Microsoft power point kesetimbangan

Kesetimbangan Kimia [ Chemical Equilibria ]

Chemical Equilibria
Basic Concepts
Part #1
Prepared by : Mahbub Alwathoni, S.Si., M.Si
Department Chemistry http://mahboeb.net

Department Chemistry http://mahboeb.net Prepared by : Mahbub Alwathoni © 2012

Memahami Keadaan Setimbang Dalam Reaksi Kimia
Perhatikan reaksi ini :

NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l)
Reaksi natrium hidroksida dan asam klorida menghasilkan natrium klorida
(garam dapur) dan air. Adalah contoh reaksi satu arah (reaksi irreversible).

NaCl(aq) + H2O(l) NaOH(aq) + HCl(aq)

Perhatikan reaksi ini :
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
2HI(g) H2(g) + I2(g)

H2(g) + I2(g) 2HI(g)
Adalah contoh reaksi kesetimbangan (reaksi reversible ) reaksi dua arah. Contoh
reaksi diatas adalah hasil eksperiment A.H. Taylor & R.H. Crist



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

Keadaan setimbang suatu reaksi bersifat dinamis (tidak statis). Artinya : pada saat
setimbang reaksi tidak berhenti, tapi terus berlangsung dalam 2 arah dengan laju reaksi
yang sama.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Gas N2 dan gas H2 jika dicampur dengan angka banding volume 1 : 3 pada temperatur
kamar maka tidak terjadi reaksi. Namun pada temperatur 200oC 30 atm dan ditambah
katalis, maka reaksi dapat berlangsung cepat. Setelah terbentuk NH3, pada temperatur
yang tinggi tersebut NH3 juga akan terurai menjadi gas N2 dan gas H2.
Ketika laju reaksi ruas kiri = laju reaksi ruas kanan adalah sama, maka dapat dikatakan
reaksi telah mencapai kesetimbangan.



Pergeseran Kesetimbangan

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Jika suatu reaksi kesetimbangan dilakukan
aksi tertentu, maka kesetimbangan akan
bergeser untuk menghilangkan pengaruh aksi
tersebut… (Louis Le Chatelier 1850 – 1936)

Reaksi kesetimbangan dapat di geser ke arah yang dikehendaki, dengan cara
melakukan tiga macam tindakan :

Mengubah konsentrasi salah satu zat
Mengubah suhu
Mengubah tekanan atau volume gas



1. Konsentrasi zat

Jika salah satu zat konsentrasi-nya diperbesar (dipekatkan), maka reaksi akan
bergeser dari arah zat tersebut. Atau, jika konsentrasi salah satu zat
konsentrasi-nya diperkecil (diencerkan), maka reaksi akan bergeser ke arah zat
tersebut.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Contoh dalam kehidupan sehari-hari :
Lapisan email gigi mengandung zat perekat Ca5(PO4)3OH [hidroksiapatit), dalam
mulut terjadi kesetimbangan :
Ca5(PO4)3(OH)(s) 5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH-(aq)
Terlalu banyak makan/minum mengandung asam (H3O+), maka ion hidronium
akan mengikat OH-, akhirnya OH- berkurang. Reaksi kesetimbangan akan
bergeser kekanan, akhirnya email gigi terkikis.



2. Perubahan Suhu

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H = -92 kJ

Reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm karena ∆H = (negatif)
Jika reaksi dibalik (reaksi penguraian NH3) maka menjadi reaksi
endoterm ∆H = (positif).

Jika suhu dalam reaksi dinaikkan, maka laju reaksi akan menuju ke arah
endoterm (karena memerlukan kalor). Kalau suhu diturunkan maka laju
reaksi akan mengarah ke eksoterm. Pada reaksi diatas :
Jika suhu dinaikkan, pembentukan gas N2 dan H2 semakin bertambah,
NH3 berkurang.
Jika suhu dikurangi, pembentukan NH3 bertambah, gas H2 & N2
menjadi berkurang.

N2O4(g) 2NO2(g) ∆H = +58 kJ


3. Perubahan Tekanan

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H = -92 kJ

Angka banding mol ditunjukkan dengan angka koefisien. Pada reaksi
diatas total perbandingan mol gas ruas kiri dan ruas kanan adalah 4:2
Jika tekanan gas diperbesar, maka arah reaksi akan bergeser ke arah
zat dengan jumlah mol gas paling sedikit (NH3), sehingga NH3 semakin
banyak terbentuk.
Jika tekanan gas diperkecil, reaksi akan bergeser kearah zat dengan
jumlah mol paling banyak, NH3 makin berkurang.

