Kesetimbangan kimia

37
KESETIMBANGAN KIMIA

Transcript of Kesetimbangan kimia

KESETIMBANGAN KIMIA

PENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIA

A + B <=> C

PENGERTIAN KESETIMBANGAN KIMIA

Keadaan kesetimbangan :• kecepatan reaksi ke kanan =

kecepatan reaksi kekiri reversibel• Jumlah molekul/ion yang terurai =

jumlah molekul/ion yang terbentuk dalam satu satuan waktu

• Kesetimbangan yang dinamis in constant motion

Uap mengembun dengan laju yang sama dengan air menguap

Pelarutan padatan, sampai pada titik laju padatan yang terlarut sama dengan padatan yang mengendap saat konsentrasi larutan jenuh (tidak ada perubahan konsentrasi)

TETAPAN KESETIMBANGAN

NN22OO4(4(gg)) 2NO 2NO2(2(gg))

[ ] awal [ ] kesetimbangan Nisbah [ ] saat kesetimbangan

[NO2] [N2O4] [NO2] [N2O4] [NO2]/[N2O4] [NO2]2/[N2O4]

0,0000,000 0,6700,670 0,05470,0547 0,6430,643 0,08510,0851 4,65 4,65 10 10-3-3

0,0500,050 0,4460,446 0,04570,0457 0,4480,448 0,10200,1020 4,66 4,66 10 10-3-3

0,0300,030 0,5000,500 0,04750,0475 0,4910,491 0,09670,0967 4,60 4,60 10 10-3-3

Nisbah Nisbah yang nilainya relatif konstan yang nilainya relatif konstan

disebut tetapan kesetimbangan (disebut tetapan kesetimbangan (KK).).

]O[N][NO

42

22

Hukum Guldberg dan

Wange:

Dalam keadaan kesetimbangan pada suhu tetap, maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil

kali konsentrasi pereaksi yang sisa dimana masing-masing konsentrasi itu

dipangkatkan dengan koefisien reaksinya adalah tetap.

TETAPAN KESETIMBANGAN

Hukum Empiris Aksi Massa (Guldberg & Waage)

aA + bB cC + dD

KC =[C]c [D]d

[A]a [B]b

Tetapan kesetimbangan empiris (KC)

Reaksi dalam larutan

TETAPAN KESETIMBANGAN TETAPAN KESETIMBANGAN

TETAPAN KESETIMBANGAN

Adding equations for reactions

S(s) + OS(s) + O22(g) (g) SO SO22(g) (g) KK11 = [SO = [SO22] / ] /

[O[O22]]

SOSO22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O22(g) (g) SO SO33(g)(g)

KK22 = [SO = [SO33] / [SO] / [SO22]]

[O[O22]]1/21/2

NET EQUATIONNET EQUATION

S(s) + 3/2 OS(s) + 3/2 O22(g) (g) SO SO33(g)(g)

Knet [SO3]

[O2 ]3/2 = K1 • K2 Knet [SO3]

[O2 ]3/2 = K1 • K2

TETAPAN KESETIMBANGAN

Changing coefficientsChanging coefficients

S(s) + 3/2 OS(s) + 3/2 O22(g) (g) SO SO33(g)(g)

2 S(s) + 3 O2 S(s) + 3 O22(g) (g) 2 SO 2 SO33(g)(g)

Knew [SO3 ]2

[O2 ]3 = (Kold )2 Knew

[SO3 ]2

[O2 ]3 = (Kold )2

K [SO3 ]

[O2 ]3/2 K [SO3 ]

[O2 ]3/2

Knew [SO3 ]2

[O2 ]3 Knew

[SO3 ]2

[O2 ]3

TETAPAN KESETIMBANGAN

Changing directionChanging direction

S(s) + OS(s) + O22(g) SO(g) SO22(g)(g)

SOSO22(g) (g) S(s) + O S(s) + O22(g)(g)

K [SO2 ]

[O2 ] K

[SO2 ]

[O2 ]

Knew [O2 ][SO2 ]

