Makalah Kimia Dasar

BAB I

PENDAHULUAN

Pada dasarnya, istilah kesetimbangan berhubungan dengan apa yang kita sebut ”keseimbangan kimia” akan tetapi, keseimbangan ini merupakan keseimbangan Mekanik. Dalam keseimbangan mekanik, jika resultan gaya      ( net force) pada suatu benda sama dengan nol, sehingga sebuah benda dikatakan kesetimbangan mekanik jika benda tersebut tidak sedang mengalami perubahan dalam gerakannya (percepatannya sama dengan nol). Apakah kesetimbangan kimia itu? Simaklah penjelasan berikut ini!.

Ketika suatu reaksi kimia berlangsung dalam sebuah bejana yang mencegah masuk atau keluarnya zat-zat yang terlibat dalam reaksi tersebut. Maka besaran-besaran (kuantitas-kuantitas) dari komponen-komponen reaksi tersebut berubah ketika beberapa komponen tersebut digunakan dan komponen lainnya terbentuk. Akhirnya, ini akan berakhir, setelah komposisinya tetap selam sistem ter      sebut tidak terganggu, sehingga sistem tersebut kemudian di katakan berada dalam keadan kesetimbangan atau lebih sederhana ”berada dalam kesetimbangan” dengan kata lain, sebuah reaksi kimia berada dalam kesetimbanagan ketika tidak ada kecenderungan kuantitas-kuantitas zat-zat peraksi dan zat hasil reaksi untuk berubah.

Jadi latar belakang penyusunan makalah ini adalah untuk mengetahui apakah yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia, apa saja faktor-faktor yang mempengaruhinya, Tetapan kesetimbangan, perhitungan tetapan kesetimbangan, dan bagaimana penerapan kesetimbangan kimia dalam industri.

A.    Reaksi Kesetimbangan

Reaksi kesetimbangan adalah reaksi dimana zat-zat hasil reaksi ( produk ) dapat bereaksi kembali membentuk zat-zat semula ( reaktan ). Jadi reaksi berlangsung dua arah ( reversibel ) :

suatu reaksi bolak-balik mencapai keadaan setimbang Pada saat laju reaksi ke kanan = laju reaksi ke kiri

kita dapat mengetahui bahwa suatu reaksi bolak-balik telah mencapai kesetimbangan, saat tercapai kesetimbangan jumlah zat-zatnya baik reaktan maupun produk tidak lagi berubah. Jumlah zat sebanding dengan mol dan konsentrasi sehingga saat setimbang mol dan konsentrasi zat-zatnya tetap.

Walaupun reaksi kimia sudah mencapai keadaan setimbang akan tetapi reaksi tetap berlangsung pada tingkat molekul/mikroskopis. karena kecepatan reaksi maju/ke kanan = reaksi balik/ke kiri maka seakan-akan reaksinya sudah berhenti.

Ciri khas reaksi kesetimbangan :

"Zat-zat ruas kiri ( reaktannya ) tidak pernah habis"

Pada saat terjadi kesetimbangan, maka harga tetapan kesetimbangan (Kc) dapat ditentukan. Nilainya ditentukan dengan menggunakan perbandingan konsentrasi zat-zatnya saat tercapai kesetimbangan.

dari bentuk persamaan di atas dapat disimpulkan :

Jika nikai K > 1 maka hasil/produk yang dihasilkan banyak

Jika nikai K < 1 maka hasil/produk yang dihasilkan sedikit

Hal PENTING yang perlu kalian ketahui !

Untuk reaksi yang sama harga Kc hanya dipengaruhi suhu. Selama suhu tetap maka K tetap. Harga K berubah hanya apabila suhunya berubah. perubahan harga K tergantung jenis reaksinya :

Reaksi Endoterm ( menyerap kalor / delta H nya positif ) : K berbanding lurus dengan suhu. Artinya jika suhunya meningkat maka K nya juga meningkat dan sebaliknya jika suhunya menurun maka K nya juga menurun.

Reaksi Eksoterm ( melepas kalor / delta H nya negatif ) : K berbanding terbalik dengan suhu. Artinya jika suhunya meningkat maka K nya menurun dan sebaliknya jika suhunya menurun maka K nya meningkat.

