Halaman
Kesetimbangan Kimia81Kesetimbangan KimiaBabSiswa mampu menjelaskan kesetimbangan danfaktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arahkesetimbangan dengan melakukan percobaanSiswa mampu menentukan hubungan kuantitatifantara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksikesetimbanganSiswa mampu menjelaskan penerapan prinsipkesetimbangan dalam kehidupan sehari-hari danindustriKompetensi Dasar81Kimia untuk SMA dan MA kelas XII81Kimia untuk SMA dan MA kelas XII81Kimia untuk SMA dan MA kelas XIPeta KonsepJika seseorang melakukan bungeejumping, maka bekerja gaya gravitasiyang berlawanan dengan gaya pegasdari bungee yang digunakannya. Hal inimenimbulkan gerakan bolak balik yangberlangsung terus sebelum terjadikeseimbangan antara gaya yang mena-riknya ke bawah dengan yang mena-hannya dari atas. Hal ini serupa denganyang dilakukan permainan sirkus ketikaberjalan di atas bola, ia berjalan ke arahkiri sedangkan bola berputar ke kanan.Jika kecepatan ia berjalan ke kiri samadengan kecepatan gerak bola ke kanan,maka posisi pemain sirkus tersebut akantetap kelihatan diam. Kejadian itudisebut keadaan setimbang dinamis.
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI825.1. Pengenalan pada kesetimbangan kimiaKetika besi berkarat, sangat sulit untuk mengubah kembali karat tersebutmenjadi besi, meskipun dapat dilakukan, digunakan jalan reaksi yang berbedadengan proses perkaratannya. Reaksi seperti ini dikatakan berlangsung satu arahatau reaksi ireversibel.Reaksi-reaksi kimia pada umumnya berlangsung satu arah. Tetapi ada jugareaksi yang dapat berlangsung dua arah atau dapat balik. Pada reaksi ini hasil reaksidapat berubah lagi menjadi zat-zat semula. Reaksi semacam ini disebut juga denganreaksi reversibel.Reaksi reversibel adalah reaksi yang dapat dibuat ke arah reaksi sebaliknyapada kondisi tertentu, misalkan jika kamu lewatkan uap air pada besi panas, uapair akan bereaksi dengan besi membentuk endapan berwarna hitam yangmerupakan Fe3O4.3 Fe(s) + 4 H2O(g) o Fe3O4(s) + 4 H2(g)Pada kondisi yang lain, hasil dari reaksi ini akan bereaksi kembali, dimanahidrogen dilewatkan kembali di atas Fe3O4 sehingga terbentuk Fe dan H2O.Fe3O4(s) + 4 H2(g) o 3 Fe(s) + 4 H2O(g)Sehingga dalam wadah berapa lama pun reaksi ini berlangsung akan selaludiperoleh Fe dan uap air yang seolah-olah tidak dapat bereaksi lagi. Untukmencegah hal itu biasanya hasil reaksi seperti uap air harus dikeluarkan.Gambar 5.1 Reaksi hidrogen dan Fe3O4 Reaksi dapat balik terjadi dalam satu sistem dan laju reaksi ke arah hasil atausebaliknya sama disebut reaksi dalam keadaan setimbang atau sistem kesetimbangan.Sistem kesetimbangan banyak terjadi pada reaksi-reaksi dalam wujud gas. Reaksidi atas dapat ditulis dalam suatu persamaan reaksi sebagai :5.2. Tetapan KesetimbanganFenomena tetapan kesetimbangan ditemukan oleh CatoMaximillan dan PeterWaage pada tahun 1866 yang dikenal dengan Hukum Aksi Massa. Penulisan tetapankesetimbangan untuk reaksi yang berlangsung secara homogen, kita misalkanreaksi secara umum :aA + bB cC + dD3Fe(s) + 4H2O(g) Fe3O4(s) + 4H2(g)
Kesetimbangan Kimia83kurung siku menunjukankonsentrasi dalam mol/lkoefisien reaksiKonstanta kesetimbangnan“c” menunjukanpersamaan dalambentuk konsentrasiTugas MandiriÃMenurut Waage, pada suhu tetap berlaku hukum kesetimbangan yang berbunyi“Pada reaksi kesetimbangan, hasil kali konsentrasi hasil reaksi yang dipangkatkankoefisiennya dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat pereaksi yang dipangkatkankoefisiennya akan tetap, pada suhu tetap.”Untuk menuliskan persamaan tetapan kesetimbangan, kita perlu melihat duajenis kesetimbangan yang berbeda, karena akan dapat didefinisikan secara berbeda.Kesetimbangan reaksi dikelompokkan berdasarkan wujud zat yang terlibat dalamkesetimbangan tersebut, menjadi kesetimbangan homogen dan kesetimbanganheterogen.1. Kesetimbangan HomogenKesetimbangan homogen adalah sistem kesetimbangan yang ada pada reaksidimana semua zat yang terlibat memiliki fasa yang sama. Misalkan semuanyamemiliki fasa gas atau semua pereaksi berbentuk larutan. Contoh reaksi denganfasa homogen :2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)Fe3+(aq) + SCN(aq) Fe(SCN)2+(aq)Tanda (g) didepan rumus kimia zat menunjukkan zat berada dalam fasa gasdan (aq) menunjukkan zat dalam fasa larutan.Sehingga reaksi :2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)dapat dituliskan sebagai :23222[][][]CSOKSOONilai Kc disebut tetapan kesetimbangan.Tuliskanlah bentuk pernyataan tetapan kesetimbangan untuk reaksi denganpersamaan sebagai berikut :Fe3+(aq) + SCN(aq) Fe(SCN)2+(aq)