= 1

Kold Knew

[O2 ][SO2 ]

= 1

Kold

Knew [O2 ][SO2 ]

Knew [O2 ][SO2 ]

Kp =[pC]c [pD]d

[pA]a [pB]b

p = Tekanan parsial

Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial

Untuk kesetimbangan yangmelibatkan gas, tekanan parsial dapat digunakan untuk menggantikan konsentrasi

TETAPAN KESETIMBANGAN

Menurut hukum gas ideal:Menurut hukum gas ideal:pVpV = = nRTnRT pp = ( = (n/V)RTn/V)RT = [ ] = [ ] RTRT

Untuk reaksi fase gas: Untuk reaksi fase gas: a a AA((gg)) + + bb B B((gg)) c c CC((gg)) + + dd DD((gg))

dandan

Karena itu,Karena itu,

nngg = = koef gas produk – koef gas produk – koef koef gas gas reaktanreaktan

Hubungan Hubungan KKPP dengan dengan KKCC

TETAPAN KESETIMBANGAN TETAPAN KESETIMBANGAN

(1) (1) 44 NHNH33((gg)) + 7 + 7 OO22((gg)) 4 4 NONO22((gg)) + + 6 H6 H22OO((gg))

(2) CH(2) CH33OHOH((ll)) + CH + CH33COOHCOOH((ll)) CH CH33COOCHCOOCH3(3(ll)) + H + H22OO((ll))

(3) (3) CaCOCaCO3(3(ss)) CaO CaO((ss)) + CO + CO2(2(gg))

(4) (4) BaClBaCl2(2(aqaq)) + Na + Na22SOSO4(4(aqaq)) BaSO BaSO4(4(ss)) + NaCl + NaCl((aqaq))

Tidak ada Tidak ada KKPP untuk reaksi (2) dan (4), karena tidak ada zat yang berfase gas. untuk reaksi (2) dan (4), karena tidak ada zat yang berfase gas.

CONTOH

Arti Nilai Tetapan Kesetimbangan

Nilai numeris Kc atau Kp yang sangat besar menandakan bahwa reaksi berjalan ke kanan sebagaimana dituliskan, berlangsung sempurna atau mendekati sempurna

Nilai numeris Kc atau Kp yang sangat kecil menyatakan bahwa reaksi ke kanan sebagaimana dituliskan tidak berlangsung besar-besaran

KK >> 1 >> 1 reaksi lebih banyak ke arah produk reaksi lebih banyak ke arah produk

(kesetimbangan berada di kanan).(kesetimbangan berada di kanan).

KK << 1 << 1 reaksi lebih banyak ke arah reaktan reaksi lebih banyak ke arah reaktan

(kesetimbangan terletak di kiri).(kesetimbangan terletak di kiri).

2 H2 H2(2(gg)) + O + O2(2(gg)) 2 H 2 H22OO((gg)) KKCC = 9,1 = 9,1 10 108080

NN22OO4(4(gg)) 2 NO 2 NO2(2(gg)) KKCC = 4,63 = 4,63 1010-3-3

ContohContoh ::

ContohContoh ::

Tuliskan rumus Tuliskan rumus KKcc dan dan KKPP untuk reaksi-reaksi berikut: untuk reaksi-reaksi berikut:

Jawab:Jawab:

(a) 2 ZnS(a) 2 ZnS((ss)) + 3 O + 3 O2(2(gg)) 2 ZnO 2 ZnO((ss)) + 2 SO + 2 SO2(2(gg))

(b) 2 HCrO(b) 2 HCrO44--((aqaq)) Cr Cr22OO77

2-2-((aqaq)) + H + H22OO((ll))

Apakah reaksi-reaksi di atas termasuk kesetimbangan Apakah reaksi-reaksi di atas termasuk kesetimbangan

homogen atau heterogen?homogen atau heterogen?

