Ria Fitriani BAHAN AJAR KESETIMBANGAN KIMIA. Kesetimbangan Kimia 0

Transkripsi

1 Ria Fitriani BAHAN AJAR KESETIMBANGAN KIMIA Kesetimbangan Kimia 0

2 KESETIMBANGAN KIMIA Air yang ada di permukaan bumi akan menguap ketika terkena panas matahari. Uap air di zat cair (air laut) berada dalam kesetimbangan dengan fasa cair (air laut). Kecepatan saat molekul terlepas dari zat cair menjadi fase gas sama dengan kecepatan saat molekul menyentuh permukaan zat cair. Perubahan zat cair menjadi uap dan kembali menjadi cair merupakan kesetimbangan dinamis Kompetensi Dasar 1. Menjelaskan kesetimbangan dan faktorfaktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dengan melakukan percobaan. 2. Menentukan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan. 3. Menjelaskan penerapan prinsip kesetimbangan dalam kehidupan seharihari dan industri Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari materi ini, diharapkan siswa dapat: a. Menjelaskan kesetimbangan dinamis b. Menjelaskan kesetimbangan homogen dan heterogen c. Meramalkan arah pergeseran kesetimbangan dengan menggunakan asas Le Chatelier, menganalisis pengaruh perubahan suhu, konsentrasi, tekanan dan volume pada pergeseran kesetimbangan melalui percobaan d. Menafsirkan data percobaan mengenai konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang untuk menentukan derajat disosiasi dan tetapan kesetimbangan e. Menghitung harga Kc berdasarkan konsentrasi zat dalam kesetimbangan f. Menghitung harga kp berdasarkan tekanan parsial gas pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang g. Menghitung harga Kc dan Kp atau sebaliknya h. Menjelaskan kondisi optimum untuk memproduksi bahan-bahan kimia di industri yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan Kesetimbangan Kimia 1

3 PETA KONSEP... Kesetimbangan Kimia bersifat Tediri atas Mengalami Dinamis Kesetimbangan Homogen Kesetimbangan Heterogen Pergeseran Kesetimbangan Berlangsung dalam Ruang Tertutup Proses Kontak Di dalam industri Proses Haber Bosch Mempunyai Tetapan Kesetimbangan Meliputi Didasari pada Asas Le Chatelier Dipengaruhi oleh Kp Kc Konsentrasi Temperatur Volume Tekanan KATA KUNCI... - Asas Le Chatelier - kesetimbangan disosiasi - Kesetimbangan Homogen - Tetapan Kesetimbangan - Kesetimbangan dinamis - Kesetimbangan Heterogen - Laju Reaksi Kesetimbangan Kimia 2

4 KESETIMBANGAN KIMIA Coba perhatikan orang-orang yang naik eskalator di pusat perbelanjaan. Jika jumlah orang yang naik sama dengan orang yang turun maka jumlah orang di kedua lantai akan konstan. Dalam reaksi kimia, konsentrasi akan konstan jika jumlah spesi yang bergerak ke kedua arah juga konstan. Keadaan reaksi kimia tersebut dikatakan setimbang. Apa syarat terjadinya kesetimbangan dalam sistem kimia? Anda akan mempelajari kesetimbangan kimia dan faktor-faktor yang mempengaruhinya. A. A. REAKSI SEARAH DAN REAKSI DAPAT BALIK Menurut Konsep Stoikiometri, suatu zat yang direaksikan akan habis bereaksi jika perbandingan mol zat itu sama dengan perbandingan koefisiennya. Contohnya adalah reaksi berikut: Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl 2 (aq) + H 2 (g) Gambar 1. Di alam Kesetimbangan kimia berperan dalam pembentukan stalaktit dan stalagmit di gua. Kesetimbangan Kimia 3

5 Pada reaksi tersebut, jika perbandingan mol Mg dan HCl yang direaksikan adalah 1:2 maka Mg dan HCl habis bereaksi. Reaksi yang seperti ini disebut reaksi satu arah atau irreversible. Adakalanya pada reaksi kimia, reaktan tidak habis bereaksi, walaupun zat yang direaksikan sama dengan perbandingan koefisiennya. Contohnya adalah pada campuran gas nitrogen dan hidrogen jika dipanaskan menghasilkan gas amonia sesuai dengan persamaan reaksi. N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) Pada reaksi tersebut, setelah campuran dibiarkan beberapa lama terdapat campuran gas N 2, gas H 2, dan gas NH 3. Mengapa demikian? Bukankah seharusnya gas N 2 dan gas H 2 habis bereaksi? Ternyata gas NH 3 yang terbentuk terurai kembali menjadi gas N 2 dan gas H 2 berdasarkan reaksi berikut. 2NH 3(g) N 2(g) + 3H 2(g) Dalam hal ini reaksi tidak hanya berlangsung dari kiri ke kanan tetapi juga dari kanan ke kiri. Reaksi yang berlangsung dari kiri ke kanan maupun dari kanan ke kiri disebut reaksi dapat balik atau reversible. Jika laju reaksi ke kiri sama dengan laju reaksi ke kanan maka terjadi kesetimbangan. 1. Reaksi Satu Arah (irreversible) Pada peristiwa reaksi satu arah, zat-zat hasil reaksi tidak dapat bereaksi kembali membentuk zat pereksi. Ciri-ciri reaksi satu arah adalah sebagai berikut. a. Reaksi ditulis dengan satu anak panah ( ). b. Reaksi berlangsung satu arah dari kiri ke kanan c. Zat hasil reaksi tidak dapat dikembalikan seperti zat mula-mula d. Reaksi baru berhenti apabila salah satu atau semua reaktan habis. Gambar 2. Reaksi searah banyak ditemukan di alam. Salah satunya kayu yang dibakar. Kesetimbangan Kimia 4

6 Contoh: 1. Zn(s) + 2HCl(aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) Pada reaksi tersebut Zn habis bereaksi dengan HCl menghasilkan ZnCl 2 dan gas H 2. ZnCl 2 dan gas H 2 tidak dapat bereaksi kembali membentuk Zn dan HCl 2. NaOH (aq) + 2HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O(l) Pada reaksi tersebut NaOH habis bereaksi dengan HCl membentuk NaCl dan H 2 O. NaCl dan H 2 O tidak dapat bereaksi kembali menjadi NaOH dan HCl. 2. Reaksi Dapat Balik (Reversible) Pada reaksi dua arah, zat-zat hasil reaksi tidak dapat bereaksi kembali membentuk zat pereaksi. Reaksi kesetimbangan kimia dapat terjadi bila reaksi yang terjadi merupakan reaksi dapat balik (reversible). Ciri-ciri reaksi dapat balik adalah sebagai berikut: a. Reaksi ditulis dengan dua anak panah yang berlawanan ( ) b. Reaksi berlangsung dari dua arah, yaitu dari kiri ke kanan dan dari kanan ke kiri c. Zat hasil reaksi dapat dikembalikan seperti zat mulamula d. Reaksi tidak pernah berhenti karena komponen zat tidak pernah habis. Gambar 3. Reaksi Zn dengan HCl merupakan reaksi satu arah ZnCl 2 dan H 2 yang terbentuk dan tidak dapat terurai kembali. Contoh: PbSO 4 (aq) + 2NaI(aq) PbI 2 (s) + Na 2 SO 4 (l) Kuning Endapan PbI 2 yang terbentuk dapat direaksikan dengan cara menambahkan larutan Na 2 SO 4 berlebih. PbI 2 (s) + Na2SO 4 (l) PbSO 4 (aq) + 2NaI(aq) Dalam penulisan reaksi dapat balik, kedua reaksi dapat digabung sebagai berikut. Kesetimbangan Kimia 5

