Laporan Percobaan Kesetimbangan Kimia

February 2nd, 2013 Alvi Rizka Aldyza Hasan

ABSTRAK

Telah dilakukan percobaan kimia dengan judul “Kesetimbangan Kimia” yang bertujuan untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia. Pada percobaan ini, praktikan mengamati bahwa sejumlah besar reaksi tidak dapat berlangsung secara sempurna tetapi lebih cenderung mendekati suatu keadaan atau posisi kesetimbangan. Digunakan prinsip Le Chatelier pada praktikum ini. Setiap reaksi pada percobaan ini mengalami beberapa perubahan seperti suhu, warna mau pun konsentrasi. Perubahan-perubahan inilah yang menjadi faktor-faktor yang mempengaruhi suatu kesetimbangan kimia.

 

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1     Latar Belakang

Selama ini, reaksi-reaksi kimia yang sering dipelajari adalah reaksi satu arah. Sebenarnya, banyak reaksi kimia yang terjadi tidak hanya satu arah melainkan membentuk keadaan setimbang. Dalam hal ini, pereaksi tidak habis bereaksi dan hasil-hasil reaksi dapat kembali lagi membentuk pereaksi. Hal ini berlangsung hingga terbentuk keadaan kesetimbangan antara pereaksi dan hasil reaksi

Kesetimbangan memiliki sifat statis dan dinamis. Namun pada reaksi kimia, kesetimbangan bersifat dinamis. Artinya, saat tercapai kesetimbangan reaksi tidak berhenti, tetapi terus berlangsung. Saat setimbang, zat-zat di sebelak kiri (reaktan) saling bereaksi sehingga molekul-molekul zat di sebelah kanan (produk) bertambah. Pada saat yang sama molekul-molekul zat di sebelah kanan berkurang dan molekul-molekul zat yang di sebelah kiri bertambah dengan laju yang sama dengan laju reaksi ke kanan. Dengan demikian, reaksi akan berlangsung terus-menerus ke dua arah dengan laju yang sama.

Banyak peristiwa dalam kehidupan sehari-hari yang merupakan proses kesetimbangan. Karena itu, diperlukan pemahaman yang optimal oleh praktikan pada percobaan ini.

 

1.2     Tujuan Percobaan

Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia.

 

1.3     Manfaat Percobaan

Praktikan mampu mengamati dan memahami tentang perubahan-perubahan pada reaksi kimia dimana perubahan inilah yang menjadi faktor yang mempengaruhi kesetimbangan.

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Dari percobaan-percobaan penelitian dasar sampai denga penerapan kimia praktis di industri, hasil reaksi kimia mendapat perhatian yang besar. Dalam prakteknya, sejumlah besar reaksi tidak dapat berlangsung secara sempurna namun lebih mendekati suatu keadaan atau posisi  untuk seimbang. Hal ini disebut dengan kesetimbangan.

Posisi kesetimbangan merupakan akhir dari reaksi tersebut, yang merupakan suatu percampuran antara produk yang dihasilkan dan reaktan yang tidak terpakai dan berada dalam jumlah yang relative tetap. Begitu kesetimbangan tercapai, praktis tidak ada lagi reaktan yang berubah menjadi produk kecuali kondisi eksperimen dari reaksi seperti suhu atau tekanan tersebut berubah.

Keadaan kesetimbangan ini ditentukan oleh tetapan kesetimbangan untuk reaksi. Dari tetapan ini, komposisi dari campuran reaksi pada keadaan setimbang dapat dihitung. Dengan mengetahui tetapan kesetimbangan suatu reaksi dan ketergantungannya pada kondisi eksperimen, peneliti dapat mengubah kondisi untuk memaksimalkan hasil dari reaksi tersebut. Oleh karena itu, perhitungan komposisi dalam suatu kesetimbangan reaksi kimia  dan ketergantungannya dalam kondisi pada eksperimen merupakan hal yang  sangat penting dalam ilmu Kimia.

Seiring dengan berlangsungnya reaksi, konsentrasi dari setiap ion akan berubah lebih lambat. Tetapi sesudah keadaan konsentrasi konstan dan tercapai, maka dapat dikatakan reaksi tersebut telah mencapai kesetimbangan kimia.

Dalam kesetimbangan, tanda panah rangkap (             ) mempertegas sifat dinamik dari kesetimbangan fasa. Gambaran dinamik yang sama digunakan untuk kesetimbangan kimia, dimana ikatan-ikatan akan terputus atau terbentuk seiring dengan maju mundurnya atom-atom di antara molekul-molekul  reaktan dan produk. Jika konsentrasi awal reaktan besar, tumbukan antara molekul-molekulnya akan membentuk molekul-molekul produk.

