4 KESETIMBANGAN KIMIA A. ARTI KESETIMBANGAN B. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERGESERAN KESETIMBANGAN C. TETAPAN KESETIMBANGAN D. KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI Dalam kehidupan sehari-hari, sering kita jumpai hal-hal berikut tukang kayu menggunakan water pas, terjadinya hujan dan mainan anak-anak yang terbuat dari dua buah balon, peristiwa tersebut tergolong kesetimbangan. Keberadaan gas CO dan O di udara juga terjadi kesetimbangan, tetapi mengapa dalam kenyataannya gas CO semakin meningkat sehingga menimbulkan efek rumah kaca? Gas Ozon (O 3 ) di atmosfer diciptakan oleh Tuhan dalam kesetimbangan. Mengapa sekarang diisukan terjadi kerusakan lapisan Ozon. Setelah mempelajari bab ini Anda diharapkan dapat memahami kesetimbangan dinamis, kesetimbangan homogen dan heterogen, tetapan kesetimbangan dan persamaan kesetimbangan. Bahan kajian ini juga membahas secara kualitatif dan kuantitatif pergeseran kesetimbangan dan faktor-faktor yang mempengaruhinya. Tetapan
94 KIMIA XI SMA kesetimbangan yang berkaitan dengan konsentrasi zat-zat yang berada dalam keadaan setimbang dan tetapan kesetimbangan yang berkaitan dengan tekanan gas parsial untuk kesetimbangan. Hubungan antara konsep yang satu dengan konsep yang lain dari kajian kesetimbangan kimia dapat Anda perhatikan pada peta konsep berikut. KESETIMBANGAN KIMIA bersifat dinamik berlangsung dalam ruang tertutup mengalami pergeseran yang dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi suhu volume ruangan tekanan ruangan Peta konsep kesetimbangan kimia A. ARTI KESETIMBANGAN Kesetimbangan Kimia itu bersifat dinamis, apakah maksudnya? 1. Reaksi Dapat Balik dan Tidak Dapat Balik Dalam peristiwa Kimia, kebanyakan reaksi-reaksi yang terjadi tidak dapat balik (irreversible) seperti peristiwa pembakaran, pembusukan, dan perkaratan. Kayu dibakar menjadi arang dan arang tidak mungkin lagi dapat balik menjadi kayu. Sampah dari bahan-bahan organik seperti daun-daunan, setelah membusuk tidak mungkin secara spontan akan kembali menjadi sampah daun. Begitu juga logam yang sudah berkarat (terkorosi) tak akan berubah menjadi logamnya tanpa proses-proses tertentu, yang mana prosesproses itu tidak terjadi secara spontan. Contoh-contoh reaksi kimia yang disebutkan di atas adalah reaksi irreversible (reaksi tidak dapat balik).
KIMIA XI SMA 95 Contoh: Fe (s) + O (g) + xh O (s) Fe O 3. xh O (s) Fe O 3. xh O (s) Fe (s) + O (g) + H O (l) Di lain pihak, juga banyak kita jumpai reaksi yang dapat balik (reversible), artinya zat-zat yang sudah bereaksi membentuk zat hasil, zat hasil itu dapat bereaksi kembali membentuk zat pereaksi dan terjadinya secara spontan. Contoh: Dalam industri Amonia (NH 3 ) yang bahan dasarnya gas N dan H terjadi reaksi sebagai berikut. N (g) + H (g) NH 3... (1) NH 3 yang terbentuk akan terurai kembali menghasilkan gas N dan gas H, bila ditulis: NH 3(g) N (g) + H (g)... () sehingga bila ke- reaksi di atas ditulis, akan menjadi N (g) + 3H (g) NH 3 (g) Tanda menunjukkkan reaksi dapat balik (reversible) dan tentunya masih banyak contoh-contoh lain yang berhubungan dengan reaksi dapat balik ini. Anda dapat mendiskusikan dengan teman-teman Anda dengan mencari contoh-contoh kejadian yang ada di sekitar.. Keadaan Kesetimbangan Pada reaksi dapat balik (reversible), komponen-komponen yang ada dalam reaksi terjadi pengurangan dan penambahan jumlah (konsentrasi) sehingga suatu saat jumlah (konsentrasi) masing-masing komponen itu tetap. Seperti yang digambarkan pada grafik reaksi A B berikut. A k o n s t r a s i B waktu A k o n s t r a s i B waktu A k o n s t r a s i B waktu (i) (ii) (iii) Gambar 4.1 Keadaan kesetimbangan Pada awal reaksi konsentrasi A (pereaksi) terjadi pengurangan, sebaliknya konsentrasi B (zat hasil) terjadi penambahan pada suatu saat konsentrasi A dan B tetap.
