Dokumen tersebut membahas tentang kesetimbangan kimia, termasuk konsep keadaan setimbang, tetapan kesetimbangan, dan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan seperti konsentrasi, tekanan, dan suhu.
2. A. KEADAAN SETIMBANG
Keadaan setimbang adalah suatu keadaan dimana dua proses yang berlawanan
arah berlangsung secara simultan dan terus menerus tetapi tidak ada perubahan
yang dapat diamati atau diukur.
1. REAKSI REVERSIBLE DAN IRREVERSIBLE
Irreversible yaitu reaksi yang berlangsung searah atau reaksi yang yidak dapat
dibalik.
H2o(s) h2o(l)
Reversible yaitu reaksi yang dapat dibalik. Salah satu diantaranya adalah nitrogen
dengan hidrogen membentuk amonia
N2(g) + 3H2 2NH3(g)
3. 2. KEADAAN SETIMBANG
Bayangkanlah suatu ruangan tertutup dimana 1 mol gas nitrogen dipanaskan
bersama 3 mol gas hidrogen. Pada awalnya, hanya terjai satu reaksi, yaitu
pembentukan amonia.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Segera setelah kembali terbentuk, sebagian amonia akan terurai kembali
membentuk gas nitrogen dan gas hidrogen,
2NH3(g) N2G + 3H2(g)
Selanjutnya, kedua reaksi tersebut akan berlangsung secara simultan (bersama-
sama) menurut reaksi dapat balik berikut.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Kesetimbangan tercapai pada saat laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik.
Kesetimbangan kimia disebut juga kesetimbangan dinamis.
4. 3. KESETIMBANGAN HOMOGEN DAN HETEROGEN
Kesetimbangan homogen yaitu kesetimbangan yang semua komponennya satu
fase.
Kesetimbangan heterogen yaitu kesetimbangan yang terdiri dari dua fase atau
lebih.
Kesetimbangan homogen dapat berupa sistem gas atau larutan .
kesetimbangan heterogen umumnya melibatkan komponen pada-gas atau cair-
gas.
Contoh kesetimbangan homogen :
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
H2O(l) H⁺(aq) + OH¯(aq)
CH3OOH(aq) CH3COO¯(aq) + H⁺(aq)
Contoh kesetimbangan heterogen :
CaCO2(S) CaO(S) + CO2(g)
Ag2CrO4(S) 2Ag⁺(aq) + CrO4²¯(aq)
5. B. TETAPAN KESETIMBANGAN
1. HUKUM KESETIMBANGAN
Hubungan kesetimbangan ditemukan oleh Cato maximillian gulberg dan
Peter wage pada tahun 1864.
Yaitu suatu hubungan yang tetap antara konsentrasi kesetimbangan, yaitu nisbah
hasil kali konsentrasi setimbang zat-zat produk terhadap hasil kali konsentrasi
zat-zat pereaksi, masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.
Nilai dari hukum kesetimbangan disebut tetapan kesetimbangan dan dinyatakan
dengan lambang Kc. Ungkapan hukum kesetimbangan untuk reaksi
kesetimbangan diatas ditulis sebagai berikut.
Secara umum, untuk reaksi:
mA + nB pC + qD
6. Beberapa hal yang perlu diperhatikan tentang nilai tetapan
kesetimbangan:
• Konsentrasi zat yang dimasukkan ke dalam persamaan
tetapan kesetimbangan adalah konsentrasi setimbang.
• Nilai ketetapan kesetimbangan bergantung pada suhu.
• Nilai ketetapan kesetimbangan mencerminkan ketuntasan
reaksi. Semakin tuntas reaksi, semakin besar konsentrasi
produk dan semakin kecil konsentrasi pereaksi.
