Materi Kesetimbangan kimia

KESETIMBANGAN KIMIA

A.  KEADAAN SETIMBANG

Ditinjau dari arahnya, reaksi kimia dibedakan menjadi 2 , yaitu:

v Reaksi Irreversible (reaksi berkesudahan), yaitu reaksi yang berlangsung satu arah dimana zat hasil reaksi (produk) tidak dapat bereaksi kembali menjadi zat pereaksi (reaktan)

Contoh : HCl   +   NaOH                  NaCl  +   H₂O

v Reaksi Reversible (reaksi dapat balik), yaitu reaksi yang berlangsung dua arah dimana zat hasil raksi (produk) dapat bereaksi kembali menjadi zat pereaksi (reaktan).

Contoh :  H₂  +  I₂                               HI

Bila reaksi bolak balik (reversible) diatas terjadi pada ruang tertutup, ternyata sebagian gas HI segera terurai kembali menjadi gas H₂ dan I₂, dan pada akhirnya diperoleh campuran gas HI, H₂ dan I₂ .Reaksi semacam ini disebut reaksi kesetimbangan.Pada reaksi kesetimbangan; reaksi ke kanan disebut reaksi maju dan reaksi ke kiri disebut reaksi balik. Reaksi maju lama kelamaan semakin lambat sebab jumlah pereaksi makin berkurang, pada saat yang sama reaksi balik makin cepat seiring bertambahnya zat hasil reaksi. Akhirnya pada suatu saat, reaksi maju dan reaksi balik memiliki laju yang sama dan tercapailah keadaan setimbang. Keadaan setimbang tidak statis melainkan dinamis, jadi reaksi akan berlangsung terus menerus dalam dua arah dengan laju yang sama.

Reaksi kesetimbangan dibedakan menjadi 2, yaitu

Ø  Reaksi kesetimbangan homogen, yaitu reaksi kesetimbangan yang terjadi antara zat-zat yang memiliki fasa sama. contoh ;  H_{2 (g)}   +   I_{2 (g)}                  HI _(g)

Ø  Reaksi kesetimbangan heterogen, yaitu reaksi kesetimbangan yang terjadi antara zat-zat yang berbeda fasa, contoh ;   CaCO_{3 (s)}                  CaO _(s)  +  CO_{2 (g)}

B.   HUKUM KESETIMBANGAN DAN TETAPAN KESETIMBANGAN

Bunyi Hukum kesetimbangan menurut Cato Maximilian Guldberg dan Peter Waage : “Hasil kali konsentrasi setimbang zat hasil reaksi dipangkatkan koefisiennya dibandingkan dengan hasil kali konsentrasi setimbang zat pereaksi dipangkatkan koefisiennya memiliki harga tetap pada suhu yang tetap”

Harga pebandingan tetapitu disebut tetapan kesetimbangan (konstanta kesetimbangan) dilambangkan dengan K.

mA_(g)  +   nB_(aq)                 pC_(g)  +   qD_(aq)

maka harga tetapan kesetimbangannya dirumuskan :  K  =

Harga K sangat dipengaruhi suhu, bila suhu berubah maka harga K pun akan berubah.

Setiap reaksi kesetimbangan memiliki harga K tertentu, dan harga masing-masing reaksi dapat dibandingkan, yaitu:

·         Jika reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga K dari reaksi menjadi

·         Jika reaksi dikalikan dengan suatu bilangan x, maka harga K menjadi K^x

·         Jika reaksi dibagi dengan suatu bilangan x, maka harga K menjadi

·         Jika reaksi dijumlahkan maka K nya dikalikan

Contoh  :

1.     Diketahui reaksi kesetimbangan 2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}2SO_{3 (g)}  Kc = 25.  Hitunglah tetapan kestimbangan Kc dari reaksi   SO_{3 (g)}                   SO_{2 (g)} + ½  O_{2 (g)}

Jawab : untuk menjadi reaksi 2, maka reaksi harus di balik, lalu dibagi 2. Dan harga K untuk reaksi 2, mula-mula harga K diubah menjadi  (karena reaksi dibalik), lalu di akarkan 2 (karena reaksi dibagi 2) maka harga Kc menjadi :Kc = 

2.     Diketahui :      N_{2 (g)}  +  O_{2 (g)}                   2NO _(g)            Kc = 4 x 10^-3  ……(1)

N_{2 (g)}  +  ½ O_{2 (g)}                   N₂O _(g)          Kc = 2,5 x 10^-2 ……..(2)

Hitung Kc dai reaksi   N₂O _(g)+  ½ O_{2 (g)}                    2NO _(g)Kc =  …….(3)    ?

Jawab :  Agar dapat diperoleh reaksi 3, maka reaksi 1 dan 2 harus di jumlahkan dengan reaksi 2 dibalik.jika reaksi di jumlahkan maka harga Kc dikalikan.

N_{2 (g)}  +  O_{2 (g)}               2NO _(g)              Kc 1 = 4 x 10^-3

N₂O _(g)                  N_{2 (g)}  +  ½ O_{2 (g)}Kc 2 =  +

N₂O _(g)+  ½ O_{2 (g)}                               2NO _(g)  Kc 3 =  …….   ?

