Microsoftpowerpoint Kesetimbangan 130118093040 Phpapp02

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

Kesetimbangan Kimia [ Chemical Equilibria ]

Chemical Equilibria

Basic Concepts

Part #1Prepared by : Mahbub Alwathoni, S.Si., M.Si

Department Chemistry http://mahboeb.net



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

Reaksi kesetimbangan dapat di geser ke arah yang dikehendaki, dengan cara

melakukan tiga macam tindakan :

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

Mengubah konsentrasi salah satu zat

Mengubah suhu

Mengubah tekanan atau volume gas

Jika suatu reaksi kesetimbangan dilakukan

aksi tertentu, maka kesetimbangan akan

bergeser untuk menghilangkan pengaruh aksi

tersebut (Louis Le Chatelier 1850 1936)



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 & N2menjadi 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 kJPada 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

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.

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.



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 SO2Tahap 2. 2SO2 + O2 2SO3 (Reaksi lambat perlu kehadiran katalis V2O5)

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



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

Eksperimen Taylor dan Crist : reaksi antara gas H2 dan gas I2 pada suhu

425,4oC (Sumber : General College Chemistry, Keenan and Kleinfelter . 1980)

Konsentrasi awal (mol/l) Konsentrasi Kesetimbangan

(mol/l)

Kc

Konsentrasi awal Konsentrasi kesetimbangan

[H2] [I2] [HI] [H2] [I2] [HI]

0.011354 0.009044 - 0.003560 0.001250 0.01559 ~ 54,50.010667 0.011965 - 0.001831 0.003129 0.01767 ~ 54,50.011337 0.007510 - 0.004565 0.0007378 0.01354 ~ 54,5Data diatas, jika konsentrasi HI dikuadratkan dan bilangan itu dibagi dengan

perkalian konsentrasi H2 dan I2, ternyata akan diperoleh bilangan yang sama.

Secara matematis :

Kc =



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. Sebabzat 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) + CrO4

2-(aq)

3 2

5

[CO2]

1

3

[Cl2]3

24

2!



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 :

"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) + O2(g)

Kc dari persamaan reaksi yang ditanyakan , adalah data reaksi yang diketahui

DIBALIK lalu DIKALIKAN, jadi :

("

#)x

("

%)

Jadi Kc = "

%



KASUS :

Diketahui reaksi adalah sebagai berikut :

N2(g) + O2(g) 2NO(g) Kc = 4 x 10-3

N2(g) + O2(g) N2O(g) Kc = 2,5 x 10-2

Tentukan Kc untuk reaksi

N2O(g) + O2(g) 2NO(g) . ?

N2(g) + O2(g) 2NO(g) Kc = 4 x 10-3

N2O(g) O2(g) + N2(g) Kc = "

,%'"()

N2O(g) + O2(g) 2NO(g) Kc = 4 x 10-3 x

"

,%'"() = 1,6 x 10

-1



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 !.

Kc = *+

+

*+,

Kc = (, -(,".

(,/

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.

volume 1 liter M = mol x 1L

Kc =

=

(,( (,(

(,(0 = 0,111

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



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 0,4

mol/L sisa (pada kesetimbangan) 1,68 0,2 0,2

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

mol/L mula-mula : 2,08

mol/L reaksi ?

mol/L sisa (pada kesetimbangan) 1,68 ? ?

Kc =

=

(, (,

",01 = 0,014



Pengaruh tekanan pada pergeseran kesetimbangan

Rendemen (%) persentase volume dari amonia

oC

Hasil NH3

10

atm

30

atm

50

atm

100

atm

300

atm

600

atm

1000

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

Eksperimen A.T. Larson (1924) pada reaksi pembentukan amonia :

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H = -92 kJ

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 :

Kp = 2

,

2

,

Tekanan total = pNH3 + pN2 + pH2Gas Ideal : pV = nRT Tekanan gas parsial berbanding lurus

dengan c (konsentrasi). Jadi secara numeris Kp dan Kc saling

berhubungan, dinyatakan dalam :

Kc = Kp ( 3

45)n

Persamaan reaksi :

wA + xB yC + zD7 (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

pNH3 = 50,7% dari tekanan total, jadi pNH3 = %(,8

"((910;

Documents

Microsoftpowerpoint Kesetimbangan 130118093040 Phpapp02