Membandingkan harga K dengan beberapa reaksi :

1.      Jika reaksi dibalik maka K menjadi 1/K

^2.        Jika reaksinya dikalikan n maka K menjadi Kⁿ

3.      Jika reaksinya dibagi n maka K menjadi akar n nya K

4.      Jika dua reaksi atau lebih dijumlahkan maka harga K tiap-tiap reaksi dikalikan

Diketahui tetapan kesetimbangan 2 reaksi sebagai berikut :

Kc nya berturut-turut adalah 4 dan 8 maka tetapan kesetimbangan bagi reaksi :

adalah ! Untuk mengetahui perubahan nilai tetapan kesetimbangan ( K ) yang kita perhatikan adalah senyawa yang spesifik yang ada untuk tiap-tiap reaksi.

untuk reaksi pertama yang kita perhatikan perubahannya adalah senyawa B karena senyawa B tidak ada pada reaksi ke dua. Senyawa B yang mula-mula di ruas kiri menjadi di ruas kanan dan dikalikan 2 (karena angka koefisiennya berubah dari 1 menjadi 2 berarti berubah menjadi dua kalinya).

maka reaksinya ditulis :

karena dibalik maka K = 4 menjadi K = 1/4 kemudian dikalikan 2 maka K = 1/4 berubah lagi menjadi kuadratnya K = (1/4)² = 1/16

untuk reaksi kedua tidak mengalami perubahan karena senyawa spesifiknya yaitu senyawa D tetap ada di ruas kiri dan angka koefisiennya pun tetap = 1 sehingga K nya juga tetap 8. Dari reaksi pertama yang telah diubah dengan reaksi kedua digabung menjadi :

senyawa yang sama di ruas kiri dan kanan saling coret....
karena digabung maka nilai K = 1/16 dan K = 8 dikalikan sehingga menjadi :

K = 1/16 . 8 = ½

B.     Pergeseran Kesetimbangan

Pada reaksi kesetimbangan, jumlah zat-zat pereaksi maupun hasil reaksi tidak berubah terhadap waktu, tetapi pada dasarnya jumlah zat pereaksi maupun zat hasil reaksi dapat ditambah atau dikurangi berdasarkan perlakuan tertentu yang diberikan pada reaksi kesetimbangan tersebut. Berkaitan dengan penambahan atau pengurangan jumlah pereaksi atau hasil reaksi pada reaksi kesetimbangan tersebut, digunakan istilah pergeseran kesetimbangan.

Untuk menambanh zat hasil reaksi, maka kesetimbangan harus digeser kearah kanan (ke arah zat hasil reaksi), sedangkan untuk mengurangi zat hasil reaksi, maka kesetimbangan harus digeser kearah kiri (kearah pereaksi). Untuk menggeser kesetimbangan tersebut diperlukan perlakuan yang dapat mengganggu keadaan kesetimbangan, yaitu dengan mengubah suhu, konsentrasi, dan volum, dan tekanan zat dalam sistem kesetimbangan tersebut.

Dalam kaitannya dengan gangguan yang diberikan pada sistem kesetimbangan tersebut, pada tahun 1888 seorang ahli kimia Prancis Henri Louis Le Chatelier (1850-1936) mengemukakan bahwa ”jika pada sistem kesetimbangan diberikan gangguan dari luar, maka sistem kesetimbangan tersebut akan bergeser untuk menghilangkan atau mengurangi pengaruh gangguan luar tersebut dan mungkin membentuk sistem kesetimbangan baru.” dengan kata lain, pernyataan ini dapat disederhanakan menjadi ”jika sebuah sistem pada keadaan setimbang diberikan perubahan tekanan, suhu, atau konsentrasi, maka akan terdapat kecenderungan pada keseluruhan reaksi dalam arah yang mengurangi pengaruh dan perubahan ini”.

Pernyataan diatas dikenal sebagai ”Asas Le Chatelier”. Bagaimana pengaruh perubahan suhu, konsentrasi, tekanan, dan volum terhadap pergeseran kesetimbangan.