Kc 3   =  Kc 1  x    =  4 x 10^-3   x   =  1,6 x 10^-1

1.    TETAPAN KESETIMBANGAN BERDASARKAN KONSENTRASI (Kc)

Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi, konsentrasi zat ruas kanan sebagai pembilang dan konsentrasi zat ruas kiri sebagai penyebut.Satuan konsentrasi yang digunakan adalah M (molaritas).

mA  +   nB                    pC  +   qD

maka harga tetapan kesetimbangannya dirumuskan :  Kc  = maka satuan Kc adalah M^{(p+q) – (m+n)}

Yang dapat dimasukkan ke dalam rumus Kc adalah zat yang berfasa gas (g) atau larutan (aq), sedangkan liquid(l) dan solid(s) tidak.

1      CaCO_{3 (s)}              CaO _(s)   +   CO_{2 (g)}                      Kc  =  M

2.     NH_{3 (g)}  +  HCl _(g)                NH₄Cl _(s)                       Kc  =    M^-2

3.     CCl_{4 (g)}  +   S₂Cl_{2 (l)}                2Cl_{2 (g)}  +   CS_{2 (l)}          Kc  =  M

Contoh soal :

1.       Pada reaksi kesetmbangan 2SO_{2 (g)}                     2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} , konsentrasi SO_{3 ,} SO₂ dan O₂ pada kesetimbangan berturut-turut adalah 0,4 M , 0,2 M , dan 0,1 M. Hitung harga Kc nya !

Jawab :  Kc  = 

2.       Diketahui reaksi H_{2 (g)}  +  I_{2 (g)}           2HI _(g)  , Kc = 50 , jika konsentrasi HI = 0,5 M dan H₂ = 0,1 M , berapakah konsentrasi I₂ pada kesetimbangan ?

Kc  =                            50  =                               = 

3.       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 I₂ pada saat setimbang, tentukan harga Kc !

Jawab :Dari koefisien reaksi dapat dihitung : mol HI bereaksi  = 

                                                                                mol H₂ setimbang  = 

2HI _(g)                       H_{2 (g)}  +   I_{2 (g)}

                                                  2             :             1       :     1

                Mula-mula            0,1                          -                 -

                Bereaksi                0,04                     0,02        0,02

                Setimbang             0,06                     0,02        0,02

                Karena volume bejana 1 liter, maka pada keadaan setimbang :

 =   =  =  0,06  M       Kc  =            

=  mol  =   0,02   =  0,02  M

                  V               1         

=  mol  =   0,02=  0,02  M

                  V               1         

2      DERAJAT DISOSIASI

Dalam suatu reaksi kesetimbangan, pereaksi di ruas kiri tidak pernah akan habis. Oleh karena itu, zat di ruas kiri memiliki suatu harga yang menyatakan berapa bagian zat itu yang bereaksi atau terurai. Harga itu disebut derajat disosiasi dengan lambang ∝ didefinisikan sebagai :

∝  = 

     Contoh soal :

Dalam suatu ruangan terdapat kesetimbangan antara 0,5 mol PCl₅ , 0,1 mol PCl₃ dan 0,1 mol Cl₂ . Berapakah derajat disosiasi PCL₅ ?

Jawab  :        mol PCl₅ terurai  = 

                  Mol PCl₅ mula-mula  =  mol setimbang +  mol terurai

                                                                 =   0,5   +   0,1   =   0,6 mol

 PCl₅                       PCl₃  +   Cl₂

∝  = =    =  0,17

                                                   1           :        1     :     1                                                      

Mula-mula :           0,6                -                 -

Terurai    :              0,1               0,1         0,1

Setimbang  :           0,5                 0,1         0,1

3      TETAPAN KESETIMBANGAN BERDASARKAN TEKANAN PARSIAL

Suatu campuran gas akan menimbulkan tekanan total (P) yang merupakan penjumlahan dari tekanan parsial (pa) masing-masing gas dalam campuran.

Tekanan total (P)  =  tekanan campuran gas

Tekanan parsial (pa) = tekanan masing-masing gas

Maka :  P  =  Pa  +  Pb  +  Pc

Berdasarkan rumus gas idal P.V = n.R.T , bahwa pada suhu dan volume tetap, tekanan parsial gas berbanding lurus dengan jumlah mol gas. Maka :   Pa  =

Dalam kesetimbangan gas, tetapan kesetimbangan dapat dihitung berdasarkan tekanan parsial gas dengan lambang Kp, dirumuskan : 

mA_(g)   +   nB_(g)                           pC_(g)   +  qD_(g)                maka rumus                                   

Yang dimasukkan ke dalam rumus Kp hanyalah zat yang berfasa gas (g), sebab hanya gas yang memiliki tekanan parsial.

Contoh soal :

1.       Tuliskan rumus Kp untuk reaksi berikut:

a.       2SO_{3 (g)}                           2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}jawab : 

b.       CaCO_{3 (s)}                   CaO _(s)   +   CO_{2 (g)}                     Kp  = 

c.        NH_{3 (g)}  +  HCl _(g)                       NH₄Cl _(s)                    Kp  = 

2.       Sebanyak 5 mol gas NH₃ dimasukkan ke dalam wadah dan terurai sebanyak 2 mol menghasilkan gas N₂ dan gas H₂. Campuran pada kesetimbangan menimbulkan tekanan total 3,5 atm. Hitung harga Kp!