N2O4(g) 2NO2(g)
Penambahan tekananan justru akan menggeser reaksi kearah kiri.
Atau pada reaksi :
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
perbanding mol gas ruas kiri dan kanan yang sama banyak, maka
perubahan tekanan tidak berpengaruh terhadap pergeseran reaksi.



KASUS

Pada reaksi 2C2H2(g) + 5O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(g) ∆H = -900 kJ

Tindakan apa yang dilakukan agar gas CO2 terbentuk lebih banyak !

Konsentrasi gas C2H2 atau O2 diperbesar. Dengan cara mengalirkan kedua
gas ini terus menerus ke dalam campuran.
Konsentrasi gas CO2 dan H2O diperkecil dengan cara memisahkan produk
reaksi ini dari sistem.
Reaksi kearah kanan adalah eksoterm, jadi suhu reaksi harus
diperkecil/dikurangi
Perbandingan total angka mol gas reaksi kiri dan reaksi kanan 7 : 6,
tekanan diperbesar,agar mengarah ke perbandingan mol gas terkecil dalam
hal ini CO2 dan H2O.



KASUS

Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) ∆H = +30 kJ
Pada reaksi diatas, bagaimana jika tekanan diperbesar ?

Pengaruh tekanan tidak berpengaruh terhadap pergeseran reaksi,
sebab angka banding mol gas, sama-sama besar yaitu 3 : 3
Lihat pada persamaan reaksi : Fe2O3(s) dan Fe(s) dalam bentuk solid
bukan gas.



Peran Katalis

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada suhu
tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri (lihat
pula katalisis). Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi
ataupun produk.

Konsep laju reaksi :
Peran katalis dalam mempercepat reaksi adalah dengan menurunkan energi
aktivasi. Katalis dalam reaksi reversible (kesetimbangan), maka laju reaksi ruas
kiri dan kanan ( 2 arah) sama-sama lebih cepat dibandingkan tanpa katalis.



Contoh beberapa katalis yang banyak digunakan dalam industri kimia :

Reaksi Kesetimbangan Katalis
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Fe
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) V2O5
C2H4(g) + H2(g) C2H6(g) Ni, Pt atau Cd
CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2 ZnO + CuO
CO(g) + 2H2(g) CH3OH ZnO + Cr2O3

Pembagian Katalis :
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen
dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam
fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan
katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana
untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu
permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara
terjerap.



Reaksi-reaksi pada produksi ammonia (NH3)

CH4(g) + 2H2O(l) CO2(g) + 4 H2(g) Katalis Ni

3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) Katalis Fe
gas N2 diperoleh dari udara



Reaksi pembuatan asam sulfat, cukup sederhana yaitu ada tiga tahap :

Tahap 1. S + O2 SO2
Tahap 2. 2SO2 + O2 2SO3 (Reaksi lambat perlu kehadiran katalis V O )
2 5

Tahap 3. SO3 + H2O H2SO4



NEXT
TETAPAN KESETIMBANGAN



TETAPAN KESETIMBANGAN
equilibrium constants

Part #2
Prepared by : Mahbub Alwathoni, S.Si., M.Si
Department Chemistry http://mahboeb.net



Eksperimen Taylor dan Crist : reaksi antara gas H2 dan gas I2 pada suhu
425,4oC (Sumber : General College Chemistry, Keenan and Kleinfelter . 1980)

H2(g) + I2(g) 2HI(g)
Konsentrasi awal (mol/l) Konsentrasi Kesetimbangan Kc
(mol/l)

Konsentrasi awal Konsentrasi kesetimbangan
[H2] [I2] [HI] [H2] [I2] [HI]
0.011354 0.009044 - 0.003560 0.001250 0.01559 ~ 54,5
0.010667 0.011965 - 0.001831 0.003129 0.01767 ~ 54,5
0.011337 0.007510 - 0.004565 0.0007378 0.01354 ~ 54,5
Data diatas, “jika konsentrasi HI dikuadratkan dan bilangan itu dibagi dengan
perkalian konsentrasi H2 dan I2, ternyata akan diperoleh bilangan yang sama”.
Secara matematis :
ுூ ଶ
Kc =
ுଶ ሾூଶሿ



Tetapan Kesetimbangan :

mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)

௣
஼ ஽௤
Kc = ௠
஺ ஻௡

Pada persamaan kesetimbangan, yang dimasukkan untuk memperoleh
harga Kc adalah zat-zat yang berwujud gas atau larutan saja. Sebab
zat dalam bentuk padat (solid) tidak memiliki konsentrasi. Atau lebih
tepatnya, harga mol/liter untuk padatan = rapatan/massa rumusnya,
dimana harganya selalu konstan.



