g) yang diperhitungkan karena fasa padat (s) dan cair (l) tidak memiliki konsentrasi, maka kedua fasa ini tidak dilibatkan dalam rumus tetapan kesetimbangan K C (diberi nilai=1). aA + bB  cC + dD [A] a [B]b[A] a [B]b Kc = [C] c [D] d

Contoh Untuk reaksi setimbang berikut : 2 SO 2(g) + O 2(g)  2 SO 3(g) rumusan Kc adalah :

Contoh Soal Tuliskan tetapan kesetimbangan (K) untuk reaski- reaksi berikut : 1.PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) 2.N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) 3.N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) 4.CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g) 5.NH 3 (g) + HCl(g) NH 4 Cl(s) 6.CCl 4 (l) + S 2 Cl 2 (l) 3Cl 2 (g) + CS 2 (l) 7.Ag 2 CrO 4 (s) 2Ag + (aq) + CrO 4 2- (aq)

HAL-HAL PENTING TENTANG K 1.Harga K merupakan ukuran seberapa banyak hasil reaksi yang terbentuk pada kesetimbangan a.Jika harga K>1, berarti hasil reaksi pada kesetimbangan lebih banyak daripada pereaksi b.Jika harga K <1, berarti hasil reaksi pada kesetimbangan lebih sedikit daripada pereaksi 2.Harga K hanya dipengaruhi oleh suhu, selama suhu tetap, maka harga K tetap. Jika suhu berubah, maka harga K berubah a.Pada reaksi endoterm, K berbanding lurus dengan suhu b.Pada reaksi eksoterm, K berbanding terbalik dengan suhu

HAL-HAL PENTING TENTANG K 3.Setiap reaksi kesetimbangan mempunyai harga K. harga K dari masing-masing reaksi dapat dibandingkan antara satu dengan yang lain sebagai berikut : a.Jika reaksi dibalik, K menjadi b.Jika reaksi dikali x, K menjadi c.Jika reaksi dibagi x, K menjadi d. Jika beberapa reaksi dijumlahkan, harga-harga K harus dikalikan

Contoh Soal 1.Diketahui reaksi kesetimbangan sebagai berikut : 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) K = 25 Hitunglah tetapan kesetimbangan (K) dari reaksi berikut : 2SO 3 (g) 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2.Diketahui reaksi-reaksi sebagai berikut : N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) K = 4 x N 2 (g) + ½ O 2 (g) N 2 O(g) K = 2,5 x Hitunglah harga K dari reaksi N 2 O(g) + ½ O 2 (g) 2NO(g)

PERHITUNGAN KONSENTRASI & TETAPAN KESETIMBANGAN 1.Jika konsentrasi masing-masing zat sudah diketahui, maka kita dapat secara langsung menggunakan rumus K untuk menghitung tetapan kesetimbangan Contoh : Pada reaksi kesetimbangan berikut 2SO 3 (g) 2SO 2 (g) + O 2 (g) Konsentrasi SO 3, SO 2, dan O 2 pada kesetimbangan masing-masing adalah 0,4 M, 0,2 M, dan 0,1 M. Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi tersebut !

PERHITUNGAN KONSENTRASI & TETAPAN KESETIMBANGAN 2.Jika belum diketahui, maka urutan penyelesaiannya sbb : a.Tulis reaksi b.Buat tabel c.Masukkan semua data mol dari soal ke tabel d.Lengkapi angka-angka jalur koefisien melalui perbandingan koefisien e.Lengkapi mol masing-masing zat pada kesetimbangan (baris paling bawah) f.Jumlah mol zat pada kesetimbangan dibagi dengan volume (liter) memperoleh konsentrasi (molar) masing-masing g.Gunakan rumus K (tetapan kesetimbangan) yang sesuai dengan reaksi.