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI84 H2O(g) + C(s)H2(g) + CO(g)Cu(s) + 2Ag+(aq)Cu2+(aq) + 2Ag(s)Tugas MandiriÃ2. Kesetimbangan HeterogenKesetimbangan heterogen adalah sistem kesetimbangan yang komponennyalebih dari satu jenis fasa. Termasuk dalam bentuk kesetimbangan ini dalah reaksiyang melibatkan zat berfasa padat dan gas, atau padat dan larutan. Contohreaksi kesetimbangan yang memiliki fasa heterogen adalah:(l) menunjukkan zat dalam fasa cairan sedangkan (s) menunjukkan dalamfasa padatUntuk reaksi uap air dengan karbon panas yang merah, berarti zat yangberbentuk gas kontak dengan sebuah padatan.Tetapan kesetimbangannya dinyatakan sebagai :22[][ ][]CHCOKHOSedangkan untuk reaksi antara tembaga dengan larutan perak nitrat, kita akanmemperoleh kesetimbangan antara padatan dan larutan ionTetapan kesetimbangan dinyatakan sebagai :22[][]CCuKAgJadi untuk reaksi antara gas dan padatan atau larutan, harga tetapankesetimbangan hanya ditentukan oleh konsentrasi gas, sedangkan jika reaksinyamerupakan reaksi antara zat dengan fasa larutan dan padatan yang menentukannilai tetapan kesetimbangannya adalah konsentrasi larutannya.Tuliskanlah bentuk pernyataan tetapan kesetimbangan untuk reaksi denganpersamaan sebagai berikut :H2O(1) H2O(g)Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s)C(s) + 2N2O(g) CO2(g) + 2N2 (g)FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g) H2O(1) H2O(g)H2O(g) + C(s) H2(g) + CO(g)Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s)
Kesetimbangan Kimia85Tugas MandiriÃUntuk lebih memahami tentang hukum ini, berikut adalah data beberapa hargatetapan kesetimbangan reaksi antara CO dengan H2 pada suhu tetap dengankonsentrasi yang berbeda.Reaksinya:dan tetapan kesetimbangannya dinyatakan sebagai :4232[][][][]CH H OKCO HTabel 5.1 Data percobaanpada suhu tetap.Percobaan 1Percobaan 2Percobaan 3Sebelum reaksi[CO0,1000 mol L-1]0,2000 mol L-1[H2]0,3000 mol L-10,3000 mol L-1[CH4]0,1000 mol L-1[H2O]0,1000 mol L-1Kesetimbangan[CO]0,0613 mol L-10,1522 mol L-10,0613 mol L-1[H2]0,1839 mol L-10,1566 mol L-10,1839 mol L-1[CH4]0,0387 mol L-10,0478 mol L-10,0387 mol L-1[H2O]0,0387 mol L-10,0478 mol L-10,0387 mol L-14232[C H ] [H O ]K=[C O ] [H ]3,933,913,93Sehingga diperoleh harga K rata-rata = 3,93. Konstanta atau tetapan kesetim-bangan akan selalu memiliki nilai atau besar yang sama selama kita tidak mengubahsuhunya, walaupun kita melakukan dengan konsentrasi dan tekanan yang berbeda-beda, bahkan jika kita mengunakan katalis pun tidak akan mengubahnya. Hargatetapan kesetimbangan dapat dinyatakan berdasarkan konsentrasi dan tekanan.Tentukan harga Kc dari reaksi kesetimbangan: PCl5 PCl3 + Cl2 Jika diketahuidata konsentrasi zat-zat (dalam molar) pada kesetimbangan sebagai berikut.No[PCl5][PCl3][Cl2]10,0100,150,3720,0850,990,4731,003,681,50CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) T = 1200 K
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI865.3 Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan TekananSebelum mempelajari tentang tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan,kita terlebih akan mencoba terlebih dahulu mempelajari tentang tekanan parsialdan fraksi mol. Tekanan parsial suatu gas adalah tekanan yang akan dimiliki jikasuatu gas mengisi suatu wadah tanpa ada zat yang lain. Tekanan parsial gas Adiberi lambang PA. Sedangkan tekanan parsial gas B diberi lambang PB, danseterusnya.Tekanan total suatu campuran gas merupakan jumlah dari tekanan parsialgas-gas campurannya.P = PA + PB + PC + ........Gambarannya dapat dilihat sebagai berikut :Gambar 5.3 Keadaan gas dalam wadahGas A menimbulkan tekanan ketika ia menumbuk tembok (dengan tekananparsialnya), begitu juga dengan gas B.Fraksi mol merupakan perbandingan mol suatu zat terhadap keseluruhan moldari campuran pembentuknya. Fraksi mol suatu zat A ditunjukkan sebagai XA,fraksi mol zat B sebagai XB, dan seterusnya.ABesar mol gas AXJumlah mol total gasContoh, dalam campuran gas terdapat 1 mol gas nitrogen dan 3 mol gashidrogen, maka terdapat 4 mol total gas yang ada. Fraksi mol dari gas nitrogenadalah ¼ (0,25) dan fraksi mol gas hidrogen adalah ¾ (0,75).Hubungan fraksi mol dan tekanan parsial ditunjukkan sebagai tekanan parsialmerupakan hasil kali dari fraksi mol dengan tekanan total, atau :AAPXP uHal ini berarti jika kamu memilikicampuran yang terdiri dari 20 mol gasnitrogen, 60 mol gas hidrogen dan 20mol gas amoniak(total mol = 100 mol),pada tekanan 200 atm, maka tekananparsial dapat ditentukan sebagaimanatercantum dalam tabel 5.2.Tabel 5.2 Fraksi mol dan tekananparsialGasFraksi molTekanan Parsialnitrogen20/100 = 0.20.2 x 200 = 40 atmhidrogen 60/100 = 0.60.6 x 200 = 120 atmammonia 20/100 = 0.20.2 x 200 = 40 atm
