PERGESERAN KESETIMBANGAN KIMIA BERBASIS MATERIAL LOKAL

Transkripsi

1 144 LEMBAR KERJA SISWA PRAKTIKUM PERGESERAN KESETIMBANGAN KIMIA BERBASIS MATERIAL LOKAL KELAS/KELOMPOK : KETUA KELOMPOK : ANGGOTA : UPI #PENDIDIKAN KIMIA AULIA WAHYUNINGTYAS #

2 TUJUAN PERCOBAAN 1. Meramalkan arah pergeseran kesetimbangan dengan menggunakan prinsip Le Chatelier 2. Menganalisis pengaruh perubahan konsentrasi dan suhu pada pergeseran kesetimbangan melalui percobaan DASAR TEORI Dalam suatu reaksi kimia, akan tercapai suatu keadaaan dengan kecepatan reaktan membentuk hasil reaksi sama dengan kecepatan hasil reaksi membentuk reaktan yang terjadi secara berkelanjutan tanpa perubahan konsentrasi. Pada keadaaan tersebut reaksi mencapai kesetimbangan dinamik. Apabila terjadi gangguan atau aksi pada keadaan kesetimbangan dinamik tersebut, maka sistem akan memberikan reaksi berupa perubahan untuk mengatasi aksi tersebut sehingga terjadi pergeseran kesetimbangan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru. Henri Louis Le Chatelier adalah ilmuwan pertama yang mengungkapkan pengaruh gangguan atau aksi terhadap pergeseran kesetimbangan sehingga dikenal dengan Prinsip Le Chatelier. Prinsip Le Chatelier menetapkan bahwa apabila pada suatu sistem yang berada dalam keadaan kesetimbangan dinamik mendapatkan gangguan atau aksi, maka sistem akan berubah sedemikian rupa untuk memperkecil gangguan, sehingga sistem mencapai keadaan kesetimbangan baru. Faktor-faktor gangguan yang dapat mempengaruhi pergeseran kesetimbangan adalah sebagai berikut: 1. Perubahan konsentrasi Bila pada suatu sistem yang berada dalam kondisi kesetimbangan, diberikan suatu gangguan berupa perubahan konsentrasi, maka sistem tersebut akan memberikan reaksi sebagai berikut: a. Apabila gangguan atau aksi tersebut berupa peningkatan konsentrasi salah satu zat, maka kesetimbangan akan memberikan reaksi untuk mengurangi perubahan konsentrasi tersebut dengan cara menggeser kesetimbangan ke arah berlawanan dari zat yang konsentrasinya meningkat tersebut. b. Apabila gangguan atau aksi tersebut berupa penurunan konsentrasi salah satu zat, maka kesetimbangan akan memberikan reaksi untuk mengatasi gangguan tersebut dengan cara menggeser kesetimbangan ke arah zat yang konsentrasinya menurun tersebut. c. Apabila gangguan atau aksi tersebut berupa pengenceran atau penambahan volume sistem sehingga konsentrasi seluruh zat dalam kesetimbangan tersebut menurun, maka

