KESETIMBANGAN KIMIA

A.   Konsep Kesetimbangan

Kimia antara reaksi awal (maju) dengan reaksi baliknya.

Kesetimbangan Kimia adalah satu kondisi yang dicapai dalam sebuah reaksi kimia yang terjadi secara seimbang dalam lajunya pada reaksi maju dan reaksi baliknya.

Pada umumnya reaksi-reaksi kimia tersebut berlangsung dalam arah bolak-balik (reversible), dan hanya sebagian kecil saja yang berlangsung satu arah. Pada awal proses bolak-balik, reaksi berlangsung ke arah pembentukan produk, segera setelah terbentuk
molekul produk maka terjadi reaksi sebaliknya, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Ketika laju reaksi ke kanan dan ke kiri sama dan konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah maka kesetimbangan reaksi tercapai. Ketika suatu reaksi kimia berlangsung, laju reaksi dan konsentrasi pereaksipun berkurang. Beberapa waktu kemudian reaksi dapat berkesudahan, artinya semua pereaksi habis bereaksi. Namun banyak
reaksi tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu, konsentrasi pereaksi dan produk reaksi menjadi tetap. Perubahan komposisi materi terjadi melalui suatu proses yang disebut reaksi kimia. Berdasarkan sifat berlangsungnya, reaksi kimia dapat dibedakan dalam dua kategori, yaitu (1) reaksi irreversibel (reaksi tidak dapat balik); dan (2) reaksi                                                            

revesibel (reaksi dapat balik). Reaksi irreversibel disebut juga reaksi berkesudahan karena dalam reaksi ini reaktan mengalami perubahan menjadi produk dan tidak dapat menjalani proses balik atau membentuk reaktan kembali.
Contoh:
Na2S2O4(aq) + 2HCl(aq)→ 2NaCl(aq) + H2O(l) + S(s)¬ + SO2(g)
Reaksi reversibel disebut juga reaksi tidak berkesudahan, pada reaksi ini produk yang terbentuk dapat bereaksi membentuk produk kembali.
Contoh:
Reaksi antara timbal(II) sulfat dengan Natrium iodide. Jika serbuk timbal(II) sulfat direaksikan dengan larutan Natrium iodida, terbentuk endapan timbal(II) iodida sebagai berikut:
PbSO4(s) + 2NaI(aq)→ PbI2(s) + Na2SO4(aq)…….(1)
Putih kuning
Sebaliknya, endapan timbal(II) iodida akan bereaksi dengan larutan natrium sulfat dan terbentuk endapan timbal(II) sulfat yang berwarna putih :
PbI2(s) + Na2SO(aq)→ PbSO4(s) + 2NaI(aq)……..(2)
Kuning putih
Reaksi (1) adalah kebalikan dari reaksi (2). Kedua reaksi tersebut dapat digabungkan dengan menggunakan tanda panah bolak-balik ( ) : sebagai berikut :
PbSO4(s) + 2NaI(aq)→ PbI2(s) + Na2SO4(aq)…….(3)
Reaksi dapat balik (reaksi reversibel) akan berada dalam suatu kesetimbangan dimana reaksi berakhir dengan suatu campuran yang mengandung baik zat pereaksi maupun hasil reaksi.                                                                                    

Kondisi dimana konsentrasi dari semua komponenreaktan dan produk didalam suatu sistem tertutup berhenti untuk berubah dengan bertambahnya waktu reaksi disebut kesetimbangan kimia (Brown, Lemay dan Bursten, diacu dalam Hariun 2003). Kesetimbangan kimia terjadi ketika reaksi berlawanan berlangsung dengan kecepatan yang sama, kecepatan komponen produk dibentuk dari reaktan sama dengan kecepatan komponen reaktan dibentuk kembali dari produk. Kesetimbangan yang terjadi bersifat dinamis. Kesetimbangan kimia dikatakan dinamis sebab secara keseluruhan (makroskopik) sistem tidak mengalami perubahan, baik wujud fisik maupun konsentrasi masing-masing zat. Akan tetapi, keadaan molekulernya (mikroskopik) berubah setiap saat. Artinya, setiap saat terjadi reaksi antarpartikel pereaksi membentuk produk, yang diimbangi oleh reaksi antarpartikel produk membentuk pereaksi kembali sehingga secara makroskopik tidak ada yang berubah.