7. UJI KEPAHAMAN
1. Tulislah persamaan tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi kesetimbangan berikut.
a. 2H2S(g) + 3O2(g) 2H2O(g) + 2SO2(g)
b. 4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g)
c. CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
d. 2NO(g) + Cl2(g) 2NOCl(g)
2. Dalam suatu ruangan pada suhu 1.200 K terdapat dalam keadaan setimbang 0,15 M CO.
0,15 M H2, 0,05 M CH4 dan 0,05 M uap air, menurut persamaan:
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g)
Tentukan nilai tetapan kesetimbangan reaksi tersebut pada 1.200 K.
3. Dalam suatu ruangan 10 liter pada suhu T , terdapat dalam keadaan setimbang 1 mol N2,
4 mol H2, dan 2 mol NH3. tentukan nilai kesetimbangan reaksi berikut pada suhu T
tersebut.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
8. 2. TETAPAN KESETIMBANGAN TEKANAN (KP)
Tetapan kesetimbangan untuk sistem kesetimbangan gas dapat dinyatakan
berdasarkan tekanan parsial gas, disamping tetapan kesetimbangan yang
berdasarkan konsentrasi. Tetapan kesetimbangan yang berdasarkan tekanan
parsial disebut tetapan kesetimbangan tekanan dan dinyatakan dengan Kp
UJI KEPAHAMAN
1. Tulislah persamaan tetapan kesetimbangan tekanan (Kp) untuk sistem
kesetimbangan berikut:
a. 2H2S(g) + 3O2(g) 2H2O(g) + 2SO2(g)
b. 2Hl(g) H2(g) + I2(g)
2. Dalam suatu ruangan pada suhu T terdapat dalam kesetimbangan N2, H2 dan NH3. Bila
diketahui tekanan kesetimbangan N2 = 3 atm, H2 = 6 atm, dan NH3 = 6 atm,
tentukanlah nilai tetapan kesetimbangan tekanan (Kp) untuk reaksi:
NH2(g) N2(g) + 3h2(g)
9. 3. TETAPAN KESETIMBANGAN UNTUK KESETIMBANGAN HETEROGEN
Persamaan tetapan kesetimbangan hanya mengandung komponen yang
berkonsentrasi atau tekananya berubah selama reaksi berlangsung. Hal seperti itu
tidak terjadi pada zat murni atau zat cair murni. Oleh karena itu, zat padat murni
maupun zat cair murni tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan.
UJI KEPAHAMAN
1. Tulislah persamaan tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi berikut.
a. 3Fe(s) + 4H2O(g) Fe3O4(s) + 4H2(g)
b. Na2CO3(s) + SO2(g) + O2(g) Na2SO4(s) + CO2(g)
c. Ag⁺(aq) + Fe²(aq) Ag(s) + Fe³⁺(aq)
d. Ag2CrO4(s) 2Ag⁺(aq) + CR4²¯(aq)
2. Tulislah tetapan kesetimbangan tekanan (Kp) untuk reaksi berikut.
a. 3Fe(s) + 4H2O(g) Fe3O4(s) + 4H2(g)
b. Na2CO3(s) + SO2(g) + O2(g) Na2SO4(s) + CO2(g)
10. 4. HUBUNGAN Kp DENGAN Kc
Kita ketahui bahwa tekanan gas bergantung pada konsentrasinya. Dari persamaan
gas ideal yaitu
PV = nRT
maka tekanan gas
dengan mengganti P pada persamaan Kp dengan maka dapat diturunkan
hubungan Kp dengan Kc sebagai berikut :
dengan = selisih jumlah pangkat pembilang dengan jumlah pangkat penyebut.
11. UJI KEPAHAMAN
1. Tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi 2SO2(g) + o2(g) 2SO3(g) pada 900 K
adalah 1,2 x 10³. tentukan nilai Kp.
2. Konsentrasi kesetimbangan untuk reaksi berikut.
N2O4(g) 2NO2(g)
Pada 298 k adalah : [N2O4] = 0,13 mol L¯¹ dan [NO2] = 0,001 mol L¯¹
tentukan nilai Kc dan Kp reaksi tersebut pada 298 K.