7 PbSO 4 (aq) + 2NaI(aq) PbI 2 (s) + Na2SO 4 (l) Apabila pada reaksi dapat balik laju reaksi ke kiri sama dengan laju reaksi ke kanan akan terjadi kesetimbangan kimia. B. B. KEADAAN SETIMBANG Berbagai reaksi dapat balik tidak semuanya dapat mencapai kesetimbangan. Untuk mencapai kesetimbangan perlu beberapa syarat khusus, yaitu reaksinya dapat balik, sistemnya tertutup, dan bersifat dinamis. Sistem tertutup merupakan sistem reaksi di mana baik zat-zat yang bereaksi maupun zat-zat hasil reaksi tetap dalam sistem. Sistem tertutup tidak selamanya harus terjadi dalam wadah tertutup, kecuali pada reaksi gas. Keadaan setimbang adalah suatu keadaan dimana dua proses yang berlawanan arah berlangsung secara simultan dan terus menerus, tetapi tidak ada perubahan yang dapat diamati atau diukur. Cepat lambatnya suatu reaksi mencapai kesetimbangan bergantung pada laju reaksi, semakin besar laju reaksi maka semakin cepat. Kesetimbangan kimia hanya dapat berlangsung dalam sistem tertutup. Sementara itu, pada umumnya proses alami berlangsung dalam sistem terbuka. Berbagai proses alami seperti perkaratan logam, pembusukan dan lain sebagainya. 1. Jenis Kesetimbangan Berdasarkan Wujudnya Berdasarkan wujud zat yang ada dalam keadaan setimbang. Kesetimbangan yang semua komponennya satu fase disebut kesetimbangan homogen, sedangkan yang terdiri dari dua fase atau lebih disebut kesetimbangan heterogen. a. Kesetimbangan Homogen Kesetimbangan homogen adalah reaksi kesetimbangan yang mengandung zat-zat yang homogen (berada dalam satu fase). Ingat! Alam ini juga diciptakan oleh Tuhan dengan kesetimbangan. Ada yang kaya dan miskin, ada yang pintar dan ada yang bodoh, ada yang kuat dan ada yang lemah, dan lain sebagainya. Bagaimana supaya kehidupan ini menjadi stabil? Orangorang yang mempunyai kelebihan (kaya, pintar, dan kuat) hendaklah memberi kepada yang kekurangan (miskin, bodoh, dan lemah), sehingga kehidupan ini menjadi seimbang. Kesetimbangan Kimia 6

8 1) Kesetimbangan antara Gas dengan Gas Contoh: N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) 2NO 2(g) N 2 O 4(g) H 2(g) + Br 2(g) 2HBr (g) 2) Kesetimbangan antara Larutan dengan Larutan Contoh: C 2 H5OH (aq) +CH 3 COOH (aq) CH 3 COOC 2 H 5(aq) + H 2 O (aq) b. Kesetimbangan Heterogen Kesetimbangan heterogen adalah reaksi kesetimbangan yang mengandung zat-zat yang heterogen (berada dalam beberapa fase). 1) Kesetimbangan antara Zat Padat dengan Gas Contoh: CaCO 3(g) CaO(s) + CO 2(g) 2) Kesetimbangan antara Gas dengan Zat Cair Contoh Gambar 4. Reaksi Penguraian CaCO 3(g) menjadi CaO (s) dan CO 2(g) H 2 O(g) H 2 O (l) 3) Kesetimbangan antara Zat Padat dengan Larutan Contoh: CuSO 4. 5H 2 O (s) CuSO 4(s) + H 2 O (l) 4) Kesetimbangan antara gas, Zat Cair, dan Zat Padat H 2 CO 3(aq) H 2 O (s) + CO 2(g) 2. Kesetimbangan Dinamis Gambar 5. Reaksi kesetimbangan untuk N 2 O 4(g) dan NO 2(g) Kesetimbangan Kimia 7

9 Untuk memahami tentang pengertian kesetimbangan dinamisperlu kita pelajari reaksi kesetimbangan antara gas N 2 O 4 dengan gas NO 2. Padatan N 2 O 4 pada tabung tertutup yang tidak berwarna disimpan dalam gelas kimia, kemudian dipanaskan sampai melampaui titik didihnya. Yaitu sekitar 21,2 0 C. Padatan N 2 O 4 secara perlahan berubah menjadi gas dan dengan cepat berubah menjadi gan NO 2 yang berwarna cokelat. Lalu kemudian terjadi kesetimbangan antara gas N 2 O 4 dengan gas NO 2. Kesetimbangan terjadi karena adanya reaksi reversible. Reaksi yang terjadi tidak hanya pembentukan NO 2 (g), tetapi juga terjadi pembentukan kembali N 2 O 4 (g). Reaksi yang terjadi sebagai berikut. N 2 O 4(g) 2NO 2(g) Tidak berwarna Cokelat Pada reaksi di atas yang sesungguhnya terjadi adalah penguraian gas N2O4 menjadi gas NO2 dengan reaksi berikut. N 2 O 4(g) 2NO 2(g) Pada saat terbentuk gas NO 2 terjadi reaksi balik dari gas NO 2 membentuk gas N 2 O 4 yang arahnya ke kiri. Reaksi yang terjadi sebagai berikut. 2NO 2(g) N 2 O 4(g) Jadi pada reaksi tersebut terjadi reaksi dua arah yang berlawanan, ke kanan dan ke kiri, hanya kita tidak dapat melihatnya, padahal secara mikroskopik, reaksi tetap berlangsung. Reaksi ditulis dengan dua tanda panah ( ) Jadi reaksinya adalah sebagai berikut. N 2 O 4(g) 2NO 2(g) Sejalan dengan waktu, konsentrasi gas N2O4 semakin berkurang, sedangkan konsentrasi gas NO2 semakin bertambah. Reaksi berjalan terus menerus, secara bolak-balik, tetapi proses yang terjadi tidak bersamaan antara ke kanan dan ke kiri. Pada saat arah reaksi ke kiri tidak terjadi reaksi ke kanan. Jadi, terjadi Kesetimbangan Kimia 8