96 KIMIA XI SMA Ada tiga kemungkinan tetap itu, yaitu: Kemungkinan 1: Konsentrasi pereaksi [A] labih banyak daripada konsentrasi zat hasil [B], gambar (i) Kemungkinan : Konsentrasi pereaksi [A] sama dengan konsentrasi zat hasil [B], gambar (ii) Kemungkinan 3: konsentrasi pereaksi [A] lebih sedikit daripada konsentrasi zat hasil [B], gambar (iii) Suatu keadaan di mana komponen-komponen dalam reaksi tetap, dinamakan "reaksi dalam keadaan setimbang" atau "reaksi dalam keadaan kesetimbangan". 3. Kesetimbangan Dinamis Pada reaksi reversible yang sudah setimbang, kelihatannya reaksi sudah berhenti (tidak terjadi reaksi lagi). Akan tetapi pada kenyataannya secara mikroskopis reaksi tersebut masih berlangsung terusmenerus dengan laju reaksi sama. Kecepatan reaksi (laju reaksi) ke kanan (ke zat hasil) sama dengan laju reaksi ke kiri (penguraian zat hasil menjadi zat reaktan (pereaksi) (V 1 V ). Kesetimbangan demikian disebut kesetimbangan dinamis. A V 1 B V Dalam memperoleh gambaran kesetimbangan dinamis dapat kamu lakukan percobaan berikut. Percobaan 4.1 kesetimbangan dinamis Isilah tabung A dengan 10 ml larutan KMnO 4 dan tabung B dibiarkan kosong. Masukkan pipa kaca yang berbeda ukuran diameternya. Pipa I (diameter besar) ke dalam tabung reaksi A dan Pipa II (diameter kecil) ke dalam tabung reaksi B. Biarkan beberapa saat hingga dalam pipa terisi larutan KMnO 4 yang permukaannya sama tingginya dengan larutan KMnO 4 di luar A B pipa dalam tabung reaksi. Dengan menggunakan ibu jari tutuplah kedua pipa kaca tersebut. Dengan selalu menggunakan pipa kaca I, pindahlah isi tabung A ke dalam tabung B dan sebaliknya!
KIMIA XI SMA 97 Lakukan terus-menerus hingga diperoleh keadaan (tinggi larutan) kedua tabung tetap. Dari percobaan di atas apa kesimpulanmu tentang kesetimbangan dinamis? 4. Jenis-jenis Kesetimbangan Kesetimbangan dibedakan menjadi kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Perbedaan ini berdasarkan wujud zat yang ada dalam keadaan setimbang. a. Kesetimbangan homogen Kesetimbangan homogen adalah suatu kesetimbangan yang wujud zat-zatnya sama. Contoh: N (g) + 3H (g) NH 3(g) Fe 3+ (aq) + SCN- (aq) Fe(SCN) + (aq) b. Kesetimbangan heterogen Kesetimbangan heterogen adalah suatu kesetimbangan yang wujud zat-zatnya berbeda. Contoh: CaCO 3(s) CaO (s) + CO (g) H O (g) H O (l) PbSO 4(s) + I - (aq) PbI (s) + SO 4 - (aq) B. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERGESERAN KESETIMBANGAN Kesetimbangan dinamis akan terganggu kesetimbangannya oleh beberapa faktor, yaitu perubahan konsentrasi, perubahan tekanan (untuk sistem kesetimbangan gas), perubahan volum, dan perubahan suhu serta pengaruh katalisator. Seorang ahli Kimia bernama Henry Louis Le Chatelier (1850-1936) berkebangsaan Perancis, pada tahun 1884 menyampaikan pendapatnya yang dikenal dengan "asas Le Chatelier". Asas ini berbunyi: "Jika terhadap suatu sistem kesetimbangan dilakukan suatu aksi (tindakan) maka sistem kesetimbangan tersebut akan melakukan reaksi (pergeseran) untuk mengurangi pengaruh aksi tersebut." Berikut penjelasan azas Le Chatelier yang dirangkum dalam faktorfaktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan.