3 kesetimbangan akan memberikan reaksi untuk mengatasi gangguan tersebut dengan cara menggeser kesetimbangan ke arah sisi reaksi yang mempunyai jumlah molekul atau jumlah koefisien reaksi lebih banyak. Contohnya pada sistem kesetimbangan berikut: Fe 3+ (aq) + SCN - (aq) [FeSCN] 2+ (aq) Jika ke dalam sistem kesetimbangan ditambahkan ion Fe 3+, maka konsentrasi Fe 3+ meningkat. Hal tersebut merupakan gangguan terhadap sistem kesetimbangan. Dengan menggunakan prinsip Le Chatelier dapat diperkirakan perubahan yang terjadi dalam sistem tersebut. Untuk mengatasi gangguan atau aksi berupa peningkatan jumlah Fe 3+ dalam sistem, maka sistem akan mengurangi gangguan tersebut dengan cara mengurangi kelebihan Fe 3+ tersebut. Sebagian Fe 3+ yang ditambahkan akan bereaksi dengan sebagian SCN - membentuk [FeSCN] 2+, sehingga posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan [FeSCN] Perubahan suhu Pada umumnya, kenaikan atau penurunan suhu pada suatu reaksi kesetimbangan akan memberikan pengaruh sebagai berikut: a. Bila pada sistem kesetimbangan suhu dinaikan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang membutuhkan kalor (ke arah reaksi endoterm). b. Bila pada sistem kesetimbangan suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang membebaskan kalor (ke arah reaksi eksoterm). Contoh: Pada reaksi kesetimbangan : 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g) ΔH = -58,8 kj Apabila pada sistem kesetimbangan tersebut diganggu dengan menurunkan suhu sistem, maka kalor sistem akan berkurang. Untuk mengatasi kekurangan kalor tersebut maka sistem akan melakukan reaksi dengan cara menggeser kesetimbangan kea rah reaksi yang membebaskan kalor (reaksi eksoterm), yaitu ke arah pembentukan gas N 2 O 4. Hal sesuai dengan prinsip Le Chatelier 3. Perubahan tekanan dan volume Pada suhu konstan, perubahan volume pada suatu sistem gas menyebabkan perubahan tekanannya, demikian juga sebaliknya perubahan tekanan akan menyebabkan perubahan volume. Volume sistem berbanding terbalik dengan tekanan sistem. Hal tersebut tidak terjadi pada sistem kesetimbangan cair atau padat.

4 Berkurangnya volume sistem kesetimbangan gas yang berada dalam keadaan setimbang akan menyebabkan kesetimbangan mengalami pergeseran ke arah sisi reaksi yang memiliki jumlah molekul gas yang lebih sedikit. Sedangkan bertambahnya volume sistem kesetimbangan gas dalam keadaan setimbang akan menyebabkan kesetimbangan mengalami pergeseran ke arah sisi reaksi yang memiliki jumlah molekul gas yang lebih banyak. Contohnya pada sistem kesetimbangan reaksi: N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Apabila ke dalam sistem kesetimbangan tersebut ditambahkan sejumlah zat sehingga volume sistem menjadi bertambah, maka tekanan dalam sistem akan berkurang. Untuk menghilangkan gangguan tersebut, sistem kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan gas N 2 dan H 2 yang memiliki koefisien lebih besar. Sedangkan bila volume sistem dikurangi, yang akan menyebabkan tekanan sistem bertambah, sistem akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan NH 3 karena jumlah koefisien NH 3 lebih kecil daripada jumlah koefisien reaksi N 2 dan H 2. Pada sistem kesetimbangan yang memiliki jumlah koefisien sama pada kedua sisi reaksi, gangguan perubahan tekanan atau volume tidak akan mempengaruhi perubahan jumlah zat. Seperti reaksi berikut: H 2 (g) + I 2 (g) 2HI (g) Reaksi kesetimbangan banyak yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Namun biasanya kesetimbangan tersebut sulit untuk diamati karena sebagian besar perubahannya hanya terjadi pada level mikroskopik. Namun, ada reaksi kesetimbangan yang dapat diamati pergeseran kesetimbangannya dengan menggunakan alat dan bahan yang mudah diperoleh dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu reaksi kesetimbangan tersebut adalah reaksi kesetimbangan indikator asam-basa HIn (aq) H + (aq) + In - (aq) Pada indikator asam basa, biasanya warna HIn tidak sama dengan warna In -. Dengan demikian, terjadinya pergeseran kesetimbangan dapat diamati dari perubahan warna yang terjadi. Indikator asam-basa dapat diperoleh dari bahan alam seperti bunga tapak dara atau bunga berwarna lainnya. Tapak dara (Catharanthus roseus) adalah tanaman perdu kecil tahunan, berasal dari Amerika Tengah. Tumbuh baik mulai dari dataran rendah sampai ketinggian 800 meter di atas permukaan laut. Bunga dan daunnya berpotensi menjadi sumber obat untuk leukemia dan penyakit Hodgkin.

