SMA NEGERI 1 BANGKALAN

KESETIMBANGAN KIMIA

STANDAR KOMPETENSI

Memahami kinetika reaksi, kesetimbangan kimia, faktor-faktor yang mempengaruhinya serta proses penerapan dalam kehidupan sehari-hari dan industri

Kompetensi Dasar

• Menjelaskan kesetimbangan dan

faktor-faktor yang mempengaruhi

pergeseran arah kesetimbangan

dengan melakukan percobaan

Indikator1. Menjelaskan reaksi kesetimbangan dan keadaan

setimbang.

2. Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan.

3. Menentukan harga tetapan kesetimbangan (Kc).

4. Menentukan harga tetapan kesetimbangan parsial gas (Kp).

5. Menjelaskan hubungan antara Kc dan Kp.

6. Menjelaskan penerapan kesetimbangan kimia pada bidang industri

Reaksi Kimia• Reaksi irreversible

(reaksi satu arah\tidak dapat balik), yaitu suatu reaksi hanya terjadi pembentukan zat-zat hasil reaksi saja.• Reaksi reversible

(reaksi dua arah/dapat balik), yaitu suatu reaksi di mana hasil reaksi

dapat bereaksi kembali membentuk zat-zat pereaksi

Ciri-ciri Kesetimbangan Dinamis

1. Reaksi berlangsung terus-menerus dengan arah yang berlawanan. (↔ )

2. Terjadi pada ruang tertutup, suhu, dan tekanan tetap.

3. Kecepatan reaksi ke arah produk (hasil reaksi) sama dengan kecepatan reaksi ke arah reaktan (zat-zat pereaksi). V maju = V balik

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.

Reaksi Kesetimbangan

Reaksi kesetimbangan dinamis adalah Reaksi reversible di mana zat-zat hasil

reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat-zat pereaksi dan berlangsung bolak balik terus menerus tidak pernah berhenti.

Keadaan setimbang adalah suatu keadaan dimana laju reaksi ke arah kanan (pembentukan hasil reaksi) sama dengan laju reaksi ke arah kiri (pembentukan zat-zat pereaksi)

mA + nB pC + qD Vmaju = V balik

Macam sistem Kesetimbangan

• A. Kesetimbangan dalam Sistem Homogen

1. Kesetimbangan dalam sistem gas–gas

Contoh:

2 SO2(g) + O2(g) ↔ 2 SO3(g)

2. Kesetimbangan dalam sistem larutan–larutan

Contoh:

NH4OH(aq) ↔ NH4 (aq) + OH (aq)+ _

• B. Kesetimbangan dalam Sistem Heterogen

1. Kesetimbangan dalam sistem padat–gas

Contoh:

CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g)

2. Kesetimbangan dalam sistem padat–larutan

Contoh:

BaSO4(s) ↔ Ba +(aq) + SO4 (aq)

3. Kesetimbangan dalam sistem larutan–padat–gas

Contoh:

Ca(HCO3)2(aq) ↔ CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)

2-2+

Pergeseran Kesetimbangan

Asas Le Chatelier

“Bila pada sistem kesetimbangan diadakan aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi sedemikian rupa, sehingga pengaruh aksi itu menjadi sekecil-kecilnya”.

Atau

“jika ke dalam reaksi keetimbangan dilakukan

suatu aksi maka kesetimbangan akan

bergeser dan mengubah komposisi

zat-zat hingga tercapai kesetimbangan

kembali “

Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan

1. perubahan konsentrasi salah

satu zat

2. perubahan volume atau

tekanan

3. perubahan suhu

Faktor Konsentrasi

• Jika ada usaha untuk menambah atau

mengurangi konsentrasi dari salah satu zat pada

reaksi setimbang, maka akan terjadi pergeseran

kesetimbangan. Hal ini dapat dibuktikan dengan

melakukan percobaan dengan cara berikut

Percobaan 1• Siapkan larutan Fe(SCN)2+ (berwarna merah)

kemudian bagi larutan tersebut sama banyak ke dalam

3 tabung reaksi.

• Tabung 1 sebagai pembanding

• Tabung 2 di tetesi larutan KSCN

• Tabubg 3 ditetesi larutan FeCl3

• Kocok kedua tabung dan bandingkan setiap perubahan

warna yang terjadi dengan larutan pada tabung pertama

Hasil

Fe (aq) + SCN (aq) ↔ FeSCN (aq)

Penambahan ion Fe3+ dan penambahan ion SCN-

menyebabkan larutan standar menjadi lebih merah,

berarti ion Fe(SCN)2+ bertambah. Itu berarti

penambahan ion Fe3+ dan ion SCN- menyebabkan

kesetimbangan bergeser ke arah ion Fe(SCN)2+

• Jadi, Jika salah satu komponen pada sistem

kesetimbangan di tambah, akan bergeser ke arah

lawan begitu juga sebaliknya.