Tulislah tetapan kesetimbangan untuk reaksi-reaksi berikut ini :

a. PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
b. CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
c. NH3(g) + HCl(g) NH4Cl(s)
d. CCl4(l) + S2Cl2(l) 3Cl2(g) + CS2(l)
e. Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)

ܲ‫ 3݈ܥ‬ሾ‫2݈ܥ‬ሿ
‫ ܿܭ‬ൌ
ሾܲ‫5݈ܥ‬ሿ

‫ ܿܭ‬ൌ [CO2]

1
‫ ܿܭ‬ൌ
ܰ‫ 3ܪ‬ሾ‫݈ܥܪ‬ሿ

‫ ܿܭ‬ൌ [Cl2]3
൅ 2 െሿ
‫ ܿܭ‬ൌ ‫݃ܣ‬ ሾ‫24ܱݎܥ‬



Makna harga Kc (tetapan kesetimbangan)
Harga Kc adalah ukuran seberapa banyak hasil reaksi terbentuk pada kesetimbangan
Kc > 1 maka hasil reaksi (product ruas kanan) pada kesetimbangan lebih banyak
daripada pereaktan.
Kc < 1 maka hasil reaksi pada kesetimbangan lebih sedikit daripada pereaktan.

A(g) + B(g) C(g) + D(g)

Kc > 1 Kc < 1



Harga tetapan kesetimbangan (Kc) dipengaruhi oleh suhu. Jika suhu tetap, maka
harga Kc tetap. Jika suhu berubah, maka harga Kc berubah.
Pada reaksi endoterm, Kc berbanding lurus dengan suhu.
Pada reaksi eksoterm, Kc berbanding terbalik dengan suhu.
Logika penting dalam reaksi kesetimbangan, yang berhubungan dengan Kc :

ଵ
Jika suatu reaksi dibalik, maka harga Kc menjadi ௄௖

Jika suatu reaksi dikali suatu x, harga Kc menjadi Kcx

Jika reaksi-reaksi dijumlahkan, maka masing-masing
harga Kc dikalikan



KASUS :

Diketahui suatu reaksi kesetimbangan adalah sebagai berikut :
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) Kc = 25
Tentukan Kc dari reaksi
SO3(g) SO2(g) + ½ O2(g)

Kc dari persamaan reaksi yang ditanyakan , adalah data reaksi yang diketahui
DIBALIK lalu DIKALIKAN, jadi :
ଵ x
( ) ௄

ଵ ½
( ଶହ
)

ଵ
Jadi Kc =
ହ



KASUS :

Diketahui reaksi adalah sebagai berikut :
N2(g) + O2(g) 2NO(g) Kc = 4 x 10-3
N2(g) + ½ O2(g) N2O(g) Kc = 2,5 x 10-2
Tentukan Kc untuk reaksi
N2O(g) + ½ O2(g) 2NO(g) ……. ?

N2(g) + O2(g) 2NO(g) Kc = 4 x 10-3
ଵ
N2O(g) ½ O2(g) + N2(g) Kc = ଶ,ହ ௫ ଵ଴ିଶ

ଵ
N2O(g) + ½ O2(g) 2NO(g) Kc = 4 x 10-3 x ି = 1,6 x 10-1
ଶ,ହ ௫ ଵ଴ ଶ



KASUS :

Pada reaksi kesetimbangan berikut :
2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)
Diketahui konsentrasi SO3 = 0,4 M SO2= 0,2 M dan O2= 0,1 M. Hitunglah tetapan
kesetimbangan reaksi tersebut !.

ௌைଶ ଶ ሾைଶሿ
Kc = ௌைଷ ଶ

଴,ଶ ଶ ሺ଴,ଵሻ
Kc =
଴,ସ ଶ

Kc = 2,5 x 10-2



KASUS :
Sebanyak 0,1 mol HI dimasukkan ke dalam bejana 1 liter. Sebagian terurai berdasarkan
reaksi :
2HI(g) H2(g) + I2(g)
Jika terbentuk 0,02 mol gas I2, maka tetapan kesetimbangannya adalah….