5 Seperti reaksi kesetimbangan lain, adanya gangguan berupa perubahan konsentrasi salah satu zat akan menyebabkan terjadinya pergeseran kesetimbangan. Misalnya penambahan konsentrasi H + akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan HIn, sedangkan pengurangan konsentrasi H +, sebagai akibat penambahan konsentrasi OH -, akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan H + dan In -. Karena HIn dan In - mempunyai warna yang berbeda, maka pergeseran kesetimbangannya dapat diamati dari perubahan warnanya. Pengaruh perubahan suhu pada sistem kesetimbangan yang dapat diamati adalah reaksi kesetimbangan asam karbonat (H 2 CO 3 ), karbon dioksida (CO 2 ) dan air (H 2 O). H 2 CO 3 dapat terbentuk dari reaksi antara asam asetat (CH 3 COOH) dari cuka makan dan natrium bikarbonat (NaHCO 3 ) dari soda kue, sehingga persamaan reaksinya menjadi sebagai berikut: CH 3 COOH (aq) + NaHCO 3 (s) CH 3 COONa (aq) + H 2 CO 3 (aq) H 2 CO 3 (aq) CO 2 (g) + H 2 O (l) H= +20,31 kj/mol Pada kesetimbangan tersebut, penurunan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan H 2 CO 3, sedangkan peningkatan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah pembentukan gas CO 2. Indikator terjadinya pergeseran kesetimbangan dilihat dari perubahan ukuran balon yang menunjukan perubahan jumlah CO 2 yang dihasilkan.

6 PENGARUH KONSENTRASI TERHADAP KESETIMBANGAN ALAT DAN BAHAN Alat: Gelas plastik 100 ml Botol kecil bekas obat Pisau/cutter Pipet tetes Label Kain perca putih 3 buah 2 buah 1 buah 3 buah secukupnya 1 helai Bahan: Cuka makan (CH 3 COOH) Soda Api (NaOH) Bunga tapak dara Air keran Air panas ±3 ml 2 gram sepuluh tangkai 100 ml 20 ml CARA KERJA Cara pembuatan indikator alami dari bunga tapak dara 1. Pilihlah 10 tangkai bunga tapak dara. Pisahkan mahkota bunga dari tangkainya. 2. Iris tipis mahkota bunga tapak dara tersebut menggunakan pisau/cutter hingga halus, masukan ke dalam gelas plastik. 3. Tambahkan ±20 ml (1/8 gelas) air panas. Diamkan selama 5 menit. 4. Saring ekstrak mahkota bunga tapak dara tersebut menggunakan kain perca putih. 5. Beri label Larutan Indikator pada gelas. 6. Indikator alami bunga tapak dara siap digunakan.

7 Pembuatan larutan basa (soda api) 1. Siapkan ±100 ml (setengah gelas) air dalam gelas plastik. 2. Masukan ± ½ sendok teh soda api ke dalam air. 3. Aduk hingga semua soda api melarut. 4. Beri label Larutan Basa pada gelas. 5. Larutan basa dari soda api siap dipakai. Pengaruh konsentrasi terhadap kesetimbangan asam-indikator (HIn) 1. Siapkan 2 botol kecil. Beri label pada kedua botol dengan huruf A dan B. 2. Masukan larutan indikator ke dalam 2 botol kecil sama banyaknya, ±2 ml. Larutan A digunakan sebagai pembanding untuk larutan B 3. Tambahkan ±5 tetes larutan asam (cuka makan) ke dalam larutan B. Catat perubahan yang terjadi, bandingkan dengan larutan A. Ingat! Pastikan pipet yang dipakai dalam keadaan bersih dan tidak digunakan untuk beberapa senyawa secara bersamaan

8 4. Tambahkan ± 1 ml larutan basa soda api ke dalam larutan B. Hingga terjadi perubahan warna. Catat perubahan yang terjadi, bandingkan dengan larutan A. 5. Lalu tambahkan lagi ±2 ml larutan cuka makan ke dalam larutan B. Hingga terjadi perubahan warna. Catat perubahan yang terjadi, bandingkan dengan larutan A. DATA PENGAMATAN Bunga tapak dara : Larutan Bunga Tapak Dara : Larutan Soda api : Larutan Asam cuka makan : Botol Perlakuan Warna larutan A Tanpa perlakuan Ditambah cuka makan B Ditambah larutan basa Ditambah cuka makan