1.      Pengaruh suhu terhadap pergeseran kesetimbangan

Pada reaksi kesetimbangan, terhadap reaksi endoterm (menyerap kalor) dan reaksi eksoterm (melepaskan kalor). Jika reaksi maju bersifat eksotermik, maka reaksi sebaliknya bersifat endotermik. Perhatikan uraian tentang pengaruh perubahan suhu untuk reaksi pembentukan gas N₂O₄ dari gas NO₂ berikut ini.

Reaksi kesetimbangan :

                        2NO_2(g)    ⇋     N₂O_4(g)

            Reaksi maju (eksoterm) :

2NO_2(g)                   N₂O_4(g)                       ΔH = - 58,8 Kj

           Reaksi balik (endoterm)

                       N₂O_4(g)               2NO_2(g)                       ΔH = + 58,8 Kj

Reaksi pembentukan N₂O₄ dari gas NO₂ dapat membentuk keadaan setimbang. Pada keadaan setimbang tersebut, gas N₂O₄ dan gas NO₂ berwarna coklat muda. Dalam keadaan terpisah, gas NO₂ berwarna cokelat kemerahan, sedangkan gas N₂O₄ tidak berwarna.

Jika dalam keadaan setimbang, campuran gas NO₂ dan N₂O₄ tersebut dipanaskan, maka warna cokelat muda dari campuran kedua gas tersebut lama kelamaan akan berubah menjadi cokelat kemerahan, artinya gas NO₂ dalam reaksi tersebut bertambah.

Berdasarkan uraian diatas, dapat disimpulkan bahwa penurunan suhu dapat menyebabkan kesetimbangan bergeser kearah reaksi eksoterm, sedangkan peningkatan suhu dapat menyebabkan kesetimbangan bergeser kearah reaksi endoterm. Karena reaksi pembentukan gas N₂O₄ dari gas NO₂ merupakan reaksi eksoterm (melepaskan kalor) dan dalam keadaan kesetimbangan, suhu campuran diturunkan dengan mengeluarkan kalor dari sistem, maka menurut Le Chatelier akan mengakibatkan sistem melakukan perubahan dengan cara mengganti kalor yang dikeluarkan sistem dengan menggeser posisi kesetimbangan kearah reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm).

2.      Pengaruh konsentrasi terhadap pergeseran kesetimbangan

Pembuatan amonia, NH_3(g) dari reaksi gas nitrogen (N₂) dengan gas hidrogen (H₂) dapat membentuk kesetimbangan yang dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut.

N_2(g) + 3H_{2(g) ­}    ⇋      2NH_3(g)

Apabila gas hidrogen (H₂) ditambahkan kedalam campuran gas pada reaksi kesetimbangan tersebut, maka konsentrasi H₂ dalam campuran meningkat (bertambah). Bagaimana reaksi sistem terhadap penambahan konsentrasi H₂ tersebut ?

Menurut Le Chatelier, sistem akan berusaha untuk menghilangkan gangguan tersebut (penambahan [H₂] ) yaitu dengan mengurangi [H₂] yang ditambahkan. Sebagian gas H₂ yang ditambahkan akan segera bereaksi dengan gas N₂, sehingga gas amonia yang terbentuk lebih banyak. Keadaan ini akan terbalik jika sejumlah gas H₂ dikurangi dari sistem kesetimbangan tersebut.

Berdasarkan uraian diatas, dapat disimpulkan bahwa untuk penambahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi kedalam campuran yang berada dalam kesetimbangan akan menggeser kesetimbangan kearah yang berlawanan dengan posisi zat yang ditambahkan, sedangkan untuk pengurangan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi akan menggeser kesetimbangan kearah zat yang dikeluarkan dari sistem kesetimbangan tersebut.

3.      Pengaruh Tekanan dan Volum terhadap pergeseran kesetimbangan

Reaksi-reaksi gas sangat  dipengaruhi oleh perubahan volum dan tekanan gas. Pada dasarnya, untuk memperbesar tekanan dapat dilakukan dengan memperkecil volum, sedangkan untuk memperkecil tekanan dapt di lakukan dengan memperbesar volum.

