KESETIMBANGAN KIMIA

Suyit Ratno ( 8116142019)
suyitratno@yahoo.com

Program Studi Pendidikan Kimia
Sekolah Pascasarjana Universitas Negeri Medan

KESETIMBANGAN KIMIA



A.    Reaksi Satu Arah dan Reaksi Bolak-Balik

         Menurut konsep stoikiometri, suatu zat yang direksikan akan habis bereaksi jika perbandingan mol zat itu sama dengan perbandingankoefisiennya.
Sedangkan pada reaksi kimia, reaktan tidak habis bereaksi, walaupun zat yang direaksikan sama dengan perbandingan koefisiennya.  Contohnya adalah reaksi berikut.

        H2(g) + I2(g)            2 HI(g)

        2 HI(g)           H2(g) + I2(g)
Sehingga reaksinya menjadi

         H2(g) + I2(g)            2 HI(g)

         Dalam hal ini reaksi tidak hanya berlangsung dari kiri ke kanan tetapi juga dari kanan ke kiri. Reaksi yang berlangsung dari kiri ke kenan maupun dari kanan ke kiri disebut reaksi bolak-balik atau reversible. Jika laju reaksi ke kiri sama dengan laju reaksi ke kanan maka terjadi kesetimbangan.

1.    Reaksi Satu Arah (Irreversible)
      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.
Contoh :
1.    NaOH(aq) + HCl(aq)             NaCl(aq) + H2O(l)
Pada reaksi tersebut NaOH habis bereaksi dengan HCl membentuk NaCl dan air. NaCl dan air tidak dapat bereaksi kembali menjadi NaOH dan HCl.

2.    Al(s) + 3 HCl(aq)             AlCl3(aq) +   H2(g)
Pada reaksi tersebut Al habis bereaksi dengan HCl membentuk AlCl3 dan gas H2. MgCl2 dan H2 tidak dapat bereaksi kembali membentuk Mg dan HCl.

2.    Reaksi Bolak-Balik (Reversible)
     Ciri-ciri bolak balik adalah sebagai berikut.
1. reaksi ditulis dengan 2 anak panah yang berlawanan
2. reaksi berlangsung dari 2 arah, yaitu dari kiri ke kanan dan dari kanan ke kiri.
3. zat hasil reaksi dapat dikembalikan seperti zat mula-mula.
4. reaksi tidak pernah berhenti karena komponen zat tidak pernah habis.
Contoh:
1. PbSO4(s) +  2 Nal(aq)            Pbl2(s) + Na2SO4(aq)
    Putih                                                               Kuning
2. N2(g) + 3 H2(g)            2 NH3(g)

B.    Keadaan Setimbang

          Berbagai reaksi dapat balik tidak semuanya dapat mencapai kesetimbangan. Untuk mencapai kesetimbangan perlu beberapa syarat khusus, yaitu reaksinya bolak-balik, sistemnya tertutup, dan bersifat dinamis. Sistem tertutup merupakan sistem reaksi dimana baik zat zat yang bereaksi maupun zat zat hasil reaksi tetap dalam sistem. System tertutup tidak selamanya harus terjadi dalam wadah tertutup, kecuali pada reaksi gas.

1.    Jenis Kesetimbangan Berdasarkan Wujudnya

            Berdasarkan wujud zat yang ada dalam keadaan setimbang, reaksi kesetimbangan terdiri dari dua jenis, yaitu kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen.

a.    Kesetimbangan Homogen

            Kesetimbangan homogen adalah suatu kesetimbangan yang di dalamnya terdapat zat zat dengan wujut yang sama.

1)    Kesetimbangan antara Larutan dengan Larutan
Contoh:
C2H5OH(aq) + CH3COOH(aq)                CH3COOC2H5(aq) + H2O(aq)

2)    Kesetimbangan antara Gas dengan Gas
Contoh:
2 SO2(g) + O2(g)                 2 SO3(g)

N2(g) + O2(g)                2 NO(g)

b.    Kesetimbangan Heterogen
            Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan yang didalamnya terdapat zat zat dengan wujud yang berbeda.
1)    Kesetimbangan antara Zat padat dengan Gas
Contoh:
CaCO3(s)             CaO(s) + CO2(g)

Fe3O4(s) + 4 CO(g)             3 Fe(s) + 4 CO2(g)

2)    Kesetimbangan antara Gas dengan Zat Cair
Contoh:

H2O(g)            H2O(l)

3)    Kesetimbangan antara Zat Padat dengan Larutan
Contoh:

CuSO4.5 H2O(s)            CuSO4(s) + H2O(l)

4)    Kesetimbangan antara Gas, Zat cair, dan Zat Padat
Contoh

NaHCO3(s)             Na2CO3(s) + H2O(l) + CO2(g)

2.    kesetimbangan Dinamis

            Reaksi berjalan terus-menerus, secara bolak-balik, tetapi proses yang terjadi tidak bersamaan antara ke kanan dank e kiri. Pada saat arah reaksi ke kiri tidak terjadi reaksi ke kanan. Jadi, terjadi reaksi satu arah secara bergantian dan dalam waktu yang relative singkat, artinya reaksi berlangsung secara dinamis sampai mencapai kesetimbangan. Yaitu reaksi berlangsung secara terus-menerus tanpa berhenti, dengan konsetrasi zat terus berubah tergantung arah reaksi.

C.    Pergeseran Kesetimbangan
           Seorang ahli kimia Prancis, henry Louis Le Chatelier (1850-1936) berpendapat sebagai berikut.

Jika pada sistem kesetimbangan diberikan suatu aksi maka sistem akan mengadakan reaksi sehingga pengaruh aksi tersebut menjadi sekecil-kecilnya.