9 PERTANYAAN 1. Tuliskan persamaan reaksi yang terjadi dari percobaan yang telah dilakukan! (beserta perubahan warna yang terjadi)! 2. Jelaskan apa yang terjadi setelah larutan indikator pada botol B ditambahkan larutan cuka asam! Ke arah manakah pergeseran kesetimbangan terjadi? 3. Setelah penambahan cuka asam, larutan pada botol B ditambahkan larutan soda api, apa yang terjadi? Bandingkan dengan larutan pada botol A. Ke arah manakah pergeseran kesetimbangan terjadi? 4. Lalu larutan pada botol B ditambahkan lagi cuka asam, jelaskan perubahan yang terjadi! Ke arah manakah pergeseran kesetimbangan terjadi? 5. Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan apa yang dapat disimpulkan tentang pengaruh penambahan dan pengurangan konsentrasi pereaksi terhadap pergeseran kesetimbangan?

10 PENGARUH SUHU TERHADAP KESETIMBANGAN ALAT DAN BAHAN Alat: Botol plastik 600 ml 2 buah Label secukupnya Penangas air 1 buah Penggaris 1 buah Corong Plastik 1 buah Stopwatch 1 buah Bahan: Es batu secukupnya Air panas secukupnya Balon 2 buah Cuka makan (CH 3 COOH) 30 ml Soda kue (NaHCO 3 ) 4 gram CARA KERJA 1. Siapkan 2 botol plastik yang sudah dicuci bersih. Beri label pada kedua botol tersebut dengan A dan B.

11 2. Masukan 15 ml (1/4 bungkus) cuka makan ke dalam masing-masing botol. 3. Siapkan 2 buah balon karet. Masukan ± 2 gram (1/2 sendok teh) soda kue ke dalamnya menggunakan corong yang telah dibersihkan dan dikeringkan. Pastikan balon tidak bocor! Bagaimana caranya? 4. Pasangkan balon ke mulut botol plastik berisi cuka makan, isi balon jangan sampai tumpah. Pastikan tidak ada celah terbuka dan balon tidak sobek! 5. Tumpahkan soda kue yang berada di dalam balon ke dalam botol plastik berisi cuka makan. Diamkan selama 1 menit, amati perubahannya. 6. Ukur diameter dan tinggi balon menggunakan penggaris. Catat pada tabel pengamatan.

12 7. Simpan botol A ke dalam air panas. Diamkan selama 3 menit. Amati perubahan yang terjadi pada balon. 8. Ukur diameter dan tinggi balon menggunakan penggaris. Catat pada tabel pengamatan. 9. Lalu simpan botol A pada wadah berisi air es. Diamkan selama 15 menit. Amati perubahan yang terjadi pada balon. 10. Ukur diameter dan tinggi balon menggunakan penggaris. Catat pada tabel pengamatan. DATA PENGAMATAN Soda Kue : Larutan Asam Cuka Makan : Ukuran maksimum tiap balon berbeda-beda. HATI-HATI! Pada percobaan ini yang dibandingkan hanya perubahannya, bukan ukurannya. Botol A Perlakuan Diameter x Tinggi Selisih Suhu Kamar Dalam air panas Dalam air dingin Botol B Perlakuan Suhu Kamar Diameter x Tinggi

13 PERTANYAAN 1. Tuliskan persamaan reaksi yang terjadi dari percobaan yang telah dilakukan! 2. Mengapa balon bisa mengembang setelah soda kue dimasukan ke dalam botol berisi cuka? 3. Jelaskan apa yang terjadi setelah botol A dimasukan ke air panas! Ke arah manakah pergeseran kesetimbangan terjadi? 4. Setelah dari air panas, botol A dimasukan ke dalam es, jelaskan apa yang terjadi! Ke arah manakah pergeseran kesetimbangan terjadi? 5. Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan apa yang dapat disimpulkan tentang pengaruh peningkatan dan penurunan suhu sistem terhadap pergeseran kesetimbangan?