LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

21

Click here to load reader

Transcript of LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

Page 1: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

I. Judul Praktikum : Kesetimbangan Kimia

II. Tujuan :

1. Menjelaskan pengaruh konsentrasi pereaksi pada kesetimbangan kompleks besi (III) tiosulfat

2. Menjelaskan pengaruh ion sesama pada kesetimbangan

3. Menghitung kelarutan zat berdasarkan harga Ksp

4. Menjelaskan pengaruh suhu terhadap kelarutan zat

III. Dasar Teori

III.1 Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan kimia adalah proses dinamis ketika laju reaksi ke kanan

(menghasilkan produk) sama dengan laju reaksi ke kiri (ke arah pereaksi). Pada

kesetimbangan kimia, molekul-molekul tetap berubah dari pereaksi menjadi produk dan

produk menjadi pereaksi, tetapi tanpa terjadi perubahan konsentrasinya. Bila pada sistem

kesetimbangan diadakan aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi sedemikian rupa

sehingga pengaruh aksi itu menjadi sekecil-kecilnya. Cepat lambatnya suatu reaksi mencapai

kesetimbangan bergantung pada laju reaksinya. Semakin besar laju reaksi, semakin cepat

kesetimbangan tercapai.

Henri Louis Le Chatelier (1884) berhasil menyimpulkan pengaruh faktor luar tehadap

kesetimbangan dalam suatu azas yang dikenal dengan azas Le Chatelier sebagai berikut :

“ Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi), maka

sistem itu akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi pengaruh aksi

tersebut. “

Secara singkat azas Le Chateleir dapat dinyatakan sebagai :

Reaksi = - Aksi

Artinya bila pada sistem kesetimbangan dinamik terdapat gangguan dari luar sehingga

kesetimbangan dalam keadaan terganggu atau rusak, maka sistem akan berubah sedemikian

rupa sehingga gangguan itu berkurang dan bila mungkin akan kembali dalam keadaan

setimbang lagi. Cara sistem bereaksi adalah dengan melakukan pergeseran ke kiri atau ke

kanan.

Kesetimbangan dalam fase cair terbatas pada zat-zat yang terlarut dalam pelarut

tertentu. Untuk larutan elektrolit, zat dalam larutan adalah berupa ion-ion yang terdapat

dalam larutan. Contoh : Fe3+ + SCN- ↔ FeSCN2+. Pada kondisi standar, zat terlarut

Page 2: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

dinyatakan dalam konsentrasi 1,0 M dengan sifat larutan pada pengenceran tak terhingga,

sehingga koefisien aktifitas = 1 dan besarnya K = Kc. Pada reaksi kesetimbangan tersebut,

besarnya tetapan kesetimbangan :

Kc = [FeSCN2+])/[Fe3+][SCN-] (harga K tetap pada suhu tetap).

Tetapan kesetimbangan reaksi dapat ditentukan setiap suhu, jika perubahan energi

bebas standar Gibbs (∆ G ¿diketahui sebagai fungsi suhu

(∆ G ° ¿ = -RT ln K atau K = exp (-∆ G °/RT)

R adalah tetapan gas ideal dan T adalah suhu.

Reaksi ion besi (III) dengan ion tiosianat merupakan pengujian yang sangat sensitif

untuk ion besi (III) dalam larutan. Jika menambahkan ion tiosianat, SCN-, ke dalam larutan

yang mengandung ion besi (III) akan diperoleh larutan berwarna merah darah yang kuat

yang mengandung ion [Fe(SCN)(H2O)5]2+.

SCN-(aq)

[Fe(H2O) 6]3+ [Fe(SCN)(H2O)5]2+

Gambar 1. Reaksi ion besi (III) vs ion SCN-

Dalam kesetimbangan dinamis, ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi, yaitu :

pengaruh konsentrasi zat yang bereaksi, suhu, dan perubahan tekanan atau volume.

III.2 Kelarutan zat

Kelarutan/solubilitas adalah kemampuan zat kimia tertentu, zat terlarut, untuk larut

dalam pelarut. Kelarutan yaitu jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut

kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Istilah “tak larut” sering diterapkan pada

senyawa yang sulit larut. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat

dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh yang menstabil.