Kesetimbangan Kimia87Kesetimbangan berdasarkan tekanan dinyatakan dengan notasi Kp, yaitu hasilkali tekanan parsial gas-gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsialgas-gas pereaksi, setelah masing-masing gas dipangkatkan dengan koefisiennyamenurut persamaan reaksi.Kesetimbangan homogen dalam bentuk tekanan, untuk reaksi antara gas Adan B membentuk gas C dan D sesuai reaksi :aA + bB cC + dDdapat dituliskan sebagai :uucdCDPabABPPKPPsehingga untuk reaksi dalam fasa homogen:2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)dapat dituliskan sebagai :32222uSOPSOOPKPPKesetimbangan heterogen dalam bentuk tekanan seperti halnya dalam Kcketerlibatan zat dengan fasa padat diabaikan, karena tidak berperan dalampembentukan tekanan total. Untuk menentukan Kp tekanan gas dapat dinyatakandengan cmHg atau atmosfer (atm).Untuk reaksi :H2O(g) + C(s) H(g) + CO(g)dituliskan sebagai :222uHCOPHOPPKPContohPada temperatur 500 K ke dalam bejana yang volumnya 5 liter dimasukkan0,6 mol gas HI sehingga terjadi reaksi kesetimbangan :2HI(g) H2(g) + I2(g)Bila setelah sistem mencapai keadaan kesetimbangan masih terdapat 0,3 molHI, tentukan harga tetapan kesetimbangan Kp pada temperatur 500 K (R = 0,082).Jawab:Untuk mendapatkan harga P, gunakan rumus PV = nRTnRTPV0,6 (0,082)(500)5PP = 4,92
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI88Tugas MandiriÃPersamaan reaksi:2HI(g) H2(g) + I2(g)Mula-mula:0,6 mol 0 mol0 molBerubah:-0,3 0,150,15Kesetimbangan:0,3 0,150,15Mol total = 0, 6 molXHI = 0,3/0,6 = ½XH = XI = 0,15 /0,6 = ¼AAPXP uPHI=½ x 4,92PH= ¼ x 4,92PH= ¼ x 4,92= 2.46= 1.23= 1.2322uHIPHIPPKP1, 23 1, 232,46uPKKP= 0,615Coba kamu lakukan penghitungan seperti pada contoh soal diatas namun reaksiterjadi pada suhu ruangan 25oC.5.4. Hubungan KKc dengan KpHubungan Kc dengan Kp dapat ditentukan berdasarkan rumus PV = nRT atauP = konsentrasi ́ RT.Untuk reaksi:aA + bB cC + dDmakauucdCDPabABPPKPP()()([ ] ) ([ ] ) [ ] [ ]([ ] ) ([ ] )[ ] [ ]u ucdcdcd abPababCRTDRTC DKRTART BRTA B
Kesetimbangan Kimia89Tugas MandiriÃdengan (c-d) – (a+b) = 'n. Jadi,()nPCKKRT'Jika jumlah koefisien hasil reaksi sama dengan jumlah koefisien pereaksi maka Kc= Kp.Contoh :Pada reaksi setimbang:2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) Harga Kc = 2,8 ́ 102, pada 1000 Kelvin. Hitung harga Kp !Jawab:Kp = Kc . (RT)DnPada reaksi diatas Dn = 2 – (2+1) = -1Dengan demikian harga Kp = 2,8 ́ 102 (0,082 ́ 1000)-1 = 3,4Pada suhu 25°C terdapat kesetimbangan2 NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl2 (g) Jika Kc = 4,6.10-4.Tentukanlah harga Kp , diketahui R = 0,0825.5. Pergeseran KesetimbanganBagaimana jika pada suatu reaksi kesetimbangan diberikan perubahan-perubahan?Suatu reaksi kesetimbangan mempunyai sifat berlangsung dua arah dan dinamis.Kalau ada pengaruh dari luar, sistem akan mengadakan aksi, yaitu pergeseranreaksi untuk mengurangi pengaruh tersebut.Henry Louis Le Chatalier, ahli kimia Perancis (1852-1911) mengemukakan suatupernyataan mengenai perubahan yang terjadi pada sistem kesetimbangan jika adapengaruh dari luar. Pernyataan ini dikenal sebagai Azas Le Chatalier yang berbunyi:“Jika suatu sistem kesetimbangan menerima suatu aksi maka sistem tersebut akan mengadakanreaksi, sehingga pengaruh aksi menjadi sekecil-kecilnya.”Asas Le Chatelier menyatakan jika kesetimbangan dinamis terganggu akibatadanya perubahan kondisi, maka kesetimbangan akan bergeser kearah yangberlawanan dengan perubahan tersebut . Sangat penting untuk memahami asasLe Chatelier, karena akan sangat membantu ketika kamu menerapkan perubahankondisi dalam reaksi yang mengalami kesetimbangan dinamis..Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi sistem kesetimbangan adalahperubahan konsentrasi, perubahan suhu, perubahan tekanan, danperubahan volume.