98 KIMIA XI SMA 1. Perubahan Konsentrasi Sesuai dengan asas le Chatelier, jika konsentrasi zat berubah, maka kesetimbangan akan bergeser untuk mengurangi pengaruh perubahan tersebut, sehingga membentuk kesetimbangan yang baru. Dalam mengubah konsentrasi dapat dilakukan cara berikut. - Jika konsentrasi zat diperbesar (ditambah) maka kesetimbangan bergeser dari arah zat tersebut. - Jika konsentrasi zat diperkecil (dikurangi) maka kesetimbangan bergeser ke arah zat tersebut. Contoh soal 4.1 Simak reaksi berikut: N (g) + 3H (g) NH 3(g) ke arah mana reaksi akar bergeser jika a. gas NH 3 yang terjadi dipisahkan b. gas N ditambah Jawab: a. Jika gas NH 3 yang terjadi dipisahkan, berarti konsentrasi NH 3 berkurang, maka reaksi bergeser ke arah NH 3 (kanan) b. Jika gas N bertambah, berarti, konsentrasi N bertambah, maka reaksi bergeser dari gas N (kiri) ke kanan (gas NH 3 bertambah) Dalam memahami pengaruh konsentrasi terhadap reaksi kesetimbangan, kita dapat mengamati reaksi kesetimbangan antara ion besi (III) yang berwarna kuning jingga, ion SCN - tidak berwarna dan ion Fe SCN + berwarna merah darah. Fe 3+ (aq) + SCN- FeSCN+ Percobaan 4. Pengaruh Konsentrasi Masukkan 5 ml air suling ke dalam gelas kimia, kemudian tambahkan tetes larutan KSCN 1 M dan tetes larutan FeCl 1 M. Aduklah larutan sampai homogen, kemudian bagilahlarutan itu sama banyak ke dalam 4 tabung reaksi. Tabung pertama digunakan sebagai pembanding. Tambahkan: a. 1 tetes larutan KSCN pekat ke dalam tabung reaksi ke- b. 1 tetes larutan FeCl 3 pekat ke dalam tabung reaksi ke-3 c. 1 tetes larutan NaOH 1 M ke dalam tabung reaksi ke-4 (larutan NaOH mengandung ion Na + dan ion OH -, ion OH - akan mengikat ion Fe 3+ membentuk endapan Fe(OH) 3 ) Guncangkan ketiga tabung tersebut dan bandingkan warnanya dengan tabung reaksi yang pertama. Perhatikan tabung reaksi ke-, 3, dan 4!