Kelarutan zat AB dalam pelarut murni (air)

Page 3: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

AnB(s) → nA+(aq) + Bn-

(aq)

a n.a a

Ksp AnB = (n.2)n . 2

Ksp AnB = nn . a(n+1)

Kelarutan = a(n+1) = Ksp AnB/nn

Jika zat AB → A+ + B-

Maka kelarutan zat AB = a = V.Ksp AB

Ket : a = kelarutan, Ksp = hasil kali kelarutan zat atau garam

Berdasarkan kelarutan (s) dan hasil kali kelarutan, unutk suatu garam AB yang sukar

larut berlaku ketentuan, jika:

1. [A+] [B-] < Ksp → larutan jenuh; tidak terjadi pengendapan. Hal itu berarti, larutan

mengandung zat terlarut kurang dari yang diperlukan untuk membuat larutan jenuh atau

larutan yang partikel-partikelnya tidak tepat habis bereaksi dengan pereaksi (masih bisa

melarutkan zat).

2. [A+] [B-] = Ksp → larutan tepat jenuh; larutan tepat mengendap . Hal itu berarti, larutan

yang partikel-partikelnya tepat habis bereaksi dengan pereaksi (zat dengan konsentrasi

maksimal).

3. [A+] [B-] > Ksp → larutan kelewat jenuh; terjadi pengendapan zat. Berarti, larutan yang

tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut sehingga terjadi endapan. Terjadi apabila hasil

kali konsentrasi ion lebih dari Ksp.

III.3 Pengaruh suhu terhadap kelarutan zat

Kelarutan zat sebanding terhadap suhu terutama berlaku pada zat padat. Kelarutan zat

cair dalam zat cair lainnya secara umum kurang peka terhadap suhu daripada kelarutan

padatan/gas dalam dalam zat cair. Kelarutan gas dalam air umumnya berbanding terbalik

terhadap suhu.

III.4 Pengaruh ion sejenis dan pembentukkan garam

Kelarutan zat AB dalam larutan yang mengandung ion sejenis

AB(s) → A+(aq)+ B-

(aq)

s → n.s s

Semakin besar konsentrasi ion sejenis, maka makin kecil kelarutan elektrolitnya.

Pembentukkan garam yang larut, seperti contoh kelarutan CaCO3(s) pada air yang berisi CO2

lebih besar daripada air.

Page 4: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

CaCO3(s) + H2O(l) + CO2 → Ca(HCO3)2(aq) ∴ larut

Reaksi antara basa amfoter dengan basa kuat.

Contoh : kelarutan Al(OH)3 dalam KOH lebih besar kelarutan Al(OH)3 dalam air

Al(OH)3(s) + KOH(aq) → KAlO2(aq) + 2H2O(l)

Pembentukkan senyawa kompleks, seperti contoh kelarutan AgCl(s) dalam NH4OH lebih

besar dari pada AgCl dalam air.

AgCl(s) + NH4OH(aq) →Ag(NH3)2Cl(aq) + H2O(l) ∴ larut

IV. Alat dan Bahan

No Alat Bahan

1 Gelas Kimia 500 mL Aquadest

2 Gelas Kimia 100 mL Larutan Fe(NO3)3 0,2 M

3 Labu Takar 50 mL Larutan KSCN 0,002 M

4 Pipet Ukur 10 mL Kristal Na2HPO4

5 Rak Tabung Larutan PbNO3 0,01 M

6 Tabung Reaksi Larutan K2CrO4 0,005 M

7 Pipet tetes Larutan Amoniak 2%

8 Bola Isap

9 Gelas ukur 10 mL

10 Termometer

11 Spatula

12 Buret 25 mL

Page 5: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

V. Diagram Alir Kerja

5.1 Kesetimbangan Besi (II) Tiosianat

10 mL KSCN 0,002 M + 2 tetes larutan Fe³ 0,002M

1 2 3 4 5

Bagi rata larutan ke dalam 5 tabung

1 2 3 4 5

Tabung 1 : Pembanding

Tabung 2 : (+) 1 tetes larutan KSCN 0,1 M

Tabung 3 : (+) 3 tetes Larutan Fe³

Tabung 4 : (+) Na2HPO4

Tabung 5 : (+) Larutan amoniak 2%

Kocok perlahan dan amati perubahan warnanya

Page 6: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

5.2 Pengaruh Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan

*Pengenceran 1 dilakukan dengan 10 mL larutan Fe³ 0,02 M (larutan induk) ke dalam labu takar 50 mL kemudian diencerkan hingga tanda batas.

** Pengenceran 2 dilakukan dengan 10 mL larutan Fe³ pengenceran 1 ke dalam labu takar 50 mL kemudian diencerkan hingga tanda batas.

*** Pengenceran 3 dilakukan dengan 10 mL larutan Fe³ pengenceran 2 ke dalam labu takar 50 mL kemudian diencerkan hingga tanda batas.