Sesudah konsentrasi produk tersebut cukup banyak, reaksi kebalikannya (pembentukan reaktan dari produk) mulai berlangsung. Saat mendekati keadaan kesetimbangan, kecepatan reaksi maju dan balik akan sama dan praktis tidak terjadi lagi perubahan konsentrasi dari reaktan atau produk.

Seperti halnya kesetimbangan antara air dan uapnya adalah proses dinamik pada skala molekul, dengan penguapan dan kondensasi yang berlangsung secara stimulan, begitu pula kesetimbangan antara reaktan dan produk akan terjadi selama pembentukan kontinu molekul-molekul produk dari molekul-molekul reaktan dengan kecepatan yang sama.

Kesetimbangan kimia bukanlah suatu keadaan statis, meski pun sifat  makroskopik seperti konsentrasi berhenti berubah  ketika  kesetimbangan tercapai. Sebaliknya, ia lebih  cenderung  merupakan  akibat  dari kesetimbangan dinamik antara reaksi maju dan reaksi balik.

Ada empat aspek dasar kesetimbangan, yaitu:

1. Keadaan kesetimbangan tidak menunjukkan perubahan makroskopik yang nyata.2. Keadaan kesetimbangan dicapai melalui proses yang berlangsung spontan.3. Keadaan kesetimbangan menunjukkan keseimbangan dinamik antara proses reaksi

maju dan reaksi balik.4. Keadaan kesetimbangan adalah sama walau pun arah pendekatannya  berbeda

(Oxtoby, 2001).

Kesetimbangan dapat didefinisikan sebagai keadaan atau kondisi yang didalamnya semua gaya, proses atau kecenderungan  yang ada  tepat diimbangi oleh gaya, proses atau kecenderungan  yang sama, tetapi berlawanan arah. Dalam ilmu kimia, kesetimbangan yang terjadi dengan potensial kimia berlangsung secara konstan karena tidak ada perubahan energi bebas (Hadyana, 2002).

Kesetimbangan kimia (asam basa) merupakan suatu topik yang sangat penting dalam ilmu kimia dan ilmu-ilmu lain yang mempergunakan kimia, seperti biologi, kedokteran dan pertanian.

Walau pun zat-zat dengan sifat asam mau pun basa telah dikenal sejak lama, namun perlakuan konsep kesetimbangan reaksi dalam kimia baru dapat dilakukan saat memasuki abad ke-19 sejak seorang peneliti bernama Arrhenius memperesentasikan teorinya tentang penguraian elektrolitik untuk kesetimbangan kimia. Menurutnya, asam terurai menjadi ion-ion hydrogen dan anion. Sedangkan basa  terurai menjadi ion-ion hidroksida dan kation.

Dengan menerapkan pada penguraian tersebut, prinsip-prinsip  kesetimbangan  kimia yang telah tersistemasi dengan baik, perilaku dari asam dan basa dalam larutan encer dapat digambarkan secara kuantitatif (JR dan Underwood, 2001).

Salah satu contoh paling penting kesetimbangan kimia adalah kesetimbangan ketika asam dan basa dalam larutan. Bronsted-Lawry telah menggolongkan bahwa asam HA adalah donor proton,  sedangkan basa B adalah penerima (akseptor)  proton (Syukri, 1999).

Terdapat suatu hubungan penting antara energi bebas dan kesetimbangan kimiawi, dimana sebagian besar reaksi kimia bersifat reversible dan akan berjalan terus sampai reaksi maju dan reaksi balik terjadi dalam laju yang  sama. Reaksi itu kemudian  disebut berada dalam suatu kesetimbangan  kimia, dimana tidak akan ada lagi  perubahan konsentrasi produk dan reaktan.

Ketika reaksi berjalan menuju kesetimbangan, energi bebas campuran reaktan dan  produk  menurun.  Energi bebas meningkat ketika suatu reaksi bergerak  menjauhi kesetimbangan.

Kesetimbangan dapat diistilahkan dengan  lembah energi. Suatu reaksi kimiawi atau proses fisik pada kesetimbangan tidak melakukan kerja. Suatu proses adalah  spontan  dan dapat melakukan kerja  ketika meluncur  mendekati kesetimbangan. Pergerakan menjauhi

kesetimbangan adalah non spontan. Hal ini dapat terjadi hanya dengan bantuan sumber energi dari luar atau faktor-faktor yang mempengaruhinya. Hubungan antara konsep energi bebas dan kesetimbangan kimia dapat diterapkan lebih spesifik dalam kehidupan (Campbell dkk, 2002).