5. MATRIKS KESETIMBANGAN
Perhitungan kimia yang berkaitan dengan komposisi kesetimbangan dapat
diselesaikan dengan terlebih dahulu membuat rincian berupa matriks. Matriks
kesetimbangan terdiri dari tiga baris, yaitu rincian tentang komposisi awal, jumlah mol zat
yang terlibat dalam reaksi dan komposisi akhir.
12. UJI KEPAHAMAN
1. Perhatikan matriks kesetimbangan berikut
SO3(g) SO2(g) + ½)O2(g)
Mula-mula : 5M - 1M
Setimbang : 3M
a. Tentukan konsentrasi kesetimbangan SO2-
b. Tentukan nilai tetapan kesetimbangan (Kp) reaksi
2. Dalam suatu bejana yang bervolume 1 liter, sebanyak 4 mol NO2 dipanaskan pada
suhu T sehingga sebagian terurai menurut reaksi kesetimbangan sebagai berikut
2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)
Jika jumlah mol kesetimbangan O2 adalah 1 mol, tentukanlah nilai tetapan
kesetimbangan (Kc) pada suhu tersebut.
13. 3. Sebanyak 0,1 mol HI dimasukkan ke dalam labu 1 liter pada suhu T lalu dibiarkan
terurai menurut reaksi
2HI(g) H2(g) + I2(g)
Kesetimbangan tercapai setelah 40% HI terurai. Tentukanlah nilai tetapan
kesetimbangan reaksi pada suhu tersebut.
4. Hidrogen ioda (HI0 terurai pada pemanasan menurut persamaan reaksi
kesetimbangan sebagai berikut.
2HI(g) H2(g) + I2(g)
Nilai tetapan kesetimbangan reaksi reaksi tersebut pada suhu T adalah 49. jika 1
mol HI dipanaskan dalam suatu ruangan 10 liter pada suhu T tentukanlah
komposisi campuran setelah mencapai kesetimbangan pada suhu T.
14. C. PERGESERAN KESETIMBANGAN
1. Asas Le Chatelier
pada tahun 1884, Henri Louis Le Chatelier berhasil menyimpulkan pengaruh faktor luar
terhadap kesetimbangan. Kesimpulan Le Chatelier tersebut dikenal dengan Asas
Le Chatelier sebagai berikut
Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi) maka sistem
itu akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi pengaruh aksi tersebut.
Secara singkat asal Le chatelier dapat di simpulkan sebagai :
Reaksi = - Aksi
Cara sistem bereaksi adalah dengan melakukan pergeseran ke kiri atau ke kanan.
15. 2. Pengaruh Konsentrasi
Sesuai dengan asas Le chatelier jika konsentrasi salah satu komponen diperbesar
maka reaksi sistem adalah mengurangi konsentrasi komponen tersebut.
Sebaliknya jika konsentrasi salah satu komponen diperkecil maka reaksi
menambah konsentrasi komponen itu.
UJI KEPAHAMAN
1. Nitrogen bereaksi dengan hidrogen membentuk amonia menurut reaksi
kesetimbangan :
N2(g) + 3H2 2NH3(g)
Berdasarkan pemahaman trehadap asas La chatelier, ke arah manakah
kesetimbangan bergeser jika:
a. ditambah nitrogen
b. amonia dikurangi
16. 2. Belerang dioksida dapat teroksidasi lebih lanjut mebentuk belerang trioksida jika
dipanaskan dengan oksigen menurut reaksi kesetimbangan berikut.
2SO2(g) + O2 2SO3(g)
Ke arah manakah reaksi akan bergeser jika pada suhu tetap konsentrasi SO2
diperbesar?
a. konsentrasi kesetimbangan oksigen ?
b. konsentrasi kesetimbangan belerang trioksida ?
3. Diketahui reaksi kesetimbangan
BiCl3(aq) + H2O(l) BiOCl(s) + 2HCl(aq)
Ke arah mana kesetimbangan bergeser jika pada suhu tetap ditambah BiOCl ?