(a)(a)

((bb))

Kesetimbangan heterogenKesetimbangan heterogen

Tidak ada Tidak ada KKPP Kesetimbangan homogenKesetimbangan homogen

LATIHAN

((aa)) Pada suhu tertentu, untuk reaksi N Pada suhu tertentu, untuk reaksi N22OO4(4(gg)) 2NO 2NO2(2(gg)) pada pada

saat kesetimbangan terdapat 0,1 mol Nsaat kesetimbangan terdapat 0,1 mol N22OO44 dan 0,06 mol dan 0,06 mol

NONO22 dalam volume 2 L. Hitunglah nilai dalam volume 2 L. Hitunglah nilai KKcc..

(b) Pada suhu yang sama, ke dalam wadah bervolume 2 L (b) Pada suhu yang sama, ke dalam wadah bervolume 2 L

dimasukkan 0,8 mol Ndimasukkan 0,8 mol N22OO44. Hitunglah konsentrasi zat-zat . Hitunglah konsentrasi zat-zat

dalam reaksi pada kesetimbangan yang baru.dalam reaksi pada kesetimbangan yang baru.

Jawab:Jawab:

Jawab:Jawab: NN22OO4(4(gg)) 2 NO2 NO2(2(gg))

Mula-mulaMula-mula 0,8 mol0,8 mol

ReaksiReaksi ––xx +2+2xx

SetimbangSetimbang 0,8 – 0,8 – xx 22xx

LATIHAN

xx22 + 0,009 + 0,009xx – 0,0072 = 0 – 0,0072 = 0

xx = 0,0809 = 0,0809

molmol

Jadi, pada saat kesetimbangan tercapaiJadi, pada saat kesetimbangan tercapai

[NO[NO22] = 2] = 2xx mol/2L = 0.0809 M mol/2L = 0.0809 M

[N[N22OO44] = (0,8 – ] = (0,8 – xx) mol/2 L = 0,7191 mol/2 ) mol/2 L = 0,7191 mol/2

L L

= 0,3595 M= 0,3595 M

LATIHAN

MACAM KESETIMBANGAN KIMIA

(a) (a) Kesetimbangan fisikaKesetimbangan fisika :: melibatkan 1 zat melibatkan 1 zat dalam 2dalam 2 fase yang fase yang berbedaberbeda

HH22OO((ll)) H H22OO((gg))

(b) (b) Kesetimbangan kimiaKesetimbangan kimia :: melibatkan zat melibatkan zat yang berbeda sebagai yang berbeda sebagai reaktan dan produkreaktan dan produk

Contoh:Contoh:

Contoh:Contoh:

NN22OO4(4(gg)) (tak berwarna) (tak berwarna) 2NO 2NO2(2(gg)) (cokelat gelap) (cokelat gelap)

1. Kesetimbangan dalam sistem homogena. Kesetimbangan dalam sistem gas-gas

Contoh: 2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g)

b. Kesetimbangan dalam sistem larutan-larutan

Contoh: NH4OH(aq)   NH4+(aq) + OH- (aq)

2. Kesetimbangan dalam sistem heterogena. Kesetimbangan dalam sistem padat gas

Contoh: CaCO3(s)    CaO(s) + CO2(g)

b. Kesetimbangan sistem padat larutan

Contoh: BaSO4(s)    Ba2+(aq) + SO42

- (aq)

c. Kesetimbangan dalam sistem larutan padat gas

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

MACAM KESETIMBANGAN KIMIA

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

Usaha untuk mengubah suhu, tekanan atau konsentrasi pereaksi dalam suatu sistem dalam keadaan setimbang merangsang terjadinya reaksi yang mengembalikan kesetimbangan pada sistem tersebut