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI90Fe3+(aq)+ SCN (aq) Fe(SCN)2+(aq) coklat tak berwarnamerahBuktikan1. Pengaruh Perubahan KonsentrasiAnggaplah kita memiliki persamaan reaksi kesetimbangan antara empat zat,A, B, C dan D, sebagai berikut :aA + bB cC + dDApa yang akan terjadi jika kita mengubah konsentrasi zat-zat yang bereaksi ?Berdasarkan asas Le Chatelier, posisi kesetimbangan akan bergerak kearah yangberlawanan dari perubahan. Berarti dengan penambahan konsentrasi A, makaposisi kesetimbangan akan bergeser kearah pembentukan C dan D.Ini merupakan cara yang terbaik untuk memperoleh hasil reaksi yaitu C dan Ddalam jumlah yang sebanyak-banyaknya. Untuk mempelajari lebih nyata pengaruhperubahan konsentrasi pada kesetimbangan lakukan percobaan berikut:Pengaruh Konsentrasi pada KesetimbanganAlat yang digunakan: Gelas kimia, gelas ukur, botol semprot.Bahan yang digunakan: Larutan Fe3+ 0,3 M, larutan SCN- 0,3 M. LarutanFe(SCN)2+ 0,3 MLakukah langkah kerja berikut :· Masukkan masing-masing 25 ml larutan Fe(SCN)2+ 0,3 M. pada tiga buah gelaskimia. Gelas kimia ke 1 digunakan sebagai standar.· Tambahkan secara bertahap 5 ml larutan Fe3+ pada gelas kimia 2, sebanyaktiga kali, amati perubahan warna setiap penambahannya.· Tambahkan secara bertahap 5 ml larutan SCN- pada gelas kimia 3, sebanyaktiga kali, amati perubahan warna setiap penambahannya.Berdasarkan reaksi berikut :·Buatlah kesimpulanPosisi kesetimbangan bergeser ke kananjika konsentrasi A diperbesaraA + bB cC + dD
Kesetimbangan Kimia91BuktikanTugas MandiriÃPenambahan kristal Na2HPO4 mengakibatkan warna merah berkurang sebab jumlahion Fe(SCN)2+ berkurang. Mengapa ion Fe(SCN)2+ berkurang? Coba kamu jelaskan!2. Pengaruh Suhu Pada KesetimbanganUntuk memahami pengaruh perubahan suhu pada kesetimbangan kita harusmengetahui apakah reaksi tersebut menyerap atau memberikan panas ? Asumsikansuatu reaksi berjalan secara eksoterm :Persamaan diatas menunjukkan ketika 1 mol zat A bereaksi dengan 2 mol zatB dengan menghasilkan panas sebesar 250 kJ. Maka reaksi kebalikannya akanmembutuhkan panas sebesar 250 kJ.Lalu apa yang akan terjadi jika dilakukan perubahan suhu sistem? Berdasarkanasas Le Chatelier, posisi kesetimbangan akan bergerak berlawanan, maka ketikadinaikkan suhu kesetimbangan bergerak kearah reaksi yang endoterm, yaitupembentukkan A dan B. Dengan pergeseran ini kalor akan diserap sehinggakenaikan suhu tidak akan sebesar jika tak terjadi pergeseran. Sebaliknya jika suhuditurunkan akan bergerak ke arah reaksi yang eksoterm yaitu pembentukan Cdan D.Pengaruh perubahan suhu pada kesetimbanganAlat yang digunakan: Labu dasar rata, sumbat, penangas, pemanas listrik,termometer.Bahan yang digunakan: Uap / cairan brom, air, es.Lakukan langkah kerja berikut :· Isilah ketiga labu dasar rata dengan uap/cairan brom (sedikit saja jika berbentukcairan) dan beri nomor setiap labu250 kj dilepaskan ketika A dan B bereaksimenghasilkan zat C dan D250 kj dilepaskan ketika C dan D bereaksimenghasilkan A dan BA + 2B C + D 'H = -250 kJ mol-1
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI92Tugas Mandiri÷ Letakkan labu pertama diletakkan pada suhu ruangan.· Letakkan labu kedua dalam panangas/ wadah yang berisi air es.· Letakkan labu ketiga pada penangas/wadah yang berisi air panas· Bandingkan intensitas warna pada masing masing labu dan catat suhunya.· Catat pengamatanmu/perubahan intensitas warna yang terjadi, jangan lupauntuk mengukur suhu penangas/ruangan setiap memasukkan labu dalampenangas.· Ulangi dengan cara mempertukarkan ketiga labu dalam tiga keadaan· Tuliskan hasil pemgamatanmu dan buat kesimpulanCoba kamu perhatikan gambar berikut :Apa pendapatmu? Coba kamu rancang penelitian untuk membuktikan pendapatmu,dan kamu prediksikan kemungkinan yang akan terjadi dari hasil pecobaan tersebutdan kamu presentasikan hasil pemikiranmu di depan teman-temanmu!3. Pengaruh Perubahan Tekanan pada KesetimbanganPerubahan tekanan hanya akan mempengaruhi reaksi zat-zat dengan fasa gas.Misalkan terdapat reaksi antar gas sebagai berikut :Tekanan disebabkan oleh tumbukan molekul-molekul gas pada dindingwadah, semakin banyak jumlah molekul maka tekanan akan semakin besar. Reaksidapat bergerak untuk memperbanyak molekul juga dapat mengurangi jumlahA(g) + 2B(g) C(g) + D(g)
