Keseimbangan Kimia Kelas XI SMA [Konsep, Konstanta Kesetimbangan dan Pergeseran Kesetimbangan]

Minggu sebelumnya kita sudah membahasan mengenai Laju Reaksi yaitu, laju bertambahnya produk atau berkuranganya reaktan. Ketika laju reaksi ke arah kanan dan kiri bernilai sama besar kondisi tersebut disebut sebagai Kesetimbangan Kimia. Konsep kesetimbangan kimia yaitu adanya reaksi dua arah dan hubungan dengan laju reaksi produk dan reaktan. Reaksi kimia ditinjau dari sifatnya terdiri dari dua yaitu reaksi satu arah dan reaksi dua arah.

Reaksi searah disebut juga sebagai irreversibel atau reaksi yang tidak dapat balik. Pada kehidupan sehari-hari contohnya adalah peristiwa pembakaran kertas yang berubah menjadi abu dimana abu tersebut tidak dapat kembali lagi ke bentuk semula menjadi kertas. Reaksi irreversibel berlangsung dari arah reaktan menjadi produk atau reaksi berlangsung dari kiri ke kanan. Perlu diingat bahwa pada reaksi irreversible ini produk tidak dapat bereaksi kembali menjadi zat penyusun asalnya. Adapun ciri-ciri reaksi irreversibel yaitu:

• Antara reaktan berubah menjadi produk reaksinya dituliskan dengan tanda
• reaksi irreversible berhenti jika salah satu atau semua reaktan habis bereaksi
• produk yang terbentuk tidak dapat diuraikan kembali menjadi za-zat reaksn
• reaksi berlangsung secara berkesudahan

Contoh:

NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

Reaksi dua arah atau disebut juga sebagai reversible merupakan kebalikan dari reaksi irreversible. Pada kehidupan sehari-hari contohnya yaitu air yang ketika didinginkan pada suhu 00C akan membeku menjadi es namun jika dibiarkan dalam suhu ruangan es tersebut akan balik lagi menjadi air. Dalam reaksi ini berlangsung dari reaktan menjadi produk atau dari produk menjadi reaktan atau dari kiri ke kanan dan sebaliknya. Adapun ciri-ciri reaksi reversible yaitu

• antara reaksi kanan (reaktan) berubah menjadi reaksi kiri (produk) terdapat tanda   
• reaksi menuju produk disebut sebagai reaksi maju dan reaksi yang menuju reaktan disebut sebagai reaksi balik

H2O(l)    H2O(s)

Jika reaksi reversible berlangsung pada ruangan tertutup dan laju reaksinya antara kanan dan kiri sama besar maka, reaksi tersebut dikatakan dalam keadaan setimbang dan reaksi kesetimbangan. Dalam kondisi setimbang jumlah reaktan dan produk tidak harus sama jika laju reaksi ke kiri dan ke kanan sama besar.

Selanjutnya, reaksi kesetimbangan dibagi menjadi dua yaitu, reaksi kesetimbangan statis dan reaksi kesetimbangan dinamis. Reaksi statis ketika tidak ada gaya yang dihasilkan Sedangkan, kesetimbangan dinamis ketika semua gaya yang dihasilkan bekerja pada objek seimbang dan objeknya bekerja. Kesetimbangan kimia secara dinamis terjadi dalam sistem tertutup.  Ketika reaksi berjalan dari kanan (reaktan) ke kiri (produk) menyebabkan zat-zat produk bertambah, sementara zat-zat reaktan berkurang. Secara mikroskopis pada reaksi kesetimbangan tersebut terjadi reaksi bolak-balik atau reaksi dua arah. Keadaan seperti ini merupakan kesetimbangan yang bersifat dinamis.

Hubungan konsentrasi reaktan dengan produk dapat terjadi dalam 3 kemungkinan yaitu,

• Jika konsentrasi produk > konsentrasi reaktan. Pada awal reaksi konsentrasi reaktan maksimal kemudian seiring berjalan waktu semakin berkurang.
•  Jika konsentrasi produk < konsentrasi reaktan tidak menutup kemungkinan ketika setimbang konsentrasi reaktan = konsentrasi produk
• Jika pada saat kesetimbangan laju V1 = V2

Adapun ciri-ciri kesetimbangan kimia yaitu:

• Reaksi berlangsung dalam dua arah (reaksi bolak balik) dalam ruang tertutup
• Laju reaksi ke kiri = ke kanan
• Tidak terjadi perubahan mikroskopis namun, perubahan terjadi secara mikroskopis

Selanjutnya, berdasarkan wujud zat dalam kondisi setimbang, reaksi kesetimbangan terdiri dari dua jenis yaitu kesetimbangan homogen dan heterogen.