Salah satu contoh kesetimbangan kimia antara asam dan basa adalah kesetimbangan yang terdapat dalam tubuh kita, tepatnya pada plasma darah. Dalam hal ini, kesetimbangan diekspresikan dalam konsentrasi ion hidrogen atau pH, hasil dari jumlah relatif bahan yang bersifat asam dan basa kemudian diingesti dan diproduksi metabolism tubuh, dibandingkan dengan jumlah relatif bahan yang bersifat asam dan basa yang diekskresikan  oleh tubuh  dan dikonsumsi oleh metabolism tubuh. Nilai normal suatu kesetimbangan asam-basa bukanlah suatu nilai yang netral, dengan konsetrasi ion  hidrogen dan hidroksil yang sama, melainkan lebih ke arah nilai alkalis dengan kelebihan ion hidroksil tertentu (Dirckx, 2001).

Kesetimbangan kimia menjelaskan keadaan dimana laju reaksi maju dan laju reaksi balik sama besar dan dimana konsentrasi reaktan dan produk tetap tidak berubah seiring berjalannya waktu.

Keadaan kesetimbangan dinamik ini ditandai dari hanya adanya satu konstanta kesetimbangan. Bergantung pada jenis spesies yang bereaksi, konstanta kesetimbangan dapat dinyatakan dalam molaritas (untuk larutan) atau tekanan parsial (untuk gas). Konstanta kesetimbangan memberikan informasi tentang arah akhir dari suatu reaksi reversible dan konsentrasi-konsentrasi dari campuran kesetimbangannya.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia. Seperti perubahan konsentrasi.  Perubahan konsentrasi dapat mempengaruhi posisi keadaan kesetimbangan,  atau lebih tepatnya jumlah relatif  reaktan dan produk. Perubahan tekanan dan volume  kemungkinan memberikan pengaruh yang sama terhadap sistem gas dalam kesetimbangan. Hanya perubahan suhu yang dapat mengubah nilai konstanta kesetimbangan. Katalis dapat mempercepat tercapainya keadaaan kesetimbangan dengan cara mempercepat laju reaksi maju dan laju reaksi balik. Tetapi katalis tidak dapat mengubah posisi kesetimbangan atau konstanta kesetimbangan.

Hanya sedikit reaksi kimia yang berlangsung satu arah. Kebanyakan merupakan reaksi reversible. Pada awal proses reversible, reaksi berlangsung maju ke arah  pembentukan produk. Segera setelah beberapa molekul produk terbentuk, proses balik mulai berlangsung, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Bila laju reaksi maju dan laju reaksi balik sama besar serta  konsentrasi reaktan dan konsentrasi produk tidak lagi berubah seiring berjalannya waktu, maka tercapailah kesetimbangan kimia (chemical equilibrium).

Sesuai dengan konvensi, zat di sebelah kiri tanda panah kesetimbangan menunjukkan reaktan dan yang berada di sebelah kanan sebagai produk. Hubungan konsentrasi reaktan dan produk pada kesetimbangan kimia yang dinyatakan dalam suatu kuantitas disebut konstanta kesetimbangan. Konstanta keseimbangan dinyatakan sebagai hasil bagi. Pembilangnya adalah hasil kali antara konsentrasi-konsentrasi kesetimbangan produk dimana masing-masing dipangkatkan dengan koefisien stoikiometrinya dalam persamaan setara. Prosedur yang sama juga berlaku untuk konsentrasi-konsentrasi kesetimbangan reaktan untuk mendapatkan penyebutnya.

Kesetimbangan kimia mengalami beberapa perubahan dalam reaksinya. Termasuk didalamnya terbentuk endapan dalam suatu larutan yang direaksikan. Hal ini terdapat dalam konteks kualitatif. Dalam konteks kualitatif ini, ahli kimia membagi zat-zat sebagan dapat larut, sedikit larut atau bahkan tak dapat larut. Zat dikatakan dapat larut jika sebagian besar zat tersebut melarut bila ditambahkan air. Jika tidak, zat tersebut digambarkan sebagai sedikit larut atau tidak dapat larut. Semua senyawa ionik merupakan elektronik kuat,  tetapi daya larutnya tidak  sama.  Namun, perlu diingat bahwa senyawa yang tidak  dapat larut bahkan  dapat melarut dalam  jumlah tertentu.