Kesetimbangan Kimia93molekul. Dalam persamaan reaksi diatas terdapat tiga molekul pada sisi kiri( Adan 2 B) dan dua molekul hasil reaksi pada sisi kanan (C dan D). Berdasarkanasas Le Chatelier, maka kesetimbangan akan bergerak kearah pembentukanmolekul yang lebih sedikit jika tekanan diperbesar.sedangkan jika tekanan diturunkan akan bergeser kearah pembentukan molekulyang lebih banyak sehingga bergeser ke kiri.Jumlah molekul suatu zat diwakili dengan satuan mol. Pada sistem kesetim-bangan, perubahan tekanan akan menimbulkan pergeseran kesetimbangan bilajumlah mol gas-gas sebelum dan sesudah reaksi berbeda. Dengan demikian dapatdisimpulkan sebagai berikut.·Jika tekanan diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah komponenyang jumlah molnya lebih kecil·Jika tekanan diperkecil, kesetimbangan akan bergeser ke arah komponenyang jumlah molnya lebih besarPengaruh Tekanan pada Kesetimbangan NO2/N2O4Alat yang digunakan: Piston kaca/ bekas jarum suntikanBahan yang digunakan: gas NO2Lakukan langkah kerja berikut :· Dua jarum suntik yang bersih dan kering diisi dengan gas NO2 setengah volumedari jarum tersebut, kemudian sumbat ujung jarum dengan caramemasukkannya ke dalam penghapus pensil· Salah satu jarum ditekan sehingga volume seperempat dari volume jarum,amati perubahan warna.· Sedangkan yang lain ditarik sehingga maksimal volumenya (tekanan terkecil),perhatikan perubahan warna yang terjadi· Lakukan dengan mempertukarkan perlakuan pada kedua jarum.Buktikankesetimbangan bergerak ke kananjika tekanan dinaikkankesetimbangan bergeser ke kirijika tekanan diturunkan
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI94PCl5(g)PCl3(g) + Cl2(g)Tugas MandiriÃBerdasarkan reaksi :2NO2N2O4·Buatlah kesimpulan dari percobaan tersebutPerkirakanlah pergeseran kesetimbangan yang akan terjadi jika tekanan diperbesardan diperkecil untuk reaksi berikut ini :N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)H2(g) + I2(g) 2 HI(g)C(s) + 2 N2O(g) CO2(g) + 2 N2(g)4. Pengaruh Perubahan Volume pada KesetimbanganPerubahan volume pada kesetimbangan bergantung pada komponennya.Apakah komponen gas atau komponen ion-ion?a. Perubahan Volume pada kesetimbangan yang komponennya gas.Pada kesetimbangan yang komponennya gas, perubahan volume akanberpengaruh jika pada kesetimbangan jumlah mol pereaksi berbeda dengan jumlahhasil reaksi. Pengaruh perubahan volume akan merupakan kebalikan dari pengaruh perubahantekanan sebab jika pada suatu sistem kesetimbangan, volume diperkecil makatekanan menjadi besar, jika volume diperbesar maka tekanan menjadi kecil. Cobakamu perhatikan percobaan NO2/N2O4 , pada pengaruh tekanan sebelumnya. Karenamemperbesar tekanan dilakukan dengan memperkecil volume, dan sebaliknya.Contoh :Jika volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah gas PCl3 danCl2, jika volume diperkecil, kesetimbangan akan bergeser ke arah gas PCl5b. Perubahan volume pada kesetimbangan yang komponen-komponennya berupa ion-ionUntuk mempelajari pengaruh perubahan volume pada kesetimbangan dalamreaksi yang berbentuk larutan kita lihat contoh pada kesetimbangan:
Kesetimbangan Kimia95N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 'H = -92 kJFe3+(aq)+ SCN (aq) Fe(SCN)2+(aq) coklat tak berwarnamerahTugas MandiriÃJika kita lakukan pengenceran ketika kesetimbangan telah tercapai, maka akanmengakibatkan warna merah berkurang atau kesetimbangan bergeser ke arahpembentukkan ion Fe3+ dan SCN-.Pengenceran pada larutan menyebabkan volume menjadi besar. Maka, untukkesetimbangan yang jumlah mol atau jumlah partikel pereaksi dan hasil reaksinyaberbeda kesetimbangan akan bergeser ke arah partikel yang jumlahnya lebih besar.Coba kamu diskusikan bersama teman-temanmu, apa hubungan adanya pergeserankesetimbangan akibat perubahan konsentrasi, suhu, tekanan dan volume dengankondisi optimum untuk memproduksi bahan-bahan kimia di industri yangberdasarkan pada reaksi kesetimbangan5.6. Reaksi Kesetimbangan dalam IndustriDalam industri, bahan-bahan kimia ada yang dihasilkan melalui reaksi-reaksikesetimbangan. Misalnya industri pembuatan ammonia dan pembuatan asam sulfat.Masalah yang dihadapi adalah bagaimana memperoleh hasil yang berkualitas tinggidalam jumlah banyak dengan menggunakan proses efisien dan efektif. Untukmemecahkan masalah tersebut, pengetahuan tentang kesetimbangan kimia