1

Kata Pengantar

Dengan memanjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa penulis dapat menyelesaikan tugas pembuatan makalah yang berjudul Kesetimbangan Heterogen dengan lancar. Dalam pembuatan makalah ini, penulis mendapat bantuan dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : Farida Hanum, ST., MT. Selaku dosen pengajar mata kuliah Kimia Fisika yang telah memberikan bimbingan dan dukungan atas makalah ini, teman dan kerabat yang telah memberikan motivasi, serta orang tua penulis dirumah yang telah memberikan bantuan materil maupun doanya, sehingga pembuatan makalah ini dapat terselesaikan. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang membantu pembuatan makalah ini. Akhir kata semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis pada khususnya, penulis menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini masih jauh dari sempurna untuk itu penulis menerima saran dan kritik yang bersifat membangun demi perbaikan kearah kesempurnaan. Akhir kata penulis sampaikan terimakasih.

Penulis

Kelompok I

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN11.1 Latar Belakang11.2 Rumusan Masalah11.3 Tujuan1

BAB IIPEMBAHASAN32.1 Pengertian32.2 Hubungan Dengan Reaksi Heterogen62.3 Kegunaan Kesetimbangan102.4 Aplikasi Skala Industri11

BAB IIIKESIMPULAN DAN SARAN15Kesimpulan15Saran15

DAFTAR PUSTAKA16

ii

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangBanyak reaksi-reaksi kimia yang berjalan tidak sempurna, artinya reaksi-reaksi tersebut berjalan sampai pada suatu titik dan akhirnya berhenti dengan meninggalkan zat-zat yang tidak bereaksi. Pada temperatur, tekanan dan konsentrasi tertentu, titik pada saat reaksi tersebut berhenti sama. Hubungan antara konsentrasi pereaksdan hasil reaksi tetap. Pada saat ini reaksi dalam keadaan setimbang. Pada saat seimbang, kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri. Kesetimbangan di sini merupakan kesetimbangan dinamis, bukan keseimbangan statis. Jadi sebenarnya reaksi masih ada tetapi karena kecepatannya sama, seakan-akan reaksi berhenti, atas dasar ini dapat dianggap hampir semua reaksi berhenti pada kesetimbangan. Untuk reaksi-reaksi sempurna, kesetimbangan sangat berat disebelah kanan, Untuk reaksi-reaksi yang tidak berjalan, kesetimbangan sangat berat di sebelah kiri,Kesetimbangan dibagi menjadi homogen dan heterogen. Homogen bila kesetimbangan terdapat pada satu fase (gas, cairan tunggal, padat tunggal).(Sukardjo, 2013)

1.2 Rumusan Masalah1. Apa yang dimaksud dengan kesetimbangan ?2. Apa hubungannya dengan reaksi heterogen ?3. Bagaimana prinsip dasar kesetimbangan heterogen ?4. Bagaimana aplikasinya secara industri ?

1.3 Tujuan1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan kesetimbangan2. Untuk mengetahui apa itu reaksi heterogen3. Untuk mengetahui apa prinsip dasar kesetimbangan heterogen4. Untuk mengetahui bagaimana aplikasinya secara industri

