Prinsip Kesetimbangan Kimia

Prinsip Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan Dinamis

Reaksi kimia yang terjadi di alam sering kali tidak mencapai kesempurnaan. Pada beberapa reaksi, suatu zat bereaksi dengan zat yang lain membentuk produk yang mana produk tersebut bereaksi lagi membentuk bahan awalnya.

Dengan demikian, dua reaktan A dan B bisa saja membentuk produk C dan D. produk C dan D bereaksi lagi membentuk A dan B.

A + B      C + D

}  Reaksi yang dapat mempunyai arah maju dan mundur secara bersamaan disebut dengan reaksi dapat balik (reversible reaction). Keadaan dapat balik diraih ketika dua reaksi yang berlawanan terjadi pada laju yang sama dan konsentrasi reaktan dengan produk tidak berubah dengan waktu dan ditemukan pada kesetimbangan kimia.

Keadaan setimbang adalah keadaan sistem yang sifatnya dapat diukur tanpa adanya perubahan dalam kondisi tertentu :

}  Keadaan sistem yang dapat diukur menjadi konstan pada keadaan setimbang

}  Reaksi dapat berakhir secara sempurna

}  Pada keadaan setimbang laju reaksi maju sama dengan laju reaksi mundur

}  Pada saat setimbang tidak ada perubahan konsentrasi molekul sistem.

}  Sebagai contoh lihatlah kesetimbangan reaksi antara hidrogen dan bromin pembentuk hidrogen bromida

Keadaan awal (kiri) dan keadaan setimbang (kanan) pada reaksi pembentukan hidrogen bromida.

}  Ketika hidrogen dan bromin di tempatkan pada wadah yang tertutup yang dijaga pada temperatur yang sangat tinggi, molekul hidrogen mulai bereaksi dengan bromin membentuk hidrogen bromida.

                                H2(g) + Br2(g)                    2HBr(g)

Pada waktu yang sama molekul hidrogen bromida juga akan terdisosiasi menjadi gas hidrogen dan bromin.

                                 2HBr(g)                                H2(g) + Br2(g)

SIFAT KESETIMBANGAN DINAMIS

}  Perhatikan reaksi berikut ini :

–   NO2(g)  + CO(g)                NO(g) + CO2(g)

                 Ketika sejumlah NO2 dan CO direaksikan, maka akan terbentuk produk. Walaupun pembentukan produk selesai reaksi akan tetap berlanjut sampai tercapai kesetimbangan. Beberapa sifat kesetimbangan dinamis adalah :

–   Konsentrasi seluruh zat akan selalu konstan pada temperatur konstan itulah yang disebut dengan kesetimbangan konsentrasi.

–   Kesetimbangan dinamis berupa reaksi dapat balik dapat stabil antara kedua ruas persamaan reaksi.

—  Pada reaksi H2(g) + Br2(g)                            2HBr(g) kesetimbangan dapat diraih balik pada ruas kiri maupun kanan. Jadi jika 2 mol hidrogen di reaksikan dengan 2 mol bromin akan didapatkan 4 mol hidrogen bromida. Atau dengan kata lain 4 mol hidrogen bromida akan membentuk 2 mol hidrogen dan 2 mol bromin.

Tetapan Kesetimbangan Kimia

—  Dalam keadaan setimbang, perbandingan konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tergantung pada suhu dan jenis reaksi kesetimbangan. Cato Maximilian Guldberg dan Peter Waage, dua ahli kimia dari Norwegia, menyatakan bahwa dalam reaksi kesetimbangan berlaku hukum kesetimbangan.

—  Bunyi Hukum Kesetimbangan :

        “Dalam keadaan setimbang pada suhu tertentu, hasil perkalian konsetrasi hasil reaksi dibagi perkalian konsentrasi pereaksi yang masing-masing dipangkatan koefisiennya mempunyai nilai konstan.”

—  Sementara itu, tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) adalah hasil perkalian konsentrasi hasil reaksi dibagi perkalian konsentrasi pereaksi yang masing-masing dipangkatkan koefisiennya. Dalam kesetimbangan kimia, rumusan Kc dihitung dari konsentrasi zat (g) gas dan (Aq) Aquos yang terlibat dalam reaksi. Sedangkan  zat (s) padat dan (l) cair di abaikan. Perhatikan reaksi berikut.

                                        pA(g) + qB(g)     rC(g) + sD(g)

Untuk menghitung besar Kc pada kesetimbangan kimia, dipergunakan rumus berikut :

         

Kesetimbangan Parsial

—  Tetapan kesetimbangan parsial adalah perbandingan dari hasil kali tekanan parsial produk berpangkat koefisiennya masing-masing dengan tekanan parsial  reaktan berpangkat koefisiennya masing-masing. Tetapan kestimbangan parsial disimbolkan "Kp".

dibawah ini adalah rumus Kp : 

Hubungan Kc dengan Kp

Reaksi yang melibatkan fasa gas, nilai Kc dan Kp tidak selalu sama. Misalnya untuk reaksi konseptual fasa gas berikut : 

Konsentrasi molar mempunyai satuan mol per liter larutan, sedangkan tekanan parsial mempunyai satuan atmosfir. dengan menggunakan lambang n untuk mol; V untuk liter; P untuk tekanan, dan diandaikan sistem reaksi fasa gas berprilaku gas ideal,maka dengan memanfaatkan hukum gas ideal:

PV = nRT, kita dapat menentukan konsentrasi molar suatu gas X dalam campuran yaitu : 

Persamaan tersebut disederhanakan menjadi : 

jadi, Kp dan Kc dihubungkan oleh variabel suhu yang berpangkat perubahan molar fasa gas.