Kesetimbangan dinamis adalah keadaan dimana dua proses yang berlawanan terjadi dengan laju yang sama, akibatnya tidak terjadi perubahan bersih dalam sistem pada kesetimbangan Uap mengembun dengan laju yang sama dengan air menguap Pelarutan padatan, sampai pada titik laju padatan yang terlarut sama dengan padatan yang mengendap saat konsentrasi larutan jenuh (tidak ada perubahan konsentrasi)
H O(l) H O(g) NaCl(s) H O NaCl(aq) I (H O) I (CCl 4 ) CO(g) + H (g) CH 3 OH(g)
Forward: CO(g) + H (g) CH 3 OH(g) Reverse: CH 3 OH(g) CO(g) + H (g) k -1 k 1 R fwrd = k 1 [CO][H ] R rvrs = k -1 [CH 3 OH] At Equilibrium: R fwrd = R rvrs CO(g) + H (g) k 1 CH 3 OH(g) k -1 k 1 [CO][H ] = k -1 [CH 3 OH] k 1 k -1 [CH 3 OH] = [CO][H ] = K c
General Chemistry: Chapter 16
CO(g) + H (g) k 1 k -1 CH 3 OH(g) K c = [CH 3 OH] [CO][H ] [CH 3 OH] [CO]([H ]) [CH 3 OH] [CO][H ] K c(1) = 1.19 M -1 0.596 M -1 14. M - K c() =.17 M -1 1.09 M -1 14. M - K c(3) =.55 M -1 1.8 M -1 14. M -
Untuk reaksi umum, aa + bb + gg + hh + Rumus tetapan kesetimbangan berbentuk [ G] [ A] g a [ H ] [ B] b h...... K c Pembilang adalah hasil kali konsentrasi spesies-spesies yang ditulis disebelah kanan persamaan ([G], [H] ) masing-masing konsentrasi dipangkatkan dengan koefisien dalam persamaan reaksi yang setara (g, h ). Penyebut adalah hasil kali konsentrasi spesies-spesies yang ditulis disebelah kiri persamaan ([A]. [B]..) juga setiap konsentrasi dipangkatkan dengan koefisien reaksinya (a, b, ). Nilai numerik tetapan kesetimbangan K c sangat tergantung pada jenis reaksi dan suhu.
Jika ada 3 reaksi berikut: SO (g) + O (g) SO 3(g) K c (a) =,8 x 10 1000 K SO 3(g) SO (g) + O (g) K c (b) =? SO (g) + ½ O (g) SO 3(g) K c (c) =? K K K c c c ( a) ( b) ( c) [ SO [ SO [ SO [ SO ] ] [ SO ] ] [ SO 3 3 [ O [ O 3 ][ O ] ],8 ] ]? 1/? x 10 pada1000 K
Persamaan apapun yang digunakan untuk K c harus sesuai dengan reaksi kimianya yang setara Jika persamaannya dibalik, nilai K c dibalik yaitu persamaan yang baru kebalikan dari persamaan aslinya Jika koefisien dalam persamaan setara dikalikan dengan faktor yang sama, tetapan kesetimbangan yang baru adalah akar berpangkat faktor tersebut didapat tetapan kesetimbangan yang lama
Untuk reaksi NH 3 ½ N + 3/ H Kc = 5, x 10-5 pada 98 K. Berapakah nilai Kc pada 98 K untuk reaksi N + 3H NH 3
Jika diketahui: N (g) + O (g) NO (g) K c = 4,1 x 10-31 N (g) + ½ O (g) N O (g) K c =,4 x 10-18 Bagaimana K c reaksi: N O (g) + ½ O (g) NO (g) K c =? Kita dapat menggabungkan persamaan diatas N (g) + O (g) NO (g) K c = 4,1 x 10-31 N O (g) N (g) + ½ O (g) K c = 1/(,4 x 10-18 ) = 4, x 10 17 N O (g) + ½ O (g) NO (g) K c =?