2,5 mL KSCN 0,2 M

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

Tabung 1 : (+) 5 mL Larutan Fe³ 0,02 M

Tabung 2 : (+) 5 mL Larutan Fe³ pengenceran 1*

Tabung 3 : (+) 5 mL Larutan Fe³ pengenceran 2**

Tabung 4 : (+) 5 mL Larutan Fe³ pengenceran 3***

Tabung 5 : (+) 5 mL Larutan Fe³ pengenceran 4****

Kocok kelima tabung tersebut

Bandingkan warna dari setiap tabung dan catat hasil pengamatannya

Page 7: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

**** Pengenceran 4 dilakukan dengan 10 mL larutan Fe³ 3 pengenceran 3 ke dalam labu takar 50 mL kemudian diencerkan hingga tanda batas.

5.3 Penentuan Ksp PbCrO4

2,5 mL Pb(NO3)2 0,01M

1 2 3 4 5

Larutan K2CrO4 0,005 M

Tabung 1 : (+) 1,0 mL

Tabung 2 : (+) 2,0 mL

Tabung 3 : (+) 4,0 mL

Tabung 4 : (+) 6,0 mL

Tabung 5 : (+) 8,0 mL

Ulangi Penambahan K2CrO4 dengan perbedaan volume 0,1 mL untuk menentukan banyaknya K2CrO4 yang dibutuhkan untuk terbentuknya endapan

Catat hasil pengamatan dan ukur suhu pada saat terbentuknya endapan

Page 8: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

VI. Data Pengamatan

6.1 Kesetimbangan Besi (II) Tiosianat

Tabung Prosedur Pengamatan

1 10 ml KSCN + 2 tetes Fe3+ Terjadi perubahan warna menjadi merah darah

2 5 tetes KSCN Warna merah darah

3 3 tetes Fe3+ Warna merah kehitaman

4 1 butir Kristal Na2HPO4 Warna menjadi bening

5 3 tetes amoniakWarna berubah menjadi kuning

bening

6.2 Pengaruh Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan

Tabung Prosedur Pengamatan

5 ml KSCN 0,002M Tidak berwarna/ bening

1 + 5 ml Fe3+ Merah kehitaman

Page 9: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

2 + 5 ml Fe3+ Merah kehitaman

3 + 5 ml Fe3+ Merah darah pekat

4 + 5 ml Fe3+ Merah darah bening

5 + 5 ml Fe3+ Kuning bening

6.3 Penentuan Ksp dan Konsentrasi K2CrO4

TabungVolume larutan Pb(NO3)2 (ml)

Volume larutan K2CrO4 (ml)

Perubahan endapanWarna

endapan

1 1 1 belum

kuning

2 1 2 belum

3 1 4 belum

4 1 6 belum

Page 10: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

5 1 8 sudah

6 1 10 sudah

VII. Pengolahan Data dan Perhitungan

7.1 Kesetimbangan Besi (II) Tiosianat

Tabung 1

Fe³+ + 3KSCN → Fe(SCN)3 + 3K+

Terbentuk warna merah darah. Hal ini di sebabkan karena terjadi pergeseran

kesetimbangan ke arah kanan (terjadi perubahan warna menjadi merah kecoklatan).

Tabung 2

Fe³+ + 3KSCN → Fe(SCN)3 + 3K+

(+ SCN-)

Terbentuk warna merah darah. Hal ini disebabkan adanya penambahan konsentrasi,

sehingga kesetimbangan bergeser ke arah kanan.

Tabung 3

Fe³+ + 3KSCN → Fe(SCN)3 + 3K+

(+Fe³+ )

Page 11: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

Terbentuk warna merah kehitaman. Hal ini disebabkan karena adanya penambahan

konsentrasi ion Fe3+, sehingga kesetimbangan bergeser ke arah kanan.

Tabung 4

Fe³+ + 6KSCN + Na2HPO4 → 2Fe(SCN)3 + 3K2HNO4+ 6Na+

Larutan menjadi tidak berwarna (bening). Hal ini disebabkan Na2HPO4 mengikat ion

Fe3+ sehingga menambah komponen pereaksi dan reaksi bergeser ke arah kiri.

Tabung 5

Fe3+ + SCN- → Fe(SCN)2+

(+ NH3)

Larutan menjadi berwarna kuning bening. Hal ini di sebabkan oleh adanya NH3 yang

terikat pada Fe3+ dan SCN- sehingga menyebabkan terbentuknya ion kompleks dan

warnanya menjadi bening kekuningan. Jumlah ion Fe(SCN)2+ semakin berkurang dan

mengakibatkan konsentrasi ion Fe(SCN)2+ juga berkurang.