Jika pada reaksi kesetimbangan gas, tekanan di perbesar, maka menurut Le Chatelier sistem tersebut akan berusaha mengurangi pengaruh kenaikan tekanan tersebut dengan cara menurunkan jumlah molekul atau jumlah mol zat.  Pada reaksi kesetimbangan N_2(g)  + 3H_2(g)     ⇋    2NH_3(g), jika tekanan di perbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH₃, sedangkan jika tekana di kurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri (N_2(g)dan H_2(g) ).

Berdasarkan uraian tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa jika tekanan diperbesar ( volum diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil, sedangkan jika tekanan diperkecil (volum diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih besar. 

C.    Tetapan Kesetimbangan

Pada tahun 1886, dua orang para ahli kimia Nrwegia, yaitu Cato maxmilian guldberg (1836-1902) dan Peter waage (1833-1900) mengajukan postulat berdasarkan sejumlah pengamatan yang mereka lakukan terhadap reaksi kesetimbangan. Ponstulat ini menyatakan bahwa ’jika hasil reaksi konsentrasi zat hasil reaksi yang di pangkatkan koefisiennya di bandigkan dengan hasil kali konsentrasi zat pereaksi yang di pangkatkan koefisiennya, maka akan di peroleh perbandingan yang tetap”.  Untuk reaksi yang dinyatakan  dengan aA  +  bB  ⇋   cC   +  dD,    dengan A, B adalah pereaksi C, D adalah reaksi ; dan a, b, c, d adalah koefisien reaksi, maka secara sistematis ponstulat Guldberg dan Waage tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

                                     Dengan : C = konstanta

Dalam kasus umum yang didalamnya konsentrasi dapat mempunyai nilai yamg berubak-ubah (termasuk nol), pernyataan diatas di sebut hasil bagi (quotient) kesetimbangan dan nilainya di nyatakan dengan Q atau Qc. Jika istilah tersebut berhubungan dengan konsentrasi keseimbangan, maka pernyataan ini  di sewbut tetapan kesetimbangan dan nilainya dinyatakan dengan K atau Kc.

Nilai konstan dari perbandingan hasil kali konsentrasi hasil reaksi yang di pangkatkan koefisiennya dengan hasil kali konsentrasi pereaksi yang dipangkatkan koefisiennya tersebut selalu tetap selama suhu sistem tidak berubah. Oleh karena itu, harga perbandingan tersebut di namakan tetapan keseimbangan yang dinyatakan sebagai berikut:

Nilai Q dalam hubungan dengan Kc dapat digunakan untuk menunjukan arah suatu reaksi berlangsung. Tiga buah kemungkinan dari arah reaksi tersebut adalah sebagai berikut.

1.      

Hal ini berarti konsentrai hasil reaksi terlalu tinggi untuk kesetimbangan, sehingga reaksinya berlangsung ke kiri.

2.      

Hal ini berarti sistem berada dalam kesetimbangan, tidak ada perubahan.

3.      

Hal ini berarti konsentrasi hasil reaksi terlalu rendah untuk kesetimbangan, sehingga reaksinya berlangsung ke kanan.

Makna Tetapan Kesetimbangan

Berdasarkan harga tetapan kesetimbangan, suatu reaksi dapat diketahui secara kualitatif bagaimana reaksi tersebut berlangsung

1.      Jika KC < 1, maka pada reaksi kesetimbangan tersebut di hasilkan zat hasil reaksi yang cukup banyak, bahkan melebihi jumlah pereaksi,dan suatu reaksi di katakan sempurna apabila reaksi tersebut memiliki Kc yang sangat besar.

2.      Jika Kc < 1, maka pada reaksi kesetimbangan tersebut di peroleh zat hasil  reaksi yang sedikit, bahkan lebih sedikit di bandingkan dengan jumlah pereaksi,dan apabila harga Kc suatu reaksi sangat kecil, bisa saja tidak  terjadi reaksi.

Harga K_c hanya di pengaruhi oleh suhu, jika suhu tidak berubah, maka harga K_c selalu teatp. Pada reaksi endoterem, harga K_c berbanding lurus dengan suhu, sedangkan pad reaksi eksoterm, harga K_c  berbanding terbalik dengan suhu.