KIMIA XI SMA 99 tetes KSCN IM tetes FeCl3 IM KSCN IM FeCl IM NaOH IM HO 5 ml 5 ml A B C D Apa pengaruh penambahan larutan KSCN pada tabung reaksi ke-? Apa pengaruh penambahan larutan KSCN pada tabung reaksi ke-3 Apa pengaruh penambahan larutan KSCN pada tabung reaksi ke-4 Buatlah kesimpulan berdasarkan hasil pengamatan tentang pengaruh konsentrasi pada reaksi kesetimbangan.. Perubahan Tekanan Pengaruh perubahan tekanan pada reaksi keseimbangan hanya berlaku untuk reaksi-reaksi yang berwujud gas. Sesuai dengan asas le Chatelier, jika tekanan suatu sistem diubah, maka sistem akan mengurangi pengaruh perubahan tekanan dengan cara menggeser kesetimbangan. - Jika tekanan diperbesar (volum di perkecil), maka konsentrasi zat menjadi semakin besar. Dalam mengurangi tekanan maka reaksi bergeser ke jumlah mol gas yang kecil. - Jika tekanan diperkecil (volum diperbesar), maka konsentrasi zat menjadi semakin kecil. Dalam menambah tekanan, reaksi akan bergeser ke jumlah mol gas yang lebih besar. H H NH3 kesetimbangan volume di perkecil tekanan diperbesar kesetimbangan baru Contoh: Gambar 4. Pada reaksi: N (g) + 3H (g) NH 3(g) mol gas 4 mol gas - penambahan tekanan mengakibatkan reaksi bergeser ke kanan (mol gas lebih kecil)
100 KIMIA XI SMA - pengurangan tekanan mengakibatkan reaksi bergeser ke kiri (mol gas lebih besar). Pada reaksi: N (g) + O (g) NO (g) mol gas mol gas jumlah mol gas ruas kiri dan ruas kanan sama, maka perubahan tekanan tidak mempengaruhi/mengakibatkan pergeseran. 3. Perubahan Suhu Sesuai dengan asas le Chatelier, jika suhu sistem pada reaksi kesetimbangan dinaikkan, maka sistem akan menurunkan suhu dengan cara memberikan kalor pada pihak yang memerlukan kalor (endoterm). Jika suhu diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke reaksi eksoterm. Contoh: Pada reaksi kesetimbangan: N (g) + 3H (g) NH 3(g), DH -9 Kj Ke arah mana kesetimbangan bergeser jika suhu dinaikkan dan suhu diturunkan? Jawab: - jika suhu dinaikkan, reaksi bergeser ke reaksi endoterm (ke kiri) - jika suhu diturunkan, reaksi bergeser ke reaksi eksoterm (ke kanan). 4. Pengaruh Katalisator Suatu katalis akan memperbesar laju reaksi dengan cara menurunkan energi pengaktifan. Hal ini berarti pada reaksi kesetimbangan, katalis akan mempercepat reaksi maju maupun reaksi balik, sehingga mempercepat tercapainya kesetimbangan. Jadi, katalis berfungsi mempercepat tercapainya kesetimbangan, tetapi tidak bisa menggeser kesetimbangan sekaligus tidak mempengaruhi jumlah produk yang dihasil C. TETAPAN KESETIMBANGAN 1. Hukum Kesetimbangan Pada tahun 1864, Cato Maximillian Gulberg dan Peter Waage menemukan adanya hubungan yang tetap antara konsentrasi komponen-komponen dalam kesetimbangan yang dikenal dengan hukum kesetimbangan: "Pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat reaktan yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya akan menghasilkan suatu bilangan tetap."
KIMIA XI SMA 101 Misal: aa + bb cc + dd c d C D Kc [ ] [ ] a b [ A] [ B] di mana: K c tetapan kesetimbangan untuk konsentrasi [ ] tanda konsentrasi a, b, c, d koefisien reaksi. Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (K c ) a. Reaksi kesetimbangan homogen Contoh: N (g) + 3H (g) NH 3(g) NH K c [ 3 ] [ N][ H] 3 Satuan K c tergantung pada rumus K c nya. Untuk rumus K c di atas, satuan K c adalah: M Kc M M 1 M M 3 3 3 b. Reaksi kesetimbangan heterogen Pada kesetimbangan heterogen, komponen yang berwujud zat padat murni atau zat cair murni tidak mempengaruhi kesetimbangan sehingga tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan. Contoh: - BiCl 3(aq) + H O (l) BiOCl (s) + HCl (aq) HCl Kc [ ] [ BiCl3] - 3Fe (s) + 4H O (g) Fe 3 O 4(s) + 4H (g) H Kc [ ] 4 4 [ HO]