Jawab  :  Reaksi              2NH_{3 (g)}                          N_{2 (g)}   +    3H_{2 (g)}

                                                2              :               1       :        3          

Mula-mula            :               5                              -                   -

Terurai                   :               2                              1                  3

Setimbang             :               3                              1                  3

Mol N₂setimbang  =

Mol H₂setimbang  =

Mol NH₃setimbang  =mol NH₃mula-mula – mol terurai

                                =  5 mol – 2 mol  =  3 mol

Jumlah mol setimbang = 3 + 1 + 3 = 7 mol

P NH₃  =

P N₂  =

P H₂  =

4.     HUBUNGAN Kc DAN Kp

Dari reaksi kesetimbanganmA_(g)  +   nB_(g)                 pC_(g)   +  qD_(g)

                                                               

Berdasarkan rumusan gas ideal PV = nRT, dapat disimpulkan bahwa : P = konsentrasi x RT

Jika persamaan tersebut di substitusikan pada rumus Kp , maka :

Kp  =                       Kp  = 

Hubungan antara Kp dengan Kc diperoleh persamaan :  Kp = Kc x (R.T)^∆n   dan   ∆n = (p + q) – (m + n)

Contoh soal :

Pada suhu 500 K terdapat kesetimbangan 2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}                     2SO_{3 (g)}   Kc = 25. Jika R = 0,082 L. atm / mol K, hitung Kp!

Jawab  :  Kp  =  Kc (R.T)^∆n

                =  25( 0,082 x 500) ^{(2 ) – (2 + 1)}

                =  25 (40)^-1  =  25  =  0,625 atm

                                          40

C.  PERGESERAN KESETIMBANGAN

Berdasarkan Azas Le-Chatelier (Henri Louis Le Chatelier) : “ Jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan aksi tertentu, maka kesetimbangan itu akan bergeser untuk menghilangkan pengaruh aksi tersebut dan membentuk kesetimbangan yang baru “

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pergeseran kesetimbangan diantaranya:

1.     Perubahan konsentrasi zat

·       Bila konsentrasi zat di di salah satu ruas ditambah maka reaksi akan bergeser ke arah lawannya

·       Bila konsentrasi zat di salah satu ruas di ambil maka reaksi akan bergeser kearah ruas zat yang di ambil

2.     Perubahan suhu

·       Jika suhu di naikkan maka reaksi akan bergeser kea rah reaksi endoterm

·       Jika suhu diturunkan maka reaksi akan bergeser kea rah reaksi eksoterm

3.     Mengubah tekanan atau volume

·       Jika tekanan di perbesar (volume diperkecil) maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi dengan jumlah mol kecil

·       Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar) maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi dengan jumlah mol besar.

4.     Pengaruh katalis

Katalis hanya mempercepat terbentuknya kesetimbangan, tetapi tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan.

Contoh :Pada reaksi kesetimbangan 2C₂H_{2 (g)} + 5O_{2 (g)}                     4CO_{2 (g)}  + 2H₂O _(g)   ∆H = -900 kj. Apa yang akan terjadi

a.     jika gas CO₂ di tambah,     jawab  : jika CO₂ di tambah maka reaksi akan bergser ke arah kiri

b.     jika O₂ dikurangi,                  Jawab  : Jika O₂ dikurangi maka reaksi akan bergeser kearah kiri

c.     jika suhu di turunkan,    Jawab  : Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser kearah kanan

d.     jika tekanan di perkecil,    jawab  : jika tekanan diperkecil maka reaksi akan bergeser kearah kiri

e.     jika volume di perbesar,   Jawab  : jika volume diperbesar maka reaksi akan bergeser kearah kiri

D.    PERHITUNGAN PERGESERAN KESETIMBANGAN

Pada suatu reaksi kesetimbangan mA_(g)  +  nB_(aq)                      pC_(aq) + qD_(aq) , jika zat di ruas kiri dan kanan dicampurkan dalam suatu wadah, maka akan ada 3 kemungkinan kesetimbangan:

1.     Harga atau Qc>   Kc , berarti zat di kanan terlalu banyak sehingga reaksi bergeser ke kiri, maka untuk membentuk kesetimbangan kembali reaksi harus di geser ke kanan.

2.     Harga Qc <Kc , berarti zat diruas kanan terlalu sedikit sehingga reaksi bergeser ke kanan, maka agar terbentuk kesetimbangan reaksi harus digesr ke kiri.

3.     Qc = Kc , berari campuran zat sudah dalam kesetimbangan.

Contoh Soal :

Diketahui reaksi H_{2 (g)}+  Cl_{2 (g)}                   2HCl _(g)  Kc = 9 , jika H_{2 ,} Cl₂ dan HCl dicampurkan masing-masing 0,2 mol, hitunglah jumlah mol HCl yang terdapat pada keadaan setimbang !

Jawab  :  Harga Qc =   , berarti harga Qc < Kc. Hal ini berarti reaksi bergeser ke kanan. H₂ dan Cl₂akan berkurang, serta HCl akan bertambah. Agar setimbang maka reaksi harus di geser ke kiri dengan menambah konsentrasi HCl dan mengurangi konsentrasi H₂  dan Cl₂.