TABEL 1.mA + nB pC + qD 2.Tabel mA + nB pC + qD Mula-mula : a b Terurai : c d Setimbang : e f g h

KETERANGAN TABEL a= mol zat A mula-mula b = mol zat B mula-mula c = mol zat A yang terurai (Bereaksi) d = mol zat B yang terurai (bereaksi) e = mol zat A pada kesetimbangan = a – c f = mol zat B pada kesetimbangan = b – d g = mol C pada kesetimbangan h = mol D pada kesetimbangan c : d : g : h = m : n : p : q

Contoh Soal 1.Sebanyak 0,1 mol HI dimasukkan ke dalam bejana 1 liter, lalu sebagian terurai menurut reaksi 2HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) Jika terbentuk 0,02 mol I 2, hitunglah tetapan kesetimbangan ! 2.Dalam wadah 2 dm 3 dicampurkan gas HCl dan gas O 2 masing- masing 10 mol, lalu mengalami reaksi kesetimbangan : 4HCl(g) + O 2 (g) 2Cl 2 (g) + 2H 2 O(g) Jika pada kesetimbangan masih terdapat 2 mol HCl, hitunglah tetapan kesetimbangan ! 3.Tetapan kesetimbangan A + 2B AB 2 adalah ¼. Berapakah jumlah mol A yang harus dicampurkan dengan 4 mol B dalam volume 5 liter, agar menghasilkan 1 mol AB 2 ?

PERHITUNGAN PERGESERAN KESETIMBANGAN mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) Jika zat-zat di ruas kiri dan di ruas kanan dicampurkan sekaligus dalam suatu wadah, ada tiga kemungkinan yang akan terjadi yaitu : 1.Harga > K, berarti zat-zat di ruas kanan terlalu banyak. Agar tercapai kesetimbangan, reaksi bergeser ke kiri.

PERHITUNGAN PERGESERAN KESETIMBANGAN 2.Harga < K, berarti zat-zat di ruas kiri terlalu banyak. Agar tercapai kesetimbangan, reaksi bergeser ke kanan. 3.Harga = K, berarti campuran zat-zat langsung berada dalam keadaan setimbang tanpa terjadi pergeseran.

Contoh Soal 1.Diketahui reaksi H 2 (g) + Cl 2 (g) 2HCl(g) Kc = 9,0. jika dalam wadah 1 liter H 2, Cl 2, dan HCl dicampurkan. Mula-mula H2 dan Cl2 sebanyak 0,4 mol, perubahan konsentrasi H2 adalah0,2 mol, tentukan arah pergeseran kesetimbangan ! 2.Pada reaksi A + B C + D K = 4,00 Dalam wadah 2 liter, dicampurkan A dan B masing- masing 0,1 mol serta dihasilkan C dan D masing- masing 0,03 mol. Tentukan arah pergeseran kesetimbangan !

TETAPAN KESETIMBANGAN BERDASARKAN TEKANAN PARSIAL (Kp) Suatu campuran gas-gas akan menimbulkan tekanan total (P), yang merupakan penjumlahan dari tekanan parsial (p) masing-masing gas. Tekanan Total (P) = tekanan campuran gas-gas Tekanan Parsial (p) = tekanan masing-masing gas P tot = pa + pb + pc + …..

TETAPAN KESETIMBANGAN BERDASARKAN TEKANAN PARSIAL (Kp) Berdasarkan rumus gas ideal, jika suhu dan volume konstan, maka tekanan parsial berbanding lurus dengan jumlah mol. Gas yang memiliki jumlah mol besar, tentu memiliki tekanan yang besar.

Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial Untuk kesetimbangan yang melibatkan gas, tekanan parsial dapat digunakan untuk menggantikan konsentrasi K p digunakan dimana tekanan parsial diungkapkan dalam satuan atmosfir

Contoh Soal 1.Tuliskan rumus Kp untuk reaksi-reaksi berikut : a.2SO 3 (g) 2SO 2 (g) + O 2 (g) b.CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g) c.NH 3 (g) + HCl(g) NH 4 Cl(s) 2.Sebanyak 5 mol gas amonia dimasukkan dalam suatu wadah dan terurai sebanyak 2 mol, menghasilkan gas nitrogen dan gas hidrogen. Campuran gas-gas pada kesetimbangan menimbulkan tekanan total 3,5 atm. Hitunglah harga Kp !