3+ - 2+

Kuning jingga Tak berwarna Merah

A. Perubahan Konsentrasi

Apabila dalam sistem kesetimbangan homogen,

1.konsentrasi salah satu zat diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan dari zat tersebut.

2. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu zat diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak zat tersebut.

3.Bila zat diencerkan dengan menambah air pada sistem, maka kesetimbangan bergeser pada jumlah molekul terbanyak.

Contoh soal Ke arah mana kesetimbangan bergeser

bila pada reaksi kesetimbangan:

2 SO2(g) + O2(g) ↔ 2 SO3(g)

a. SO2 ditambah?

b. SO3 ditambah?

c. O2 dikurangi?

d. SO3 dikurangi?

Jawaba. Bila pada sistem kesetimbangan ini

ditambahkan gas SO2, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan.

b. Bila pada sistem kesetimbangan ini dikurangi gas SO3, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri.

c. Bila pada sistem kesetimbangan ini dikurangi O2, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri.

d. Bila pada sistem kesetimbangan ini dikurangi SO3, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan.

Faktor Tekanan

• Jika tekanan sistem dinaikkan, kesetimbangan

akan bergeser ke arah jumlah mol gas terkecil

• Jika tekanan sistem diturunkan,

kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah

mol gas terbesar

Faktor Volume

• Jika volume sistem dinaikkan, kesetimbangan akan

bergeser ke arah jumlah mol terbesar (ke kiri)

• Jika volume sistem diturunkan, kesetimbanagn

akan bergeser ke arah jumlah mol terkecil (ke kiri)

Simpulan

1. Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi kecil.

2. Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi besar.

Contoh SoalPada reaksi kesetimbangan:

N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)

jumlah koefisien reaksi di kanan = 2

jumlah koefisien reaksi di kiri = 1 + 3 = 4• Bila pada sistem kesetimbangan tersebut tekanan

diperbesar (volume diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan

(jumlah koefisien kecil).• Bila pada sistem kesetimbangan tersebut tekanan

diperkecil (volume diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri

(jumlah koefisien besar).

Faktor Temperatur

• Jika temperatur sistem dinaikkan, kesetimbangan

akan bergeser ke reaksi yang endoterm (ke kiri)

• Jika temperatur sistem diturunkan, kesetimbangan

akan bergeser ke reaksi eksoterm (ke kanan)

• Hal ini juga dapat di buktikan dengan melakukan

percobaan berikut

Percobaan 2• Masukkan ke dalam tiga tabung

reaksi, masing-masing 10 tetes HNO3 dan 1 lempeng Cu. Segera tutup. N2O4 ↔ 2NO2

(tak berwarna) (Coklat)

• Masukkan tabung 1 ke dalam air es• tabung 2 ke dalam air panas• 1 tabung sebagai pembanding.• Bandingkan warna dalam ketiga

tabung tersebut.

Hasil

N2O4 ↔ 2NO2

(tak berwarna) (Coklat)

►jika didinginkan warna coklat hilang, berarti gas NO2 berkurang. Jadi reaksi bergeser ke arah kiri

►Jika dipanaskan warna coklat makin tua.

Karena gas NO2 bertambah. Jadi reaksi

bergeser ke arah kanan

SimpulanMenurut Van’t Hoff:

1. Bila pada sistem kesetimbangan suhu dinaikkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membutuhkan kalor

(ke arah reaksi endoterm).

2. Bila pada sistem kesetimbangan suhu diturunkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membebaskan kalor

(ke arah reaksi eksoterm).

Contoh Soal2 NO(g) + O2(g) ↔ 2 NO2(g) ∆H = –216 kJ

Reaksi ke kanan eksoterm berarti reaksi ke kiri endoterm.

• Jika pada reaksi kesetimbangan tersebut suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri (ke arah endoterm)

• Jika pada reaksi kesetimbangan tersebut suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan (ke arah eksoterm).

Latihan

Pada reaksi kesetimbangan:

C(s) + CO2(g) ↔ 2 CO(g) ∆ H = +120 kJ

Bagaimana pengaruhnya terhadap CO, jika:

a. ditambah CO2?

b. suhu dinaikkan?

c. suhu diturunkan?

d. tekanan diperbesar?

Pengaruh Katalisator terhadap Kesetimbangan

• Fungsi katalisator dalam reaksi kesetimbangan adalah mempercepat tercapainya kesetimbangan dan tidak merubah letak kesetimbangan (harga tetapan kesetimbangan Kc tetap).