• Kesetimbangan Homogen, yaitu dimana dalam reaksi yang terjadi terdapat satu wujud zat seperti gas atau larutan. Contoh  N2(g) + 3H2(g)   2NH3(g)
• Kesetimbangan heterogen yaitu dimana dalam reaksi yang terjadi terdapat lebih dari satu wujud zat misalnya gas, padat, cair dan larutan. Contoh: C(s) +H2O(g)   CO(g) +H2(g

Menurut Guldberg dan Wange hukum kesetimbangan adalah hasil kali konsentrasi zat-zat di sebelah kanan yang dipangkatkan dengan koefisiennya dan dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat sebelah kiri yang dipangkatkan dengan koefisiennya memiliki harga tertentu pada suhu tetap. Adapun persamaan konstanta kesetimbangan berdasarkan hukum diatas yaitu:

• wA + xB  yC +zD
• Kc = [C]^y [D]^z / [A]^w [B]^x

Konstanta kesetimbangan terdiri dari dua jenis yaitu konstanta konsentrasi dan konstanta tekanan

• Konstanta konsentrasi (Kc) merupakan dimana konstanta kesetimbangan yang dipengaruhi oleh konsentrasi zat yang berwujud larutan dan gas. Jika reaksi berwujud pada dan cair pangkat konsentrasi zatnya bernilai nol hal ini karena dua wujud tersebut tidak memiliki konsentrasi
• Konstanta tekanan (Kp) merupakan dimana konsntanta kesetimbangan dipengaruhi oleh tekanan zat-zat yang berwujud gas. Jika reaksi berwujud bukan gas maka berpangkat nol hal ini karena hanya wujud gas yang memiliki tekanan.

Tekanan parsial gas dapat dihitung dengan

Px = mol gas x/mol gas total x Ptotal

Konstanta konsentrasi dan konstanta tekanan dapat dihubungan dengan persamaan gas ideal pada suhu sama dengan rumus:

Kp = Kc (R.T)^ n

R: tetapan gas ideal (0,082 atm/mol K)

T: suhu (K)

 n: selisih jumlah koefisien zat di kanan dengan zat di kiri

Menurut Azas Le Chatelier pergeseran kesetimbangan terjadi ketika suatu kesetimbangan diberikan suatu aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi aksi tersebut.

Pergeseran kesetimbangan tidak mengubah nilai Kc dan Kp kecuali suhu sistem berubah. Kesetimbangan bergeser ke kiri jika zat di kiri bertambah atau zat di kanan berkurang. Kemudian, kesetimbangan bergeser ke kanan jika zat di kanan bertambah atau zat di kiri berkurang. Adapun faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan yaitu:

• Konsentrasi

a. Jika konsentrasi salah satu pereaksi diperbesar maka reaksi ke arah lawan (kanan) sedangkan jika faktor diperkecil reaksi ke diri sendiri (kiri)

b. Jika konsentrasi larutan dan konsentrasi/tekanan gas total diperbesar maka reaksi ke arah ruas dengan jumlah koefisien terkecil dan jika diperkecil reaksi ke arah ruas dengan jumlah koefisien terbesar

• Volume/tekanan

Tekanan berbanding terbalik dengan volume

a) Jika volume diperbesar maka reaksi bergeser ke arah ruas yang jumlah koefisiennya besar sedangkan jika volume diperkecil reaksi bergeser ke arah ruas dengan koefisien kecil

b) Jika tekanan diperbesar maka reaksi bergeser ke arah ruas dengan koefisien kecil sedangkan, jika tekanan diperkecil maka reaksi bergeser ke arah ruas yang jumlah koefisiennya besar

• Suhu menyebabkan adanya perubahan pada nilai K

a) Jika suhu dinaikkan, sistem akan menurunkan suhu dan kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm

b) Jika suhu diturunkan, sistem akan menaikkan suhu dan kesetimbangan bergeser ke arah reaksi eksoterm

• Katalis mempercepat laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi reaksi. Katalis tidak menggeser kesetimbangan namun, mempercepat tercapainya keadaan setimbang.