B.   Faktor-Fator yang Mempengaruhi Pergeseran Kesetimbangan

1.      Perubahan konsentrasi.
  Perubahan konsentrasi dapat memengaruhi kesetimbangan reaksi. Perubahan konsentrasi dapat dilakukan dangan cara menambahkan atau mengurangi konsentrasi pereaksi.
Contoh: A(g) + B(g)  C(g) + D(g)
     Jika Konsentrasi zat A dan zat B ditambahkan ke dalam sistem, kesetimbangan akan bergeser ke kanan, sehingga konsentrasi zat C dan zat D akan ditambah sampai tercapai kesetimbangan yang baru. Jika konsentrasi zat A dan zat B diperkecil atau di keluarkan dari sistem, kesetimbangan akan bergeser ke kiri, sehingga konsentrasi zat A dan zat B bertambah, sampai terbentuk kesetimbangan yang baru.
      Pada sistem kesetimbangan heterogen di dalam larutan, konsentrasi zat padat adalah tetap. Dangan demikian, perubahan konsentrasi zat padat dalam sistem esetimbangan tidak berpengaruh terhadap pergeseran kesetimbangan.
Contoh: AB(s)  A(aq) + B(aq)

Kesetimbangan hanya di pengaruhi oleh perubahan konsentrasi zat A dan zat B.
            Pada sistem kesetimbangan heterogen yang menyangkut fase gas, sistem kesetimbangan hanya dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi  komponen yang berwujud gas. Komponen yang berwujud padat dan cair konsentrasinya tetap.
        Dari uraian di atas, maka dapat disimpulkan:

2.     Perubahan Suhu

   Kesetimbangan reaksi dapat di pengaruhi oleh perubahan-perubahan suhu di luar sistem.

Hubungan antara perubahan suhu dan sisstem kesetimbangan kimi di rumuskan oleh Van’t Hoff  (1852-1911). Van’t Hoff menyatakan bahwa jika dalam sistem kesetimbangan suhu ruang dinaikan, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang membutuhkan kalor (endoterm). Sebaliknya jika dalam sistem kesetimbangan suhu ruang diturunkan, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang mengelurkan kalor (eksoterm).

Contoh:

A(g) + B (g)    C(g)  +  D(g)   H= -a kJ

      Reaksi 1 adalah eksoterm, yaitu zat A dan zat B membebaskan kalor untuk membentu zat C sdan zat D. Reaksi 2 adalah endoterm yaitu zat C dan zat D menyerap kalor untuk membentuk zat A dan zat B.

      Pada sistem kesetimbangan heterogen, pengaruh perubahan suhu sama dengan pada sistem kesetimbangan homogen. Wujud zat tidak berpengaruh terhadap perubahan suhu. Sehingga disimpulkan sebagai berikut.

 

3.     Perubahan Tekanan

Zat-zat yang berwujud gas akan di pengaruhi oleh tekanan. Perubahan tekanan akan menimbulkan pergeseran kesetimbangan bila jumlah mol gas sebelum dan sesudah reaksi berbeda.

Contoh: 2A(g)  +  B  (g)    2AB(g)

Jika tekanan diperbesar, kesetimbangan bergeser ke arah AB(g) dan jika tekanan di perkecil, kesetimbangan bergeser ke arah A(g) dan B(g).

      Apabila dalam sistem kesetimbangan jumlah koefisien reaksi antara ruas kanan dan kiri sama, maka perubahan tekanan dan volume tidak memengaruhi letak kesetimbangan.

Contoh: H  (g)  +  I  (g)  2HI(g).

        N  (g)  +  O  (g)   2NO(g)

      Pada reaksi tersebut, meskipun pada reaktan tekanan di perbesar atau di perkecil, kesetimbangan reaksi tidak akan bergeser Karena koefisien reaksi antara reaktan dan produk sama.