sangatdiperlukan.1. Pembuatan AmoniakAmoniak (NH3) merupakan senyawa nitrogen yang banyak digunakan sebagaibahan dasar pembuatan pupuk (Urea dan ZA), serat sintetik (nilon dan sejenisnya),dan bahan peledak TNT (trinitro toluena). Pembuatan ammoniak yang dikemukakanoleh Fritz Haber (1905), prosesnya disebut Proses Haber-Bocsh. Reaksi yang terjadiadalah kesetimbangan antara gas N2, H2, dan NH3 ditulis sebagai berikut.Untuk proses ini, gas N2 diperoleh dari hasil penyulingan udara, sedangkangas H2 diperoleh dari hasil reaksi antara gas alam dengan air. Pada suhu kamar,reaksi ini berlangsung sangat lambat maka untuk memperoleh hasil yang maksimal,reaksi dilakukan pada suhu tinggi, tekanan tinggi, dan diberi katalis besi.Reaksi pembentukan amoniak merupakan reaksi eksoterm. Menurut Le Chatalierkesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 jika suhu rendah. Masalahnya adalahkatalis besi hanya berfungsi efektif pada suhu tinggi, akibatnya pembentukanammoniak berlangsung lama pada suhu rendah.Berdasarkan pertimbangan ini prosesnya dilakukan pada suhu tinggi ± 450°C(suhu optimum) agar reaksi berlangsung cepat sekalipun dengan risiko
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI96SO3(g) + H2SO4(aq) H2S2O7(aq)H2S2O7(aq) + H2O(l) 2H2SO4(l)2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 dan H2. Untuk mengimbangi pergeseranke arah N2 dan H2 oleh suhu tinggi, maka digunakan tekanan tinggi antara 200-400atm. Untuk membuat molekul-molekul semakin rapat sehingga tabrakan molekulsemakin sering. Dengan kondisi yang dianggap optimum ternyata gas NH3 yangdapat dipisahkan baru dapat mencapai ±15%. Campuran gas kemudian didinginkansehingga gas NH3 mencair.2. Pembuatan Asam SulfatSalah satu cara pembuatan asam sulfat secara industri yang produknya cukupbesar adalah dengan proses kontak. Bahan yang digunakan pada proses ini adalahbelerang dan prosesnya berlangsung sebagai berikut.a.Belerang dibakar di udara akan bereaksi dengan oksigen dan menghasilkangas belerang dioksida. Reaksi:b.Belerang dioksida direaksikan lagi dengan oksigen dan dihasilkan belerangtrioksida.Reaksi:c.Reaksi ini berlangsung lambat, maka dipercepat dengan katalis, dantemperatur katalis yang digunakan adalah vanadium pentaoksida (V2O5).c.SO3 yang dihasilkan dipisahkan, direaksikan dengan H2SO4 pekat sehinggaterjadi asam pirosulfat. Asam pirosulfat akan direaksikan dengan airsampai menghasilkan asam sulfat. ReaksiBeberapa kegunaan asam sulfat diantaranya adalah untuk bahan pembuatanpupuk, deterjen, cat kuku, zat warna, fiber, pembuatan plastik, digunakan dalamindustri logam dan untuk pengisi accumulator.Sang IlmuwanHENRI LOUIS LE CHÂTELIER (1850-1936) lahir diParis, Perancis pada tanggal 8 Oktober 1850. Iamerupakan ahli fisika kimia yang sangat terkenaldengan prinsip untuk suatu sistem dalam keadaankesetimbangan. Sumbangan pertamanya pada perkem-bangan sains adalah pengukuran suhu logam, aliansilogam, gelas dan keramik. Pada tahun 1887 iamenggunakan thermocouple dari platinum/rhodiumS(s) + O2(g) SO2(g)
Kesetimbangan Kimia97untuk mengukur suhu tinggi dengan menggunakan efek seebeck.Le Chatelierjuga membuat pirometer optik yang mengukur suhu dengan membandingkancahaya yang teremisi oleh objek dengan suhu tinggi dengan sumber cahayastandar. Ia meninggal pada tanggal 17 September di Miribel-les-Echelles,Isère.zReaksi-reaksi kimia pada umumnya berlangsung satu arah atau reaksiireversibel. Tetapi ada juga reaksi yang dapat berlangsung dua arahatau dapat balik. disebut dengan reaksi reversibelzKesetimbangan homogen adalah sistem kesetimbangan yang ada padareaksi dimana semua zat yang terlibat memiliki fasa yang sama. Kese-timbangan heterogen adalah sistem kesetimbangan yang komponen-nya lebih dari satu jenis fasa.zKesetimbangan yang berbunyi “Pada reaksi kesetimbangan, hasil kalikonsentrasi hasil reaksi yang dipangkatkan koefisiennya dibagi dengan hasilkali konsentrasi zat pereaksi yang dipangkatkan koefisiennya akan tetap, padasuhu tetap.”zKesetimbangan berdasarkan tekanan dinyatakan dengan notasi Kp,yaitu hasil kali tekanan parsial gas-gas hasil reaksi dibagi denganhasil kali tekanan parsial gas-gas pereaksi, setelah masing-masinggas dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksizPergeseran kesetimbangan akibat perubahan konsentrasi, suhu,tekanan dan volume terjadi sesuai dengan azas Le Chatalier yangberbunyi: “Jika suatu sistem kesetimbangan menerima suatu aksimaka sistem tersebut akan mengadakan reaksi, sehingga pengaruhaksi menjadi sekecil-kecilnya.”kurung siku menunjukankonsentrasi dalam mol/lkoefisien reaksiKonstanta kesetimbangan“c” menunjukanpersamaan dalambentuk konsentrasi