Bila suatu sistem dalam kesetimbangan mendapat

gangguan eksternal maka sistem tersebut akan melakukan perubahan yang

mengatasi gangguan tersebut, dan menyusun ulang kesetimbangan baru dengan Kc yang sama pergeseran pergeseran

kesetimbangankesetimbangan1. Perubahan Konsentrasi

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

[Produk] [Produk] , [Reaktan] , [Reaktan] QQ > > KK Kesetimbangan bergeser Kesetimbangan bergeser

ke kiri ke kiri

[Produk] [Produk] , [Reaktan] , [Reaktan] QQ < < KK Kesetimbangan bergeser Kesetimbangan bergeser

ke kananke kanan

(a) Larutan Fe(SCN)(a) Larutan Fe(SCN)33: campuran warna merah FeSCN: campuran warna merah FeSCN2+2+ dan dan warna kuning Fewarna kuning Fe3+3+ (b) Setelah penambahan NaSCN: kesetimbangan bergeser (b) Setelah penambahan NaSCN: kesetimbangan bergeser

ke kirike kiri(c) Setelah penambahan Fe(NO(c) Setelah penambahan Fe(NO33))33: kesetimbangan juga : kesetimbangan juga bergeser ke kiribergeser ke kiri

(d) Setelah penambahan H(d) Setelah penambahan H22CC22OO44: kesetimbangan bergeser : kesetimbangan bergeser ke kanan; warna kuning berasal dari ion Fe(Cke kanan; warna kuning berasal dari ion Fe(C22OO44))33

3-3-

FeSCNFeSCN2+2+ Fe Fe3+3+ + + SCN SCN--

merahmerah kuningkuning taktak mudamuda berwarnaberwarna

Hanya berpengaruh terhadap fase gas; tidak memengaruhi Hanya berpengaruh terhadap fase gas; tidak memengaruhi fase cair dan padat.fase cair dan padat.

VV , , PP QQ < < KK Kesetimbangan bergeser ke Kesetimbangan bergeser ke koef gas terbesar koef gas terbesar

V V , , PP QQ > > KK Kesetimbangan bergeser ke Kesetimbangan bergeser ke koef gas terkecil koef gas terkecil

NN22OO4(4(gg)) 2 NO 2 NO2(2(gg))

Volume wadah diperbesar Volume wadah diperbesar [N [N22OO44] maupun [NO] maupun [NO22] ]

mengalami pengenceran.mengalami pengenceran. ((ttekanan diperkecil)ekanan diperkecil)

]O[N][NO

42

22Q penurunan pembilang > penyebut karena penurunan pembilang > penyebut karena

[NO[NO22] dipangkatkan 2 ] dipangkatkan 2 QQ < < KK

kesetimbangan bergeser ke kanankesetimbangan bergeser ke kanan

Contoh:Contoh:

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIA

ContohContoh 2 2:: CoClCoCl442-2- + 6 H + 6 H22O O Co(H Co(H22O)O)662+2+ + 4 + 4

ClCl-- birubiru merah mudamerah muda

Reaksi pembentukan Reaksi pembentukan

CoClCoCl442-2- endoterm: larutan endoterm: larutan

berwarna biru jika berwarna biru jika

dipanaskan dan merah dipanaskan dan merah

muda jika didinginkan.muda jika didinginkan.

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIA

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.

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

Tidak seperti perubahan konsentrasi, volume, atau tekanan, Tidak seperti perubahan konsentrasi, volume, atau tekanan,

perubahan suhu tidaperubahan suhu tidakk hanya menggeser kesetimbangan, hanya menggeser kesetimbangan,

tetapi juga tetapi juga mengubah nilai mengubah nilai KK..TT Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi

endoterm endoterm

TT Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi Kesetimbangan bergeser ke arah reaksi

eksotermeksotermContohContoh 1 1::NN22OO4(4(gg)) 2 NO 2 NO2(2(gg)) HH oo = 58,0 kJ = 58,0 kJ

atauatau

NN22OO4(4(gg)) 2 NO 2 NO2(2(gg)) –– 58,0 kJ58,0 kJReaksi pembentukan NOReaksi pembentukan NO22 dari dari NN22OO44 endoterm; reaksi endoterm; reaksi sebaliknya eksoterm. sebaliknya eksoterm. Pemanasan akan memperbesar Pemanasan akan memperbesar [NO[NO22] (warna makin cokelat), ] (warna makin cokelat), pendinginan akan memperbesar pendinginan akan memperbesar [N[N22OO44] (warna cokelat ] (warna cokelat memudar).memudar).