7.2 Pengaruh Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan

Tabung 1

[Fe3+] = 0,02 M

Tabung 2

V1.M1 = V2.M2

10 mL x 0,02 M = 50 mL x M2

M2 = 10 mL x0,02 M

50 mL

M2 = 0,004 M

[Fe3+] = 0,004 M

Tabung 3

V1.M1 = V2.M2

10 mL x 0,004 M = 50 mL x M2

M2 = 10 mL x0,004 M

50 mL

M2 = 0,0008 M

[Fe3+] = 0,0008 M

Tabung 4

Page 12: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

V1.M1 = V2.M2

10 mL x 0,0008 M = 50 mL x M2

M2 = 10 mL x0,0008 M

50 mL

M2 = 0,00016 M

[Fe3+] = 0,00016 M

Tabung 5

V1.M1 = V2.M2

10 mL x 0,00016 M = 50 mL x M2

M2 = 10 mL x0,00016 M

50 mL

M2 = 0,00003 M

[Fe3+] = 3 x 10-5 M

7.3 Penentuan Ksp K2CrO4

Percobaan 1 (Volume K2CrO4 8 mL saat mulai terbentuk endapan)

nK2CrO4 = M . V

= 0,005 M . 8 ml

= 4,0 x 10-2 mmol

n Pb(NO3)2 = M . V

= 0,01 M . 1,0 ml

= 10-2 mmol

K2CrO4 + Pb(NO3)2 → PbCrO4 + 2KNO3

M : 4,0 x 10-2 10-2 - -

R : 10-2 10-2 10-2 2 x 10-2

S : 3,0 x 10-2 - 10-2 2 x 10-2

Jadi, n PbCrO4 = 10-2 mol

S PbCrO4 = nv

= 0.01 mmol

9,0 ml

Keterangan :

M = mula-mula (keadaan awal)

R = reaksi

S = sisa

Page 13: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

= 1,11 x 10-3 M

PbCrO4 Pb+ + CrO42-

S s s

Ksp = [Pb+] x [CrO42-]

= [s] x [s]

= s2

= (1,11 x 10-3)2

= 1,2321 x 10-6 (mengendap)

Percobaan 2 (Volume K2CrO4 10 mL, saat mulai terbentuk endapan)

nK2CrO4 = M . V

= 0,005 M x 10 ml

= 5 x 10-2 mmol

n Pb(NO3)2 = M . V

= 0,01 M . 1,0 ml

= 10-2 mmol

K2CrO4 + Pb(NO3)2 → PbCrO4 + 2 KNO3

M : 5 x 10-2 10-2 - -

R : 10-2 10-2 10-2 2 x 10-2

S : 4,0 x 10-2 - 10-2 2 x 10-2

Jadi, n PbCrO4 = 10-2 mol

S Pb2CrO4 = nv

= 0,01 mmol

11ml

= 9,09 x 10-4 M

PbCrO4 Pb+ + CrO42-

S s s

Ksp = [Pb+]2 x [CrO42-]

Ksp Pb2CrO4 = 2 x 10-14

Ksp Pb2CrO4 = 2 x 10-14

Page 14: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

= [s] x [s]

= s2

= (9,09 x 10-4) 2

= 0,826 x 10-6 (mengendap)

VIII. Pembahasan

Pada percobaan 1, KSCN 0,002 M memiliki warna bening. Setelah ditetesi Fe3+ 0,02 M berubah

menjadi warna merah darah. Hal itu terjadi karena adanya pergeseran kesetimbangan ke arah kanan. Pada

tabung 2, setelah ditetesi KSCN 1,0 M terjadi perubahan warna yang semakin pekat karena konsentrasi

Fe3+ semakin besar. Sesuai dengan azas Le Chatelier, jika salah satu zat konsentrasinya diperbesar, reaksi

akan bergeser ke arah yang berlawanan. Jika salah satu zat konsentrasinya diperkecil, reaksi akan

bergeser kearah zat tersebut.

Pada tabung 3, setelah ditetesi Fe3+ 0,02 M menunjukkan perubahan warna yang semakin pekat.

Hal ini juga disebabkan oleh penambahan konsentrasi pereaksi sehingga kesetimbangan bergeser ke arah

kanan (berlawanan arah). Pada tabung 4, setelah ditambahkan Na2HPO4 terjadi perubahan warna menjadi

bening. Hal ini disebabkan ion HPO42- berikatan dengan Fe3+ . Ion Fe(SCN)2+ akan terurai membentuk ion

Fe3+ dan SCN–

atau kesetimbangan bergeser ke arah ion Fe3+ dan SCN–. Pada tabung 5, setelah ditetesi amoniak 2%

menunjukkan perubahan warna menjadi kuning bening. Hal ini menunjukkan jumlah ion dan konsentrasi

FeSCN2+ semakin berkurang.