10 KIMIA XI SMA 3. Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp) Tetapan kesetimbangan untuk sistem kesetimbangan gas dapat dinyatakan berdasarkan tekanan parsial gas. Oleh karena yang mempengaruhi tekanan adalah fase gas maka perhitungan dilakukan hanya untuk fase gas baik kesetimbangan homogen maupun kesetimbangan heterogen. a. Reaksi kesetimbangan homogen Reaksi kesetimbangan homogen secara umum: aa (g) + bb (g) cc (g) + dd (g) p p K C c D d p ( ) ( ) ( pa) a ( pb) b di mana: Kp tetapan kesetimbangan tekanan p A tekanan parsial A p B tekanan parsial B p C tekanan parsial C p D tekanan parsial D a, b, c, d koefisien reaksi Contoh N (g) + 3H (g) NH 3(g) ( NH KP P 3) ( PN)( PH) 3 b. Reaksi kesetimbangan heterogen Dalam kesetimbangan heterogen, yang masuk dalam perhitungan hanya yang berwujud gas saja. CaO (s) + SO (g) CaSO 3(s) KP 1 ( pso) 4. Hubungan K c dan K p Dari persamaan gas ideal: PV nrt P n V RT
KIMIA XI SMA 103 Keterangan: P tekanan R tetapan gas T suhu n M (molaritas), maka V P MRT Untuk reaksi kesetimbangan aa (g) + bb (g) cc (g) +dd (g) Keterangan: p A [A]RT p C [C]RT p B [B]RT p D [D]RT maka: ( p p Kp C) c ( D) d ( pa) a ( pb) b c d ([ CRT ] ) ([ DRT ] ) Kp a b ([ ART ] ) ([ BRT ] ) c d c+ d [ C] [ D] ( RT) Kp. a b a+ b [ A] [ B] ( RT) (c+d) (a+b) Kp Kc. ( RT) n Kp Kc( RT) Ketarangan: Kp tetapan kesetimbangan tekanan parsial Kc tetapan kesetimbangan konsentrasi R tetapan gas 0,0805 liter atm mol -1 K -1 T suhu ( o K) n koefisien hasil koefisien reaktan Contoh: SO 3(g) SO (g) +O (g) Kp Kc(RT) (+1) Kp K C. RT 5. Kesetimbangan Disosiasi Disosiasi adalah penguraian suatu senyawa menjadi zat lain yang lebih sederhana
104 KIMIA XI SMA Contoh: NH 3(g) N (g) +3H (g) HI (g) H (g) +I (g) Derajat disosiasi (α) adalah perbandingan jumlah mol zat yang terurai dengan jumlah mol zat mula-mula. α jumlah mol zat yang terdisosiasi jumlah mol zat mula - mula Harga derajat disosiasi antara 0 sampai dengan 1 (0 < α <1) 1. Bila α 0 artinya zat tidak terdisosiasi zat. Bila α 1, artinya zat terdisosiasi sempurna Contoh soal 4. 1. Dalam ruang liter dimasukkan 0,8 mol gas HI sehingga terurai menurut persamaan reaksi kesetimbangan: HI (g) H (g) +I (g) Jika dalam keadaan setimbang gas I yang terbentuk 0, mol a. Tentukan harga tetapan kesetimbangan Kc! b. Jika pada suhu tetap dimasukkan 0,4 mol gas HI, tentukan komposisi gas pada keadaan setimbang! Jawab: a. Reaksi: HI (g) H (g) + I (g) mula-mula 0,8 mol bereaksi 0,4 mol 0, mol 0, mol Kesetimbangan 0,4 mol 0, mol 0, mol [ ] [ H I Kc ][ ] [ HI] 01,. 0,1 ( 0, ) 001, 004, 05, 04, M 0, M 0, M 0, M 0,1 M 0,1 M
KIMIA XI SMA 105 b. Reaksi: HI (g) H (g) + I (g) mula-mula 0,4 mol + 0,4 mol 0, mol 0, mol bereaksi x mol x mol x mol Kesetimbangan (0,8 x) mol (0, x) mol (0,+x) mol [ ] [ H I Kc ][ ] pada suhu tetap harga K tetap c [ HI] 0, + x ( ). ( 0, + x ) 0,8 x ( ) 0, + x ( ) ( 08, x) 0, + x 05, 08, x 0508, (, x) 0, + x 04, x 0, + x 0, x x 01, Jadi susunan gas dalam kesetimbangan baru adalah: 08, x [ HI] 08,. 0,1 03, M 0, + x [ I] [ H] 0, +0,1 015, M 08, x M 0, + x M 0, + x M. Dalam ruangan tertutup yang volumenya 5 liter, 5 mol amoniak terurai sebanyak 40% menurut reaksi: NH 3(g) N (g) +3H (g) Dalam keadaan setimbang, tekanan total adalah 7 atmosfer. Tentukan harga tetapan kesetimbangan tekanan parsial!