HubunganKcdanKp Berdasarkan rumus gas ideal : Untuk sistem yang melibatkan gas biasanya pengukuran dilakukan dalam tekanan bukan konsentrasi. Dalam hal ini tetapan dihitung berdasarkan tekanan parsial gas. PV  nR TnR TPV  nR TnR T P P  VM R TVM R T P P  P(C )2P(C )2 Kp Kp  2 (M C RT) 2 Kp Kp  P( A).P(B)P( A).P(B) 2 (M A RT ).M B RT [C ] x RT 22 Kp Kp  [ A] 2.[B] RT 2.RT Kc.RT ( 2  3) Kp Kp  Hubungan K dan K adalah cp Dn K c = K p (1/RT) Kp  Kc.RT  n  p ( 1 )  n Dengan Dn = S koef produk – S koef reaktan Jika Dn = 0 maka K p = K c Kc RT

Contoh Soal 1.Pada suhu 500 K terdapat kesetimbangan 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) Kc = 25 Jika R = 0,082 lt atm/mol K, hitunglah harga Kp !

TUGAS 1.Pada reaksi kesetimbangan berikut : CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g) Mula-mula terdapat gas CO dan uap air masing- masing 1 mol. Jika pada kesetimbangan hanya 0,75 mol uap air yang bereaksi, hitunglah tetapan kesetimbangan ! 2.Diketahui reaksi kesetimbangan berikut 2HBr(g) H 2 (g) + Br 2 (g) K = 0,5 Jika 2 mol HBr dimasukkan dalam bejana 5 liter, berapa mol gas hidrogen yang terbentuk pada kesetimbangan ?

TUGAS 3.Sebanyak 0,6 mol gas NO 2 dimasukkan dalam wadah 2 dm 3, lalu mengalami reaksi kesetimbangan sebagai berikut : 2NO 2 (g) 2NO(g) + O 2 (g) Pada kesetimbangan diperoleh 0,2 mol gas O 2. hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi tersebut ! 4.Diketahui reaksi kesetimbangan NH 3 (g) + HCl(g) NH4Cl(s) K = 400 Jika dalam wadah 10 liter dicampurkan 1 mol NH 3 dan 1 mol HCl, berapa mol NH 4 Cl yang dihasilkan pada kesetimbangan ?

TUGAS 4.Pada reaksi kesetimbangan Fe 2 O 3 (s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO 2 (g)  H = +30 kJ Ke arah mana reaksi akan bergeser apa bila tindakan di bawah ini dilakukan ? a.Gas CO ditambahkan ke dalam campuran b.Gas CO2 ditambahkan ke dalam campuran c.Suhu dinaikan d.Tekanan diperbesar 5.Diketahui reaksi kesetimbangan berikut : 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) K = 0,5 Agar menghasilkan 4 mol NO 2 pada kesetimbangan, hitunglah jumlah mol NO yang harus dicampurkan pada 6 mol O 2 dalam volume 2 liter.

TUGAS 7.Pada reaksi N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) jumlah mol N 2 O 4 pada kesetimbangan sama dengan jumlah mol NO 2. hitunglah derajat disosiasi N 2 O 4 ! 8.Pemanasan gas SO 3 akan menghasilkan gas O 2 sebanyak 20% volume semula. Berapakah derajat disosiasi SO 3 ? 9.Pada reaksi kesetimbangan 2AB A 2 + B 2 Kc = 4,00. Hitunglah derajat disosiasi AB !