10 Reaksi satu arah secara bergantian secara dinamis sampai mencapai kesetimbangan. Dengan kata lain, reakis berlangsung secara dinamis dan terjadi kesetimbangan dinamis, yaitu reaksi berlangsung secara terus-menerus tanpa berhenti, dengan konsentrasi zat terus berubah tergantung arah reaksi. Reaksi ini berakhir dengan suatu kesetimbangan atau menuju keadaab setimbang, yaitu jika tidak terjadi lagi perubahan makroskopis yang dapat dilihat dari warna zat tidak menjadi cokelat tua atau cokelat muda, konsentrasinya pun menjadi tetap. Pada keadaan setimbang tidak terjadi perubahan konsentrasi walaupun secara mikroskopis reaksi tetap berlangsung. C. C. PERGESERAN KESETIMBANGAN Apabila sistem telah mencapai keadaan setimbang maka sistem akan mempertahankan keadaan tersebut. Bagaimana jika ada pihak luar yang mengganggu? Seorang ahli kimia prancis, Henry Louis Le Chatelier ( ) berpendapat sebagai berikut: Jika pada kesetimbangan reaksi dilakukan aksi-aksi tertentu, sistem akan mengadakan reaksi dengan menggeser kesetimbangan untuk menghilangkan pengaruh aksi tersebut. Pendapat tersebut dikenal dengan azas Le Chatelier. Aksi-aksi yang dimaksud Chatelier adalah melakukan tindakan dengan mengubah konsentrasi, suhu, tekanan, dan volume sistem. Selanjutnya, keempat faktor itu disebutfaktor yang mempengaruhi kesetimbangan reaksi yang akan diuraikan sebagai berikut. KIMIAWAN Henri Louis le Chatelier ( ) ialah seorang ahli kimia yang berasal dari Perancis. Pada 1888 Ia menerbitkan buku yang berjudul Recherches sur les Equilibre Chimiques (Penelitian Mengenai Kesetimbangan Kimia). Dalam bukunya, ia berhasil merumuskan hubungan antara reaksi yang terjadi pada sistem kesetimbangan kimia dengan aksi atau pengaruh yang diberikan dari luar. Hubungan yang lebih dikenal dengan asas yang diberi nama dengan namanya itulah yang lebih memopulerkan namanya. Kesetimbangan Kimia 9

11 KEGIATAN 1. Pergeseran Kesetimbangan 1. Alat dan Bahan Alat Bahan Nama Alat Jumlah Nama Bahan Jumlah Tabung reaksi Rak tabung Pipet Tetes Gelas Kimia Gelas Ukur Pengaduk 7 buah 1 buah 2 buah 2 buah 1 buah Larutan FeCl 2 1 M Larutan KSCN 1 M Kristal Na 2 HPO 4 Aquades 5 cm 3 5 cm 3 3 butir 200 cm 3 2. Cara Kerja a. Ambilah 50 cm 3 aquades dan masukkan ke dalam gelas kimia. b. Teteskan ke dalam aquades tersebut masing-masing 3 tetes larutan KSCN 1 M dan FeCl 3 1 M dan aduklah sampel warnanya tetap. c. Bagi larutan tersebut ke dalam 5 tabung reaksi sama banyak. Tabung ke-1 digunakan sebagai pembanding. d. Tambahkan berturut-turut: Pada tabung 2 : larutan FeCl 3 1 M sebanyak 2 tetes Pada tabung 3 : larutan KSCN 1 M sebanyak 2 tetes Pada tabung 4 : kristal Na 2 HPO 4 2 butir Pada tabung 5 : aquades 5 cm 3 3. Hasil Pengamatan No Tabung Perlakuan Arti Perlakuan Warna dibandingkan dengan tabung 1 2 Ditambah Fe 3+ 3 Ditambah SCN Ditambah HPO 4 5 Ditambah air Kesimpulan 4. Pertanyaan/Bahan Diskusi a. Bagaimana pengaruh penambahan konsentrasi salah satu komponen dalam sistem kesetimbangan? b. Bagaimana pengaruh pengurangan konsentrasi salah satu komponen dalam sistem kesetimbangan? c. Bagaimana pengaruh perubahan volume terhadap sistem kesetimbangan? Kesetimbangan Kimia 10

12 a. Pengaruh Konsentrasi Secara umum reaksi kesetimbangan adalah sebagai berikut: A + B C Bagaimana konsentrasi dapat mempengaruhi kesetimbangan? Sesuai dengan azas Le Chatelier, yaitu jika ada usaha untuk menambah konsentrasi dari salah satu zat pada reaksi setimbang, akan terdapat reaksi yang mengkonsumsi zat tambahan terrsebut. Sebaliknya, jika ada usaha untuk mengurangi konsentrasi salah satu zat pada reaksi setimbang, akan terdapat reaksi untuk menambah zat yang dikurangi tersebut. Jika salah satu perekasi/reaktan/senyawa di ruas kiri diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke ruas kanan/produk/hasil reaksi. Sebaliknya jika salah satu produk/hasil reaksi/ruas kanan diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke ruas kiri/pereaksi/reaktan. Jika salah satu pereaksi/reaktan/senyawa di ruas kiri diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke ruas kiri/pereaksi/reaktan. Sebaliknya jika salah satu produk/hasil rekasi/senyawa ruas kanan diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke ruas kanan/produk/hasil reaksi. Gejala perubahan dapat diperhatikan Besi(III) tiosianat [Fe(SCN) 3 ] mudah larut dalam air dan menghasilkan larutan berwarna merah. Warna merah disebabkan oleh adanya ion terhidrasi FeSCN +2. Kesetimbangan antara ion-ion FeSCN 2+ yang tidak terurai dan Fe 3+ dan SCN - dituliskan sebagai berikut FeSCN 2+ (aq) Fe 3+ (aq) + SCN - (aq) Merah kuning pucat Tak berwarna Apa yang terjadi jika tambahan sedikit natrium tiosianat (NaSCN) ke dalam larutan ini? Dalam hal ini, tekanan yang diberikan pada kesetimbangan sistem adalah penambahan konsentrasi SCN - (berasal dari penguraian NaSCN). Untuk mengkonpensasi tekanan ini beberapa ion Fe 3+ bereaksi dengan ion SCN - yang ditambahkan, sehingga kesetimbangannya bergeser dari kanan ke kiri: Kesetimbangan Kimia 11

13 FeSCN 2+ (aq) Fe 3+ (aq) + SCN - (aq) Akibatnya warnba merah larutan bertambah tua (gambar 6). Demikian juga, jika kita tambahkan besi(iii) nitrat [Fe(NO 3 ) 3 ] akan menggeser kesetimbangan dari kanan ke kiri. Baik Na + maupun NO 3- ialah ion-ion pendamping yang tak berwarna. Sekarang kita coba tambahkan asam oksalat (H 2 C 2 O 4 ) ke dalam larutan asal. Asam oksalat terionisasi dalam air membentuk ion oksalat C2O4 2- mengambil ion Fe3+ dari larutan. Akibatnya, lebih banyak satuan FeSCN2+ yang terurai dan kesetimbangan bergeser dari kiri ke kanan: FeSCN 2+ (aq) Fe 3+ (aq) + SCN - (aq) (a) (b) (c) (d) Gambar 6. pengaruh penambahan konsentrasi pada posisi kesetimbangan. (a) larutan berair Fe(SCN) 3 warna larutan yang timbul karena spesi FeSCN 2+ yang merah dan Fe 3+ yang kuning. (b) sesudah ditambahkan sedikit NaSCN ke dalam larutan a, kesetimbangan bergeser ke kiri. (c) sesudah ditambah sedikit Fe(NO 3 ) 3 ke dalam larutan a, kesetimbangan bergeser ke kiri, (d) sesudah ditambahkan sedikit H 2 C 2 O 4 ke dalam larutan a, kesetimbangan bergeser ke kanan, warna kuning disebabkan oleh ion Fe(C 2 O 4 ) 3 3- b. Pengaruh Volume Secara umum reaksi kesetimbangan adalah sebagai berikut: A + B C Sesuai dengan azas Le Chatelier, yaitu jika ada usaha untuk mengubah volume sistem, maka akan ada reaksi ke arah jumlah mol zat yang lebih besar atau jumlah mol yang lebih INGAT!!!! Angka koefisien reaksi dari zat padat murni (s) dan zat cair murni (l) tidak mempengaruhi kesetimbangan, yang mempengaruhi kesetimbangan adalah senyawa dalam bentuk larutan (aq) dan gas (g) Kesetimbangan Kimia 12