106 KIMIA XI SMA Jawab: Reaksi: NH 3(g) N (g) + 3H (g) mula-mula 5 mol bereaksi 5 x 40% mol 1 mol 3 mol Kesetimbangan 3 mol 1 mol 3 mol 7 mol 3 3 ( PN )( PH ) p NH. 7 3 atm 3 Kp 7 ( PNH ) 3 1 pn. 7 1 atm 3 7 1. ( 3) 3 ( 3) ph. 7 3 atm 7 3 atm 3 3. Diketahui reaksi kesetimbangan: SO 3(g) SO (g) +O (g) Harga Kc pada suhu 47 o C 0,5 M dan tetapan gas adalah 0,08 liter atm mol -1 K -1. Tentukan harga Kp! Jawab: SO 3(g) SO (g) +O (g) n ( + 1) 1 Kp Kc. (RT) n 0,5. (0,08. 700) 8,7 atm 4. Dalam ruangan bervolum 1 liter terdapat kesetimbangan gas-gas menurut reaksi: NH 4 Cl (g) NH 3(g) + HCl (g) Pada saat tercapai kesetimbangan, susunan gas tersebut adalah 50 mol NH 4 Cl 0 mol NH 3 dan 0 mol HCl. Tentukan derajat disosiasi NH 4 Cl! Jawab: Reaksi: NH 4 Cl (g) NH 3(g) + HCl (g) mula-mula 70 mol bereaksi 0 mol 0 mol 0 mol Kesetimbangan 50 mol 0 mol 0 mol mol zat bereaksi α mol mula - mula 0 70 7
D. KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI KIMIA XI SMA 107 Penerapan prinsip kesetimbangan bisa kita lihat dalam industri pembuatan amonia dan asam sulfat berikut. 1. Pembuatan amonia menurut proses Haber Bosch Amonia dapat dibuat sesuai persamaan reaksi berikut. N (g) + 3H (g) NH 3(g) H -9 kj Agar menghasilkan amonia sebanyak mungkin maka reaksi harus bergeser ke kanan. Agar reaksi bergeser ke kanan maka: a. NH 3 yang terbentuk harus segera dipisahkan dengan cara pengembunan b. volum diperkecil dan tekanan diperbesar c. suhu diturunkan, suhu optimum yang digunakan ± 500 o C d. digunakan katalisator besi oksida. Pembuatan asam sulfat menurut proses kontak Reaksi-reaksi yang terjadi pada pembuatan asam sulfat sebagai berikut. a. S (s) + O SO (g) b. SO( g) + O( g) VO 5 o 500 C SO 3 H -196 kj c. SO 3(s) + H SO 4(aq) H S O 7(l) d. H S O 7(l) + H O (l) H SO 4(aq) Menurut reaksi kedua (kesetimbangan) agar diperoleh hasil sebanyak mungkin dapat dilakukan dengan cara: a. suhu diturunkan, suhu optimum yang digunakan ± 500 o C b. katalisator yang digunakan V O 5 penggunaan katalistaor untuk mempercepat reaksi. Latihan 1. Jelaskan pengertian kesetimbangan?. Sebutkan tiga faktor yang mempengaruhi kesetimbangan dan jelaskan! 3. Kondisi yang bagaimana yang dibutuhkan pada pembuatan amoniak (proses Haber) agar diperoleh hasil yang optimal? Jelaskan!
