KESETIMBANGAN KIMIA Erni Sulistiana, s.Pd., M.P. KELAS XI SEMESTER 1 Pesented by: Erni Sulistiana, s.Pd., M.P.

STANDAR KOMPETENSI Memahami kinetika reaksi, kesetimbangan kimia, dan faktor-faktor yang mempengaruhinya, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan industri.

KOMPETENSI DASAR Menjelaskan kesetimbangan dan faktor- faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dengan melakukan percobaan. Menentukan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan. Menjelaskan penerapan prinsip kesetimbangan dalam kehidupan sehari-hari dan industri

INDIKATOR Menjelaskan kesetimbangan dinamis. Menjelaskan kesetimbangan homogen dan heterogen. Menjelaskan tetapan kesetimbangan. Meramalkan arah pergeseran kesetimbangan dengan menggunakan azas Le Chatelier. Menjelaskan pengaruh perubahan suhu, konsentrasi, tekanan, dan volum pada pergeseran kesetimbangan.

Menggunakan data percobaan mengenai konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang untuk menentukan derajat disosiasi dan tetapan kesetimbangan. Menghitung harga Kc berdasarkan konsentrasi zat dalam kesetimbangan. Menghitung harga Kp berdasarkan tekanan parsial gas pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang. Menghitung harga Kc berdasarkan Kp atau sebaliknya. Menjelaskan kondisi optimum untuk memproduksi bahan – bahan kimia di industri yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan

TUJUAN PEMBELAJARAN Siswa dapat menjelaskan kesetimbangan dinamis dengan benar melalui diskusi tentang kesetimbangan dinamis. Siswa dapat menjelaskan kesetimbangan homogen dan heterogen dengan benar melalui diskusi tentang kesetimbangan dinamis. Siswa dapat menjelaskan tetapan kesetimbangan dengan benar melalui diskusi tentang kesetimbangan dinamis.

Siswa dapat meramalkan arah pergeseran kesetimbangan dengan menggunakan azas Le Chatelier dengan benar melalui diskusi tentang azas Le Chatelier. Siswa dapat menjelaskan pengaruh perubahan suhu, konsentrasi, tekanan, dan volum pada pergeseran kesetimbangan dengan benar melalui diskusi tentang pergeseran kesetimbangan. Siswa dapat menggunakan data percobaan mengenai konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang untuk menentukan derajat disosiasi dan tetapan kesetimbangan dengan benar melalui diskusi tentang derajat disosiasi dan tetapan kesetimbangan.

Siswa dapat menghitung harga Kc berdasarkan konsentrasi zat dalam kesetimbangan dengan benar melalui diskusi tentang harga Kc. Siswa dapat menghitung harga Kp berdasarkan tekanan parsial gas pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang dengan benar melalui diskusi tentang harga Kp. Siswa dapat menghitung harga Kc berdasarkan Kp atau sebaliknya dengan benar melalui diskusi tentang hubungan harga Kc dan harga Kp. Siswa dapat menjelaskan kondisi optimum untuk memproduksi bahan – bahan kimia di industri yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan melalui diskusi

Kesetimbangan Dinamis dan Tetapan Kesetimbangan

Berdasarkan arahnya, reaksi dapat dibedakan menjadi: Reaksi berkesudahan dan dapat balik Berdasarkan arahnya, reaksi dapat dibedakan menjadi: reaksi berkesudahan (irreversible/ satu arah) Pada reaksi berkesudahan, hasil reaksi tidak dapat diubah lagi menjadi zat pereaksi. Misalnya: pada reaksi pembakaran kayu atau proses pengkaratan besi. Abu atau arang hasil pembakaran tidak dapat diubah kembali menjadi kayu seperti semula. reaksi dapat balik (reversibel/ dua arah yaitu reaksi yang berlangsung dalam dua arah. Artinya, zat-zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat pereaksi. contoh: reaksi antara timbal (II) sulfat dengan natrium iodida. PbSO4(s) + 2NaI(aq) PbI2(s) + Na2SO4(aq)

Penulisan reaksi bolak balik ditandai dengan dua panah yang arahnya berlawanan. Dengan demikian, pada reaksi tersebut terjadi proses kesetimbangan dinamis, yaitu proses bolak balik yang lajunya sama untuk kedua arah.