[ NO] [ N ][ O K c [ N ][ O ] x ] [ N O] ( bersih) K c 1/ (1) x K c [ N () [ NO] O][ O 4,1 x10 ] 1/ 31 K c ( net) x 4, x10 17 1,7 x10 13 Tetapan kesetimbangan untuk reaksi bersih adalah hasil kali tetapan kesetimbangan untuk reaksi-reaksi terpisah yang digabungkan
Tetapan kesetimbangan dalam sistem gas dapat dinyatakan berdasarkan tekanan parsial gas, bukan konsentrasi molarnya Tetapan kesetimbangan yang ditulis dengan cara ini dinamakan tetapan kesetimbangan tekanan parsial dilambangkan K p. Misalkan suatu reaksi SO (g) + O (g) SO 3(g) K c =,8 x 10 pd 1000 K [ SO K c [ SO ] 3 ] [ O ]
Sesuai dengan hukum gas ideal, PV = nrt nso P n P n P 3 SO3 SO SO O O [ SO] 3 [ SO ] [ O ] V RT V RT V RT Dengan mengganti suku-suku yang dilingkari dengan konsentrasi dalam K c akan diperoleh rumus; K c ( P SO ( P SO / RT ) / RT ) ( P O / RT ) ( P ( P Terlihat ada hubungan antara K c dan K p yaitu: K c K p 3 x RT dan K p SO K c RT SO ) 3 ) ( P O K c x RT ) ( RT ) 1
Jika penurunan yang sama dilakukan terhadap reaksi umum: aa (g) + bb (g) + gg (g) + hh (g) + Hasilnya menjadi K p = K c (RT) n Dimana n adalah selisih koefisien stoikiometri dari gas hasil reaksi dan gas pereaksi yaitu n = (g+h+ ) (a+b+ ) dalam persamaan diatas kita lihat bahwa n = -1
Reaksi A (g) + B (g) C (g) dibiarkan mencapai kesetimbangan. Jumlah awal dari pereaksi yang ada dalam wadah 1,80 L adalah 1,18 mol A dan 0,78 mol B. pada kesetimbangan jumlah mol A adalah 0,94 mol, berapa nilai K c reaksi ini? (0,77) Tentukan nilai K c dari K p yang diberikan SO Cl (g) NO (g) + O (g) SO (g) + Cl (g) K p =,9x10 - pd 303K NO (g) K p = 1,48x10 4 pd 184 o C (1,x10-3 ) (5,55x10 5 )
Persamaan tetapan kesetimbangan hanya mengandung suku-suku yang konsentrasi atau tekanan parsialnya berubah selama reaksi berlangsung Atas dasar ini walaupun ikut bereaksi tapi karena tidak berubah, maka padatan murni dan cairan murni tidak diperhitungkan dalam persamaan tetapan kesetimbangan.
C (p) + H O (g) CO (g) + H (g) K c [ CO][ H [ H O] ] CaCO 3(c) CaO (c) + CO (g) K c = [CO (g) ] Atau jika dituliskan dalam bentuk tekanan parsial menjadi K p = P CO K p = K c (RT) Latihan Tekanan uap air pada 5 o C ialah 3,8 mmhg. Tuliskan K p penguapan air dalam satuan atm. Berapa nilai K c untuk proses penguapan ini! (Kp = 0,0313 Kc = 1,8x10-3 )
Arti Nilai Tetapan Kesetimbangan Nilai numeris K c atau K p yang sangat besar menandakan bahwa reaksi berjalan ke kanan sebagaimana dituliskan, berlangsung sempurna atau mendekati sempurna Nilai numeris K c atau K p yang sangat kecil menyatakan bahwa reaksi ke kanan sebagaimana dituliskan tidak berlangsung besar-besaran
Meramalkan Arah dan Besarnya Reaksi Pada setiap saat selama berlangsungnya reaksi dapat dirumuskan nisbah konsentrasi-konsentrasi yang bentuknya sama dengan rumus tetapan kesetimbangan. Nisbah ini disebut kuosien (quotient) reaksi [ G] Q [ A] g a [ H ] [ B] Apabila nilai yang disubstitusikan kedalam kuosien reaksi Q merupakan konsentrasi-konsentrasi dalam keadaan setimbang, maka Q akan sama dengan K. b...... h
H (g) + I (g) HI (g) K c = 50, 1 3
Reaksi bersih berlangsung dari kiri ke kanan jika Q < K c Reaksi bersih berlangsung dari kanan ke kiri jika Q > K c
Reaksi CO(g) + H O(g) CO (g) + H (g) Kc = 1,00 pada kira-kira 1100 K. Sejumlah zat berikut dicampur pada suhu tersebut dan dibiarkan bereaksi: 1,00 mol CO, 1,00 mol H O,,00 mol CO dan,00 mol H. Kearah mana reaksi akan berjalan dan bagaimana komposisi akhirnya?