Tugas 10.Pada reaksi N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) tekanan parsial N2 dan H2 masing-masing 0,8 atm dan 0,4 atm. Jika tekanan total adalah 2,8 atm, hitunglah Kp ! 11.Pada reaksi N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g), 5 mol gas N 2 O 4 dimasukkan ke suatu wadah, lalu sebagian terurai menghasilkan 5 mol gas NO 2. pada kesetimbangan, campuran gas-gas menimbulkan tekanan total 6 atm. Hitunglah Kp !

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

KEADAAN SETIMBANG Dinamis Keadaan setimbang Jika laju reaksi maju = laju reaksi balik Reaksi Ke kanan disebut reaksi maju, ke kiri disebut reaksi balik

Pengaruh Gas Lembam (inert) Pengaruh tidaknya gas lembam tergantung pada cara melibatkan gas tersebut Jika sejumlah gas helium ditambahkan pada keadaan volume tetap, tekanan akan meningkat, sehingga tekanan gas total akan meningkat. Tetapi tekanan parsial gas-gas dalam kesetimbangan tetap Jika gas ditambahkan pada tekanan tetap, maka volume akan bertambah. Pengaruhnya akan sama dengan peningkatan volume akibat penambahan tekanan eksternal. Gas lembam mempengaruhi keadaan kesetimbangan hanya jika gas tersebut mengakibatkan perubahan konsentrasi (atau tekanan parsial) dari pereaksi- pereaksinya

SMA N 1 BAMBANGLIPURO d. Perubahan suhu. Pengaruh perubahan suhu pada kesetimbangan. Jika suhu dinaikkan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser kearah reaksi endoterm, sebaliknya jika suhu diturunkan maka kesetimbangan akan bergeser kearah reaksi eksoterm. 2 NO 2 N 2 O 4 ΔH = - X Kj. Suhu naikEndoterm Suhu turun Eksoterm SUNIK ENDO, SURUN EKSO e. Penambahan katalis. Penambahan katalis pada reaksi kesetimbangan tidak mempengaruhi letak kesetimbangan, katalis hanya berfungsi mempercepat laju reaksi/ memper cepat tercapainya kesetimbangan 2 N 2(g) + 3 O 2(g) 2 N 2 O 3(g) ∆ H = 168 kJ Suhu naikEndoterm Suhu turunEksoterm

Kesetimbangan Dinamis Kesetimbangan Dinamis adalah keadaan dimana laju reaksi ke kanan (pembentukan hasil reaksi) sama besar dengan reaksi ke kiri (pembentukan kembali pereaksi) Pada kondisi ini secara makroskopis tidak terjadi perubahan, tetapi secara mikroskopis reaksi terus berlangsung.

Padatan maupun cairan murni tidak dilibatkan karena konsentrasinya dianggap tidak berubah. Nilainya tidak diikutsertakan pada nilai K Sejalan dengan kenaikan temperatur yang konstan dan terdapatnya sejmlah padatan, jumlah padatan tersebut tidak memberikan efek pada kesetimbangan Kesetimbangan Heterogen

Kesetimbangan Disosiasi Disosiasi adalah penguraian suatu zat menjadi beberapa zat lain. Dalam disosiasi juga terdapat kesetimbangan (baik homogen maupun heterogen). Contoh: 2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g) (homogen) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) (heterogen) Untuk menyatakan perbandingan antara banyaknya zat-zat yang terurai dengan banyaknya zat mula-mula, dipakai istilah derajat disosiasi yang diberi lambang alfa ( α ). Banyaknya zat yang terurai = α × banyaknya zat mula-mula.

Contoh Soal 1.Sebanyak 2 mol zat A 2 B 2 dimasukkan ke dalam suatu wadah, lalu sebagian terurai menurut reaksi A 2 B 2 2A + 2B Jika terbentuk 1 mol A, hitunglah derajat disosiasi A 2 B 2 ! 2.Dalam suatu ruangan terdapat kesetimbangan antara 0,5 mol PCl 5, 0,1 mol PCl 3, dan 0,1 mol Cl 2. berapakah derajat disosiasi PCl 5 ?