1

HAND OUT

KIMIA XI IPA

BAB IV

KESETIMBANGAN KIMIA

2

BAB IV

KESETIMBANGAN KIMIA

I. Standar Kompetensi 3. Memahami kinetika reaksi, kesetimbangan kimia, dan faktor-faktor yang

mempengaruhinya, serta penerapannya dalam kehidupan sehari hari dan

industri

II. Kompetensi Dasar 3.3. Menjelaskan keseimbangan dan faktor-faktor yang mempengaruhi arah

pergeseran keseimbangan dengan melakukan percobaan.

III. Tujuan Pembelajaran

1. Menjelaskan kesetimbangan dinamis.

2. Menjelaskan kesetimbangan homogen dan heterogen.

3. Menjelaskan tetapan kesetimbangan.

4. Menganalisis data percobaan tentang pengaruh perubahan suhu, tekanan dan konsentrasi. tekanan dan volum pada pergeseran kesetimbangan melalui percobaan.

5. Meramalkan arah pergeseran kesetimbangan dengan menggunakan azas Le Chatelier.

6. Menafsirkan data percobaan mengenai konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang untuk menentukan derajat disosiasi dan tetapan kesetimbangan.

7. Menghitung harga Kc berdasarkan konsentrasi zat dalam kesetimbangan.

8. Menentukan harga Kp berdasarkan tekanan parsoal gas pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang.

9. Menghitung harga Kp berdasarkan harga Kc atau sebaliknya

3

Konsep Kesetimbangan Dinamis

1. Reaksi Reversibel dan Irreversibel

Sebagian besar raksi kimia umumnya berlangsung satu arah, artinya produk reaksi tidak

dapat bereaksi kembali membentuk pereaksi. Reaksi seperti ini disebut reaksi irreversibel

atau reaksi tidak dapat balik. Misalnya, kertas yang terbakar menghasilkan abu namun abu

hasil pembakaran tersebut tidak dapat diubah kembali menjadi kertas.

Reaksi yang dapat berlangsung dua arah, dimana produk reaksi dapat bereaksi kembali

membentuk pereaksi disebut reaksi dapat balik atau reaksi reversibel. Contohnya reaksi

antara nitrogen dengan hydrogen membentuk amonia. Jika campuran gas nitrogen dan

hidrogen dipanaskan akan menghasilkan amonia. Dan sebaliknya, jika amonia dipanaskan

akan terurai membentuk nitrogen dan hidrogen. Reaksi tersebut dapat dituliskan menjadi

berikut:

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

Tanda menyatakan reaksi dapat balik atau reversibel.

Pembakaran Belerang dengan gas O2 membentuk gas SO2, merupakan reaksi berkesudahan

O2(g)

S(s)

SO2(g)

4

CaCl2(aq) + Na2SO4(aq) CaSO4(s) + 2NaCl(aq)

2. Keadaan Setimbang

Reaksi dapat balik atau reversibel yang berlangsung dalam sistem tertutup akan berakhir

dengan suatu kesetimbangan. Artinya laju reaksi pembentukan produk sama dengan laju

reaksi pembentukan pereaksi, jumlah masing-masing komponen tidak berubah terhadap

waktu. Pada kesetimbangan, konsentrasi pereaksi dan produk yang tetap menunjukkan

reaksi seolah-olah berhenti, secara makroskopis (dapat dilihat maupun diukur) tidak terjadi

perubahan-perubahan. Akan tetapi reaksi tetap berlangsung pada tingkat mikroskopis (tidak

dapat diamati atau diukur). Oleh karena itu, kesetimbangan kimia disebut kesetimbangan

dinamis.

IV.1 Tetapan Kesetimbangan

1. Hukum Kesetimbangan

Pada tahun 1864, Cato Maximilian Guldberg dan Peter Waage

menemukan hubungan antara konsentrasi zat-zat pereaksi dan produk reaksi

ketika reaksi mencapai kesetimbangan dinamis, yaitu perbandingan hasil kali konsentrasi

produk reaksi yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya, terhadap hasil kali konsentrasi

pereaksi yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya, dan selanjutnya disebut hukum

kesetimbangan. Nilai dari hukum kesetimbangan disebut tetapan keetimbangan dan

dinyatakan dengan lambang Kc.

Jika reaksi dapat balik dinyatakan sebagai berikut:

mA + nB pC + qD

CaSO4(s)

5

maka tetapan kesetimbangan Kc dirumuskan sebagai berikut:

2. Kesetimbangan Homogen dan Heterogen

Berdasarkan wujud zat-zat pereaksi dan produk reaksi, kesetimbangan dibedakan

menjadi kesetimbangan homogen dan heterogen.

a. Kesetimbangan Homogen

Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan yang semua komponennya terdiri dari

satu jenis fase atau berada dalam wujud zat yang sama.

Sistem kesetimbangan dalam fase gas

Contoh:

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

= [][]

[][]

Contoh: Tetapan kesetimbangan untuk reaksi berikut adalah:

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

= [3]

2

[2][2]3

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

= [2][2]

[]2

= [2]

2

[]2[2]

= [3]

2

[2]2[2]

6

Sistem kesetimbangan dalam fase cair atau dalam bentuk larutan

Contoh:

CH3COOH(aq) CH3COO-(aq) + H+(aq)

b. Kesetimbangan Heterogen

Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan yang komponennya terdiri dari lebih

dari satu jenis fase atau lebih dari satu wujud zat dalam reaksi.