Misal pergeseran kesetimbangan sebanyak x mol

                                          H_{2 (g)}       +      Cl_{2 (g)}                    2HCl _(g)

Mula-mula     :               0,2          :      0,2         :                0,2

Pergeseran      :               - x           :        - x        :                + x

Setimbang      :               0,2 – x      :     0,2 – x    :            0,2 + x

Kc  =                      9  =                      0,6 – 3x = 0,2 + x

       3  =                                             3x + x = 0,6 – 0,2

X = =  0,1

LATIHAN SOAL

1.     Pada pembuatan gas HCl menurut reaksi :2Cl_2(g) + 2H₂O ↔ 4HCl_(g) + O₂       ∆H = +113 kJ

Kondisi bagaimanakah yang diperlukan, agar HCl yang terbentuk sebanyak mungkin ?

2.     Ditentukan kesetimbangan : CO_2(g) + H_2(g) ↔ CO_(g) + H₂O_(g)               ∆H = +4,2 kJ

Ke arah manakah kesetimbangan bergeser, jika di lakukan tindakan (aksi ) berikut :

a.     Pada suhu dan volume teteap ditambahkan hydrogen ?

b.     Pada suhu dan volume tetap dikurangi uap air? Bagaimana pengaruhnya terhadap konsentrasi CO?

c.     Pada suhu tetep tekanan diperbesar dengan memperkecil volume? Apakah konsentrasi CO menjadi lebih besar atau lebih kecil ataukah tetap pada perubahan ini ?

d.     Pada volume tetap suhu dinaikan dan bagaimana pengaruhnya terhadap konsentrasi H₂ ?

3.     Tuliskan tetapan kesetimbangan dari reaksi-reaksi berikut :

a.     CO_(g)+ H₂O_(g) ↔ CO_2(g) + H_2(g)                                      d.   2NaHCO_3(g) ↔ Na₂CO_3(g) + CO_2(g) + H₂O_(g)

b.     4HCl_(g) + O_2(g) ↔ 2H₂O_(g) + 2Cl_2(g)                           e.   4NH_3(g) + 5O_2(g) ↔ 4NO_(g) + 6H₂O_(l)

c.     2NO_(g) + O_2(g) ↔ 2NO_2(g)

4.     Diketahui reaksi kesetimbangan : NO_2(g) ↔ NO_(g) + ½ O_2(g)  Kc = 0,25

Hitunglah harga Kc untuk reaksi : 2NO_(g) + O_2(g) ↔ 2NO_2(g)

5.     Sebanyak 1,2 mol gas NO₂ dimasukan ked lm wadah 4dm³, lalu mengalami reaksi kesetimbangan : 2NO₂ ↔ 2NO_(g) + O_2(g)

Pada kesetimbangan diperoleh 0,4 mol O₂. Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi itu ?

6.     Diketahui reaksi kesetimbangan : COCl_2(g) ↔ CO_(g) + Cl_(g)  Kc = 2 ; konsentrasi awal COCl₂ adalah 4 Molar. Berapakah konsentrasi masing-masing gas pada kesetimbangan ?

7.     Pada reaksi N₂O_4(g) ↔ 2NO_2(g)  jumlah mol N₂O₄ pada kesetimbangan sama dengan jumlah mol NO₂. Hitunglah derajat disosiasi N₂O₄ ?

8.     Pemanasan gas SO₃akan menghasilkan gas O₂ sebanyak 20% volume semula. Berapakah derajat disosiasi SO₃ ?

9.     Pada reaksi N_2(g) + 3H_2(g) ↔ 2NH_3(g) dicampurkan 0,045 mol N₂ ; 0,985 mol H₂, dan 0,020 mol NH₃ dalam bejana 1dm³. Jika pada kesetimbangan diperoleh 1 mol H₂, berapakah tetapan kesetimbangannya ?

10. Tentukan tetapan setimbang ada reaksi 2NO_(g) + Cl_2(g) ↔ 2NOCl_(g), jika 0,3 mol NO ; 0,2 mol Cl₂ dan 0,5 mol NOCl dimasukan ke dalam ruang 25dm³ dan pada akhir kesetimbangannya diperoleh 0,6 mol NOCl.

11. Reaksi penguraian : La₂(C₂O₄)_3(s) ↔ La₂O_3(s) + 3CO_{(g) +} 3CO_2(g). jika tekanan total = 0,4 atm, hitunglah Kp-nya ?

12. Pada tekanan total 1 atm terdapat kesetimbangan :

2HCl_(g) ↔ H_2(g) + Cl_2(g)  Kp = 0,25. Hitunglah erajat disosiasi HCl ?

13. Diketahui reaksi : A_(g) + B_(g) ↔ AB_(g) Kp = 1,00. Dalam suatu bejana dicampurkan 1 mol gas A dan 1 mol gas B, lalu kedua gas itu sama-samaterurai 50% menjadi gas AB. Berapakah tekanan total pada saat kesetimbangan ?

14. Sebanyak 3,38 gram BaO₂ padat dipanaskan dalam ruang 10 mL sampai suhunya menjadi 727⁰c hingga 20% dari zat tersebut terurai menjadi Ba padat dan gas O₂. Tentukanlah tekanan gas dalam ruangan pada keadaan tersebut?

15. Dalam ruang 10 liter sebanyak 80 liter gas SO₃ dipanaskan dan mengalami disosiasi, ternyata setelah disosiasi terbentuk 25% volume gas O₂

a.     Tentukan derajat disosiasi

b.     Tentukan harga tetapan kesetimbangan, Kc

c.     tentukan tetapan kesetimbangan parsial, Kp, bila suhu saat kesetimbangan tercapai 127⁰C?