17. 3. Pengaruh tekanan
Penambahan tekanan dengan cara memperkecil volume akan memperbesar
konsentrasi semua komponen.Sesuai dengan azaz Le Chatelier,maka reaksi sistem
adalah mengurangi tekanan sebagaimana anda ketahui tekanan gas bergantung
pada jumlah molekul dan tiak bergantuk pada jenis gas oleh karena itu untuk
mengurangi tekanan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser kearah yang
jumlah koefisennya lebih kecil.
UJI KEPAHAMAN
1. Ke arah mana masing-masing kesetimbangan berikut akan bergeser jika tekanan di
perbesar (dengan memperkecil volume) ?
a. N2O4(g) 2NO2(g)
b. 2NO(g) N2(g) + O2(g)
c. 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)
2. Gas hidrogen dapat dibuat dengan mengalirkan uap air panas melalui serbuk besi yang
berpijar.
3Fe(s) + 4H2O(g) Fe3O4(s) + 4H2(g)
Ke arah mana kesetimbangan bergeser jika pada suhu tetap volume sistem
diperbesar ? Jelaskan.
18. 4. Pengaruh suhu
Sesuai dengan azaz Le Chatelier jika suhu sistem kesetimbangan akan dinaikan
maka reaksi sistem adalah menurunkan suhu sehingga setimbang akan bergeser
kepihak reaksi yang menyerap kalor. Sebaliknya jika suhu sistem diturunkan maka
setimbang akan bergeser kepihak reaksi eksoterm.
UJI KEPAHAMAN
1.Ke arah mana kesetimbangan berikut akan bergeser jika suhunya dinaikkan ?
a. 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ∆ H = -197,8 kJ
b. 2HI(g) H2(g) + I2(g) ∆ H = +53 kJ
c. N2O4(g) N2(g) + 2O2(g) ∆ H = -9,2 kJ
2.Nitrogen oksida (NO) yang terdapat dalam asap kendaraan bermotor berasal dari
reaksi berikut.
N2(g) + O2(g) 2NO(g)
Reaksi tersebut semakin sempurna pada suhu tinggi. Apakah reaksi itu
endortem atau eksoterm ? Jelaskan jawabmu.
19. 5. Pengaruh katalis
Suatu reaksi yang memerlukan waktu berhari-hari atau
berminggu-minggu untuk mencapai kesetimbangan dapat
dicapai dalam beberapa menit dengan hadirnya suatu katalis .
suatu katalis juga penting bagi reaksi yang memerlukan suhu
tinggi karena dengan suatu katalis reaksi seperti itu dapt
berlangsung pada suhu yang lebih rendah. Hal itu menjadi
sangat penting apabila reaksi pada suhu tingggi mengurangi
rendemen hasil reaksi.
20. D. KESETIMBANGAN DALAM INDUSTRI
1. Pembuatan Amonia Menurut Proses Haber-Bosch
Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah :
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆ H = -92,4 kJ
Berdasarkan berdasarkan prinsip keteseimbangan kondisi yang menguntungkan
untuk ketuntasan reaksi ke kanan adalah suhu rendah dan tekanan tinggi.
Proses Haber-Bosch yang mula-mula dilangsungkan pada suhu sekitar 500⁰C dan
tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalis yaitu serbuk besi dicampur dengan
Al2O3, MgO, CaO, dan K2O.
21. UJI KEPAHAMAN
1. Proses haber Bosch dilangsungkan pada suhu yang relatif tinggi (sekitar 500⁰C)
dan tekanan yang besar. Apakah penggunaan suhu dan tekanan tinggi telah sesuai
dengan prinsip kesetimbangan ? Jika tidak mengapa dilakukan ?
2. Apa gunanya menggunakan katalis pada prose Haber Bosch ?
3. Cara apa saja yang dilkakukan untuk menggeser kesetimbangan ke arah
pembentukan NH3 ?