Salah satu penggunaan yang berguna dari hasil kali kelarutan  adalah untuk meramalkan apakah pengendapan akan terjadi apabila kedua larutan dicampur. Dalam larutan jenuh air garam, hasil kali ion sama dengan Ksp. Jika dua larutan ion-ion dari garam dicampurkan dan jika  ternyata hasil kali ion melebihi  Ksp,  maka pengendapan pun akan terjadi.

Teknik lain yang dapat lebih baik melalui prinsip-prinsip  kesetimbangan kelarutan adalah pengendapan sebagian.  Istilah ini mengacu pada  keadaan dengan dua atau lebih ion dalam larutan, yang  masing-masing dapat diendapkan oleh pereaksi yang sama, kemudian dipisahkan  oleh reaksi tersebut (Chang, 2003).

 

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

Alat-alat yang akan digunakan pada percobaan ini adalah tabung dan rak tabung reaksi, penjepit tabung, lampu spiritus dan gelas kimia 250 ml.

Bahan yang akan digunakan adalah larutan SbCl3 1 M, larutan HCl 6 M, larutan K2CrO7, 1 M, larutan K2CrO4 1 M, larutan HCl 1 M, larutan NaOH 1 M, larutan KCNS 1 M, dan larutan FeCl31 M.

3.2. Konstanta Fisik dan Tinjauan Keamanan

 

 

3.3. Cara Kerja

BahanBerat Molekul (g/mol)

Titik Didih (oC)

Titik Leleh (oC)

Tinjauan Keamanan

LarutanK2CrO4 194 1000 168Iritan, toxic, berbahaya bagi lingkungan

LarutanK2Cr2O7 242 500 398Korosif, sangat beracun, berbahaya bagi lingkungan

Larutan HCl 36,46 48 -27,32 Beracun, korosif

Larutan NaOH 28 1390 318Tidak mudah terbakar

LarutanSbCl3 229,5 220.3 73.4Korosif, berbahaya bagi lingkungan

LarutanKCNS 97 233 73 Tidak aman, iritan

3.3.1. PengaruhSuhu

 

 

-   Ditambahkan beberapatetes air hingga yang berbentukendapan

-   Dipanaskan

-

 

 

 

3.3.2. PengaruhKonsentrasi

 

 

 

-    Dimasukkankedalam 2 tabungreaksi yang  berbeda

-  DitambahkansedikitHCl 1 M padasatutabungreaksi

-  DitambahkansedikitNaOH 1 M padasatutabungreaksi

-

Hasil

Diamatiperubahanwarna

 

 

 

 

 

-    Dimasukkankedalam 2 tabungreaksi yang berbeda

      Hasil

-  DitambahkansedikitHCl 1 M padasatutabungreaksi

-  DitambahkansedikitNaOH 1 M padasatutabungreaksi

-

Hasil

Diamatiperubahanwarna

 

 

 

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Pengamatan

           

No Zat Pengamatan1.2.3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

SbCl3 + H2O (dipanaskan)SbCl3 + H2O (didinginkan)K2CrO4 + HCl

K2CrO4 + NaOH

K2CrO7 + HCl

K2CrO7 + NaOH

FeCl3 + HCl

FeCl3 + NaOH

KCNS + HCl

KCNS + NaOH

Bening, terbentuk endapan putihEndapan hilangBerubah warna dari kuning menjadi oranye

Tetap

Tetap

Berubah warna dari oranye menjadi kuning

Berubah warna dari oranye menjadi hijau

Terbentuk endapan, berwarna merah bata

Berubah warna dari bening menjadi jingga

Tetap

 

4.2. Pembahasan

Pada percobaan ini, praktikan mengamati tentang kesetimbangan kimia. Kesetimbangan adalah keadaan dimana laju reaktan sama dengan laju produk. Kesetimbangan dapat pula didefinisikan sebagai laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik.

Ada beberapa factor yang mempengaruhi kesetimbangan, yaitu:

-          Konsentrasi. Jika salah satu konsentrasi zat lebih besar sama dengan reaksi, maka kesetimbangan akan bergeser dari arah zat tersebut. Jika salah satu konsentrasi zat diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser kea rah tersebut.

-          Volume. Jika volume bernilai kecil, maka reaksi akan bergeser ke kanan (produk). Sebaliknya, jika volume diperbesar, maka reaksi akan bergeser ke kiri (reaktan).

-          Suhu. Jika suhu dinaikkan, maka kalor akan dibalikkan kepada reaksi yang membutuhkan kalor (endoterm). Sebaliknya, jika suhu diturunkan maka yang akan berlangsung adalah reaksi yang menghasilkan kalor (eksoterm) hingga reaksi tersebut mencapai kesetimbangan.