 KESETIMBANGAN KIMIA

A.  KEADAAN SETIMBANG

Ditinjau dari arahnya, reaksi kimia dibedakan menjadi 2 , yaitu:

v Reaksi Irreversible (reaksi berkesudahan), yaitu reaksi yang berlangsung satu arah dimana zat hasil reaksi (produk) tidak dapat bereaksi kembali menjadi zat pereaksi (reaktan)

Contoh : HCl   +   NaOH                  NaCl  +   H₂O

v Reaksi Reversible (reaksi dapat balik), yaitu reaksi yang berlangsung dua arah dimana zat hasil raksi (produk) dapat bereaksi kembali menjadi zat pereaksi (reaktan).

Contoh :  H₂  +  I₂                               HI

Bila reaksi bolak balik (reversible) diatas terjadi pada ruang tertutup, ternyata sebagian gas HI segera terurai kembali menjadi gas H₂ dan I₂, dan pada akhirnya diperoleh campuran gas HI, H₂ dan I₂ .Reaksi semacam ini disebut reaksi kesetimbangan.Pada reaksi kesetimbangan; reaksi ke kanan disebut reaksi maju dan reaksi ke kiri disebut reaksi balik. Reaksi maju lama kelamaan semakin lambat sebab jumlah pereaksi makin berkurang, pada saat yang sama reaksi balik makin cepat seiring bertambahnya zat hasil reaksi. Akhirnya pada suatu saat, reaksi maju dan reaksi balik memiliki laju yang sama dan tercapailah keadaan setimbang. Keadaan setimbang tidak statis melainkan dinamis, jadi reaksi akan berlangsung terus menerus dalam dua arah dengan laju yang sama.

Reaksi kesetimbangan dibedakan menjadi 2, yaitu

Ø  Reaksi kesetimbangan homogen, yaitu reaksi kesetimbangan yang terjadi antara zat-zat yang memiliki fasa sama. contoh ;  H_{2 (g)}   +   I_{2 (g)}                  HI _(g)

Ø  Reaksi kesetimbangan heterogen, yaitu reaksi kesetimbangan yang terjadi antara zat-zat yang berbeda fasa, contoh ;   CaCO_{3 (s)}                  CaO _(s)  +  CO_{2 (g)}

B.   HUKUM KESETIMBANGAN DAN TETAPAN KESETIMBANGAN

Bunyi Hukum kesetimbangan menurut Cato Maximilian Guldberg dan Peter Waage : “Hasil kali konsentrasi setimbang zat hasil reaksi dipangkatkan koefisiennya dibandingkan dengan hasil kali konsentrasi setimbang zat pereaksi dipangkatkan koefisiennya memiliki harga tetap pada suhu yang tetap”

Harga pebandingan tetapitu disebut tetapan kesetimbangan (konstanta kesetimbangan) dilambangkan dengan K.

mA_(g)  +   nB_(aq)                 pC_(g)  +   qD_(aq)

maka harga tetapan kesetimbangannya dirumuskan :  K  =

Harga K sangat dipengaruhi suhu, bila suhu berubah maka harga K pun akan berubah.

Setiap reaksi kesetimbangan memiliki harga K tertentu, dan harga masing-masing reaksi dapat dibandingkan, yaitu:

·         Jika reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga K dari reaksi menjadi

·         Jika reaksi dikalikan dengan suatu bilangan x, maka harga K menjadi K^x

·         Jika reaksi dibagi dengan suatu bilangan x, maka harga K menjadi

·         Jika reaksi dijumlahkan maka K nya dikalikan

Contoh  :

1.     Diketahui reaksi kesetimbangan 2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}2SO_{3 (g)}  Kc = 25.  Hitunglah tetapan kestimbangan Kc dari reaksi   SO_{3 (g)}                   SO_{2 (g)} + ½  O_{2 (g)}

Jawab : untuk menjadi reaksi 2, maka reaksi harus di balik, lalu dibagi 2. Dan harga K untuk reaksi 2, mula-mula harga K diubah menjadi  (karena reaksi dibalik), lalu di akarkan 2 (karena reaksi dibagi 2) maka harga Kc menjadi :Kc = 

2.     Diketahui :      N_{2 (g)}  +  O_{2 (g)}                   2NO _(g)            Kc = 4 x 10^-3  ……(1)

N_{2 (g)}  +  ½ O_{2 (g)}                   N₂O _(g)          Kc = 2,5 x 10^-2 ……..(2)

Hitung Kc dai reaksi   N₂O _(g)+  ½ O_{2 (g)}                    2NO _(g)Kc =  …….(3)    ?

Jawab :  Agar dapat diperoleh reaksi 3, maka reaksi 1 dan 2 harus di jumlahkan dengan reaksi 2 dibalik.jika reaksi di jumlahkan maka harga Kc dikalikan.

N_{2 (g)}  +  O_{2 (g)}               2NO _(g)              Kc 1 = 4 x 10^-3

N₂O _(g)                  N_{2 (g)}  +  ½ O_{2 (g)}Kc 2 =  +

N₂O _(g)+  ½ O_{2 (g)}                               2NO _(g)  Kc 3 =  …….   ?