D.    Penerapan Konsep Kesetimbangan

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 500⁰C 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.      Keseimbangan Asam Basa Dalam Darah

a.       Cara Pengendalian Asam Basa dalam Tubuh

Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asam-basa darah:

1)      Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. Ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari.

2)      Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga pH bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan. Penyangga pH yang paling penting dalam darah menggunakan bikarbonat. Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam). Jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat. .

3)      Pembuangan karbondioksida. Karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan). Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan. Jika pernafasan meningkat, kadar karbon dioksida darah menurun dan darah menjadi lebih basa. Jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam. Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-paru mampu mengatur pH darah menit demi menit.

b.      Larutan Penyangga (buffer)

Laju reaksi penambahan asam atau basa dalam darah akan sama dengan laju penetralannya oleh larutan penyangga sehingga terjadi keadaan kesetimbangan dinamis.

H2CO3(ag) + OH-(ag)       → HCO3- + H2O(l)

HCO3-(ag) + H+(ag)         → H2CO3(ag)

Berikut ini adalah proses buffering dalam darah :

1)      Hemoglobin membawa O2 dari paru-paru ke otot-otot melalui darah.

2)      Otot-otot membutuhkan O2 lebih dari normal, karena aktivitas metabolisme meningkat selama beraktivitas. Jumlah oksigen dalam otot habis digunakan otot. Terjadi pengaturan gradien konsentrasi antara sel-sel otot dan darah dalam kapiler. Oksigen berdifusi dari darah ke otot-otot, melalui gradien konsentrasi.

3)      Otot-otot menghasilkan CO2 dan H + sebagai akibat dari peningkatan metabolisme, mengatur gradien konsentrasi dalam arah yang berlawanan dari gradien O 2.

4)      CO2 dan H+ mengalir dari otot ke dalam darah, melalui gradien konsentrasi.

5)      Tindakan buffering hemoglobin mengambil ekstra H + dan CO2.

6)      Jika jumlah H+ dan CO2 melebihi kapasitas hemoglobin, mereka mempengaruhi keseimbangan asam karbonat, seperti yang diramalkan oleh Le Chatelier’s atau perlakuan kuantitatif dalam hal konstanta kesetimbangan. Akibatnya, pH darah diturunkan, menyebabkan asidosis.

7)      Paru-paru dan ginjal merespon perubahan pH dengan membuang CO2, HCO3-, dan H + dari darah. Sehingga pH kembali normal.

Aspek menarik dari hemoglobin dan oksihemoglobin adalah pengalaman dari para pendaki dan para petualang pada daerah tinggi. Orang pada ketinggian dapat mengalami letih, sakit kepala dan gejala lain dari kekurangan oksigen. Sebagai contoh, pada ketinggian 3 km, tekana parsial oksigen hanya sebesar 0,14 atm. Jumlah ini tidak dapat digunakan untuk bereaksi, sehingga menghasilkan konsentrasi oksihemoglobin yang rendah.

Tubuh manusia dapat menyesuaikan iklim pada ketinggian tertentu dengan cara memproduksi hemoglobin lebih banyak.dengan prinsip Le’ Chaterier, hal ini dapat membentuk konsentrasi oksihemoglobin lebih tinggi. Dalam jangka waktu yang lama, pada ketinggian secara signifikan akan menaikkan kadar hemoglobin dalam darah. Kadang – kadang , mencapai 50% lebih tinggi daripada individu yang tinggal di daerah pesisir pantai.

Kesetimbangan hemoglobin dan oksihemoglobin juga diakibatkan oleh CO, polutan dari asap rokok dan gas buang kendaraan. CO bereaksi dengan hemoglobin membentuk carboksihemoglobin.

Haemoglobin_(aq)   +   CO_(aq)  ->    carboxyhaemoglobin_(aq)

CO dan oksigen berkompetisi untuk berikatan dengan hemoglobin. Konstanta kesetimbangan dari karboksihemoglobin lebih besar dari oksihemoglobin. Sebagai akibatnya, CO akan lebih mudah berikatan dengan hemoglobin daripada oksigen untuk kadar CO yang rendah. Kadar CO sekitar 200ppm dapat mngakibatkan pingsan dan bahkan kematian.