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Pengertian Kesetimbangan HeterogenPada reaksi yang berlangsung bolak balik, ada saat dimana laju terbentuknya produk sama dengan laju terurainya kembali produk menjadi reaktan. Pada keadaan ini, biasanya tidakterlihat lagi ada perubahan.Keadaan reaksi dengan laju reaksi maju (ke kanan) sama dengan laju reaksi baliknya (ke kiri) dinamakan keadaan setimbang. Reaksi yangberada dalam keadaan setimbang disebut Sistem Kesetimbangan. Perhatikan reaksiberikut.Laju reaksi kekananCuSO4. 5H2O CuSO4+ 5H2O Laju reaksi ke kanan = laju reaksi ke kiriLaju reaksi kekiriReaktan produkCiri-Ciri Kesetimbangan kimia Hanya terjadi dalam wadah tertutup, pada suhu dan tekanan tetap Reaksinya berlangsung terus-menerus (dinamis) dalam dua arah yang berlawanan Laju reaksi maju (ke kanan) sama dengan laju reaksi balik (ke kiri) Semua komponen yang terlibat dalam reaksi tetap ada Tidak terjadi perubahan yang sifatnya dapat diukur maupun diamati.Kesetimbangan heterogen ditandai dengan adanya beberapa fase. Kesetibangan ini berupa kesetimbangan fisika seperti kesetimbangan cairan dan uapnya, atau kesetimbangan kimia seperti disosiasi kalsium karbonat. (Sukardjo, 2013)Kesetimbangan heterogen dapat dipelajari dengan 3 cara :a. Dengan mempelajari tetapan kesetimbangannya, cara ini dipakai untuk kesetimbangan kimia yang berisi gas.b. Dengan hukum distribusi Nemst, untuk kesetimbangan suatu zat dalam dua pelarut yang tidak bercampur.c. Dengan hukum fase, untuk kesetimbangan yang umum.(Sukardjo, 2013)

Kesetimbangan Kimia Bersifat DinamisReaksi yang berlangsung setimbangbersifat dinamis, artinya reaksinya berlangsung terus-menerus dalam dua arah yang berlawanan dan dengan laju reaksi yang sama. Contoh kesetimbangan dinamis dalam kehidupan sehari-hari dapat digambarkan padaproses penguapan air. Bila air dipanaskan dalam wadah tertutup rapat, airnya lama kelamaan akan habis berubah menjadi uap air. Tetapi belum sempat habis, uap air yangnaik ke atas mengalami kejenuhan sehingga akan jatuh kembali menjadi embun. Apabila dibiarkan terus-menerus, kecepatan menguapnya air akan sama dengan kecepatan mengembunnya uap air menjadi air. Pada saat itu, tercapai keadaan setimbang dimana tidak nampak lagi adanya perubahan ketinggian air dalam wadah tertutup tersebut.Karena kesetimbangan bersifat dinamis, maka suatu reaksi yang berada dalam keadaan setimbang dapat mengalami gangguan oleh faktor-faktor tertentu yang mengakibatkan terjadi pergeseran kesetimbangan.Pergeseran KesetimbanganSuatu sistem dalam keadaan setimbang cendrung mempertahankan kesetimbangannya, sehingga bila ada pengaruh dari luar maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa agar segera diperoleh keadaan kesetimbangan lagi.Seorang kimiawan berkebangsaan Perancis, Henri Le Chatelier, menemukan bahwa jika reaksi kimia yang setimbang menerima perubahaan keadaan (menerima aksi dari luar), reaksi tersebut akan menuju pada kesetimbangan baru dengan suatu pergeseran tertentu untuk mengatasi perubahan yang diterima (melakukan reaksi sebagai respon terhadap perubahan yang diterima). Hal ini disebut Prinsip Le Chatelier.Hal Yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia1. Pengaruh konsentrasi Jika konsentrasinya diperbesar pada salah satu zat maka reaksi bergeser dari arah zat tersebut, sedangkan bila konsentrasinya diperkecil maka reaksi akan bergeser ke arah zat tersebut. 2. Pengaruh TekananPerubahan tekanan hanya berpengaruh pada sistem gas, berdasarkan hukum boyle bila tekanan gas diperbesar maka volumenya diperkecil, sedangkan bila tekanan gas diperkecil maka volume gas diperbesar, berdasarkan persamaan gas ideal PV = nRT bahwa tekanan berbanding lurus dengan jumlah mol gas. jika mol gas bertambah maka tekanan akan membesar, sebaliknya bila jumlah mol gas berkurang maka tekanan akan menjadi kecil. Dengan demikian jika tekanan diperbesar maka reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil dan juga sebaliknya. 3. Pengaruh Suhu Jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm, sedangkan jika suhu diturunkan maka reaksi akan bergeser ke arah eksoterm. Contoh : N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H= - 92 kJ, bila suhu diubah dari 500 menjadi 1200 maka kesetimbangan ke arah endoterm atau ke kiri.4. Katalis Katalis hanya berfungsi untuk mempercepat tercapainya kesetimbangan kimia.