14 kecil. Usaha untuk menaikkan volume sistem sama dengan memperkecil konsentrasi zat secara menyeluruh. Hal ini mengakibatkan kesetimbangan bergeser ke jumlah mol terbesar. Sebaliknya jika ada usaha untuk menurunkan volume sistem, hal itu sama dengan memperbesar konsentrasi zat secara menyeluruh yang mengakibatkan kesetimbangan bergeser ke jumlah mol terkecil. Jika volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molekulnya terbanyak atau ke ruas yang jumlah angka koefisiennya terbanyak. Jika volume diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molekulnya terkecil atau ke ruas yang jumlah angka koefisiennya terkecil. Jika jumlah angka koefisien ruas kanan dan ruas kiri sama maka penambahan atau pengurangan volume tidak akan menggeser kesetimbangan. CONTOH SOAL: BiCl 3(aq) + H 2 O (l) BiOCl(s) + 2HCl (aq) Ke arah mana kesetimbangan bergeser jika suhu tetap: a. Ditambah BiCl 3 b. Ditambah air c. Ditambah BiOCl Penyelesaian: a. Penambahan BiCl 3 akan menggeser kesetimbangan ke kanan Kesetimbangan Kimia 13

15 b. Memperbesar volume (penambahan air) akan menggeser kestimbangan ke kanan kareena koefisien ruas kanan lebih besar daripada koefisien ruas kiri. Koefisien ruas kiri = 1, yaitu koefisien BiCl 3 sedangkan koefisien H 2 O tidak dihitung karena zat cair murni (l)\. Jumlah koefisien di ruas kanan = 2 yaitu koefisien dari HCl, sedangkan BiOCl tidak diperhitungkan karena bentuknya padat (s). c. Penambahan BiOCl merupakan komponen padat tidak dapat menggeser kesetimbangan c. Pengaruh Tekanan berikut: Sumber. wps.prenhall.com Gambar 7. Pengaruh tekanan Secara umum reaksi kesetimbangan adalah sebagai A + B C Sesuai dengan azas Le Chatelier, yaitu jika ada usaha untuk mengubah tekanan sistem, maka ada reaksi ke arah jumlah mol gas yang lebih besar atau jumlah gas yang lebih kecil. Jika usaha yang dilakukan adalah menaikkan tekanan sistem, kesetimbangan akan bergeser ke jumlah mol terkecil. Sebaliknya, jika usaha yang dilakukan adalah menurunkkan tekanan sistem, kesetimbangan akan bergeser ke jumlah mol terbesar. Pengaruh tekanan berlawanan dengan pengaruh volume: Pengaruh perubahan tekanan akan menggeser kesetimbangan ke arah yang berlawanan dengan pengaruh volume. Tekanan diperbesar = volume diperkecil Tekanan diperkecil = volume diperbesar Kesetimbangan Kimia 14

16 Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molekulnya terkecil atau ke ruas yang jumlah angka koefisiennya terkecil. Jika tekanan diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molekulnya terbesar atau ke ruas yang jumlah angka koefisiennya terbesar. Jika jumlah angka koefisien ruas kiri dan ruas kanan sama maka penambahan atau pengurangan tekanan tidak akan menggeser kesetimbangan. d. Pengaruh suhu Perubahan konsentrasi, tekanan atau volume dapat mengubah posisi kesetimbangan, tetapi tidak mengubah nilai konstanta kesetimbangan. Hanya perubahan suhu yang dapat mengubah konstanta kesetimbangan. Pada reaksi kesetimbangan, terdapat reaksi endotermik (menyerap kalor) dan reaksi eksotermik (melepas kalor). Jadi peningkatan suhu menghasilkan reaksi endotermik dan penurunan suhu menghasilkan reaksi eksotermik. Perubahan konsentrasi, tekanan atau volume akan menyebabkan pergeseran reaksi tetapi tidak akan merubah nilai tetapan kesetimbangan. Hanya perubahan temperatur yang dapat menyebabkan perubahan tetapan kesetimbangan. Sumber. wps.prenhall.com Gambar 8. Pengaruh Perubahan Suhu Jika suhu sistem kesetimbangan dinaikkan maka reaksi sistem menurunkan suhu dengan cara kesetimbangan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (endoterm). Jika suhu sistem kesetimbangan diturunkan maka reaksi sistem menaikkan suhu dengan cara kesetimbangan bergeser ke pihak reaksi yang melepas kalor (eksoterm). Kesetimbangan Kimia 15

17 e. Pengaruh katalis Katalis meningkatkan laju terjadinya reaksi. Katalis mempengaruhi laju reaksi maju sama besar dengan reaksi balik. Jadi, keberadaan katalis tidak mengubah konstanta kesetimbangan, dan tidak mengeser posisi sistem kesetimbangan. Penambahan katalis pada campuran reaksi yang tidak berada pada kesetimbangan akan mempercepat laju reaksi maju dan reaksi balik sehingga campuran kesetimbangan tercapai lebih cepat. Campuran kesetimbangan yang sama dapat diperoleh tanpa katalis, tetapi kita mungkin harus menunggu lama agar kesetimbangan terjadi. Pengaruh katalis terhadap kesetimbangan kimia ditunjukkan pada gambar berikut. Uji Pemahaman Pada reaksi kesetimbangan berikut: N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) H = + 58 kj Tentukan arah reaksi jika: a. N 2 O 4 ditambah b. NO 2 dikurangi c. Volume ditambah d. Suhu diturunkan Gambar 9. Katalis menurunkan Ea untuk reaksi maju dan reaksi balik Katalis mempengaruhi laju reaksi ke kanan maupun kekiri dan pengaruhnya sama. Keadaan setimbang tidak berubah (tidak dipengaruhi katalis), tetapi hanya mempercepat tercapainya kesetimbangan. Kesetimbangan Kimia 16

