Pernahkah kamu melihat penjual yang masih menggunakan timbangan konvensional? Tahukah kamu bahwa setiap benda yang diam selalu ada dalam keadaan yang setimbang? Kedua kasus tersebut dapat menjadi contoh yang konkret mengenai kesetimbangan. Selain benda, ternyata reaksi kimia juga memiliki kondisi setimbang yang disebut sebagai kesetimbangan kimia.
Contoh kasus terjadinya reaksi kimia dalam kehidupan sehari – hari adalah pada saat kamu mendidihkan air dengan panci yang ditutup. Air yang sudah menguap menjadi uap air kemudian dapat kamu ubah menjadi air (fase cair).
Pengertian Kesetimbangan kimia
Kesetimbangan kimia sendiri adalah keadaan dimana seiring dengan berjalannya waktu, tidak terjadi perubahan konsentrasi baik pada reaktan maupun produk meskipun reaksi masih tetap berlangsung. Keadaan ini hanya dapat terjadi pada reaksi yang reversible, dimana senyawa dapat berperan sebagai reaktan maupun produk sehingga menghasilkan konsentrasi yang konstan.
Keadaan kesetimbangan kimia ini tidak dapat dipengaruhi oleh adanya penambahan katalis meskipun terdapat perbedaan waktu untuk mencapai keadaan yang setimbang. Kesetimbangan juga merupakan proses yang dinamis atau selalu berlangsung tanpa ada henti secara mikroskopis.
Konsep Dasar
Pada keadaan kesetimbangan dinamis, kesetimbangan terjadi karena adanya perubahan dari dua arah. Baik arah maju maupun arah mundur dimana disimbolkan sebagai ó.
Sebagai contoh, jika ada reaksi
aA(g) ↔ bB(g)
dimana suhu reaksi tetap dan kedua senyawa baik senyawa A dan senyawa B dalam keadaan setimbang, hal itu berarti bahwa kecepatan atau waktu yang diperlukan untuk senyawa A membentuk 1 mol senyawa B memiliki nilai yang sama dengan waktu yang diperlukan untuk senyawa B dapat membentuk 1 mol senyawa A.
Faktor Yang Mempengaruhi Kesetimbangan kimia
Seorang Ilmuan yang bernama Henri Louis Le Chatelier pada tahun 1884 mengemukakan tentang faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia yang selanjutnya sering disebut sebagai Asas Le Chatelier.
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Chatelier, kesimpulan yang didapatkan adalah jika dilakukan suatu Tindakan atau aksi pada suatu kesetimbangan maka sistem yang diberikan Tindakan tersebut akan memberikan reaksi yang mengurangi pengaruh dari aksi tersebut. Jika dijabarkan menggunakan kata – kata yang mudah dipahami, ini berarti melakukan pergeseran reaksi baik ke arah kiri atau ke arah kanan.
Asas Le Chatelier ini kemudian digunakan untuk dapat memanipulasi kesetimbangan kimia dari reaksi bolak – balik dengan tujuan untuk memperbanyak produk yang diinginkan. Adapun faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia di antaranya adalah:
Jika kamu menggunakan asas Le Chatelier, penambahan reaktan yang akan berdampak terhadap perubahan konsentrasi reaktan menjadi lebih tinggi akan menggeser reaksi ke arah kanan (arah produk) dan begitu juga sebaliknya.
Faktor ini menjadi pilihan yang sering diambil pada sektor industri untuk memperbanyak produk dan meningkatkan efisiensi dari proses pembentukkan produk tersebut.
Jika suhu suatu sistem meningkat, kesetimbangan kemudian akan bergeser ke arah reaksi yang menyerap atau menggunakan panas (reaksi endotermis) karena mempengaruhi panas reaksi. Perubahan atau pergeseran arah reaksi akan terjadi ke arah reaksi eksotermis (melepaskan atau memproduksi) panas jika suhu pada sistem menurun.
Pada kesetimbangan kimia, saat perubahan tekanan sistem terjadi maka reaksi akan bergerak ke arah reaksi dengan jumlah mol yang sedikit, hal itu terjadi karena pada senyawa berfase gas perubahan tekanan diikuti dengan perubahan volume.
Dalam penentuan ini, reaksi harus berada dalam keadaan stoikiometris, dimana koefisien senyawa pada reaksi sama dengan jumlah mol yang terlibat.
Besaran Dan Rumus Kesetimbangan
Jika menggunakan dasaran jenis zat atau senyawa yang terlibat di dalam reaksi, kesetimbangan kimia dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu:
Jenis kesetimbangan ini terjadi pada suatu sistem dengan reaktan dan produk yang berasal dari fase yang sama, sehingga campuran yang dihasilkan akan menjadi homogen.
Kesetimbangan heterogen merupakan jenis kesetimbangan yang terjadi pada satu sistem dimana reaktan dan produk berasal dari fase yang berbeda.