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI981.Apa yang dimaksud dengan:A. Reaksi reversibelB. Kesetimbangan dinamisC. Asas Le ChatelierD. Elektrolit2.Sebuah sampel larutan mengandung 0,40 gram natrium hidroksida. Berapakemolaran larutan NaOH tersebut?3.Tuliskanlah persamaan konstanta kesetimbangan untuk reaksi kesetimbanganberikut:A. N2(g) + O2(g) 2 NO(g) (pembesaran tekanan)B. CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O (g) (pembesaran suhu)C. H2S(aq) + H2O H3O+ + H5(aq) (penambahan H2S)D. N2(g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) 'H = - (penurunan suhu)4.Terapkanlah asas Le Chatelier untuk masalah berikut ini:A. N2(g) + O2(g) 2 NO(g)Penurunan volumeB. CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2 H2O (l)Peningkatan tekananC. H2S(aq) + H2O H3O+ (aq) + energiPeningkatan suhuD. Pb2 + (aq) + 2 Cl- PbCl2(s)Pengambilan PbCl25. Tuliskan reaksi kesetimbangan untuk zat berikut, dan tentukan bentuk spesiterbanyak ketika zat berikut dilarutkan dalam air:A. H2S(elektrolit lemah)B. Na3PO4(elektrolit kuat)C. H2SO4(elektrolit kuat, seperti HCl)D. KNO3(elektrolit kuat)
Kesetimbangan Kimia99Fill in the space of the cross puzzle with the appropriate word from eachdescription below!Horizontally1.Sulphuric acid use for makingfertilizer, detergent, dyes, ... Plastic3.The city where Chatelier born is ...5.a material that allows a reaction toproceed at a higher rate6. First name from Einstein8.Middle name from Le ChatelierVertically2.One kind reaction that can reverseto make initial subtances4.A French scientist, that born inOctober 8th, 18507.Unsure that has five electrons.9.Number mole of one subtancesdevice with total mole number10. Ostwald born in Riga ...
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI1001.Pada saat suatu reaksi mengalami kesetimbangan dinamis maka .....A. secara makroskopis reaksi berlangsung terusB .jumlah partikel setiap zat pereaksi sama dengan jumlah partikel hasil reaksiC. konsentrasi zat-zat pereaksi sama dengan konsentrasi zat hasil reaksiD. reaksi terus berlangsung kedua arah yang berlawanan secara mikroskopisE. zat-zat hasil reaksi tidak bereaksi lebih lanjut karena telah tercapaikesetimbangan2.Sesuai dengan asas Le Chatelier, yang tidak mempengaruhi pergeserankesetimbangan adalah ...A. Penambahan zat pereaksiD. Penggunaan katalisB. Perubahan tekananE. Perubahan suhuC. Perubahan volume3.Pada reaksi kesetimbangan :A(g) + B(g) C(g) + D(g) ' H = a kJYang akan menyebabkan pergeseran kesetimbangan ke arah kanan adalah :A. Tekanan diperkecilD. Suhu diturunkanB. Tekanan diperbesarE. Suhu dinaikkanC. Volume diperbesar4. Pembentukkan gas XO2 berlangsung sesuai reaksi :X2O3(g) + ½ O2(g) 2 XO2(g) ' H = - c kJUntuk dapat menghasilkan XO2 sebanyak mungkin, maka persyaratan reaksiyang harus dipenuhi adalah :A. Tekanan tinggiB. Temperatur rendahC. Tekanan rendah dan suhu tinggiD. tekanan rendah dan tempratur tinggiE .tekanan tinggi dan temperatur rendah5.Bila 3,4 gram NH3 dilarutkan sehingga volume larutan menjadi 2 liter, (Ar N= 14, Ar O = 16, dan Ar H= 1). Reaksi saat pelarutan mengikuti persamaankesetimbangan : NH4OH NH4+ + OH-
Kesetimbangan Kimia101Diketahui tetapan kesetimbangan K = 1,81 x 10-5 . maka konsentrasi NH4+dalam larutan adalah :A. 1,81 x 10-6D. 6,00 x 10-3B. 1,81 x 10-5E. 4,25 x 10-2C. 1,34 x 10-36.Diketahui reaksi kesetimbangan :N2O4 2 NO2Konsentrasi mula-mula N2O4 = 0,001 M. Apabila pada keadaan setimbangkonsentrasi NO2 = 0,00010 M, maka tetapan kesetimbangan pada 26oC :A. 10,5 x 10-5D. 10,5 x 10-6B. 9,5 x 10-5E. 11,1 x 10-6C. 9.0 x 10—67.Satu mol VW beraksi dengan satu mol XY menurut persamaan reaksiVW + XY VY + XVSetelah kesetimbangan ternyata tercapai ¼ mol senyawa VY dan XV. Kalaupada reaksi ini tidak terjadi perubahan volume, maka tetapan kesetimbanganuntuk reaksi ini adalahA. 16D. 9/16B. 9E. 1/9C. 16/98. Diketahui reaksi :4 H2 (g) + CS2(g) 2 H2S(g) + CH4(g)Tetapan kesetimbangan reaksi berikut disetarakan adalah....A.B.C.D.E.