Percobaan kedua mempelajari tentang kesetimbangan besi (III) – tiosianat yang direaksikan

dengan larutan Fe3+ dengan berbagai konsentrasi. Pada percobaan ini perubahan warna yang terjadi

berbeda-beda pada setiap larutan setelah dilakukan pengenceran atau penambahan volume. Tabung

pertama dijadikan sebagai standar yang berisi campuran antara KSCN dan Fe 3+. Sedangkan pada tabung

2, 3, 4 dan 5 ditambahkan Fe3+ yang telah diencerkan.

Tabung pertama yang telah ditambahkan Fe3+ 0,02 M menunjukkan warna merah kehitaman.

Tabung kedua yang ditambahkan Fe3+ 0,004 M menunjukkan warna merah kehitaman. Tabung ketiga

yang ditambahkan Fe3+ 0,0008 M menunjukkan warna merah darah pekat. Tabung keempat yang

ditambahkan Fe3+ 0,00016 M menunjukkan warna merah darah bening. Tabung kelima yang ditambahkan

Fe3+ 0,00003 M menunjukkan warna kuning bening. Hal tersebut memperlihatkan jika konsentrasi

diperbesar maka sistem akan mengurangi komponen tersebut. Bila ke dalam suatu sistem kesetimbangan,

Page 15: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

konsentrasi salah satu komponennya ditambah maka kesetimbangan akan bergeser dari arah penambahan

konsentrasi dan bila salah satu komponen dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah

pengurangan itu. Selain itu, volume juga sangat berpengaruh pada kesetimbangan. Pengenceran pada

larutan menyebabkan volum menjadi besar.

Percobaan ketiga menggunakan prinsip hasil kali kelarutan (Ksp). Dasar teori dari percobaan ini

menyatakan bahwa hasil kali konsentrasi ion-ion pembentuknya untuk setiap suhu tertentu adalah

konstan, dengan konsentrasi ion dipangkatkan dengan jumlah masing-masing ion yang bersangkutan.

Penambahan larutan K2CrO4 terhadap larutan Pb(NO3)2 dengan volume larutan K2CrO4 yang berbeda-

beda dapat menyebabkan pengendapan saat larutan telah jenuh, yaitu saat kemampuan pelarut telah

mencapai titik maksimum untuk melarutkan atau mengionkan zat terlarut, sehingga kelebihan sedikit zat

terlarut akan menyebabkan terjadinya endapan. Pengendapan ini dipengaruhi oleh konsentrasi zat-zat

terlarut dalam larutan. Semakin besar konsentrasi ion CrO42-, maka larutan akan mengendap lebih cepat

daripada larutan dengan konsentrasi ion CrO42- yang lebih rendah. Reaksi yang terjadi adalah :

Pb(NO3)2 + K2CrO4 PbCrO4 + 2KNO3

Pada percobaan ketiga ini, didapatkan Ksp Pb2CrO4 sebesar 1,2321 x 10-6. Sedangakan Ksp Pb2CrO4 pada

literatur adalah 2 x 10-14. Hal ini dapat disebabkan karena temperatur percobaan yang berbeda atau konsentrasi

pereaksi yang berbeda.

IX. Kesimpulan

Dalam sistem kesetimbangan, jika konsentrasi salah satu komponennya ditambah maka

kesetimbangan akan bergeser dari arah penambahan itu, dan bila salah satu komponennya dikurangi maka

kesetimbangan akan bergeser ke arah pengurangan itu. Bila pada sistem kesetimbangan volume

diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien yang kecil. Bila pada sistem

kesetimbangan volume diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien yang besar. Jadi,

dapat disimpulkan bahwa kesetimbangan dipengaruhi oleh jumlah konsentrasi dan volume larutan dan hal

tersebut dapat dilihat dari perubahan warna dan kepekatan larutan.

X. Daftar Pustaka

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia- fisika1 /kesetimbangan _kimia/azaz-le-chatelier-2 /

http://isjd.pdii.lipi.go.id/admin/jurnal/7206106113.pdf

Page 16: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA

Disusun untuk memenuhi salah satu tugas Kimia Fisik pada semester 1 program studi teknik kimia produksi bersih

Oleh

Kelompok 4

Anggota :

Anissa Trisakti Suwarman (121424010) Apit Rian Saputra (121424011) Datin Nurina Fajrin (121424012)

Fifin Mu’afiyah (121424013)

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

Page 17: LAPORAN KESETIMBANGAN KIMIA.docx

2012