108 KIMIA XI SMA Kata Kunci Kesetimbangan kimia Reversible Kesetimbangan dinamis, Kesetimbangan homogen Kesetimbangan heterogen Irreversible Tetapan kesetimbangan konsentrasi (K C ) Tetapan kesetimbagan tekanan parsial (K p ) Keadaan kesetimbangan Kesetimbangan dissosiasi Derajat dissosiasi Proses Haber Bosch Proses kontak Asas le Chatelier RANGKUMAN - Reaksi irreversibel adalah reaksi yang berlangsung satu arah - Reaksi reversibel adalah reaksi yang berlangsung dua arah - Ciri-ciri kesetimbangan dinamis: - reaksi berlangsung dalam dua arah yang berlawanan - tidak terjadi perubahan makroskopis, tetapi perubahan mikroskopis tetap berlangsung. - reaksi berlangsung terus-menerus - reaksi terjadi dalam ruang tertutup - laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri - Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan antara lain: - konsentrasi - volum/tekanan - temperatur - katalisator - Hukum kesetimbangan Hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi zatzat pereaksi yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya akan menghasilkan bilangan tetap. aa (g) + bb (g) cc (g) +dd (g) c d [ C] [ D] Kc a b [ A] [ B] ( P P Kp C) c ( D) d ( PA ) a ( PB ) b - Untuk kesetimbangan heterogen, komponen yang berwujud zat padat murni atau zat cair murni tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan dan tidak di-
KIMIA XI SMA 109 sertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan. - Hubungan Kc dan Kp Kp Kc. (RT) n - Harga Kc tetap bila suhu tetap - Disosiasi adalah peristiwa penguraian suatu senyawa menjadi zat lain yang lebih sederhana - Derajat disosiasi (α) adalah perbandingan jumlah mol zat yang terdisosiasi dengan jumlah mol zat mula-mula Harga 0 < α < 1 P ELATIHAN SOAL I. Silanglah (x) huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang tepat! 1. Suatu reaksi reversibel mencapai kesetimbangan apabila... a. jumlah mol zat-zat di sebelah kiri sama dengan jumlah mol zat-sat di sebelah kanan b. reaksi telah berhenti c. laju reaksi ke kiri sama dengan laju reaksi ke kanan d. jumlah massa zat hasil reaksi sama dengan jumlah massa zat-zat pereaksi e. salah satu pereaksi telah habis bereaksi. Harga tetapan kesetimbangan Kc dipengaruhi oleh... a. suhu b. volum c. tekanan d. konsentrasi e. katalisator 3. Di antara persamaan reaksi kesetimbangan di bawah ini kesetimbangan yang bergeser ke kanan jika tekanan diperbesar adalah... a. HI (g) H (g) +I (g) b. N O 4(g) NO (g) c. CaCO 3(s) CaO (s) +CO (g) d. NO (g) +O (g) NO (g) e. S (s) +O (g) SO (g)
110 KIMIA XI SMA 4. Ditentukan reaksi kesetimbangan: CO (g) +3H (g) CH 4(g) + H O (g) Bila pada suhu tetap volume sistem diperkecil maka... a. kesetimbangan bergeser ke kanan dan harga Kc makin besar b. kesetimbangan bergeser ke kanan dan harga Kc makin kecil c. kesetimbangan bergeser ke kanan dan harga Kc tetap d. kesetimbangan bergeser ke kiri dan harga Kc makin besar e. kesetimbangan bergeser ke kiri dan Kc makin kecil 5. Pada suhu 458 o C harga tetapan kesetimbangan untuk reaksi: H (g) +I (g) HI (g) adalah 49 Bila pada suhu tetap dalam ruang bervolum 10 liter dimasukkan campuran gas-gas yang terdiri atas mol H, mol I, dan 4 mol HI maka campuran tersebut... a. setimbang b. bergeser ke kiri c. bergeser