Ada beberapa jenis tetapan atau besaran yang digunakan pada kesetimbangan kimia, di antaranya adalah:
- Kesetimbangan konsentrasi
Tetapan kesetimbangan konsentrasi yang dinyatakan dengan notasi KC merupakan nilai yang didapatkan dari perbandingan konsentrasi produk yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya dengan konsentrasi reaktan yang juga dipangkatkan dengan koefisien reaksinya, melalui persamaan:
Pada kesetimbangan homogen, semua reaktan dan produk dilibatkan dalam mencari nilai tetapan kesetimbangan. Contoh:
Pada reaksi
aA(g) + bB(g) ↔ cC(g) + dD(g)
nilai tetapan kesetimbangan dapat dicari dengan persamaan
Pada kesetimbangan heterogen, senyawa yang dilibatkan dalam mencari nilai tetapan kesetimbangan hanya senyawa dengan fase larutan (aq) gas (g). Contoh:
Pada reaksi
aA(aq) + bB(s) ↔ cC(s) + dD(aq)
nilai tetapan kesetimbangan dapat dicari dengan menggunakan persamaan:
- Kesetimbangan tekanan parsial
Untuk keadaan kesetimbangan tekanan parsial, senyawa dengan fase gas (g) hanya satu – satunya fase senyawa yang dilibatkan untuk mencari nilai tetapannya. Dimana sebelum mendapatkan tetapan kesetimbangan, kamu harus terlebih dahulu mencari nilai tekanan parsial dengan persamaan:
dimana:
Px = tekanan parsial senyawa x
mol x = jumlah mol senyawa x
Nilai tetapan kesetimbangan tekanan parsial kemudian dapat dicari dengan menggunakan perbandingan antara hasil kali tekanan parsial yang dimiliki oleh senyawa produk yang dipangkatkan dengan koefisiennya dengan nilai hasil kali tekanan parsial senyawa reaktan dipangkatkan dengan koefisiennya, melalui persamaan:
Pada kesetimbangan tekanan parsial homogen, semua reaktan dan produk (yang berfase gas) dilibatkan dalam mencari nilai tetapan kesetimbangan. Contoh:
Pada reaksi
aA(g) + bB(g) ↔ cC(g) + dD(g)
nilai tetapan kesetimbangan dapat dicari dengan persamaan:
Khusus untuk kesetimbangan homogen, senyawa yang berpengaruh terhadap nilai tetapan kesetimbangan merupakan senyawa dengan fase gas jaja, misalnya pada reaksi
aA(aq) + bB(g) ↔ cC(s) + dD(g)
maka nilai tetapan kesetimbangan bisa didapatkan melalui persamaan:
Manfaat Kesetimbangan kimia
Pengaplikasian konsep kesetimbangan kimia sangat beragam, diantaranya adalah:
- Siklus oksigen di tubuh manusia
Saat manusia bernapas, kita menggunakan konsep sistem kesetimbangan kimia dimana oksigen bebas yang kita hirup kemudian akan masuk ke dalam paru – paru dan kemudian diikat hemoglobin, dimana terjadi reaksi yang melalui sistem kesetimbangan reaksi yaitu:
Hb(aq) + O2(aq) ↔ HbO2(aq)
Reaksi pembuatan ammonia (NH3) menggunakan gas hidrogen (H2) dan gas nitrogen (N2), dimana untuk meningkatkan efisiensi reaksi, konsentrasi reaktan ditingkatkan, suhu diturunkan dan tekanan ditingkatkan sehingga kemudian reaksi akan bergeser ke kanan, dimana reaksi yang terjadi adalah:
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g
Selain 2 manfaat kesetimbangan kimia tersebut, sebenarnya masih banyak lagi manfaat dari kesetimbangan kimia pada kehidupan kita sehari – hari. semoga materi yang Burhan jelaskan kepada kamu kali ini dapat menambah pengetahuan dan rasa ingin tahu kamu ya teman.
Contoh Soal Kesetimbangan Kimia
Burhan menemukan harta karun berupa kotak dengan kata sandi kombinasi susunan huruf tertentu. Petunjuk yang diterima oleh Burhan adalah kata sandi dari kotak tersebut merupakan nilai Kp dari dekomposisi gas dinitrogen pentaoksida. Setelah meninjau literatur, diketahui bahwa dinitrogen pentaoksida mengalami reaksi reversible dekomposisi menjadi gas nitrogen dioksida dan gas oksigen. Kata sandi yang tepat untuk membuka kotak harta karun tersebut adalah ….
A.
B.
C.
D.
E.
Konstanta kesetimbangan merupakan nilai tetapan yang menggambarkan konsentrasi akhir spesi yang ada dalam suatu kesetimbangan dimana tidak lagi mengalami perubahan konsentrasi secara signifikan. Pada sistem gas, nilai konsentrasi juga dapat digantikan dengan tekanan parsial gas. Nilai konstanta kesetimbangan dapat diketahui dengan menghitung nilai produk di pangkatkan dengan koefisien dibagi dengan reaktan di pangkatkan dengan koefisien masing – masing. Spesi padatan atau cairan murni tidak diperhitungkan karena aktivitasnya adalah 1 bukan sesuai konsentrasi masing – masing. Mengingat koefisien reaksi menjadi penting, maka perlu dilakukan penyeteraan persamaan reaksi yang tepat. Reaksi yang setara adalah kondisi dimana jumlah seluruh atom dan muatan pada produk dan reaktan sama.
Opsi A salah karena tidak memperhitungkan keberadaan koefisien reaksi dalam persamaan reaksi
Opsi B benar karena persamaan reaksi yang berlaku adalah sebagai berikut:
2N2O5 (g) ↔ 4NO2 (g) + O2 (g)
Berdasarkan persamaan reaksi di atas, nilai Kp dihitung sebagai berikut:
Opsi C salah karena penggunaan persamaan Kp yang terbalik
Opsi D salah karena kesalahan dalam penyetaraan reaksi
Opsi E salah karena penggunaan persamaan Kp yang terbalik dan tidak memperhitungkan koefisien
Sehingga, jawaban yang paling tepat adalah B
[Total: 8 Average: 4.4]