-          Tekanan. Jika jumlah koefisien pereaksi sama dengan hasil reaksi maka perubahan tekanan tidak mengakibatkan pergeseran kesetimbangan. Jika jumlah koefisien tersebut tidak sama, maka tekanan diperbesar sehingga kesetimbangan bergeser ke koefisien yang lebih kecil.

Pada percobaan ini, terdapat dua perubahan pada reaksi untuk mencapai kesetimbangan, yaitu perubahan suhu dan konsentrasi. Zat yang direaksikan pada perubahan suhu adalah

SbCl3 + 3H2O            Sb(OH)3 + 3HCl

Dari reaksi di atas, terbentuk endapan putih berupa Sb(OH)3. Endapan ini dikarenakan harga Ksp kurang dari S dimana S merupakan larutan zat terlarut dalam pelarut. Saat terjadi endapan, kesetimbangan bergeser ke arah produk. Kemudian, larutan dipanaskan (suhu dinaikkan) maka kesetimbangan bergeser kea rah reaksi yang membutuhkan kalor. Setelah dipanaskan, endapan hilang dan kesetimbangan kemvali ke reaktan.

Percobaan selanjutnya diamati perubahan/pengaruh konsentrasi pada reaksi

K2CrO4 + 2HCl             H2CrO4 + 2KCl

            Keika K2CrO4 yang semula berwarna kuning dan HCl yang bening dicampurkan, maka campuran tersebut berubah warna menjadi oranye. Hal ini terjadi karena reaksi teroksidasi menjadi K2CrO7 yang berwarna oranye. Perubahan ini menunjukkan bahwa konsentrasi pada reaktan dinaikkan, maka kesetimbangan bergeser kea rah produk.

Begitu pula yang terjadi pada reaksi berikut.

K2CrO7 + 2NaOH                 Na2CrO7 + 2KOH

            Perubahan warna terjadi karena reaksi tereduksi sehingga berubah warna menjadi kuning. Semakin banyak NaOH yang direaksikan, maka larutan akan semakin pudar warnanya.

Apabila konsentrasi salah satu zat diperkecil, maka kesetimbangan tetap, seperti reaksi berikut.

K2CrO4 + 2NaOH                 Na2CrO4 + 2KOH

K2CrO7 + 2HCl                     H2CrO4 + 2KCl

            Pada kedua reaksi ini tidak terjadi perubahan warna. Hal ini mennjukkan bahwa kesetimbangan mengalami pergeseran ke arah reaktan sehingga tidak terjadi perubahan warna pada produk.

Pada reaksi antara FeCl3 dengan HCl, dimana FeCl3 semula berwarna oranye ketika direaksikan menjadi hijau. Sedangkan ketika FeCl3 direaksikan dengan NaOH berubah warna menjadi merah bata dan terbentuk endapan. Perubahan warna ini diakibatkan oleh reaksi yang tereksitasi dan sub kulit orbital d kosong karena adanya loncatan electron dengan energy yang besar.

Pada larutan KCNS dan HCl pun berubah warna menjadi jingga. Semakin banyak HCl yang direkasikan maka larutan akan semakin jingga. Sedangkan pada reaksi KCNS dan NaOH tidak terjadi perubahan.

 

 

BAB V

PENUTUP

5.1. Simpulan

            Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa:

-          Digunakan prinsip Le Chatelier pada percobaan ini.

-          Factor-faktor yang dapat mempengaruhi arah kesetimbangan yaitu konsentrasi, volume, suhu dan tekanan.

-          Perubahan-perubahan reaksi pada percobaan ini merupakan factor kesetimbangan.

-          Jika diberi factor yang dapat mengubah kesetimbangan maka kesetimbangan akan bergeser sedemikian rupa.

 

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A. Reece, Jane B. Mitchelle, Lawrence G. 2002. Biologi. Erlangga, Jakarta

Chang, Raymond. 2004. Kimia Dasar Edisi Ketiga Jilid 2. Penerbit Erlangga, Jakarta

Dirckx, John H. 2001. Kamus Ringkas Kedokteran Stedman. Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta

Hadyana, A. 2002. Kamus Kimia. Balai Pustaka, Jakarta

JR, R.A. Day dan Underwood, AL. 2001. Analisis Kimia Kuantitatif. Erlangga, Jakarta.

Oxtoby, David W. dkk. 2001. Prinsip-Prinsip Kimia Modern Edisi Kesepuluh Jilid 1. Erlangga, Jakarta

Syukri. 1999.  Kimia Dasar 1. Bandung: Penerbit ITB