Kc 3   =  Kc 1  x    =  4 x 10^-3   x   =  1,6 x 10^-1

1.    TETAPAN KESETIMBANGAN BERDASARKAN KONSENTRASI (Kc)

Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi, konsentrasi zat ruas kanan sebagai pembilang dan konsentrasi zat ruas kiri sebagai penyebut.Satuan konsentrasi yang digunakan adalah M (molaritas).

mA  +   nB                    pC  +   qD

maka harga tetapan kesetimbangannya dirumuskan :  Kc  = maka satuan Kc adalah M^{(p+q) – (m+n)}

Yang dapat dimasukkan ke dalam rumus Kc adalah zat yang berfasa gas (g) atau larutan (aq), sedangkan liquid(l) dan solid(s) tidak.

1      CaCO_{3 (s)}              CaO _(s)   +   CO_{2 (g)}                      Kc  =  M

2.     NH_{3 (g)}  +  HCl _(g)                NH₄Cl _(s)                       Kc  =    M^-2

3.     CCl_{4 (g)}  +   S₂Cl_{2 (l)}                2Cl_{2 (g)}  +   CS_{2 (l)}          Kc  =  M

Contoh soal :

1.       Pada reaksi kesetmbangan 2SO_{2 (g)}                     2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} , konsentrasi SO_{3 ,} SO₂ dan O₂ pada kesetimbangan berturut-turut adalah 0,4 M , 0,2 M , dan 0,1 M. Hitung harga Kc nya !

Jawab :  Kc  = 

2.       Diketahui reaksi H_{2 (g)}  +  I_{2 (g)}           2HI _(g)  , Kc = 50 , jika konsentrasi HI = 0,5 M dan H₂ = 0,1 M , berapakah konsentrasi I₂ pada kesetimbangan ?

Kc  =                            50  =                               = 

3.       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 I₂ pada saat setimbang, tentukan harga Kc !

Jawab :Dari koefisien reaksi dapat dihitung : mol HI bereaksi  = 

                                                                                mol H₂ setimbang  = 

2HI _(g)                       H_{2 (g)}  +   I_{2 (g)}

                                                  2             :             1       :     1

                Mula-mula            0,1                          -                 -

                Bereaksi                0,04                     0,02        0,02

                Setimbang             0,06                     0,02        0,02

                Karena volume bejana 1 liter, maka pada keadaan setimbang :

 =   =  =  0,06  M       Kc  =            

=  mol  =   0,02   =  0,02  M

                  V               1         

=  mol  =   0,02=  0,02  M

                  V               1         

2      DERAJAT DISOSIASI

Dalam suatu reaksi kesetimbangan, pereaksi di ruas kiri tidak pernah akan habis. Oleh karena itu, zat di ruas kiri memiliki suatu harga yang menyatakan berapa bagian zat itu yang bereaksi atau terurai. Harga itu disebut derajat disosiasi dengan lambang ∝ didefinisikan sebagai :

∝  = 

     Contoh soal :

Dalam suatu ruangan terdapat kesetimbangan antara 0,5 mol PCl₅ , 0,1 mol PCl₃ dan 0,1 mol Cl₂ . Berapakah derajat disosiasi PCL₅ ?

Jawab  :        mol PCl₅ terurai  = 

                  Mol PCl₅ mula-mula  =  mol setimbang +  mol terurai

                                                                 =   0,5   +   0,1   =   0,6 mol

 PCl₅                       PCl₃  +   Cl₂

∝  = =    =  0,17

                                                   1           :        1     :     1                                                      

Mula-mula :           0,6                -                 -

Terurai    :              0,1               0,1         0,1

Setimbang  :           0,5                 0,1         0,1

3      TETAPAN KESETIMBANGAN BERDASARKAN TEKANAN PARSIAL

Suatu campuran gas akan menimbulkan tekanan total (P) yang merupakan penjumlahan dari tekanan parsial (pa) masing-masing gas dalam campuran.

Tekanan total (P)  =  tekanan campuran gas

Tekanan parsial (pa) = tekanan masing-masing gas

Maka :  P  =  Pa  +  Pb  +  Pc

Berdasarkan rumus gas idal P.V = n.R.T , bahwa pada suhu dan volume tetap, tekanan parsial gas berbanding lurus dengan jumlah mol gas. Maka :   Pa  =

Dalam kesetimbangan gas, tetapan kesetimbangan dapat dihitung berdasarkan tekanan parsial gas dengan lambang Kp, dirumuskan : 

mA_(g)   +   nB_(g)                           pC_(g)   +  qD_(g)                maka rumus                                   

Yang dimasukkan ke dalam rumus Kp hanyalah zat yang berfasa gas (g), sebab hanya gas yang memiliki tekanan parsial.

Contoh soal :

1.       Tuliskan rumus Kp untuk reaksi berikut:

a.       2SO_{3 (g)}                           2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}jawab : 

b.       CaCO_{3 (s)}                   CaO _(s)   +   CO_{2 (g)}                     Kp  = 

c.        NH_{3 (g)}  +  HCl _(g)                       NH₄Cl _(s)                    Kp  = 

2.       Sebanyak 5 mol gas NH₃ dimasukkan ke dalam wadah dan terurai sebanyak 2 mol menghasilkan gas N₂ dan gas H₂. Campuran pada kesetimbangan menimbulkan tekanan total 3,5 atm. Hitung harga Kp!