Keadaan setimbang Meskipun sebagian besar reaksi bersifat reversibel, akan tetapi tidak semua reaksi dapat balik bisa menjadi reaksi setimbang. Agar suatu reaksi dapat mencapai kondisi setimbang, diperlukan beberapa syarat, antara lain: Berupa reaksi bolak-balik Suatu reaksi dapat menjadi reaksi kesetimbangan jika reaksi baliknya dapat dengan mudah terjadi secara bersamaan. Terkadang kita memerlukan adanya pengaruh dari luar agar suatu reaksi menjadi dapat balik. Pada umumnya, reaksireaksi homogen (reaksi yang fasa-fasa pereaksi dan hasil reaksinya sama) akan lebih mudah berlangsung bolak balik dibandingkan dengan reaksi yang heterogen. Contoh: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Biasanya, reaksi heterogen hanya dapat berlangsung bolak balik pada suhu tinggi. CaCO3(s) CaO (s) + CO2(g)

kesetimbangan kimia dikatakan dinamis sebab secara molekuler (mikroskopik) zat-zat tersebut berubah setiap saat, tetapi secara keseluruhan (makroskopik) tidak ada perubahan sifat fisik, baik wujud maupun konsentrasi masing-masing zat.

Bersifat dinamis Suatu reaksi kesetimbangan tidaklah statis, melainkan bersifat dinamis. Artinya, secara mikroskopis reaksi berlangsung terus menerus dalam dua arah dengan laju yang sama. Karena laju pembentukan zat ke ruas kanan sama dengan laju pembentukan zat ke ruas kiri, maka pada keadaan setimbang jumlah masing-masing zat tidak lagi berubah, sehingga reaksi tersebut dianggap telah selesai. Berlangsungnya suatu reaksi secara makroskopis dapat dilihat dari perubahan suhu, tekanan, konsentrasi, atau warnanya; sementara perubahan dalam skala mikroskopis atau molekul tidak dapat teramati.

Kesetimbangan kimia hanya dapat berlangsung dalam sistem tertutup. Dilakukan dalam sistem tertutup Kesetimbangan kimia hanya dapat berlangsung dalam sistem tertutup. Sistem tertutup adalah suatu sistem reaksi dimana baik zat-zat yang bereaksi maupun zat-zat hasil reaksi tidak ada yang meninggalkan sistem. Reaksi antara timbal (II) sulfat dengan larutan natrium iodida tidak mungkin berlangsung bolak balik jika timbal (II) iodida yang terbentuk pada reaksi tersebut dibuang atau dihilangkan dari sistem.

PERGESERAN KESETIMBANGAN Asas Le Chatelier Besarnya pengaruh dari faktor-faktor luar terhadap kesetimbangan, dapat diramalkan berdasarkan azas Le Chatelier yang dikemukakan oleh Henry Louis Le Chatelier (1850-1936) berikut: “Jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan aksi (tindakan) tertentu, maka sistem itu akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi tersebut akan menjadi sekecil mungkin”

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN Perubahan konsentrasi Jika salah satu konsentrasi zat diperbesar, reaksi akan bergeser dari arah zat tersebut Jika salah satu konsentrasi zat diperkecil, reaksi akan bergeser ke arah zat tersebut Perubahan suhu Jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm Jika suhu diturunkan, reaksi akan bergeser ke arah reaksi eksoterm Perubahan tekanan atau 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

Penambahan katalisator Suatu katalis akan mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Kehadiran katalis akan menurunkan energi pengaktifan baik untuk reaksi maju maupun untuk reaksi balik, sehingga keduanya mempunyai laju yang lebih besar. Perhatikan diagram yang melukiskan reaksi kesetimbangan A + B → C + D berikut ini!

Diagram yang menunjukkan katalis mempercepat tercapainya kesetimbangan Dalam reaksi kesetimbangan, adanya katalisator tidak mengakibatkan terjadinya pergeseran kesetimbangan, tetapi hanya mempercepat tercapainya keadaan setimbang. Dengan demikian, penambahan katalis dilakukan pada awal reaksi (sebelum kesetimbangan tercapai) karena penambahan katalis setelah tercapai kesetimbangan tidak akan ada gunanya.

Tetapan Kesetimbangan Tetapan kesetimbangan merupakan angka yang menunjukkan perbandingan secara kuantitatif antara produk dengan reaktan. Secara umum reaksi kesetimbangan dapat dituliskan sebagai berikut. aA + bB → cC + dD Sesuai dengan prinsip Le Chatelier pada pelajaran sebelumnya, jika dalam reaksi kesetimbangan dilakukan aksi, maka kesetimbangan akan bergeser dan sekaligus mengubah komposisi zat-zat yang ada untuk kembali mencapaikesetimbangan. Secara umum dapatlah dikatakan bahwa tetapan kesetimbangan merupakan perbandingan hasil kali molaritas reaktan dengan hasil kali molaritas produk yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya

Tetapan Kesetimbangan

beberapa hal penting mengenai tetapan kesetimbangan (K) Harga K dipengaruhi oleh suhu Apabila suhu tetap, maka harga K tetap. Jika suhu berubah, maka harga K juga akan berubah. Pada reaksi endoterm, K berbanding lurus dengan suhu Pada reaksi eksoterm, K berbanding terbalik dengan suhu

Harga K merupakan ukuran seberapa banyak produk yang terbentuk pada kondisi setimbang Jika K > 1, maka hasil reaksi pada kesetimbangan lebih banyak daripada pereaksi. Jika K < 1, maka hasil reaksi pada kesetimbangan lebih sedikit daripada Pereaksi

Setiap reaksi kesetimbangan mempunyai harga K tertentu, yang dapat dibandingkan antara satu dengan yang lainnya. Jika reaksi dibalik, K menjadi 1/K Jika reaksi dibagi n, K menjadi K1/n Jika reaksi dikali n, K menjadi Kn Jika beberapa reaksi dijumlahkan, semua harga K harus dikalikan

Meramalkan arah reaksi Apabila ke dalam persamaan tetapan kesetimbangan, zat-zat hasil reaksi dan zat-zat pereaksi yang dimasukkan bukan merupakan keadaan setimbang, maka harga yang diperoleh disebut kuotion reaksi (Qc). Kuotion reaksi merupakan perbandingan konsentrasi-konsentrasi yang bentuknya sama dengan persamaan Kc. Ketentuannya: 1) Jika Qc < Kc, berarti reaksi akan berlangsung dari kiri ke kanan sampai dengan tercapai keadaan setimbang 2) Jika Qc > Kc, berarti reaksi akan berlangsung dari kanan ke kiri sampai dengan tercapai keadaan setimbang 3) Jika Qc = Kc, berarti reaksi dalam keadaan setimbang

Contoh soal: Harga Kc untuk reaksi H2 (g) + I2 (g) 2HI (g), pada suhu 500oC adalah 50. Pada suatu percobaan 2 mol H2 dicampurkan dengan 2 mol I2 dan 4 mol HI dalam suatu ruangan 10 liter pada suhu 500oC. Ke arah manakah reaksi tersebut mencapai keadaan setimbang?

Kesetimbangan disosiasi Kesetimbangan disosiasi adalah reaksi kesetimbangan dari reaksi penguraian gas. Kc merupakan tetapan kesetimbangan molaritas, [A] dan [B], merupakan molaritas gas A dan gas B. Dalam persamaan reaksi kesetimbangan, harus diketahui dengan pasti berapa molaritas zat-zat setelah tercapai keadaan setimbang. gas yang terurai dalam keadaan setimbang mempunyai harga yang menyatakan bagian yang terdisosiasi. Harga ini dikenal dengan istilah derajat disosiasi atau derajat peruraian. Derajat disosiasi didefinisikan sebagai banyaknya bagian yang terurai dibagi dengan bagian mula- mula dan mempunyai simbol

Secara matematika dapat dituliskan sebagai berikut.

Soal (e) 2NO2(g) N2O4(g) (f ) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(s) (g) Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) PbI2(s) + 2KNO3(aq) (h) Ag+(aq) + Fe2+(aq) Ag(s) + Fe3+(aq)

2. Dalam bejana 1.000 mL terbentuk kesetimbangan Soal 2. Dalam bejana 1.000 mL terbentuk kesetimbangan 2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g) H = +189 kJ/mol Jika mula – mula ada 0,5 mol gas SO2 dan 0,3 mol gas O2 dan dalam keadaan setimbang tinggal 0,1 mol gas SO2. Berapakah harga tetapan kesetimbangannya ? 3. Jika 1 mol AB dalam 1 liter air terurai sebanyak 40%, menurut reaksi AB  A + B Berapakah harga tetapan kesetimbangan reaksi tersebut ?

Tetapan kesetimbangan gas Untuk sistem kesetimbangan yang melibatkan gas, pengukuran dilakukan terhadap tekanan bukan molaritas. Tetapan kesetimbangan diberi harga dalam tekanan parsial gas. Misalpada suhu (T) tetap terdapat kesetimbangan antara gas A dan gas B seperti persamaan reaksi berikut.

Hubungan Kc dengan Kp

Soal Dalam ruang tertutup yang volumenya 10 L, pada keadaan setimbang terdapat 0,4 mol gas SO2, 0,6 mol gas O2 dan 0,5 mol gas SO3. Bila tekanan ruang adalah 1,5 atm. Tentukan Kc dan Kp-nya 0,05 mol gas SO3 dipanaskan dalam ruang 4 L. Setelah kesetimbangan tercapai perbandingan berat gas SO3 dan gas O2 adalah 5 : 3 Tentukan persentase SO3 yang telah terdisosiasi Hitunglah harga Kc