Kesimpilannya sebagai berikut:

     

                                                                                            

Contoh reaksi kesetimbangan suatu gas:
                                       2A(g)  +  B(g)    A  B(g)   AH= -x  Kj

                                          Tekanan diperbesar                                                                                                                          

                         (Kesetimbangan bergeser

                                     Ke arah jumlah mol                                                                                                                                                                        )                                                gas yang lebih kecil)

     Partikel  pada                                                                      Partikel  pada sistem
Kesetimbangan Sesaat                                                                    Kesetimbangan sesaat baru

     Keterangan:

                  =  AB

               = B

              = A  B

4.     Perubahan Volume

Perubahan Volume pada kesetimbangan bergantung pada komponennya. Pada kesetimbangan yang komponennya gas, pengaruh perubahan volume merupakan kebalikan dari pengaruh perubahan tekanan.
Contoh: AB(g)   A(g)  +  B(g)
Volume diperbesar, kesetimbangan bergeser ke arah gas A dan B
Volume di perkecil, kesetimbangan bergeser ke arah gas AB.
Pada reaksi heterogen: C(s)  +  CO  (g)   2CO(g)
Volume diperbesar, kesetimbangan bergeser e arah gas CO, jika volume d perkecil, kesetimbanagn bergeser ke arah gas CO.

Sehinnga dapat disimpulkan:

Contoh reaksi kesetimbangan: CO(g)  +  3H  (g)    CH  (g) + H O(g).

                        Volume diperkecil

                              (Reaksi bergeser ke

                              arah jumlah koefisien

                                           reaksi terkecil)

C.    Hukum Kesetimbangan

Suatu hasil percobaan terhadap reaksi kesetimbangan antara gas karbon monoksida dengan gas hidrogen membentuk gas metana dan uap air dapat di lihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 susunan keseimbangan reaksi antara gas karbon monoksida dengan gas hidrogen membentuk metana pada suhu 1200 K

Co(g) + 3h (g)  Ch (g) +  H  O(g)

Kosentrasi Awal (M)		Konsentrasi pada Keadaan Setimbang (M)			(CH4) (H2O) (CO) (H2)
[CO]	[H ]	[CO]	[H ]	[CH ]		[H O]	[CO] [H ]
0,1000	0,3000	0,0613	0,1839	0,0387		0,0387	3,93
0,2000	0,3000	0,1522	0,1566	0,0478		0,0478	3,91
0,1000	0,4000	0,0479	0,2437	0,0521		0,0521	3,92
0,1000	0,1000	0,0894	0,0683	0,0106		0,0106	3,94

Data dalam tabel tersebut menunjukkan bahwa kompoposisi kesetimbangan bergantung pada perbandingan mol pereaksinya. Namn demikian, terdapat suatu hubungan yang tetap antara konsentrasi keseimbangan, yaitu nisbah hasil kali konsentrasi setimbang zat-zat produk terhadap hasil konsentrasi setimbang zat-zat pereaksi, masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.

Hubungan ini ditemukan oleh catomaximillian gulberg dan peter wage pada tahun 1864,dan selanjutnya disebut hukum kesetimbangan. Nilai dari hukum kesetimbangan disebut tetapan kesetimbangan dan dinyatakan dengan lambang Kc. Ungkapan hukum kesetimbangan untuk reaksi kesetimbangan di atas dapat dinyatakan sebagai berikut.

Kc =   (CH )(H  O)

         (CO)(H2)3

Nilai tetapan keseimbangan bergantung pada suhu. Untuk contoh di atas, nilaitetapan keseimbangan yaitu3,92 pada suhu 1200 K. Perubahan suhu akan mengubah komposisi kesetimbangan, sehingga nilai tetapan keseimbanganya berubah.

D.  Tetapan Kesetimbangan Heterogen.

Persamaan ketetapan kesetimbangan hanya mengandung kompenen yang konsetrasi atau tekanannya berubah selama reaksi berlansung. Hal seperti itu tidak terjadi pada zat padat murni atau zat cair murni. Oleh karena itu, zat padat murni maupun zat cair murni tidak di sertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan.

Perhatikan contoh berikut.

Contoh:

BiCL3(aq) = H₂o(I)  BiOCL(s)  + ₂HCL (aq)

                  Kc=(HCL)2

                         (BiCl₃)

BiOCL(s) dan H2O(I) tidak disertakan dalam pesamaan Kc