Contoh:

BiCl3(aq) + H2O(l) BiOCl(s) + 2HCl(aq)

= [3

][+]

[3]

7

Tetapan kesetimbangan hanya mengandung komponen yang konsentrasi atau

tekanannya berubah selama reaksi berlangsung. Zat padat atau cair murni tidak mengalami

perubahan tersebut. Sehingga, zat padat murni maupun zat cair

murni tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan.

Maka, tetapan kesetimbangan untuk reaksi di atas menjadi:

= []2

[3]

3. Tetapan Kesetimbangan Tekanan (Kp)

Disamping tetapan kesetimbangan yang berdasarkan konsentrasi, tetapan kesetimbangan

untuk sistem kesetimbangan gas juga dapat dinyatakan berdasarkan tekanan parsial gas yang

dinyatakan dengan Kp. Apabila reaksi kesetimbangan dinyatakan sebagai berikut:

mA + nB pC + qD

maka persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan tetakan parsial gas Kp adalah:

Latihan 4. 1 Tuliskan persamaan tetapan kesetimbangan (Kc) dan Kp untuk reaksi berikut:

a. CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g)

b. Ag+(aq) + 2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq)

c. Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO4-2(aq)

d. Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)

e. 2H2S(g) + 3O2(g) 2H2O(g) + 2SO2(g)

= ()

()

()()

Berikut ini merupakan reaksi penguraian kalsium karbonat:

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

Tetapan kesetimbangan untuk reaksi tersebut: KC = [CO2]

8

dengan PA, PB, PC, dan PD adalah tekanan parsial dari gas A, B, C, dan D.

Oleh kerena tekanan parsial berbanding lurus dengan konsentrasi molar gas, maka

persamaan Kp dapat juga dinyatakan dalam Kc. Hal ini dapat dipahami darin persamaan gas

ideal dimana konsentrasi molar gas (

) berbanding lurus dengan tekanannya P.

=

maka tekanan gas P:

atau =

Dari persamaan di atas dapat diturunkan hubungan Kp dengan Kc sebagai berikut:

4. Karakteristik Tetapan Kesetimbangan Kc

Dalam hubungan antara tetapan kesetimbangan dengan koefisien reaksi, berlaku aturan-

aturan berikut:

a. Jika persamaan reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga Kc juga dibalik.

b. Jika koefisien reaksi kesetimbangan dibagi dengan faktor n, maka harga Kc yang baru

adalah harga pangkat n dari harga yang Kc lama.

c. Jika koefisien reaksi kesetimbangan dikalikan dengan faktor n, maka harga Kc yang baru

adalah harga Kc yang lama dipangkatkan dengan n.

d. Jika reaksi-reaksi kesetimbangan dijumlahkan, maka harga Kc total sama dengan hasil

kali Kc dari reaksi-reaksi yang dijumlahkan.

Contoh: Tetapan kesetimbangan parsial Kp untuk reaksi berikut adalah:

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

2

(2)(2)3

=

= ()

Contoh: Perhatikan reaksi berikut:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Kc = K1

2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) Kc = 1

1

1

2N2(g) +

3

2H2(g) NH3(g) = 1

9

5. Makna Tetapan Kesetimbangan

a. Memberi Informasi tentang Ketuntasan Reaksi

Tetapan kesetimbangan Kc atau Kp merupakan perbandingan konsentrasi atau tekanan

parsial dari produk (sebelah kanan) dengan pereaksi (sebelah kiri) dalam keadaan

setimbang. Untuk harga Kc atau Kp yang sangat besar menunjukkan bahawa reaksi berjalan

Latihan 4. 2

1. Pada suhu 298 K harga Kc untuk reaksi: 1

2N2(g) + O2(g) NO2(g) adalah 2 x

104. Tentukan harga Kc untuk reaksi:

2NO2(g) N2(g) + 2O2(g) 2. Diketahui reaksi kesetimbangan sebagai berikut:

CH3COOH(aq) CH3COO-(aq) + H+(aq) Kc = 1 x 10-6

H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) Kc = 1 x 10-15

Tentukan nilai tetapan kesetimbangan untuk reaksi:

CH3COO-(aq) + H2O(l) CH3COOH(aq) + OH-(aq) 3. Diketahui reaksi berikut:

A + B C K1 = 5

2A + D C K2 = 10

Tentukan tetapan kesetimbangan untuk reaksi:

C + D 2B

4. Jika diketahui:

N2(g) + O2(g) 2NO(g) Kc = 4,1 x 10-31

N2(g) + O2(g) N2O(g) Kc = 2,4 x 10-18

Bagaimana Kc reaksi:

N2O(g) + O2(g) 2NO(g) Kc = ?

10

ke kanan berlangsung sempurna atau hampir sempurna. Sebaliknya, jika harga Kc atau Kp

yang sangat kecil menunjukkan bahwa reaksi ke kanan tidak berlangsung sempurna atau

dengan kata lain produk yang terbentuk hanya sedikit

Tabel 4.1 Keterangan Nilai KC dengan keadaan reaksi

Nilai Kc

Keterangan Keadaan Reaksi

Kc sangat kecil (< 10-3)

Kc sangat be