ke kanan d. tidak bergeser e. tidak dapat ditentukan 6. Pada pemanasan kalsium hidrogen karbonat menurut reaksi: Ca(HCO 3 ) (s) CaO (s) + H O (g) + CO (g) Jika setelah setimbang tekanan total adalah 3 atm maka harga tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp) adalah... a. 1 atm 3 b. atm 3 c. 3 atm 3 d. 4 atm 3 e. 5 atm 3 7. Dalam volum 5 liter dipanaskan 5,1 gram gas amonia (Mr 17) sampai suhu 350 o C hingga terdisosiasi menurut persamaan: NH 3(g) N (g) +3H (g) Jika pada keadaan setimbang dalam ruang terdapat 0,075 mol gas nitrogen maka gas amonia yang telah terdisosiasi adalah... a. 15% d. 50% b. 5% e. 75% c. 40% 8. 0,1 mol lantanum oksalat, La (C O 4 ) diletakkan dalam ruang hampa 10 liter dan dibiarkan terurai hingga mencapai kesetimbangan: La (C O 4 ) 3(s) La (O 3 ) (s) + 3CO (g) + 3CO (g) pada suhu tetap. Jika dalam keadaan setimbang ini tekanan total dalam ruang tersebut adalah 0, atm maka tetapan kesetimbangan Kp bagi reaksi di atas sama dengan... a. 6,4 x 10-5 atm 6 b. 1,0 x 10-6 atm 6 c. 4,0 x 10 - atm 6 d. 1,0 x 10 - atm e. 1,3 x 10-9 atm -6
KIMIA XI SMA 111 9. Pada suhu tertentu konsentrasi kesetimbangan dari zat-zat dalam reaksi: A (g) +B (g) C (g) + D (g) adalah: [A] [B] 0,1 molar dan [C] [D] 0, molar Pada suhu yang sama 0, molar A, 0, molar B, 0,3 molar C dan 0,3 molar D, dimasukkan ke dalam suatu ruang hampa, konsentrasi zat A setelah tercapai kesetimbangan adalah... a. 0,1 molar d. 0,13 molar b. 0, molar e. 0,167 molar c. 0,033 molar 10. Konstanta kesetimbangan K untuk reaksi: SO (g) +O (g) SO 3(g) adalah 1600 Pada temperatur yang sama, harga konstanta kesetimbangan dari reaksi: SO 3(g SO (g) + 1 O (g) ialah... 1 a. d. 30 30 1 b. e. 40 40 c. 1 50 II. Kerjakan soal-soal berikut ini! 1. Ditentukan reaksi kesetimbangan BiCl 3(aq) + H O (l) BiOCl (s) + HCl (aq) a. Ke arah manakah kesetimbangan bergeser jika pada suhu tetap ditambah air? Jelaskan! b. Ke arah manakah kesetimbangan bergeser jika pada suhu tetap ditambah NaOH? Jelaskan! c. Ke arah manakah kesetimbangan bergeser jika pada suhu tetap ditambah BiOCl? Jelaskan!. Tuliskan persamaan kesetimbangan (Kc dan Kp) untuk reaksi kesetimbangan berikut. a. HI (g) H (g) +I (g) b. N O 4(g) NO (g) c. H O (l) H (g) +O (g) d. H S (g) +3O (g) H O (g) + SO (g) e. Na CO 3(s) + SO (g) + 1 O (g) Na SO 4(aq) +CO (g)
11 KIMIA XI SMA 3. Tuliskan persamaan reaksi homogen untuk rumus berikut. H I ( PNO ) a. Kc [ ][ ] c. Kp [ HI] ( PNO) ( PO ) H O Br b. Kc [ ] [ ] 4 d. [ HBr] [ O] ( P Kp NOBr) ( PNO) ( PBr ) 4. Pada suhu 7 o C, 0% gas HI telah terdisosiasi menurut persamaan reaksi: HI (g) H (g) + I (g) Jika dalam ruang bervolum 5 liter pada suhu tersebut telah dimasukkan 1 mol gas HI dan diketahui tetapan gas 0,08 liter atm mol -1 K -1. a. Tentukan susunan gas-gas dalam keadaan setimbang pada suhu tersebut! b. Tentukan harga Kc! c. Tentukan harga Kp! 5. Pada suhu tertentu dalam ruang 4 liter dipanaskan 80 gram gas SO 3 (Mr 80) sehingga sebagian terurai membentuk gas SO dan gas O menurut reaksi: SO 3(g) SO (g) + O (g) Pada saat kesetimbangan tercapai, perbandingan jumlah mol gas SO 3 dengan O adalah : 3. a. Tentukan derajat disosiasi SO 3! b. Tentukan persen SO 3 yang terurai! c. Tentukan susunan gas-gas setelah disosiasi!