2HI(g) H2(g) + I2(g)
mol mula-mula : 0,1
mol reaksi ?
mol sisa (pada kesetimbangan) ? ? 0,02

2HI(g) H2(g) + I2(g)
mol mula-mula : 0,1
mol reaksi 0,04
mol sisa (pada kesetimbangan) 0,06 0,02 0,02

volume 1 liter M = mol x 1L

ுଶ ሾூଶሿ ଴,଴ଶ ሾ଴,଴ଶሿ
Kc = ுூ ଶ
= ଴,଴଺ ଶ
= 0,111



KASUS :
Dalam suatu eksperimen, konsentrasi awal HI adalah 2,08 mol/L, berkurang menjadi 1,68
mol/L. Berdasarkan reaksi kesetimbangan :
2HI(g) H2(g) + I2(g)
Hitunglah Kc pada kesetimbangan

2HI(g) H2(g) + I2(g)
mol/L mula-mula : 2,08
mol/L reaksi ?
mol/L sisa (pada kesetimbangan) 1,68 ? ?

2HI(g) H2(g) + I2(g)
mol/L mula-mula : 2,08
mol/L reaksi 0,4
mol/L sisa (pada kesetimbangan) 1,68 0,2 0,2

ுଶ ሾூଶሿ ଴,ଶ ሾ଴,ଶሿ
Kc = ுூ ଶ
= ଵ,଺଼ ଶ
= 0,014



Pengaruh tekanan pada pergeseran kesetimbangan
Eksperimen A.T. Larson (1924) pada reaksi pembentukan amonia :
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H = -92 kJ

Rendemen (%) persentase volume dari amonia
Hasil NH3
oC
10 30 50 100 300 600 1000
atm atm atm atm atm atm atm
200 50,7 67,6 74,4 81,5 90,0 95,4 98,3
300 14,7 30,3 39,4 52,0 71,0 84,2 92,6
400 3,9 10,2 15,3 25,1 47,0 65,2 79,8
500 1,2 3,5 5,6 10,6 26,4 42,2 57,5

Perhatikan : bahwa harga Kc sedikit lebih besar, pada tekanan tinggi. Ini
disebabkan oleh kurangnya sifat gas ideal ketika molekul komponen-komponen itu
dijejalkan pada tekanan tinggi.



Tetapan kesetimbangan parsial (Kp)
Tetapan kesetimbangan Kc adalah tetapan dalam konsentrasi yang dinyatakan dalam
molar (mol/L). Untuk kesetimbangan dalam gas, pengukuran biasanya dilakukan
terhadap tekanan, bukan konsentrasi.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H = -92 kJ
Tetapan kesetimbangan parsial gas dinyatakan :
௣ேுଷ ଶ
Kp = ଷ
௣ேଶ ௣ுଶ
Tekanan total = pNH3 + pN2 + pH2
Gas Ideal : pV = nRT Tekanan gas parsial berbanding lurus
dengan c (konsentrasi). Jadi secara numeris Kp dan Kc saling
berhubungan, dinyatakan dalam :
૚ ∆n
Kc = Kp ( )
ࡾࢀ
Persamaan reaksi :
wA + xB yC + zD
∆݊ ൌ(y+z) – (w+x)


KASUS :
Reaksi N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H = -92 kJ
Pada tekanan 10 atm dan 200 oC , NH3 yang terbentuk adalah 50,7%. Hitunglah Kp dan
Kc reaksi kesetimbangan tersebut :

Tekanan total = 10 atm
Tekanan total = pNH3 + pN2 + pH2
ହ଴,଻
pNH3 = 50,7% dari tekanan total, jadi pNH3 = ଵ଴଴ ‫ ݉ݐܽ 01 ݔ‬ൌ 5,07 ܽ‫݉ݐ‬
pH2 + pN2 = 10 atm – 5,07 atm = 4,93 atm
Karena banyaknya molekul N2 dan H2 adalah 1 : 3 maka

pN2 = ¼ x 4,93 atm = 1,23 atm
pH2 = ¾ x 4,93 atm = 3,70 atm

௣ேுଷ ଶ ሺହ,଴଻ሻଶ
Kp = ௣ேଶ ௣ுଶ ଷ = ଵ,ଶଷ ଷ,଻଴ ଷ = 4,13 x 10-1

૚
Kc = Kp ( ࡾࢀ )∆n R = 0,0821 T = (200oC + 273 = 473oK) ∆n = 2-4 = -2


Microsoft power point kesetimbangan

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Microsoft power point kesetimbangan

Similar to Microsoft power point kesetimbangan (20)

More from Mahbub Alwathoni

More from Mahbub Alwathoni (20)

Microsoft power point kesetimbangan