Jawab  :  Reaksi              2NH_{3 (g)}                          N_{2 (g)}   +    3H_{2 (g)}

                                                2              :               1       :        3          

Mula-mula            :               5                              -                   -

Terurai                   :               2                              1                  3

Setimbang             :               3                              1                  3

Mol N₂setimbang  =

Mol H₂setimbang  =

Mol NH₃setimbang  =mol NH₃mula-mula – mol terurai

                                =  5 mol – 2 mol  =  3 mol

Jumlah mol setimbang = 3 + 1 + 3 = 7 mol

P NH₃  =

P N₂  =

P H₂  =

4.     HUBUNGAN Kc DAN Kp

Dari reaksi kesetimbanganmA_(g)  +   nB_(g)                 pC_(g)   +  qD_(g)

                                                               

Berdasarkan rumusan gas ideal PV = nRT, dapat disimpulkan bahwa : P = konsentrasi x RT

Jika persamaan tersebut di substitusikan pada rumus Kp , maka :

Kp  =                       Kp  = 

Hubungan antara Kp dengan Kc diperoleh persamaan :  Kp = Kc x (R.T)^∆n   dan   ∆n = (p + q) – (m + n)

Contoh soal :

Pada suhu 500 K terdapat kesetimbangan 2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}                     2SO_{3 (g)}   Kc = 25. Jika R = 0,082 L. atm / mol K, hitung Kp!

Jawab  :  Kp  =  Kc (R.T)^∆n

                =  25( 0,082 x 500) ^{(2 ) – (2 + 1)}

                =  25 (40)^-1  =  25  =  0,625 atm

                                          40

C.  PERGESERAN KESETIMBANGAN

Berdasarkan Azas Le-Chatelier (Henri Louis Le Chatelier) : “ Jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan aksi tertentu, maka kesetimbangan itu akan bergeser untuk menghilangkan pengaruh aksi tersebut dan membentuk kesetimbangan yang baru “

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pergeseran kesetimbangan diantaranya:

1.     Perubahan konsentrasi zat

·       Bila konsentrasi zat di di salah satu ruas ditambah maka reaksi akan bergeser ke arah lawannya

·       Bila konsentrasi zat di salah satu ruas di ambil maka reaksi akan bergeser kearah ruas zat yang di ambil

2.     Perubahan suhu

·       Jika suhu di naikkan maka reaksi akan bergeser kea rah reaksi endoterm

·       Jika suhu diturunkan maka reaksi akan bergeser kea rah reaksi eksoterm

3.     Mengubah tekanan atau volume

·       Jika tekanan di perbesar (volume diperkecil) maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi dengan jumlah mol kecil

·       Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar) maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi dengan jumlah mol besar.

4.     Pengaruh katalis

Katalis hanya mempercepat terbentuknya kesetimbangan, tetapi tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan.

Contoh :Pada reaksi kesetimbangan 2C₂H_{2 (g)} + 5O_{2 (g)}                     4CO_{2 (g)}  + 2H₂O _(g)   ∆H = -900 kj. Apa yang akan terjadi

a.     jika gas CO₂ di tambah,     jawab  : jika CO₂ di tambah maka reaksi akan bergser ke arah kiri

b.     jika O₂ dikurangi,                  Jawab  : Jika O₂ dikurangi maka reaksi akan bergeser kearah kiri

c.     jika suhu di turunkan,    Jawab  : Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser kearah kanan

d.     jika tekanan di perkecil,    jawab  : jika tekanan diperkecil maka reaksi akan bergeser kearah kiri

e.     jika volume di perbesar,   Jawab  : jika volume diperbesar maka reaksi akan bergeser kearah kiri

D.    PERHITUNGAN PERGESERAN KESETIMBANGAN

Pada suatu reaksi kesetimbangan mA_(g)  +  nB_(aq)                      pC_(aq) + qD_(aq) , jika zat di ruas kiri dan kanan dicampurkan dalam suatu wadah, maka akan ada 3 kemungkinan kesetimbangan:

1.     Harga atau Qc>   Kc , berarti zat di kanan terlalu banyak sehingga reaksi bergeser ke kiri, maka untuk membentuk kesetimbangan kembali reaksi harus di geser ke kanan.

2.     Harga Qc <Kc , berarti zat diruas kanan terlalu sedikit sehingga reaksi bergeser ke kanan, maka agar terbentuk kesetimbangan reaksi harus digesr ke kiri.

3.     Qc = Kc , berari campuran zat sudah dalam kesetimbangan.

Contoh Soal :

Diketahui reaksi H_{2 (g)}+  Cl_{2 (g)}                   2HCl _(g)  Kc = 9 , jika H_{2 ,} Cl₂ dan HCl dicampurkan masing-masing 0,2 mol, hitunglah jumlah mol HCl yang terdapat pada keadaan setimbang !

Jawab  :  Harga Qc =   , berarti harga Qc < Kc. Hal ini berarti reaksi bergeser ke kanan. H₂ dan Cl₂akan berkurang, serta HCl akan bertambah. Agar setimbang maka reaksi harus di geser ke kiri dengan menambah konsentrasi HCl dan mengurangi konsentrasi H₂  dan Cl₂.

