KESETIMBANGAN KIMIA

Kesetimbangan Dinamik dalam Sistem Kimia

Kesetimbangan : Suatu keadaan dimana konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah lagi oleh karena laju ke kanan sama dengan ke kiri

“Setimbang”, karena konsentrasi tidak berubah lagi“Dinamik”, karena reaksi bergerak saling

berlawanan tidak berhenti

1

Konsentrasi reaktan

Konsentrasi hasil

Konsentrasi Konstantercapai kesetim bangan Figure 14.1

As a reaction proceeds,The concentrations of the

Reactans and productsApproach steady (constant)

value

2

Hukum Kesetimbangan untuk sebuah reaksi

Reaksi kesetimbangan :

H2(g) + l2(g) 2Hl(g)

22

2

c lHHl

K

3

• Konstanta Kesetimbangan Konsentrasi (Kc):

Hasil perkalian konsentrasi zat hasil reaksi dibagi dengan perkalian konsentrasi zat pereaksi, dan masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.

Contoh:• Tentukan Kc dari reaksi sbb:

• 2NO2 (g) N2O4

• 2H2 (g) + O2 (g) 2H2O (g)

Kc = N2O4

NO22

Kc = H2O

H22

2

O2

Tabel. Equilibrium Concentrations and the Mass Action Expression

Experiment [H2] [l2] [Hl]

EquilibriumConcentration (mol/L) [Hl]2

[H2][l2]

I

II

III

IV

0,0222

0,0350

0,0150

0,0442

0,0222

0,0450

0,0135

0,0442

0,156

0,280

0,100

0,311

(0,156)2/(0,0222)(0,0222) = 49,4

(0,280)2/(0,0350)(0,0450) = 49,8

(0,100)2/(0,0150)(0,0135) = 49,4

(0,311)2/(0,0442)(0,0442) = 49,5

Average = 49,5

5

Rumus umum :

eEdD gGfF

Hukum Kesetimbangan untuk reaksi Gas- dapat ditulis dengan tekanan parsial :

PV = nRT

atau P = (mol/L) x RT

6

RTV

nP

de

gf

cDE

GFK

Hubungan Kp dan Kc

Δncp (RT)KK Δncp (RT)KK

n = mol gas produk - mol gas reaktan

Rumus Reaksi Kesetimbangan

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

22

3

H3

N

NH2

pc322

23

.PP

P K atau K

HN

NH

7

• Contoh:• Pada suhu 250 oC kesetimbangan

• PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)

• Mempunyai Kc 4,07 x 10-2. Hitung Kp pada suhu tersebut.

• Jawab:• Δn = (1+1)-1= 1• Kp = Kc (RT) Δn • = 4,07 x 10-2 (0,082 x 523)1 • = 1,75

Keberartian konstanta kesetimbangan

• K sangat besar :• K = 1 :

• K sangat kecil :

Hasil reaksi ke arah sempurnaKonsentrasi reaktan hampir sama dengan konsentrasi produk pada kesetimbanganHasil reaksi sulit terbentuk

Prinsip Le Cathelier’sMenyatakan :Jika suatu kesetimbangan diganggu,

maka sistem secara langsung akan menetralkan gangguan tersebut hingga kesetimbangan tercapai kembali

8

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan :• Penambahan atau pengurangan pereaksi atau hasil reaksi

Penambahan : mengeser kesetimbangan ke arah yang tidak ditambahkan

Pengurangan : menggeser kesetimbangan ke arah yang dikurangi

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

9

• Perubahan volume pada reaksi gas

Penambahan volume menggeser kesetimbangan ke arah gas terbesar dan sebaliknya

• Perubahan suhuJika suhu dinaikan kesetimbangan bergeser ke arah endoterm, karena membutuhkan panas

Perubahan suhu dapat merubah harga Kp dan Kc• Pengaruh Katalis

Katalis dapat mempercepat tercapainya kesetimbangan tapi tidak menggeser letak kesetimbangan

• Penambahan gas inert (volume konstan)

Menyebabkan kenaikan tekanan, perbandingan konsentrasi reaktan dan produk dan volume tidak berubah sehingga kesetimbangan tidak berubah

10

Perhitungan kesetimbanganMenghitung Kc dari konsentrasi kesetimbangan

Contoh : campuran H2 dan l2 dibuat dengan menempatkan 0,100 mol H2 dan 0,100 mol l2 ke dalam labu 1L sesudah setimbangH2(g) + l2 2Hl(g)

Warna ungu uap l2 digunakan untuk memantau reaksi dan dari penurunan intensitas warna ungu ditentukan bahwa pada kesetimbangan konsentrasi l2 menjadi 0,020 mol/L. Berapa Kc ?

22

2

c lH

HlK Penyelesaian

11

H2(g) + l2 2Hl(g)

Konsentrasi awal (M)PerubahanKonsentrasi setimbangan

0,100-0,0800,020

0,100-0,0800,020

0,000+2(0,08)0,160

Perhatikan :• Konsentrasi dinyatakan dalam mol/L perhatikan volume• konsentrasi setimbang = konsentrasi awal - perubahan

64(0.020) (0.020)

(0.160)K

2

c Sehingga :

• menghitung konsentrasi kesetimbangan menggunakan Kc

12

c). Menghitung konsentrasi kesetimbangan menggunakan Kc dan konsentrasi awal

Contoh reaksi :

CO(g) + H2O CO2(g) + H2(g)

Mempunyai harga Kc = 4,06 pada 500 0C.Jika 0,100 mol CO dan 0,100 mol H2O dimasukan pada wadah 1 L, berapa komposisi konsentrasi setimbang ?

13

CO(g) + H2O(l) CO2(g) + H2(g)Jawab :

Konst awalPerubahanKonst setimbang

0,100-X

0,100-X

0,100-X

0,100-X

0,000+XX

0,000+XX

maka

14

2

2

2

22c

x)(0,100

x4,06

x)x)(0,100(0,100

(x)(x) 4,06

OHCO

HCOK

X= 2,01 (0,100 – x)X= 0,0668

(CO) = 0,100 - x = 0,100 – 0,0668 = 0,033 M(H2O) = 0,100 - x = 0,100 – 0,0668 = 0,033 M(CO2) = x = 0,0668 M(H2) = x = 0,0668 M

Jadi :

d). Menghitung konsentrasi setimbang jika Kc sangat kecil

Contoh :Reaksi : 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

Kc = 7,3 x 10-18 pada suhu 1000 0C konst awal H2O = 0,100 M. berapa konst H2 setimbang ?

15

2.01x0,100

x4,06

Jawab :

182

2

22

2 10 x 7,3OH

OH

2H2O(9) 2H2(g) + O2(g)

Konst awalPerubahanKonst setimbang

0,100-2X

0,100 - 2X

0,000+2X2X

0,000+XX

Maka :

16

18

182

2

10 x 7,3

10 x 7,32x)(0,100

(x)(2x)Kc

2

3

2100,0

4

x

x

Kc sangat kecil sehingga produk sulit terbentuk, maka harga konst setimbang (2x) diabaikan terhadap 0,100Sehingga : = 7,3 x 10-18

4x3 = 7,3 x 10-20

X = 2,6 x 10-7

• [H2] setimbang = 2 (2,6 x 10-7) = 5,2 x 10-7 M

17

23

100,0

4x