Usaha untuk mengubah suhu, tekanan atau konsentrasi pereaksi dalam suatu sistem dalam keadaan setimbang merangsang terjadinya reaksi yang mengembalikan kesetimbangan pada sistem tersebut
Q Q [ SO [ SO [ SO [ SO ] ] 3 3 ] [ O ] [ O ] ] Kc Kc Kesetimbangan awal Gangguan Kesetimbangan akhir
Jika tekanan pada campuran kesetimbangan yang melibatkan gas ditingkatkan reaksi bersih akan berlangsung kearah yang mempunyai jumlah mol gas lebih kecil begitupun sebaliknya SO (g) + O (g) SO 3 (g) K c =,8 x 10
Pengaruh tidaknya gas lembam tergantung pada cara melibatkan gas tersebut Jika sejumlah gas helium ditambahkan pada keadaan volume tetap, tekanan akan meningkat, sehingga tekanan gas total akan meningkat. Tetapi tekanan parsial gas-gas dalam kesetimbangan tetap Jika gas ditambahkan pada tekanan tetap, maka volume akan bertambah. Pengaruhnya akan sama dengan peningkatan volume akibat penambahan tekanan eksternal. Gas lembam mempengaruhi keadaan kesetimbangan hanya jika gas tersebut mengakibatkan perubahan konsentrasi (atau tekanan parsial) dari pereaksi-pereaksinya
Penambahan kalor akan menguntungkan reaksi serap-panas (endoterm) Pengurangan kalor akan menguntungkan reaksi lepas-panas (eksoterm) Peningkatan suhu suatu campuran kesetimbangan menyebabkan pergeseran kearah reaksi endoterm. Penurunan suhu menyebabkan pergeseran kearah reaksi eksoterm
Sebanyak 0,100 mol I (g) dimasukkan kedalam ruang hampa sebesar 1,00 L pada suhu 100 o C, 5% dari senyawa tersebut mengurai menjadi atom-atom I. Untuk reaksi I (g) I (g). Berapakah nilai K c dan K p! (Kc=1,1x10 - Kp=1,3) Sebanyak 1,00 g PCl 5 dimasukkan kedalam wadah 50 ml, kemudian dipanaskan sampai 50 o C, dimana disosiasi PCl 5 dibiarkan mencapai kesetimbangan PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl (g). Banyaknya Cl yang berada dalam kesetimbangan diketahui 0,5 g. Berapa nilai K c untuk reaksi tersebut! (3,8x10 - ) Sebanyak 0,100 mol H dan 0,100 mol I dimasukkan kedalam wadah 1,50 L dan campuran ini dibiarkan mencapai kesetimbangan pada suhu 445 o C. Berapakah mol I yang ada pada waktu kesetimbangan tercapai? (x10-3 mol I ) H (g) + I (g) HI (g), K c = 50, pada 445 o C
Umumnya tetapan kesetimbangan suatu reaksi tergantung pada suhu Nilai K p untuk reaksi oksidasi belerang dioksida diperlihatkan pada tabel berikut
Hubungan pada tabel tersebut dapat dituliskan dengan: log K o H 1,303R T Persamaan garis lurus y = m.x + b tetapan Dan jika ada dua keadaan yang berbeda kita dapat menghubungkan dengan modifikasi sederhana hingga diperoleh: log K K 1 o H,303R T T TT1 1
K dan K 1 adalah tetapan kesetimbangan pada suhu kelvin T dan T 1. H o adalah entalpi (kalor) molar standar dari reaksi. Nilai positif dan negatif untuk parameter ini dimungkinkan dan diperlukan asumsi bahwa H o tidak tergantung pada suhu Menurut prinsip Le Chatelier, jika H o > 0 (endoterm) reaksi kedepan terjadi jika suhu ditingkatkan, menyiratkan bahwa nilai K meningkat dengan suhu. Jika H o < 0 (eksoterm) reaksi kebalikan terjadi jika suhu ditingkatkan dan nilai K menurun dengan suhu Persamaan diatas menghasilkan nilai kuantitatif yang sesuai dengan pengamatan kualitatif dari prinsip Le Chatelier.
Untuk reaksi N O 4(g) NO (g), H o = +61,5 kj/mol dan K p = 0,113 pada 98K Berapa nilai K p pada 0 o C? (1,x10 - ) Pada suhu berapa nilai K p = 1,00 (36 K)
Katalis dalam reaksi dapat balik dapat mempercepat reaksi baik kekanan atau kekiri. Keadaan kesetimbangan tercapai lebih cepat tetapi tidak mengubah jumlah kesetimbangan dari spesies-spesies yang bereaksi. Peranan katalis adalah mengubah mekanisme reaksi agar tercapai energi aktivasi yang lebih rendah. Keadaan kesetimbangan tidak bergantung pada mekanisme reaksi Sehingga tetapan kesetimbangan yang diturunkan secara kinetik tidak dipengaruhi oleh mekanisme yang dipilih.