2.2 Hubungan Dengan Reaksi HeterogenReaksi heterogen adalah reaksi yang berlangsung dalam suatu sistem yang heterogen, yaitu sistem yang di dalamnya terdapat dua atau lebih fasa. Banyak reaksi-reaksi kimia fasa cair maupun gas yang hanya dapat berlangsung pada permukaan padatan. Karena sifat reaksinya hanya bergantung pada fasa padat, maka reaksi tersebut dikatakan berkatalisis dengan fasa padat sebagai katalisnya. Ada lima tahapan dalam reaksi heterogen (Rahayu, Susanto Imam, 1995) :a. Difusi molekul-molekul pereaksi menuju permukaan,b.Adsorpsi molekul-molekul pereaksi pada permukaan,c. Reaksi berlangsung di permukaan,d. Desorpsi hasil reaksi dari permukaan,e. Difusi hasil-hasil reaksi meninggalkan permukaan menuju sistem keseluruhan.Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan kimia dimana zat-zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud berbeda-beda. Misalnya,

Contoh :

CaO(s) + SO2(g)CaSO3(s

Fe3O4(s) + 4 CO(g) 3Fe(s) + 4CO2(g)

Pada saat terjadi kesetimbangan reaksi, ada beberapa kemungkinan perubahan konsentrasi pada pereaksi dan hasil reaksi. Beberapa kemungkinan yang terjadi pada kesetimbangan P + Q R + S dapat kalian pelajari pada Gambar 1. berikut.

Gambar 1.Grafik kemungkinan keadaan pereaksi dan hasil reaksi pada saat tercapai keadaan setimbang.

Pada gambar 1, diketahui 3 kemungkinan yang terjadi pada pereaksi dan hasil reaksi saat tercapai keadaan setimbang, yaitu:1. Konsentrasi hasil reaksi lebih besar daripada konsentrasi pereaksi (Gambar1a)2. Konsentrasi hasil reaksi lebih kecil daripada konsentrasi pereaksi (Gambar 1b)3. Konsentrasi hasil reaksi sama dengan konsentrasi pereaksi (Gambar 1c)Dari Gambar 1. juga terlihat bahwa pada saat setimbang, jumlah pereaksi dan hasil reaksi adalah konstan, sehingga perbandingannya juga konstan.Contohnya, pada saat padatan kalsium karbonat dipanaskan dalam wadah tertutup, akan terjadi reaksi berikut :

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

Dalam reaksi penguraian padatan kalsium karbonat, terdapat tiga fasa yang berbeda, yaitu padatan kalsium karbonat, padatan kalsium oksida, dan gas karbon dioksida. Dalam kesetimbangan kimia, konsentrasi padatan dan cairan relatif konstan, sehingga tidak disertakan dalam persamaan konstanta kesetimbangan kimia. Dengan demikian, persamaan konstanta kesetimbangan reaksi penguraian padatan kalsium karbonat menjadi sebagai berikut :

Kc = [CO2]Kp = PCO2

Baik nilai Kc maupun Kp tidak dipengaruhi oleh jumlah CaCO3 dan CaO (jumlah padatan).Beberapa aturan yang berlaku dalam penentuan nilai konstanta kesetimbangan kimia saat reaksi kesetimbangan dimanipulasi (diubah) antara lain :

1. Jika reaksi dapat dinyatakan dalam bentuk penjumlahan dua atau lebih reaksi, nilai konstanta kesetimbangan reaksi keseluruhan adalah hasil perkalian konstanta kesetimbangan masing-masing reaksi.A + B C + D KcC + D E + F KcA + B E + F Kc = Kc x Kc