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI1029. Dalam reaksi kesetimbangan : N2 (g) + O2 (g) 2NO (g) ' H = + 180,66 kJKesetimbangan bergeser ke arah pereaksi bila ....A. masukkan gas N2B. tekanan diperbesarC. volume diperkecilD. suhu diturunkanE .ditambah katalis10. Dalam suatu bejana yang bervolume 1 liter, 5 mol gas NH3 membentukkesetimbangan sebagai berikut :2 NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g)Dalam keadaan setimbang pada suhu tetap, terbentuk 1 mol N2. Tetapankesetimbangan, Kc adalah ....A . 3/1C. 1/9E . 3/4B. 1/3D. 9/111. Untuk reaksi pembuatan SO3 sesuai persamaan berikut:2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) ' H = 197 kJMaka untuk memperoleh SO3 sebanyak mungkin harus dilakukan ....A. pembesaran volume sistemB. pendinginan sistemC. pengambilan gas SO3 yang terbentukD. pengecilan tekanan sistemE. penambahan katalis pada sistem12. Reaksi setimbang :A(g) + 2 B(g) 3 C(g) ' H = -a kJKesetimbangan akan bergeser ke arah C, kecuali bila......A. volume diperbesarD. volume diperkecilB. suhu diturunkanE. panas diberikanC. gas C dikurangi13. Reaksi kesetimbangan berikut :2 KClO3(s) 2 KCl (s) + 3 O2(g)Harga tetapan kesetimbangan (K) bagi reaksi tersebut adalah.......A.C.B.B.D.
Kesetimbangan Kimia10314. Pada suhu tertentu dalam ruang 10 l terdapat kesetimbangan reaksi:2 SO3 2 SO2(g) + O2(g)Bila 80 gram SO3 (S=32, O = 16) dipanaskan hingga keadaan setimbang padasuhu itu tercapai, ternyata terdapat perbandingan molSO3 : O2 = 2 : 1Tetapan kesetimbangan dari reaksi adalah.....A. 25C. 0,4E. 0,025B. 2,5D. 0,04 Ebtanas 90/9115. Reaksi yang tidak akan mengalami pergeseran jika tekanan diperbesar adalah...A. N2(g) + 3 H2 (g) 2 NH3(g)B. N2(g) + O2(g) 2 NO2(g)C. 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g)D. H2(g) + S(g) H2S (g)E. 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) 16. 4 mol SO3 dimasukkan dalam bejana 5 liter, dan terurai menurut reaksi2 SO3(g) 2 SO2(g) + O2(g)Jika pada saat kesetimbangan tercapai masih ada 1 mol SO3 harga tetapankesetimbangan adalah....A. 0,5C. 5,4E. 13,5B. 2,7D. 10,817. Pembuatan asam sulfat cara proses kontak berlangsung eksoterm, agardidapatkan hasil yang optimal maka harus dilakukan pada keadaan.....A. suhu rendah, tekanan tinggi, diberi katalisB. suhu tinggi, tekanan rendah, diberi katalisC. suhu rendah, tekanan rendah, diberi katalisD. suhu rendah, tekanan tinggi, tidak diberi katalisE. suhu tinggi, tekanan rendah, tidak diberi katalis18. Jika tetapan kesetimbangan untuk reaksi :N2O4(g) 2 NO2(g) Adalah K. maka nilai tetapan kesetimbangan untukreaksi : 2 NO2(g) N2O4(g) adalah.....A . 1/KC. 1/ÖKE . ½ KB. K2D. ÖK
Kimia untuk SMA dan MA kelas XI10419. 0,1 mol gas asam klorida dimasukkan kedalam wadah dengan volume 1 liter.Jika kemudian gas tersebut terurai sesuai persamaan reaksi :2 HCl(g) H2(g) + Cl2(g)Setelah tercapai kesetimbangan diperoleh H2 sebanyak 0,02 mol. Maka besartetapan kesetimbangan adalah....A. 1/36D. 9B . 1/18E . 18C. 1/920. Dalam suatu wadah dengan volume 1 liter terjadi kesetimbangan denganreaksi : CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)Pada permulaan reaksi jumlah mol CO = 0,1 mol dan H2O = 0,1 mol. Jikaharga tetapan kesetimbangan K = 16,0. Maka jumlah mol dari gas CO2 yangdiperoleh adalah.......A. 0,08 molC. 0,0047.E. 0,0095 molB. 0,02 molD. 0,008 mol