1.    Pengaruh Perubahan Konsentrasi

          Pada suatu sistem kesetimbangan, jika konsentrasi salah satu zat ditambah maka kesetimbangan akan bergeser dari arah zat yang konsentrasinya ditambah. Sebaliknya, jika konsentrasi slah satu zat dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang konsentrasinya dikurangi.

          Untuk melengkapi uraian tersebut, kita dapat membuat sistem kesetimbangan, seperti berikut ini.
    Fe3+(aq) + SC-(aq)              Fe(SCN)2+(aq)

Pada reaksi diatas:
a.    ion Fe3+ berasal dari FeCl3’
b.    ion SCN- berasal dari KSCN, dan
c.    ion Fe(SCN)2+ berwarna merah.

 Contoh Soal
Diketahui reaksi kesetimbangan berikut.

BiCl3(aq) + HO(aq)             BiOCl(s) + 2 HCl(aq)
Kemana  kesetimbangan bergeser jika pada temperatur tetap:
a. BiCl3 ditambah;          b. BiOCl ditambah;            c. HCl dikurangi?
Jawab:
a. jika BiCl3 ditambah maka kesetimbangan bergeser dari arah BiCl3, jadi dari kiri ke kanan.
b. jika BiOCl ditambah maka kesetimbangan tidak bergeser karena BiOCl adalah zat padat.
c. jika HCl dikurangi maka kesetimbangan bergeser ke arah HCl, jadi dari kiri ke kanan.


2.    Pengaruh Perubahan Volume

         Pada suatu sistem kesetimbangan, jika volume diperbesar maka konsentrasi setiap zat dalam sistem itu akan berkurang. Dengan demikian sistem akan mengadakan reaksi dengan menggeser kesetimbangan kea rah zat yang jumlah koefisiennya lebih besar.
Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut.

    Fe3+(aq) + SCN­-(aq)               Fe(SCN)2+(aq)

    Dari percobaan yang telah dilakukan tersebut, juga dapat diperoleh kesimpulan, sebagai berikut.
·    Jika volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang jumlah koefisiennya lebih besar.
·    Jika volume diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang jumlah koefisiennya lebih kecil.

3.    Pengaruh Perubahan Tekanan

         Pada suatu sistem kesetimbangan gas, jika tekanan diperbesar maka volume menjadi lebih kecil. Dengan demikian, konsentrasi setiap zat pada kesetimbangan itu akan bertambah.

·    Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang jumlah koefisien molarnya lebih kecil.
·    Jika tekanan diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang jumlah koefisiennya lebih besar.

Contoh soal
1. Diketahui reaksi kesetimbangan sebagai berikut.
    2 SO2(g) + 2(g)             2 SO3(g)
    Kemana kesetimbangan bergeser jika:
a.    volume diperbesar;
b.    tekanan diperbesar?
Jawab:
a.    jika volume diperbesar maka kesetimbangan bergeser dari kanan ke kiri, karena jumlah koefisien ruas kiri (3) lebih besar dari pada ruas kanan (2).
b.    Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser dari kiri ke kanan, karena jumlah koefisien ruas kanan (2) lebih kecil dari ruas kiri (3).
2. Diketahui reaksi kesetimbangan sebagai berikut .

     2 I(g)            H2(g) + I2(g)
     Kemana kesetimbangan bergeser jika volume diperkecil dengan memperbesar tekanan?
Jawab:
Kesetimbangan tidak bergeser, karena jumlah koefisien ruas kiri sama dengan ruas kanan.


4.    Pengaruh Perubahan Temperatur
         Setiap perubahan temperatur akan mengakibatkan perubahan kalor. Pada reaksi kesetimbangan, apabila terperatur diubah, terjadi perubahan kesetimbangan. Untuk itu, selalu ditetapkan ΔH agar diketahui apakah reaksi eksoterm atau endoterm. Pada suatu sistem kesetimbangan, jika temperatur dinaikkan maka sistem akan mengadakan reaksi dengan cara menyerap kalor, sehingga kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm. Sebaliknya, jika temperatur diturunkan maka sistem akan melepaskan kalor dan kesetimbangan bergeser kearah reaksi eksoterm.

5.    Pengaruh Katalis
         Katalis tidak menyebabkan kesetimbangan bergeser, melainkan hanya mempercepat tercapainya kesetimbangan. Hal itu karena katalis mempercepat laju reaksi, baik ke kiri maupun ke kanan dengan pengaruh yang sama.


D.     Hukum Kesetimbangan
        Dalam sistem kesetimbangan, tidak terjadi perubahan makroskopis.
Pada keadaan setimbang, konsentrasi komponen-komponen zat dalam sistem itu tetap. Komponen atau konsentrasi dapat berubah jika salah satu zat dalam sistem diubah.

Reaksi kesetimbangan yang telah diselidiki, antara lain sebagai berikut.
1.    N2(g) + 3H2(g)           2 NH3(g)
2.    Ag+(aq) + 2 N3(aq)               [Ag(NH3)2]+(aq)


Hubungan antara rumus yang memberikan harga tetap pada temperatur tetap dan persamaan reaksi adalah sebagai berikut.

Hasil kali konsentrasi zat-zat produk dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat reaktan yang masing-masing dipangkatkan dengan harga koefisien reaksinya adalah tetap pada temperatur tetap.

Pernyataan itu disebut hukum kesetimbangan.
Pada tahun 1866 dua orang ahli kimia Norwegia, Cato Maximilian Guldberg, dan Peter wage mengemukakan besaran yang disebut tetapan kesetimbangan yang diberi simbol K.
    Untuk kesetimbangan homogen, hukum kesetimbangan secara umum dapat ditulis sebagai berikut.
A  +  nB              pC  +  qD