2. Jika reaksi ditulis dalam bentuk kebalikan dari reaksi semula, nilai konstanta kesetimbangan menjadi kebalikan dari nilai konstanta kesetimbangan semula.A + B C + D Kc = [C] [D] / [A] [B]C + D A + B Kc = [A] [B] / [C] [D] = 1 / Kc

3. Jika suatu reaksi kesetimbangan dikalikan dengan faktor n, nilai konstanta kesetimbangan menjadi nilai konstanta kesetimbangan semula dipangkatkan dengan faktor n. A + B C + D Kc = [C] [D] / [A] [B]2 A + 2 B D 2 C + 2 D Kc = [C]2 [D]2 / [A]2 [B]2 = { [C] [D] / [A] [B] }2 = (Kc)2

Salah satu kegunaan konstanta kesetimbangan kimia adalah memprediksi arah reaksi. Untuk mempelajari kecenderungan arah reaksi, digunakan besaran Qc, yaitu hasil perkalian konsentrasi awal produk dibagi hasil perkalian konsentrasi awal reaktan yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Jika nilai Qc dibandingkan dengan nilai Kc, terdapat tiga kemungkinan hubungan yang terjadi, antara lain :

1. Qc < Kc

Sistem reaksi reversibel kelebihan reaktan dan kekurangan produk. Untuk mencapai kesetimbangan, sejumlah reaktan diubah menjadi produk. Akibatnya, reaksi cenderung ke arah produk (ke kanan).

2. Qc = Kc

Sistem berada dalam keadaan kesetimbangan. Laju reaksi, baik ke arah reaktan maupun produk, sama.

3. Qc > Kc

Sistem reaksi reversibel kelebihan produk dan kekurangan reaktan. Untuk mencapai kesetimbangan, sejumlah produk diubah menjadi reaktan. Akibatnya, reaksi cenderung ke arah reaktan (ke kiri).

Kesetimbangan kimia dapat diganggu oleh beberapa faktor eksternal. Sebagai contoh, pada pembahasan proses Haber sebelumnya, telah diketahui bahwa nilai Kc pada proses Haber adalah 3,5.108 pada suhu kamar. Nilai yang besar ini menunjukkan bahwa pada kesetimbangan, terdapat banyak gas amonia yang dihasilkan dari gas nitrogen dan gas hidrogen. Akan tetapi, masih ada gas nitrogen dan gas hidrogen yang tersisa pada kesetimbangan. Dengan menerapkan prinsip ekonomi dalam dunia industri, diharapkan sebanyak mungkin reaktan diubah menjadi produk dan reaksi tersebut berlangsung sempurna. Untuk mendapatkan produk dalam jumlah yang lebih banyak, kesetimbangan dapat dimanipulasi dengan menggunakan prinsip Le Chatelier.

2.3 Kegunaan KesetimbanganKegunaan kesetimbangan kimia maupun tetapan keseimbangan kimia antara lain adalah:1. Memberikan reaksi tentang ketuntasan suatu reaksiSemakin besar harga Kc maupun Kp maka reaksi semakin mendekati tuntas atau sempurna. Sebaliknya makin kecil Kc atau Kp maka reaksi tidak berlangsung tuntas.2. Meramaikan arah reaksi Jika kita mencampurkan zat reakstan dan produk dalam suatu wadah, maka arah ke mana reaksi akan berlangsung dapat diramaikan dengan menggunakan tetapan kesetimbangan. Perbandingan konsentrasi dari produk dan reakstan yang persamaannya sama dengan persamaan Kc disebut kuosinen reaksi (Qc). (Istiningrum, 2011)