Hal ini disebabkan katalisator mempercepat

reaksi ke kanan dan ke kiri sama besar.

KOMPETENSI DASAR

Menentukan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan

Tetapan KesetimbanganHukum kesetimbangan menurut “Guldberg dan Waage”

“Dalam keadaan kesetimbangan pada suhu tetap, maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi yang sisa di mana masing-masing konsentrasi itu dipangkatkan dengan koefisien reaksinya adalah tetap.”

1. Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc)Harga Kc adalah hasil kali konsentrasi zat – zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi setelah masing – masing zat dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan

Reaksi : pA + qB mC + nD

[C] m [D]n

Kc = [A]p [B]q

Contoh :Rumus Kc untuk reaksi :

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)

2NO(g) N2(g) + O2(g)

2

22

22

cOH

OH K

222

cNO

]O][N[ K

Harga K beberapa reaksi berhubungan• A B , K⇄ 1

• 3A 3B , K⇄ 2

• B A , K⇄ 3

Jika reaksi dikali 3 maka harga K dipangkat 3 K2 = K1

3

Jika reaksi dibalik maka harga K dibalik K3 =

1—K 1

Contoh SoalDiketahui reaksi berikut

A + B ↔ C K= 42A + D ↔ C K=8Tetukan tetapan kesetimbangan untuk reaksi :C + D ↔ 2B

2. Tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial (Kp)Harga Kp adalah hasil kali tekanan parsial gas – gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsial gas – gas pereaksi setelah masing – masing dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan

Reaksi : pA + qB mC + nD

(PC)m (PD)n

Kp = (PA)p (PB)q

KeteranganKp = tetapan kesetimbangan tekanan gas

PA = tekanan parsial gas A (atm)

= mol A

mol total

PB = tekanan parsial gas B (atm)

= mol B

mol total

PC = tekanan parsial gas C (atm)

= mol C

mol total

PD = tekanan parsial gas D (atm)

= mol D

mol total

x P total

x P total

x P total

x P total

m A(g) + n B(g) ↔ r C(g) + s D(g)Dari rumus PV = nRT, dapat disimpulkan bahwa P = konsentrasi x RT. Jika rumus ini disubstitusikan ke dalam rumus Kp, maka :

=

= =

Hubungan Kc dengan Kp

Kp

[Pc]r [Pd]s

[Pa]m [Pb]n

{[C] RT}r {[D] RT}s

{[A] RT}m {[B] RT}n

Kp

[C]r [D]s . RT (r+s)-(m+n)

[A]m [B]n

Kp = Kc (RT)∆n

Keterangan

R= tetapan gas ideal = 0,082 L.atm.mol-1 K-1 T = suhu (K)∆n = (jumlah koefisien zat-zat hasil) -

(reaksi–koefisien zat-zat pereaksi

Derajat DisosiasiAdalah perbandingan mol zat yang terdisosiasi dengan mol zat mula – mula sebelum terdisosiasi.Pada reaksi penguraian, banyaknya zat yang terurai dapat diketahui dari derajat penguraiannya (derajat disosiasi). Derajat disosiasi () dapat dinyatakan dalam fraksi atau dalam persentase, dengan rumus:

Mol terurai atau, Mol terurai = = x

100% Mol mula-mula Mol mula-mula

Contoh Soal :1. Dalam ruangan 5 liter berlangsung reaksi kesetimbangan

2 SO3 (g) 2SO2(g) + O2(g)

Jika dari pemanasan 1 mol gas SO3 diperoleh 0,25 mol gas O2., tentukan tetapan kesetimbangannya?

Jawab: 2 SO3 (g) 2SO2(g) + O2(g)

mula2 : 1 terurai : 0,5 0,5 0,25 sisa : 0,5 0,5 0,25

[SO3 ] = 0,5/5 = 0,1 M; [SO2 ] = 0,50/5 = 0,1 M; [O2 ] = 0,25/5 = 0,05 M

[SO2 ]2 [O2 ] (0,1)2 (0,05)

Kc = = = 0,05 [SO3 ]2 (0,1)2

2. Jika natrium bikarbonat dipanaskan menurut reaksi :2NaHCO3(s) Na2CO3(s)+ CO2(g)+ H2O(g) , ternyata tekanan total saat setimbang = 0,04 atm, hitung harga Kp ?