Misal pergeseran kesetimbangan sebanyak x mol

                                          H_{2 (g)}       +      Cl_{2 (g)}                    2HCl _(g)

Mula-mula     :               0,2          :      0,2         :                0,2

Pergeseran      :               - x           :        - x        :                + x

Setimbang      :               0,2 – x      :     0,2 – x    :            0,2 + x

Kc  =                      9  =                      0,6 – 3x = 0,2 + x

       3  =                                             3x + x = 0,6 – 0,2

X = =  0,1

LATIHAN SOAL

1.     Pada pembuatan gas HCl menurut reaksi :2Cl_2(g) + 2H₂O ↔ 4HCl_(g) + O₂       ∆H = +113 kJ

Kondisi bagaimanakah yang diperlukan, agar HCl yang terbentuk sebanyak mungkin ?

2.     Ditentukan kesetimbangan : CO_2(g) + H_2(g) ↔ CO_(g) + H₂O_(g)               ∆H = +4,2 kJ

Ke arah manakah kesetimbangan bergeser, jika di lakukan tindakan (aksi ) berikut :

a.     Pada suhu dan volume teteap ditambahkan hydrogen ?

b.     Pada suhu dan volume tetap dikurangi uap air? Bagaimana pengaruhnya terhadap konsentrasi CO?

c.     Pada suhu tetep tekanan diperbesar dengan memperkecil volume? Apakah konsentrasi CO menjadi lebih besar atau lebih kecil ataukah tetap pada perubahan ini ?

d.     Pada volume tetap suhu dinaikan dan bagaimana pengaruhnya terhadap konsentrasi H₂ ?

3.     Tuliskan tetapan kesetimbangan dari reaksi-reaksi berikut :

a.     CO_(g)+ H₂O_(g) ↔ CO_2(g) + H_2(g)                                      d.   2NaHCO_3(g) ↔ Na₂CO_3(g) + CO_2(g) + H₂O_(g)

b.     4HCl_(g) + O_2(g) ↔ 2H₂O_(g) + 2Cl_2(g)                           e.   4NH_3(g) + 5O_2(g) ↔ 4NO_(g) + 6H₂O_(l)

c.     2NO_(g) + O_2(g) ↔ 2NO_2(g)

4.     Diketahui reaksi kesetimbangan : NO_2(g) ↔ NO_(g) + ½ O_2(g)  Kc = 0,25

Hitunglah harga Kc untuk reaksi : 2NO_(g) + O_2(g) ↔ 2NO_2(g)

5.     Sebanyak 1,2 mol gas NO₂ dimasukan ked lm wadah 4dm³, lalu mengalami reaksi kesetimbangan : 2NO₂ ↔ 2NO_(g) + O_2(g)

Pada kesetimbangan diperoleh 0,4 mol O₂. Hitunglah tetapan kesetimbangan reaksi itu ?

6.     Diketahui reaksi kesetimbangan : COCl_2(g) ↔ CO_(g) + Cl_(g)  Kc = 2 ; konsentrasi awal COCl₂ adalah 4 Molar. Berapakah konsentrasi masing-masing gas pada kesetimbangan ?

7.     Pada reaksi N₂O_4(g) ↔ 2NO_2(g)  jumlah mol N₂O₄ pada kesetimbangan sama dengan jumlah mol NO₂. Hitunglah derajat disosiasi N₂O₄ ?

8.     Pemanasan gas SO₃akan menghasilkan gas O₂ sebanyak 20% volume semula. Berapakah derajat disosiasi SO₃ ?

9.     Pada reaksi N_2(g) + 3H_2(g) ↔ 2NH_3(g) dicampurkan 0,045 mol N₂ ; 0,985 mol H₂, dan 0,020 mol NH₃ dalam bejana 1dm³. Jika pada kesetimbangan diperoleh 1 mol H₂, berapakah tetapan kesetimbangannya ?

10. Tentukan tetapan setimbang ada reaksi 2NO_(g) + Cl_2(g) ↔ 2NOCl_(g), jika 0,3 mol NO ; 0,2 mol Cl₂ dan 0,5 mol NOCl dimasukan ke dalam ruang 25dm³ dan pada akhir kesetimbangannya diperoleh 0,6 mol NOCl.

11. Reaksi penguraian : La₂(C₂O₄)_3(s) ↔ La₂O_3(s) + 3CO_{(g) +} 3CO_2(g). jika tekanan total = 0,4 atm, hitunglah Kp-nya ?

12. Pada tekanan total 1 atm terdapat kesetimbangan :

2HCl_(g) ↔ H_2(g) + Cl_2(g)  Kp = 0,25. Hitunglah erajat disosiasi HCl ?

13. Diketahui reaksi : A_(g) + B_(g) ↔ AB_(g) Kp = 1,00. Dalam suatu bejana dicampurkan 1 mol gas A dan 1 mol gas B, lalu kedua gas itu sama-samaterurai 50% menjadi gas AB. Berapakah tekanan total pada saat kesetimbangan ?

14. Sebanyak 3,38 gram BaO₂ padat dipanaskan dalam ruang 10 mL sampai suhunya menjadi 727⁰c hingga 20% dari zat tersebut terurai menjadi Ba padat dan gas O₂. Tentukanlah tekanan gas dalam ruangan pada keadaan tersebut?

15. Dalam ruang 10 liter sebanyak 80 liter gas SO₃ dipanaskan dan mengalami disosiasi, ternyata setelah disosiasi terbentuk 25% volume gas O₂

a.     Tentukan derajat disosiasi

b.     Tentukan harga tetapan kesetimbangan, Kc

c.     tentukan tetapan kesetimbangan parsial, Kp, bila suhu saat kesetimbangan tercapai 127⁰C?