18 D. D. TETAPAN KESETIMBANGAN 1. Tetapan Kesetimbangan (Kc) Secara umum persamaan reaksi kesetimbangan atau reaksi dapat balik dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi aa + bb cc + dd dimana a, b, c, dan d adalah koefisien stokiometri dari A, B, C, dan D. Pada saat terjadi kesetimbangan maka harga tetapan kesetimbangan (K) dapat ditentukan. Nilainya ditentukan dengan menggunakan perbandingan konsentrasi zat-zatnya saat tercapai kesetimbangan. Tetapan kesetimbangan adalah hasil kali konsentrasi setimbang zat di ruas kanan dibagi hasil kali konsentrasi setimbang zat di ruas kiri, masingmasing konsentrasi zat dipangkatkan dengan Tetapan kesetimbangan (K) untuk reaksi tersebut pada suhu tertentu dapat dinyatakan dengan persamaan. = [ ] [ ] [ ] [ ] Jika nikai K > 1 maka hasil/produk yang dihasilkan banyak a) Kc untuk Reaksi Kesetimbangan Homogen Berdasarkan hukum kesetimbangan, perbandingan konsentrasi zat produk dengan konsentrasi zat pereaksi, masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya adalah tetap. Dari pernyataan tersebut dapat disimpulkan bahwa persamaan tetapan kesetimbangan dapat ditentukan dari persamaan reaksi kesetimbangannya. Perhatikan contoh berikut: Jika nikai K < 1 maka hasil/produk yang dihasilkan sedikit Reaksi kesetimbangan: N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) Kesetimbangan Kimia 17

19 = [ ] [ ][ ] Reaksi kesetimbangan: CO (g) + 2H 2(g) CH 3 OH (g) = [ ] [ ][ ] b) Kc untuk Reaksi Kesetimbangan Heterogen Reaksi kesetimbangan heterogen adalah reaksi kesetimbangan yang terdiri dari zat-zat yang berbeda wujudnya. Reaksi kesetimbangan heterogen ada yang terdiri dari wujud padat, gas, dan cair. Beberapa contoh kesetimbangan heterogen dan harga Kc nya yaitu: Reaksi kesetimbangan: CaCO 3(g) CaO (s) + CO 2(g) [ ] = [ ] INGAT!!!! zat padat murni (s) dan zat cair murni (l) tidak disertakan dalam penyususnan tetapan kesetimbangan. CONTOH SOAL: Diketahui reaksi kesetimbangan: 2HI(g) H 2 (g) + I 2 (g). Jika 1 mol gas HI dimasukkan ke dalam wadah sebesar satu Liter dan dipanaskan pada suhu tertentu terbentuk 0,2 mol gas I 2, maka harga tetapan kesetimbangan K c adalah... Penyelesaian: 2HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) m 1 mol - - b 0,4 mol 0,2 mol 0,2 mol s 0,6 mol 0,2 mol 0,2 mol K c = [ ][ ] [ ] =,, =,., = Kesetimbangan Kimia 18

20 c) Hubungan Kc dari Persamaan Reaksi yang Sama Persamaan reaksi setara yang dimaksud adalah beberapa persamaan reaksi yang berasal dari satu persamaan reaksi kesetimbangan. Beberapa persamaan reaksi kesetimbangan tersebut diperoleh dengan membalikkan persamaan reaksi kesetimbangan tertentu atau mengalikan persamaan reaksi kesetimbangan tertentu dengan suatu bilangan. Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh berikut ini: a. Secara umum reaksi kesetimbangan: A + B C + D Kc = K 1 b. Reaksi kesetimbangan di atas dibalik sehingga diperoleh reaksi kesetimbangan: C + D A + B Kc = K 2 c. Persamaan reaksi kesetimbangan pada (a) dikali dua sehingga diperoleh reaksi kesetimbangan 2A + 2B 2C + 2D Kc = K 3 Hubungan tetapan kesetimbangan dari ketiga persamaan reaksi kesetimbangan adalah sebagai berikut: 1= [ ][ ] [ ][ ] 2= [ ][ ] [ ][ ] 1= [ ][ ] [ ][ ] K 2 = K 3 = (K 1 ) 2 Membandingkan harga K dengan beberapa reaksi : 1. Jika reaksi dibalik maka K menjadi 1/K 2. Jika reaksinya dikalikan n maka K menjadi K n 3. Jika reaksinya dibagi n maka K menjadi akar n nya K 4. Jika dua reaksi atau lebih dijumlahkan maka harga K tiaptiap reaksi dikalikan 3= [ ] [ ] [ ] [ ] 2. Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp) Untuk suatu sistem kesetimbangan yang melibatkan gas, pengukuran dilakukan terhadap tekanan, bukan terhadap konsentrasi. Tetapan kesetimbangan Kc diberi harga dalam konsentrasi yang dinyatakan dalam mol per liter atau molar, sedangkan tetapan kesetimbangan gas Kp diberi harga dalam tekanan parsial gas. Untuk menentukan persamaan tetapan Kesetimbangan Kimia 19

21 kesetimbangan gas Kp, sama seperti menentukan persamaan tetapan kesetimbangan Kc, hanya saja satuan konsentrasi pada Kc diganti dengan tekanan parsial gas pada Kp. Kp= [ ] [ ] [ ] [ ] ma + nb pc + qd P = tekanan parsial senyawa gas Perbandingan tekanan parrsial = perbandingan mol saat setimbang Jika diketahui tekanan total suatu reaksi gas maka tekanan parsial tiap-tiap zatnya dapat ditentukan: Tekanan parsial zat= mol zat saat setimbang tekanan total mol total saat setimbang CONTOH SOAL Dalam ruang 1 liter sebanyak 0,6 mol gas PCl 5 dipanaskan menurut reaksi PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Dalam kesetimbangan dihasilkan 0,2 mol gas Cl 2, jika temperatur pada ruangan 300 K dan harga R= 0,082 atm L atm mol -1 K -1 Penyelesaian: harga K p. PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) M 0,6 B 0,2 0,2 0,2 S 0,4 0,2 0,2 Kc = Kc = 0,1 [ PCl3 ][ Cl2 ] [ PCl ] 5 0,2 x 0,2 = 0,4 Kp = Kc ( RT ) 2 1 Kp = 0,1 x0,082 x300 Kp = 2,46 Kesetimbangan Kimia 20

22 3. Hubungan Kc dan Kp Dari persamaan gas ideal, PV = n R T, di peroleh P = R T karena selanjutnya dapat ditulis P = [gas] RT Untuk Kesetimbangan: ma(s) + nb(g) Kp= [ ] [ ] [ ] [ ] dalam mol per liter (konsentrasi gas), pc(g) + qd(g) Kp= {[ ] ) {[ ] ) {[ ] {[ ] ) Kp= [ ] [ ] [ ] RT) ) ) [ ] Eksponen (p+q) (m+n) merupakan selisih antara jumlah mol gas zat-zat hasil kali dan jumlah mol gas zat-zat pereaksi, ditulis dengan n. R = 0,082 L atm mol -1 K -1 Kp= [C] [D] [A] RT) [B] Kp = Kc (RT) n CONTOH SOAL Pada temperatur 200K, harga K c untuk suatu reaksi kesetimbangan gas 2 PQ (g) P 2 (g) + Q 2 (g) adalah 473. Jika R = 0,082 atm mol - 1 K -1 maka harga K p untuk reaksi tersebut adalah Penyelesaian: Kp = Kc Kp= Kc Kp= 473 ( RT ) 2 2 Kesetimbangan Kimia 21