2.4 Aplikasi Dalam IndustriBanyak proses industri zat kimia yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan. Agar efesien, kondisi reaksi haruslah diusahakan sedemikian sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan reaksi balik. Misalnya: 1. Pembuatan Amonia menurut proses Haber-Bosch Nitrogen terdapat melimpah di udara, yaitu sekitar 78% volume. Walaupun demikian, senyawa nitrogen tidak terdapat banyak di alam. Satu-satunya sumber alam yang penting ialah NaNO3 yang disebut Sendawa Chili. Sementara itu, kebutuhan senyawa nitrogen semakin banyak, misalnya untuk industri pupuk, dan bahan peledak. Oleh karena itu, proses sintesis senyawa nitrogen, fiksasi nitrogen buatan, merupakan proses industri yang sangat penting. Metode yang utama adalah mereaksikan nitrogen dengan hidrogen membentuk amonia. Selanjutnya amonia dapat diubah menjadi senyawa nitrogen lain seperti asam nitrat dan garam nitrat. Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hidrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman.

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukan NH3) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500oC sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen.

Dewasa ini, seiring dengan kemajuan teknologi, digunakan tekanan yang jauh lebih besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk amonia.

2. Pembuatan Asam Sulfat Menurut Proses Kontak Industri lainnya yang berdasarkan reaksi kesetimbangan yaitu pembuatan asam sulfat yang dikenal dengan proses kontak. Reaksi yang terjadi dapat diringkas sebagai berikut:

Tahap penting dalam proses ini adalah reaksi (2). Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan dan eksoterm. Sama seperti pada sintesis amonia, reaksi ini hanya berlangsung baik pada suhu tinggi. Akan tetapi pada suhu tinggi justru kesetimbangan bergeser ke kiri.

Dalam industri kimia, jika campuran reaksi kesetimbangan mencapai kesetimbangan maka produk reaksi tidak bertambah lagi. Akan tetapi produk reaksinya diambil atau disisihkan, maka akan menghasilkan lagi produk reaksi.

Amonia yang terbentuk dipisahkan dari campuran kesetimbangan dengan cara pencarian dari gas nitrogen di daur ulang ke wadah reaksi untuk menghasilkan produk reaksi. Banyak proses alamiah dalam kehidupan sehari-hari berkaitan dengan perubahan konsentrasi pada sistem kesetimbangan. pH darah dan jaringan badan kira-kira 7,4 . Harga ini diatur dalam darah berada dalam kesetimbangan dengan ion hidrogen karbonat dan ion hidrogen.

Dalam paru-paru di mana konsentrasi karbon dioksida relatif rendah, reaksi sebaliknya yang terjadi dan karbon dikeluarkan dari darah ke udara.

Jika air tanah mengalir melalui daerah berkapur, maka batu kapur melarut. Jika air berjumpa dengan udara yang mengandung sedikit karbondioksida maka karbon dioksida akan dilepaskan dari larutan ke udara, sehingga kalsium karbonat mengendap.

BAB IIIKESIMPULAN DAN SARAN

KesimpulanSebuah reaksi kimia selalu mempertahankan kedudukannya sampai ia setimbang, sementara kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan tersebut tetapi didalam sistem mempunyai dua fase atau lebih yang berbeda. Dalam hal ini, fase cairan dan padatan akan selalu dianggap sama sehingga diabaikan dalam menentukan tetapan kesetimbangan.

SaranDemikian makalah yang saya buat, semoga dapat bermanfaat bagi pembaca. Apabila ada saran dan kritik yang ingin di sampaikan, silahkan sampaikan kepada saya. Apabila ada terdapat kesalahan mohon dapat mema'afkan dan memakluminya, akhir kata saya ucapkan terima kasih

DAFTAR PUSTAKA

Dogra, SK dan Dogra, S. 1984. Kimia Fisik Dan Soal-soal. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press)Sukardjo. 2013. Kimia Fisika. Jakarta: Rineka Cipta.Rahayu, Susanto Imam. 1995. Kinetika Kimia. Bandung : Institut Teknologi Bandung.http://cemistry-family.blogspot.com/2011/11/aplikasi-prinsip-kesetimbangan-kimia.htmlhttps://www.academia.edu/7975984/KESETIMBANGAN

4