E.     Contoh Soal Tentang Kesetimbangan Kimia beserta Pembahasan

Perhatikan contoh untuk pengaruh volume dan konsentrasi :

ke arah mana kesetimbangan bergeser jika suhu tetap :

a. ditambah BiCl₃

b. ditambah air

c. ditambah BiOCl

d. ditambah HCl

e. ditambah NaOH

Jawab :

a.       Penambahan BiCl₃, salah satu pereaksi, akan menggeser kesetimbangan ke kanan

b.      Penambahan air (memperbesar volume) akan menggeser kesetimbangan ke kanan karena koefisien ruas kanan lebih besar dari ruas kiri. Alasannya : koefisien ruas kiri = 1 yaitu koefisien BiCl₃, ingat koefisien H₂O tidak usah dihitung karena zat cair murni ( l ) sedangkan jumlah koefisien di ruas kanan = 2 yaitu koefisien dari HCl, ingat BiOCl tidak diperhitungkan karena bentuknya padat ( s ).

c.       Penambahan BiOCl yang merupakan komponen padat tidak menggeser kesetimbangan.

d.      Penambahan HCl, salah satu produk, akan menggeser kesetimbangan ke kiri.

e.       Penambahan NaOH akan bereaksi dengan HCl yang berarti mengurangi salah satu produk, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan.

Contoh :

Ke arah mana kesetimbangan akan bergeser jika suhu dinaikkan !

Pada kenaikan suhu kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm ( delta H nya + ) :

a. Pada reaksi pertama kesetimbangan akan bergeser ke kiri karena reaksi pertama dari kiri ke kanan adalah reaksi eksoterm ( delta H nya - ) maka reaksi endotermnya kebalikannnya yaitu dari kanan ke kiri

b. Pada reaksi kedua kesetimbangan akan bergeser ke kanan karena reaksi kedua dari kiri ke kanan adalah reaksi endoterm ( delta H nya + ) maka reaksi endotermnya sudah sesuai yaitu dari kiri ke kanan

Contoh Soal 1 : 

Metana (CH4) dapat diperoleh dari dari reaksi gas CO2 dan gas H2 menurut persamaan :

Reaksi ini berlangsung pada suhu tinggi dengan suatu katalisator. Ke dalam ruangan 500 ml mula-mula dimasukkan 1 mol gas CO dan 3 mol gas H2 diperoleh 0,387 mol air. Tentukan besarnya tetapan kesetimbangannya pada suhu tersebut !

Jawab :

Mula-mula kalian buat bagan seperti di bawah ini :

lalu kalian isikan nilai mol senyawa di bawah senyawanya sesuai dengan keterangan soal ( angka yang berwarna hitam ).ingat mol H2O sebesar 0,378 mol diisikan di bagian setimbang. karena mula-mula H2O tidak ada kemudian diperoleh / saat setimbang 0,378 mol. Karena mula-mula tidak ada kemudian saat setimbang menjadi 0,378 juga berarti saat bereaksi menghasilkan H2O sebesar 0,378 mol juga. Saat reaksi perbandingan mol = perbandingan angka koefisien, isikanlah mol saat reaksi untuk semua senyawa berdasarkan mol H2O saat reaksi sebesar 0,378 mol dikalikan angka koefisiennya masing-masing ( angka yang berwarna merah ). Mol saat setimbang di ruas kiri = mol mula-mula - mol setimbang dan di ruas kanan mol saat setimbang  = mol mula-mula + mol setimbang. Hasilnya diisikan di bagian setimbangnya ( angka berwarna biru ).

angka yang dipakai untuk menyusun Kc adalah angka saat keadaan setimbang... tetapi ingat, bukan dalam mol namun dalam konsentrasi ( M )

karena volemenya 500 ml = 0,5 liter maka setiap molnya dibagi 0,5 :

CO  = 0,622 mol / 0,5 l = 1,244 M

H2    = 1,866 mol/ 0,5 l = 3,732 M

CH4 = H2O = 0,378 mol / 0,5 l = 0,756 M

Harga Kc yang kecil menunjukkan reaksi ini hanya membentuk sedikit sekali metana (CH4) 

Contoh Soal 2 :

Harga Kc untuk reaksi di bawah ini dalam suhu tertentu adalah 49

Pada suatu percobaan, 2 mol H , 2 mol I dan 4 mol HI dicampur dalam suatu ruangan 1 liter pada suhu yang sama. Tentukan mol HI saat mencapai keadaan setimbang !

