Ketika kalian mendengar kata "Kesetimbangan" mungkin yang ada dibenak kalian adalah alat untuk menimbang yaitu timbangan. Perhatikan gambar berikut.
Apabila sebuah timbangan dalam kondisi setimbang, maka jarum penunjuk timbangan ada dalam posisi lurus atau diam yang menunjukkan bahwa massa di kiri dan di kanan adalah sama. Kondisi ini bisa dianalogikan ke dalam istilah "Kesetimbangan". Dalam kimia, istilah kesetimbangan menggambarkan bahwa laju reaksi ke arah kanan dan kiri bernilai sama, akan tetapi, kesetimbangan bersifat dinamis bukan diam (statis) seperti timbangan di atas.
Kesetimbangan Dinamis
Kesetimbangan dinamis adalah keadaan dimana dua proses yang berlawanan berlangsung pada kecepatan yang sama dan tidak ada perubahan konsentrasi senyawa-senyawa total dengan berjalannya waktu.
Ciri-ciri kesetimbangan dinamis adalah sebagai berikut.
- Reaksi berlangsung terus-menerus melalui arah yang berlawanan.
- Terjadi pada ruang tertutup, suhu, dan tekanan tetap.
- Kecepatan reaksi ke arah produk (hasil reaksi) sama dengan kecepatan reaksi ke arah reaktan (zat-zat pereaksi).
- Tidak terjadi perubahan makroskopis, tetapi terjadi perubahan mikroskopis.
- Setiap komponen tetap ada.
Contoh:
Proses pemanasan air dalam wadah tertutup. Ketika suhu mencapai 100oC air akan berubah menjadi uap dan tertahan oleh tutup. Apabila pemanasan dihentikan, uap air yang terbentuk akan berubah menjadi air kembali. Reaksi yang terjadi adalah:
Reaksi penguapan ke arah kanan dan reaksi pengembunan ke arah kiri. Apabila cairan menguap dalam wadah tertutup, maka terdapat waktu dimana molekul kembali ke keadaan cair pada kecepatan yang sama dengan ketika molekul menguap meninggalkan keadaan cair. Sehingga, kecepatan pengembunan uap sama dengan kecepatan penguapan cairan. Meskipun molekul terus menerus bergerak bolak balik diantara keadaan cair dan gas (proses dinamis), keadaan akan tercapai apabila tekanan uap tidak lagi berubah (tetap) dengan berjalannya waktu. Tekanan uap cairan merupakan sifat yang berkaitan dengan keadaan setimbang.
Reaksi Kimia
Berdasarkan sifat berlangsungnya, reaksi kimia dibedakan menjadi 2 yaitu reaksi satu arah dan reaksi dua arah.
- Reaksi Searah /Â Irreversible / Tidak Dapat Balik
Reaksi searah merupakan reaksi yang berlangsung dari arah reaktan ke produk, dimana produk tidak dapat bereaksi kembali menjadi zat-zat asalnya. Ciri-ciri reaksi searah:
- Persamaan reaksi ditulis hanya menggunakan satu anak panah,
- Apabila salah satu reaktan habis maka reaksi akan berhenti,
- Produk tidak dapat terurai kembali menjadi zat-zat pereaksi (reaktan),
- Reaksi berlangsung tuntas/berkesudahan.
Contoh:
- Reaksi Dua Arah / Reversible / Dapat Balik
Reaksi dua arah adalah reaksi yang berlangsung dari arah reaktan ke produk dan dari arah produk ke reaktan.
Ciri-ciri reaksi dua arah:
- Persamaan reaksi ditulis menggunakan dua anak panah yang berlawanan,
- Reaksi ke arah produk disebut reaksi maju, dan reaksi ke arah reaktan disebut reaksi balik.
Contoh:Â
Kesetimbangan adalah keadaan yang stabil tetapi peka terhadap perubahan. Perubahan ini timbul apabila sistem mendapatkan pengaruh dari luar yang kemudian menghasilkan kesetimbangan baru. Henry Le Chatelier menyatakan bahwa "jika suatu faktor luar mempengaruhi kesetimbangan, maka kesetimbangan itu akan bergeser untuk mengurangi pengaruh tersebut sampai diperoleh kesetimbangan baru (asas Le Chatelier). Perubahan dari keadaan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya pengaruh dari luar disebut dengan pergeseran keseetimbangan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan adalah sebagai berikut.
- Perubahan Konsentrasi
Berdasarkan asas Le Chatelier, jika konsentrasi pereaksi atau produk reaksi berubah, maka kesetimbangan akan bergeser untuk mengurangi pengaruh perubahan konsentrasi yang terjadi hingga diperoleh kesetimbangan baru. Apabila dalam sistem kesetimbangan, konsentrasi pereaksi diperbesar atau konsentrasi produk diturunkan maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan, ke arah produk reaksi. Sebaliknya, apabila konsentrasi pereaksi diturunkan atau konsentrasi produk dipebesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri, ke arah pereaksi. Bila zat diencerkan, maka kesetimbangan bergeser pada jumlah molekul terbanyak.