Jawab :Reaksi setimbang : 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2 O(g)

Yang berfase gas adalah CO2 dan H2O . Berdasarkan persamaan reaksi ; mol CO2 = mol H2O

mol zat PCO2 = PH2O = x Ptotal = 1/2 x 0,04 atm

mol total = 0,02 atm

Kp = PCO2 x PH2O

= 0,02 x 0,02

= 0,0004

3. Untuk reaksi kesetimbangan : PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) ,

harga Kc pada suhu 191o C = 3,26 x 10-2 , tentukan harga Kp pada suhu tersebut ?Jawab :R = 0,082; T = (191 + 273) = 464 K

n= 2 – 1 = 1

Kp = Kc x (RT) = 3,26 x 10-2 x (0,082 x 464)1

= 1,24

∆n

4. Pada suhu tertentu dalam ruangan dengan volume 1 liter terdapat reaksi penguraian gas AB5:

Gas AB5 mula-mula 0,25 mol. Pada saat setimbang terdapat gas B2 sebanyak 0,05 mol. Tentukan Derajat disosiasi ?

)(2)(3)(5 ggg BABAB

Reaksi :

Mula” : 0,25 mol - -Reaksi : 0,05 mol 0,05 mol 0,05 molSetimbang : 0,2 mol 0,05 mol 0,05 mol

5(g)AB 3(g)AB 2(g)B

Derajat disosiasi

mula-mulazat mol

asi terdisosiyangzat mol

2,025,0

05,0

ContohDalam ruang 2 liter terdapat 5 mol gas amonia

(NH3) yang terurai sesuai reaksi:

2 NH3(g) ↔ 2(g) + 3 H2(g)

Pada keadaan setimbang terdapat 2 mol NH3.

Tentukan:

a. besarnya derajat disosiasi ( α )

b. KC

c. KP jika tekanan total sebesar 2 atm

Jawab:Persamaan reaksi : 2 NH3(g) ↔ N2(g) + 3 H2(g)

Mula-mula : 5 mol 0 mol 0 mol

Bereaksi : 3 mol 1,5 mol 4,5 mol

Sisa (setimbang): 2 mol 1,5 mol 4,5 mol

a. α = mol NH3 bereaksi (terurai)

mol NH3 mula-mula

= 3

5

= 60%

X 100%

X 100 %

Latihan Soal1. Dalam ruang satu liter, satu mol zat AB direaksikan

dengan satu mol zat CD menurut persamaan reaksi:

AB(g) + CD(g) ↔ AD(g) + BC(g)

Setelah kesetimbangan tercapai ternyata tersisa 0,25 mol senyawa CD. Tentukan tetapan kesetimbangan untuk reaksi tersebut!

2. Diketahui reaksi:

CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g) Kc = 16

Bila 4 mol gas CO direaksikan dengan 4 mol H2O dalam ruang 1 liter, berapa mol gas

CO2 dan H2 yang terbentuk?

3. Dalam reaksi disosiasi N2O4 berdasarkan persamaan reaksi:

N2O4(g) ↔ 2 NO2(g)

banyaknya mol N2O4 dan NO2 pada keadaan setimbang adalah sama. Pada keadaan ini, berapakah harga derajat disosiasinya?

4. Pada reaksi kesetimbangan:

PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g)

bila dalam ruang 2 liter, 8 mol gas PCl5 berdisosiasi 75%, tentukan besarnya harga

tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)!

5. Dalam ruang 1 liter, 5 mol SO3 terurai menurut reaksi:

2 SO3(g) ↔ 2 SO2(g) + O2(g)

Bila pada keadaan setimbang

mol SO2 : mol O2 = 2 : 1, tentukan besarnya:

a. derajat disosiasi ( α ) SO3

b. tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)

6. Diketahui reaksi kesetimbangan:

2 ICl(g) ↔ I2(g) + Cl2(g)

Satu mol ICl terurai dalam ruang 5 liter. Bila Kc = 0,25, tentukan:

a. mol I2 dan mol Cl2 yang terbentuk

b. Kp bila Ptotal = 2 atm

7. Zat A2B terurai menurut reaksi:

2 AB(g) ↔ 2 A(g) + B2(g) Kc = 2,5 × 10

TentukanKp pada suhu 27 °C (R = 0,082 L atm mol/K)!

-2

8. Dalam ruang 2 liter, 2 mol NaHCO3 terurai menurut reaksi:

2 NaHCO3(s)↔ Na2CO3(s) + CO2(g) +H2O(g)

Bila terbentuk 1 mol gas CO2 dan 1 mol gas H2O, dan tekanan total 4 atm, tentukan

besarnya Kc dan Kp!

9. Dalam ruang 1 liter, 5 mol gas CCl4 terurai 60% menurut reaksi:

CCl4(g) ↔C(g) + 2 Cl2(g)

Tentukan besarnya Kc dan Kp pada suhu 25 °C (R = 0,082 L atm mol–1 K–1)!

SekianDan

Terima Kasih