Setiap bola Setiap bola berisi berisi

campuran gas campuran gas NONO22 dan N dan N22OO44

Dalam Dalam air esair es

Dalam air Dalam air panaspanas

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIAKESETIMBANGAN KIMIA

Ke arah manakah reaksi di bawah ini bergeser bilapada suhu yang tetap, tekanan diperbesar (volumediperkecil)

a. CaCO3 (p) CaO (p) + CO2 (g)

b. PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)

c. H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g)

d. N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

Penyelesaian:

a. kiri

b. kiri

c. tidak terjadi

d. kanan

LATIHAN

4. Pengaruh Kekuatan Ion = pengaruh konsentrasi

5. Peranan KatalisatorKatalisator adalah zat yang dapat mempercepat reaksi tapi tidak ikut bereaksi.Sesuai dengan fungsinya mempercepat reaksi maka akan mempercepar tercapainya proses kesetimbangan, dengan cara mempercepat reaksi maju dan reaksi balik sama besar.Fungsi katalisator pada awal reaksi (sebelum kesetimbangan tercapai).Jika kecepatan reaksi maju = kecepatan reaksi balik maka katalis berhenti berfungsi.

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN KIMIA

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.

5. Peranan Katalisator

LATIHAN

1. 0,1 mol HI dimasukkan dalam tabung 1 lt dan terurai sesuai reaksi :

2HI H2 + I2.

Jika I2 yang terbentuk adalah 0,02 mol, berapa harga K?

2. Tetapan kesetimbangan untuk reaksi : A + 2B AB2 adalah 0,25. Berapa jumlah mol A yang harus

dicampurkan pada 4 mol B dalam volume 5 lt agar menghasilkan 1 mol AB2.

Jawaban no 1.

LATIHANLATIHAN

Jawaban no.2Misal mol A mula-mula = x mol A + 2B AB2

Mula-mula : x 4

Terurai : 1 2

Setimbang : x-1 4-2 = 2 1

[AB2] = 1 / 5 lt = 1/5

[A] = x-1 / 5 lt = (x-1)/5

[2B] = 2 / 5 lt = 2/5

K = [AB2] ¼ = 1/5 x = 26

[A] [B]2 (x-1)/5 . (2/5)2

LATIHANLATIHAN

Pendugaan Arah Reaksi

Pada setiap saat selama berlangsungnya reaksi dapat dirumuskan nisbah konsentrasi-konsentrasi yang bentuknya sama dengan rumus tetapan kesetimbangan.

Nisbah ini disebut kuosien reaksi

...][][

...][][ba

dc

BA

DCQ

Apabila nilai yang disubstitusikan ke dalam kuosien reaksi Q merupakan konsentrasi-konsentrasi dalam keadaan setimbang, maka Q akan sama dengan K.

Rumus Rumus QQ = = KK, tetapi , tetapi nilainya belum tentu nilainya belum tentu sama:sama:QQ = = KK reaksi dalam reaksi dalam

keadaan setimbangkeadaan setimbang

QQ < < KK produk < produk <

reaktan; reaksi reaktan; reaksi

bergeser bergeser ke ke kanan (ke kanan (ke

arah produk)arah produk)QQ > > KK produk > produk >

reaktan; reaksi reaktan; reaksi

bergeser bergeser ke ke kiri kiri (ke (ke

arah reaktan)arah reaktan)

KesetimbanganΔG = 0

Reaktan murni

Produkmurni

Q < KΔG < 0

Q > KΔG > 0

G

AArah reaksi dapat diduga dengan menghitung rah reaksi dapat diduga dengan menghitung kuosien hasil reaksi (Q)kuosien hasil reaksi (Q)..

Pendugaan Arah Reaksi

Contoh Quotion Reaksi

Kita tentukan Kc = 54 pada 425,4oC

Jika kita mempunyai campuran sbg berikut, perkirakan arah dari reaksi

Pada awal reaksi

Karena Q < Kc, maka sistem tidak dalam kesetimbangan dan reaksi akan berlangsung ke arah kanan

Contoh Quotion Reaksi