Jawab

Misalkan H yang bereaksi x mol maka :

Pada saat setimbang :

karena volumenya 1 liter maka mol = konsentrasinya ( ingat : M = mol/volume )

kedua ruas diakar :

14 - 7x = 4 + 2x

10 = 9x

x = 10/9 = 1,11

maka saat setimbang mol HI = (4 + 2x) = 6,22 mol

Contoh Soal 3 :

Dalam bejana 1 dm3 terdapat kesetimbangan antara 0,05 mol N2; 0,20 mol H2; dan 0,10 NH3. Untuk meningkatkan jumlah NH3 menjadi 0,20 mol dalam suhu dan volume tetap harus ditambahkan N2 sebanyak....

Jawab :

karena dalam suhu yang sama Kc tidak berubah maka berlaku  Kc1 = Kc2

Ingat.... mol tiap-tiap senyawa tidak dibagi volume karena volumenya = 1 liter jika tidak satu liter maka mol tiap-tiap senyawa harus dibagi dengan volumenya seperti contoh soal no 1.

N2 = 4.0,05 = 0,20 mol

maka N yang ditambahkan = mol N setelah - mol N mula-mula = 0,20 mol –

,05 mol = 0,15 mol

Contoh :

Jika 3 mol AB dalam satu liter air terurai sebanyak 40 % menurut reaksi :

maka tetapan kesetimbangan reaksi tersebut....

Jawab :

Derajad disosiasi = 40 % = 0,4

Contoh Soal :

Sebanyak 10 mol gas N2 dicampurkan dengan 40 mol gas H2 dalam suatu ruangan 10 liter kemudian dipanaskan pada suhu 427 C sehingga bereaksi membentuk NH3 menurut reaksi kesetimbangan :

Apabila tekanan total campuran pada keadaan setimbang adalah 230 atm. tentukanlah harga Kp !

Jawab :

dengan menggunakan persamaan gas ideal jumlah mol gas dalam campuran saat setimbang dapat dihitung sebagai berikut :

Hati2... suhu harus dalam Kelvin ( K ) maka T = 427 C + 273 = 700 K

misal jumlah mol N2 yang bereaksi = x mol maka susunan kesetimbangan dapat dihitung sebagai berikut :

karena jumlah mol totalnya = 40 mol maka x dapat dicari :

(10 - x) + (40 - 3x) + 2x = 40 

-2x = -10

x  = 5

susunan mol saat kesetimbangan sebagai berikut :

N2 = 10 - x = 5 mol

2 = 40 - 3x = 25 mol

NH3 = 2x = 10 mol 

Tekanan Parsial gas saat setimbang :

tekanan parsial N2 = 5/40 . 230 atm = 28,75 atm

tekanan parsial H2 = 25/40 . 230 atm = 143,75 atm

tekanan parsial NH3 = 10/40 . 230 atm = 57,50 atm 

BAB III

PENUTUP

Suatu reaksi dapat menjadi reaksi kesetimbangan jika reaksi baliknya dapat dengan mudah terjadi secara bersamaan.

Suatu reaksi kesetimbangan tidaklah statis, melainkan bersifat dinamis. Artinya, secara makroskopis reaksi berlangsung terus menerus dalam dua arah dengan laju yang sama. Karena laju pembentukan zat ke ruas kanan sama dengan laju pembentukan zat ke ruas kiri, maka pada keadaan setimbang jumlah masingmasing zat tidak lagi berubah, sehingga reaksi tersebut dianggap telah selesai.

Kesetimbangan kimia hanya dapat berlangsung dalam sistem tertutup. Sistem tertutup adalah suatu sistem reaksi dimana baik zat-zat yang bereaksi maupun zatzat hasil reaksi tidak ada yang meninggalkan sistem. Reaksi antara timbal (II) sulfat dengan larutan natrium iodida tidak mungkin berlangsung bolak balik jika timbal (II) iodida yang terbentuk pada reaksi tersebut dibuang atau dihilangkan dari sistem.