23 4. Kesetimbangan Disosiasi Disosiasi adalah penguraian suatu zat menjadi beberapa zat lain. Dalam disosiasi juga terdapat kesetimbangan (baik homogen maupun heterogen). Untuk menyatakan perbandingan antara banyaknya zat-zat yang terurai dengan banyaknya zat mula-mula, dipakai istilah derajat disosiasi yang diberi lambang (α) α= harga 0 α 1 CONTOH SOAL: Reaksi penguraian 2 SO 3(g 2 SO 2(g) + O 2(g) memiliki tetapan kesetimbangan K = 0,025 mol/l pada suu tertentu. Untuk dapat membatasi penguraian 2 mol/l SO 3 sampai 20 % saja, pada suhu tersebut berapa konstentrasi gas O 2 yang ditambahkan? Penyelesaian: α = mol SO3 terurai x100% mol SO mula mula 3 mol SO3 terurai 20% = 2 x100% mol SO terurai 0, 4 mol 3 = 2 SO 3(g) SO 2(g) + O 2(g) M 2 B 0,4 0,4 0,2 S 1,6 0,4 0,2 Perlu ditambahkan 0,2 mol/l O 2 Kesetimbangan Kimia 22

24 Uji Pemahaman 1. Campuran 0,5 mol H 2 dan 0,2 mol I 2 disimpan dalam wadah 5 L pada suhu C dan dibiarkan hingga terjadi kesetimbangan. Diketahui konsentrasi HI pada keadaan setimbang adalah 0,2 mol. Hitung Kc pada C untuk reaksi: H 2(g) + I 2(g) 2 HI (g)! 2. Nilai Kp pada reaksi yang terjadi pada proses Haber-Bosch adalah 1,43 x 10-5 pada suhu C. Pada keadaan kesetimbangan, tekanan parsial H 2 dan N 2 adalah 0,928 atm dan 0,432 atm. Hitung tekanan parsial NH 3 pada keadaan setimbang! 3. Gas NO bereaksi cepat dengan gas klorin sebagai berikut: 2NO (g) + Cl 2(g) 2 NOCl (g) Pada suhu 700 K, Kp reaksi tersebut adalah 0,26. Hitung Kc untuk reaksi tersebut pada suhu yang sama. 4. Suatu reaksi kesetimbangan CO (g) + H 2 O (g) CO 2(g) + H 2(g) Ke dalam suatu tabung yang volumenya 2 liter dimasukan 5 mol H 2 O dan 4 mol CO, kemudian bereaksi. Pada keadaan setimbang diperoleh gas H 2 sebanyak 2 mol pada temperatur 27 o C. Tentukanlah K c dan K p? 5. Jika 0,6 mol senyawa HI dibiarkan terurai dan tercapai kesetimbangan menurut reaksi: 2 HI (g) H 2(g) + I 2(g) 1 dan diketahui derajat disosiasi, tentukan Kc! 3 Kesetimbangan Kimia 23

25 E. E. KESETIMBANGAN DALAM INDUSTRI Banyak proses kimia dalam industri merupakan reaksi kesetimbangan. Masalah yang dihadapi oleh suatu industri adalah bagaimana memperoleh yang berkualitas tinggi dalam jumlah yang banyak dengan menggunakan proses yang efisien dan efektif. Untuk memecahkan masalah tersebut, pengetahuan tentang kesetimbangan kimia sangat dibutuhkan oleh beberapa industri kimia, misalnya industri pembuatan amoniak dan asam sulfat. 1. Pembuatan Amoniak (NH 3 ) Amoniak (NH 3 ) merupakan senyawa nitrogen yang sangat penting, baik sebagai bahan dasar pembuatan pupuk maupun sebagai pelarut yang baik untuk berbagai senyawa ionik dan senyawa polar. Amoniak dibuat berdasarkan reaksi berikut N 2(g) + 3H 2(g) NH 3 H=-92,4 kj Proses itu ditemukan pertama kali oleh Fritz Haber ( ) yang berkebangsaaan Jerman. Proses itu dikembangkan lebih lanjut oleh Carl Bosch ( ). Oleh karena itu pembuatan amoniak dari reaksi antara gas H 2 dan N 2 dikenal dengan proses Haber-Bosch. Berdasarkan azas Le Chatelier, untuk mendapatkan NH 3 yang besar, pada reaksi itu harus digunakan temperatur yang rendah dan tekanan yang tinggi. Dengan demikian, kesetimbangan akan bergeser ke arah NH 3. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu C sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar C dan tekanan sekitar atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al 2 O 3, MgO, CaO, dan K 2 O. 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 Gambar 8. Penggunaan utama amonia adalah pupuk pertanian Kesetimbangan Kimia 24

26 dipisahkan. Produksi amoniak terutama digunakan untuk pembuatan amonium sulfat, urea, asam nitrat, dan senyawasenyawa nitrogen lainnya. Skema pembuatan amoniak dapat dilihat pada gambar berikut. Sumber. wps.prenhall.com Gambar 9. Proses Pembuatan Amoniak 2. Pembuatan Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) Asam sulfat secara besar-besaran dapat dihasilkan dengan proses kontak. Pada pembuatan asam sulfat menurut proses kontak, bahan yag dipakai adalah belerang murni yang dibakar di udara, dengan reaksi berikut. S(s) + O 2 (g) SO 2 (g) SO 2 yang terbentuk dioksidasi di udara dengan memakai katalisator. Reaksinya merupakan reaksi kesetimbangan. 2SO 2 (s) + O 2 (g) 2SO 3 (g) Kesetimbangan Kimia 25

27 Seperti pada pembuatan NH 3 untuk mendapatkan hasil SO 3 dalam jumlah besar, pembuatannya harus dilakukan pada temperatur rendah dan tekanan tinggi, agar kesetimbangan bergeser ke arah SO 3. Akan tetapi reaksi tidak dapat berlangsung pada temperatur rendah. Reaksi baru dapat berlangsung pada temperatur C. Dengan menggunakan katalis vanadium pentaoksida (V 2 O 5 ), reaksi berlangsung dengan baik, yaitu 98% sempurna dan tidak memerlukan tekanan tinggi. Belerang trioksida (SO 3 ) dicampur dengan asam sulfat pada (H 2 SO 4 ) sehingga diadsorbsi oleh asam tersebut membentuk asam pirosulfat (H 2 S 2 O 7 ) yang disebut juga dengan nama oleum, dengan reaksi sebagai berikut. SO 3 (g) + H 2 SO 4 pekat H 2 S 2 O 7 (l) Asam Pirosulfat itu diubah menjadi asam sulfat dengan menambahkan air, dengan reaksi berikut. H 2 S 2 O 7 (l) + H 2 O(l) 2H 2 SO 4 (l) Asam yang dihasilkan dari proses itu adalah 100%. Penggunaan asam sulfat antara lain sebagai berikut 1. Pada pembuatan pupuk amonium sulfat (ZA) dan asam fosfat (H 3 PO 4 ) 2. Pada proses pemurnian minyak tanah. 3. Pada industri baja, untuk menghilangkan karat besi sebelum baja dilapisi dengan timah atau seng. 4. Pada pembuatan zat warna Kesetimbangan Kimia 26