- Perubahan Volume atau Tekanan
Perubahan tekanan hanya berlaku untuk sistem kesetimbangan yang melibatkan gas, sehingga untuk zat padat dan cair tidak berlaku. Hal ini disebabkan karena menaikkan tekanan pada zat cair atau padat dengan cara menjejalkan molekul-molekul agar lebih mampat tidak banyak meningkatkan konsentrasi. Apabila dalam suatu sistem kesetimbangan, tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke arah dengan jumlah mol lebih sedikit. Sedangkan apabila tekanan diperkecil, kesetimbangan akan bergeser ke arah dengan jumlah mol lebih besar. Sebagai contoh, perhatikan reaksi kesetimbangan pembentukan NH3.
- Apabila tekanan diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan atau ke arah produk reaksi karena jumlah molnya lebih sedikit daripada jumlah mol pereaksi.
- Apabila tekanan diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke kini atau ke arah pereaksi.
Bagaimana pengaruh volume terhadap kesetimbangan?
- Volume berbanding terbalik dengan tekanan, sehingga apabila volume diperbesar, maka tekanan diperkecil,
- Apabila volume diperkecil, maka tekanan diperbesar.
- Perubahan Suhu
Perubahan suhu berkaitan dengan penyerapan dan pelepasan kalor. Berdasarkan asas Le Chatelier kesetimbangan kimia berdasarkan perubahan suhu dapat dirumuskan sebagai berikut.
- Apabila suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang menyerap kalor (endoterm) dan nilai Kp bertambah,
- Apabila suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang melepas kalor endoterm dan nilai Kc bertambah.
Contoh:
- Apabila suhu dinaikkan, maka kesetimbanggan akan bergeser ke arah endoterm (yang menyerap kalor).
- Apabila suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah eksoterm (yang membebaskan kalor).
Tetapan Kesetimbangan (Kc dan Kp)
Hukum Cato Guldberg dan Waage menyatakan bahwa "Dalam keadaan kesetimbangan pada suhu tetap, maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi yang sisa di mana masing-masing konsentrasi itu dipangkatkan dengan koefisien reaksinya adalah tetap".
- Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi
Penentuan nilai tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi zat (Kc) yang terlibat dalam reaksi dihitung berdasakan molaritas zatnya (M). Suatu kesetimbangan dinamis dapat dinyatakan hubungannya antara konsentrasi zat-zat pereaksi dan produk reaksi. Perhatikan reaksi umum kesetimbangan berikut ini.
[A]. [B], [C]. [D] = konsentrasi zat A, B, C, dan (satuan M (molaritas) atau mol/liter).
Hubungan antara konsentrasi zat-zat pereaksi dan produk reaksi dinyatakan sebagai hukum kesetimbangan yang menyatakan bahwa "perbandingan hasil konsentrasi produk reaksi yang dipangkatkan dengan koefisiennya terhadap hasil kali konsentrasi pereaksi yang dipangkatkan terhadap koefisiennya adalah tetap".
- Kesetimbangan Homogen dan Heterogen
Tetapan nilai kesetimbangan dapat dihitung dengan memperhatikan fasa atau wujud zat yang terdapat dalam reaksi yang akan ditentukan nilai Kc-nya. Berdasarkan fase-fase dari zat pereaksi dan produk reaksinya, reaksi kesetimbangan dibagi menjadi dua, yaitu kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogennya.
1) Kesetimbangan Homogen
Kesetimbangan homogen merupakan kesetimbangan yang semua pereaksi dan produk reaksinya berada dalam satu fasa yang sama. Perhatikan reaksi berikut.
- Pada kesetimbangan, r1 = r2
- Pada kesetimbangan, reaksi dianggap stabil. Artinya orde reaksi sesuai dengan koefisien reaksinya, yaitu r1 = k1 [A]a [B]b dan r2 = k2 [C]c [D]d
- Harga Kc = k1/k2
Dari ketentuan tersebut, diperoleh persamaan sebagai berikut.
Kesetimbangan heterogen merupakan kesetimbangan yang pereaksi dan produk reaksinya tidak ada dalam satu fase yang sama. Contoh:
- Tetapan Kesetimbangan Parsial Gas
Tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan gas dinyatakan dengan notasi Kp, yaitu hasil kali tekanan parsial gas-gas pereaksi, masing-masing tekanan parsial gas dipangkatkan koefisiennya menurut persamaan reaksi:
- Hubungan antara Harga Kc dengan Kp
Hubungan antara Kc dengan Kp ditentukan berdasarkan reaksi berikut ini.