28 RANGKUMAN 1. Reaksi kimia umumnya berlangsung satu arah, tetapi ada reaksi yang dapat berlangsung dalam dua arah, disebut reaksi dapat balik (reversible). Pada reaksi dua arah, jika laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik maka reaksi tersebut dikatakan mengalami kesetimbangan dinamis. 2. Kesetimbangan dinamis meliputi kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Kesetimbangan homogen adalah keadaan setimbang yang terjadi pada zatzat yang berfase sama. Kesetimbangan heterogen terjadi pada zat-zat yang berfase berbeda. 3. Secara umum persamaan reaksi kesetimbangan atau reaksi bolak-balik dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi aa + bb cc + dd 4. Tetapan kesetimbangan (K) untuk reaksi tersebut pada suhu tertentu dapat dinyatakan dengan persamaan. = [ ] [ ] [ ] [ ] 5. Sistem kesetimbangan dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi, tekanan, volume, temperatur. Menurut asas Le Chatelier, jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi, sistem itu akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi aksi tersebut. 6. Hanya perubahan temperatur yang dapat nilai tetapan kesetimbangan suatu reaksi. Perubahan konsentrasi, tekanan, dan volume dapat mengubah konsentrasi kesetimbangan reaktan dan produk. 7. Konsep kesetimbangan banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Pembuatan bahan kimia di pabrik, misalnya pembuatan amonia dan asam nitrat, berdasarkan kesetimbangan. 8. Derajat disosiasi merupakan perbandingan jumlah zat yang terdisosiasi dengan jumlah zat mula-mula. Kesetimbangan Kimia 27

29 EVALUASI I. Pilihlah jawaban yang benar! 1. Suatu reaksi berada dalam keadaan setimbang apabila a. Reaksi ke kanan dan ke kiri telah berhenti b. Mol pereaksi selalu sama dengan mol hasil reaksi c. Laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri d. Volume zat pereaksi sama dengan volume zat hasil reaksi e. Konsentrasi zat pereaksi sama dengan konsentrasi zat hasil reaksi 2. Reaksi kesetimbangan : 2NO 2(g) N 2 O 4(g) Jika volume diperkecil pada temperatur tetap, maka a. Kesetimbangan akan bergeser ke arah N 2 O 4, harga K c makin besar b. Kesetimbangan akan bergeser ke arah NO 2, harga K c makin besar c. Kesetimbangan akan bergeser ke arah NO 2, harga K c makin kecil d. Kesetimbangan akan bergeser ke arah N 2 O 4, harga K c makin kecil e. Kesetimbangan akan bergeser ke arah N 2 O 4, harga K c makin tetap 3. Reaksi kesetimbangan yang tidak mengalami pergeseran jika volume diperbesar adalah a. N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) b. PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl 2(g) c. CO (g) + H 2 O (g) CO 2(g) + H 2(g) d. N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) e. 2 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) 4. Reaksi penting pada pembuatan asam sulfat menurut proses kontak ialah 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) H = - 188,2 kj Agar diperoleh hasil optimum, maka faktor yang dapat diubah adalah a. Menambah katalis dan menurunkan suhu b. Menaikkan suhu dan tekanan reaksi c. Menurunkan tekanan dan menambah suhu d. Menaikkan tekanan dan menurunkan suhu e. Memperbesar volum dan menambah suhu Kesetimbangan Kimia 28

30 5. Tetapan kesetimbangan yang dinyatakan sebagai 3 2 [ A] [ B ] [ C ] [ D ] Kc = 2 Sesuai untuk persamaan reaksi kesetimbangan... a. C + D A + B b. 3A + 2B 2C + D c. C + D 3A + B d. 3A + B C + D e. 2C + D 3A + 2B 6. Harga tetapan kesetimbangan K c untuk reaksi : Al 3+ (aq) + 3 H 2 O (l) Al (OH) 3 (s) + 3 H + (aq) adalah.. + [ Al( OH ) 3][ H ] a. K c = 3+ 3 [ Al ][ H O] + 3 [ H ] b. K c = 3+ 3 [ Al ][ H O] + 3 [ H ] c. K c = 3+ [ Al ] d. K c = [ Al 3+ ][ H [ H 2 ] [ Al( OH ) 3 ] e. K c = 3 [ H O] 2 O] Dalam suatu ruangan 30 liter pada temperatur tertentu terdapat 15 mol gas A; 10 mol gas B; 7,5 mol gas C; dan 6 mol gas D dalam keadaan setimbang menurut persamaan reaksi 3A (g) + B (g) C (g) + 2D (g) Harga tetapan kesetimbangan pada temperatur tersebut adalah a. 0,01 b c. 0,20 d. 0,24 e. 0,30 Kesetimbangan Kimia 29

31 8. Pada reaksi kesetimbangan 2X (s) Y (s) + 2Z (g), apabila tekanan setelah setimbang 1,5 atm, maka harga K p adalah. a. 0,18 b. 0,25 c. 0,20 d. 0,56 e. 2,25 9. Perhatikan reaksi kesetimbangan 2NaHCO 3(s) Na 2 CO 3(s) + H 2 O (g) + CO 2(g) Jika Natrium hidrogen karbonat dipanaskan dalam ruang hampa pada suhu tertentu, tekanan total dalam sistem kesetimbangan adalah P atm. Tetapan kesetimbangan (Kp) bagi reaksi ini adalah... a. Kp = P b. Kp = 2P c. Kp = P2 d. Kp = p 2 e. Kp = P2 10. Tetapan kesetimbangan reaksi A (g) + B (g) C (g) adalah 10 6 pada temperatur tertentu. Jika sejumlah zat C dimasukan ke dalam volume 1 liter dan dibiarkan mencapai kesetimbangan ternyata konsentrasi dalam keadaan ini adalah 1 M. Besarnya konsentrasi B dalam kesetimbangan adalah. a. 0,04 M d M b. 0,5 M e M c M 11. Dalam bejana 3 liter, 5 mol gas ammonia terurai sebesar 40%, menurut reaksi 2 NH 3 (g) N 2(g) + 3 H 2(g). Besarnya harga tetapan kesetimbangan K adalah a. b. c d. 3 1 e. 2 1 Kesetimbangan Kimia 30

32 12. Reaksi yang termasuk kesetimbangan homogen ialah... a. NO 2 (g) 2 NO (g) + O 2 g) b. C (s) + H 2 O (g) CO (g) + H 2 (g) c. CH 3 COOH (aq) + H 2 O (l) CH 3 COOH - (aq) + H 3 O + (aq) d. Ag + (aq) + Fe 2+ (aq) Ag (s) + Fe 3+ (aq) e. 2 BaO 2 (s) 2 BaO (g) + O 2(g) 13. Sebanyak 22 g NOBr dimasukkan ke dalam wadah bervolume 1 dm 3, kemudian dipanaskan dan terurai sesuai reaksi berikut. 2 NOBr (g) 2 NO (g) + Br 2 (g) Jika 60% gas NOBr terurai menjadi gas NO dan gas Br 2, besarnya harga K c adalah... a. 2,5 x 10-3 b. 1,35 x 10-1 c. 3,75 x 10-1 d. 6,75 x 10-2 e. 8,5 x Pada kesetimbangan: SO 2 (g) + O 2(g) SO 3 (g), harga tetapan kesetimbangannya K 1. Pada suhu yang sama, harga tetapan kesetimbangan untuk reaksi: 2SO 3 (g) 2SO 2 (g) + O 2 (g) adalah... a. b. c. K 1 2 d. e. tetap 15. Pada reaksi kesetimbangan A + B C + D, kesetimbangan akan lebih cepat tercapai apabila. a. zat A ditambah b. tekanan diperbesar c. volum diperbesar d. digunakan katalis e. suhu dinaikkan Kesetimbangan Kimia 31

33 16. Di dalam ruang tertutup dan suhu 325ºC terdapat reaksi berikut 2 A (g) + B (g) 2 C (g) Jika Kc = 2,95, besarnya harga Kp adalah... a. 0,09 d. 0,04 b. 0,06 e. 0,02 c. 0, Pertimbangan pemakaian suhu tinggi untuk membuat NH 3 menurut proses Haber- Bosch ialah... a. NH 3 terbentuk sedikit pada suhu rendah b. Supaya reaksi bergeser ke arah ammonia c. Supaya reaksi berlangsung cepat d. Mengurangi penggunaan katalis e. Pembentukan NH 3 merupakan reaksi eksoterm 18. Proses pembuatan asam sulfat pada reaksi 2SO 2 + O 2 2SO 3 digunakan katalis V 2 O 5, fungsinya adalah. a. memperbanyak terbentuknya SO 3 b. mengurangi SO 3 c. mengurangi pemakaian SO 2 d. mempercepat tercapainya kesetimbangan e. menggeser ke koefisien besar 19. Pada reaksi kesetimbangan: 3Fe(s) + 4H 2 O(g) Fe 3 O 4 (s) + 4H 2 (g) H = positif Kesetimbangan akan bergeser ke kanan apabila... a. Pada suhu tetap ditambah serbuk besi b. Pada suhu tetap ditambah suatu katalis c. Pada volum tetap suhu dinaikkan d. Pada suhu tetap tekanan diperbesar dengan memperkecil volum e. Pada volum tetap suhu diturunkan 20. Pembuatan gas SO 3 menurut proses kontak sesuai dengan reaksi : 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) Η = - 44,5 kkal Hasil gas SO 3 dapat diperbesar dengan cara. a. Memperbesar volume b. Menurunkan temperature c. Memperkecil tekanan d. Mengubah katalis V 2 O 5 e. Mengurangi SO 2 Kesetimbangan Kimia 32

34 II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jelas dan tepat 1. Apa yang dimaksud dengan : a. Reaksi irreversible (reaksi satu arah) b. Reaksi reversible (reaksi bolak - balik) 2. Kemana arah kesetimbangan akan bergeser, jika dilakukan hal-hal berikut! a. Salah satu konsentrasi zat ditambah b. Salah satu konsentrasi zat dikurangi c. Volume diperbesar d. Volume diperkecil e. Tekanan diperbesar f. Tekanan diperkecil g. Temperatur diperbesar h. Temperatur diperkecil i. Ditambah katalis 3. Tulislah rumus ketetapan kesetimbangan untuk reaksi berikut! a. CO (g) + H 2 O (g) CO 2 (g) + H 2 (g) b. 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) c. 2 NH 3 (g) N 2(g) + 3 H 2(g) d. Fe 3+ (aq) + SCN (aq) FeSCN 2+ (aq) 4. Perhatikan reaksi berikut ini. CO (g) + H 2 O (g) CO 2 (g) + H 2 (g) Jika terdapat campuran antara 1 mol CO dan 1 mol H 2 O serta tersisa 0,2 mol CO saat kesetimbangan tercapai, hitung harga Kc! 5. Ditentukan reaksi kesetimbangan CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g) H = 178 kj a. Adakah pengaruhnya terhadap kesetimbangan apabila pada suhu tetap ditambahkan CaCO 3 (s)? Jelaskan. b. Cara apa yang dapat dilakukan untuk menggeser kesetimbangan itu ke kanan? c. Apa yang terjadi apabila reaksi itu dilangsungkan dalam sistem terbuka? Kesetimbangan Kimia 33

35 KUNCI JAWABAN SOAL EVALUASI 1. A 11. D 2. E 12. A 3. E 13. B 4. D 14. A 5. E 15. D 6. C 16. B 7. D 17. C 8. E 18. D 9. C 19. C 10. E 20. B Kesetimbangan Kimia 34

36 DAFTAR PUSTAKA Susilawati, E., (2014), Kimia Untuk Kelas XI SMA 2A,Solo: Global Kuswati, T, M., Ratih, E., dan Marwati. E., (2014), Konsep dan Penerapan Kimia SMA/MA Kelas XI, Jakarta: Bailmu Sudarmo, U., (2014), Kimia untuk SMA/MA Kelas XI, Jakarta: Erlangga Petrucci. R. H. F., Herring, G., dan Madura. J. D., (2011), General Chemistry, Principles and Modern Aplication, 10th Ed, Pearson Education Chang, R., (2008), General Chemistry, The Essentials Consepts, 8 th Ed. Mc Graw-Hill Education Oxtoby, D, W, H. P., Gillis., dan Norman, H, N, (2011), Principles of Modern Chemistry 7th Ed, New York: Soundres College Publishing Kesetimbangan Kimia 35

37 Glosarium Disosiasi: pemecahan molekul dalam proses kimia menghasilkan satu atau lebih molekul lain yang lebih sederhana Katalis: zat yang dapat mempercepat reaksi tetapi tidak mengalami perubahan secara permanen sehingga pada akhir reaksi zat tersebut dapat diperoleh kembali dalam bentuk semula Kesetimbangan: suatu keadaan dimana laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri sehingga jumlah reaktan dan produk dalam reaksi kimia tidak berubah lagi. Kesetimbangan dinamis: suatu keadaan kesetimbangan dimana tidak terjadi perubahan yanh makroskopis Kesetimbangan heterogen: suatu ketesimbangan di mana zat-zat yang berada dalam keadaan setimbang mempunyai wujud yang tidak sama. Kesetimbangan homogen: suatu ketesimbangan di mana zat-zat yang berada dalam keadaan setimbang mempunyai wujud yang sama. Produk: zat/bahan hasil dari suatu reaksi kimia. Proses kontak: proses pembuatan asam sulfat secara besar-besaran dari belerang murni dengan katalis V 2 O 5. Reaksi irreversibel: reaksi kimia yang tidak dapat balik, berlangsung satu arah (zat hasil reaksi tidak dapat kembali seperti semula) dan berlangsung tuntas. Reaksi reversibel: reaksi kimia yang dapat balik, berlangsung dua arah (zat hasil reaksi dapat kembali seperti semula). Reaktan: zat-zat yang ikut bereaksi dalam reaksi kimia. Tekanan parsial: tekanan masing-masing gas yang berada dalam keadaan setimbang. Kesetimbangan Kimia 36