KESETIMBANGAN KIMIA SMA NEGERI 1 BANGKALAN STANDAR KOMPETENSI
KESETIMBANGAN KIMIA SMA NEGERI 1 BANGKALAN
STANDAR KOMPETENSI Memahami kinetika reaksi, kesetimbangan kimia, faktor-faktor yang mempengaruhinya serta proses penerapan dalam kehidupan sehari dan industri
Kompetensi Dasar • Menjelaskan kesetimbangan dan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dengan melakukan percobaan
Indikator 1. Menjelaskan reaksi kesetimbangan dan keadaan setimbang. 2. Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan. 3. Menentukan harga tetapan kesetimbangan (Kc). 4. Menentukan harga tetapan kesetimbangan parsial gas (Kp). 5. Menjelaskan hubungan antara Kc dan Kp. 6. Menjelaskan penerapan kesetimbangan kimia pada bidang industri
• Reaksi irreversible Reaksi Kimia (reaksi satu arahtidak dapat balik), yaitu suatu reaksi hanya terjadi pembentukan zat-zat hasil reaksi saja. • Reaksi reversible (reaksi dua arah/dapat balik), yaitu suatu reaksi di mana hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat-zat pereaksi
Ciri-ciri Kesetimbangan Dinamis 1. Reaksi berlangsung terus-menerus dengan arah yang berlawanan. (↔ ) 2. Terjadi pada ruang tertutup, suhu, dan tekanan tetap. 3. Kecepatan reaksi ke arah produk (hasil reaksi) sama dengan kecepatan reaksi ke arah reaktan (zat-zat pereaksi). V maju = V balik 4. Tidak terjadi perubahan makroskopis, yaitu perubahan yang dapat dilihat, tetapi terjadi perubahan mikroskopis, yaitu perubahan tingkat partikel (tidak dapat dilihat). 5. Setiap komponen tetap ada.
Reaksi Kesetimbangan Reaksi kesetimbangan dinamis adalah Reaksi reversible di mana zat-zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zatzat pereaksi dan berlangsung bolak balik terus menerus tidak pernah berhenti. Keadaan setimbang adalah suatu keadaan dimana laju reaksi ke arah kanan (pembentukan hasil reaksi) sama dengan laju reaksi ke arah kiri (pembentukan zat-zat pereaksi) m. A + n. B p. C + q. D Vmaju = V balik
Macam sistem Kesetimbangan • A. Kesetimbangan dalam Sistem Homogen 1. Kesetimbangan dalam sistem gas–gas Contoh: 2 SO 2(g) + O 2(g) ↔ 2 SO 3(g) 2. Kesetimbangan dalam sistem larutan–larutan Contoh: _ + NH 4 OH(aq) ↔ NH 4 (aq) + OH (aq)
• B. Kesetimbangan dalam Sistem Heterogen 1. Kesetimbangan dalam sistem padat–gas Contoh: Ca. CO 3(s) ↔ Ca. O(s) + CO 2(g) 2. Kesetimbangan dalam sistem padat–larutan Contoh: 2+ 2 Ba. SO 4(s) ↔ Ba +(aq) + SO 4 (aq) 3. Kesetimbangan dalam sistem larutan–padat–gas Contoh: Ca(HCO 3)2(aq) ↔ Ca. CO 3(s) + H 2 O(l) + CO 2(g)
Pergeseran Kesetimbangan Asas Le Chatelier “Bila pada sistem kesetimbangan diadakan aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi sedemikian rupa, sehingga pengaruh aksi itu menjadi sekecil-kecilnya”.
Atau “jika ke dalam reaksi keetimbangan dilakukan suatu aksi maka kesetimbangan akan bergeser dan mengubah komposisi zat-zat hingga tercapai kesetimbangan kembali “
Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan 1. perubahan konsentrasi salah satu zat 2. perubahan volume atau tekanan 3. perubahan suhu
Faktor Konsentrasi • Jika ada usaha untuk menambah atau mengurangi konsentrasi dari salah satu zat pada reaksi setimbang, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan. Hal ini dapat dibuktikan dengan melakukan percobaan dengan cara berikut
Percobaan 1 • Siapkan larutan Fe(SCN)2+ (berwarna merah) kemudian bagi larutan tersebut sama banyak ke dalam 3 tabung reaksi. • Tabung 1 sebagai pembanding • Tabung 2 di tetesi larutan KSCN • Tabubg 3 ditetesi larutan Fe. Cl 3 • Kocok kedua tabung dan bandingkan setiap perubahan warna yang terjadi dengan larutan pada tabung pertama
Hasil 3+ Fe (aq) Kuning jingga 2+ - + SCN (aq) ↔ Fe. SCN (aq) Tak berwarna Merah Penambahan ion Fe 3+ dan penambahan ion SCNmenyebabkan larutan standar menjadi lebih merah, berarti ion Fe(SCN)2+ bertambah. Itu berarti penambahan ion Fe 3+ dan ion SCN- menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah ion Fe(SCN)2+ • Jadi, Jika salah satu komponen pada sistem kesetimbangan di tambah, akan bergeser ke arah lawan begitu juga sebaliknya.
A. Perubahan Konsentrasi Apabila dalam sistem kesetimbangan homogen, 1. konsentrasi salah satu zat diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan dari zat tersebut. 2. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu zat diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak zat tersebut. 3. Bila zat diencerkan dengan menambah air pada sistem, maka kesetimbangan bergeser pada jumlah molekul terbanyak.
Contoh soal Ke arah mana kesetimbangan bergeser bila pada reaksi kesetimbangan: 2 SO 2(g) + O 2(g) ↔ 2 SO 3(g) a. SO 2 ditambah? b. SO 3 ditambah? c. O 2 dikurangi? d. SO 3 dikurangi?
Jawab a. Bila pada sistem kesetimbangan ini ditambahkan gas SO 2, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan. b. Bila pada sistem kesetimbangan ini dikurangi gas SO 3, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri. c. Bila pada sistem kesetimbangan ini dikurangi O 2, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri. d. Bila pada sistem kesetimbangan ini dikurangi SO 3, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan.
Faktor Tekanan • Jika tekanan sistem dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah mol gas terkecil • Jika tekanan sistem diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah mol gas terbesar
Faktor Volume • Jika volume sistem dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah mol terbesar (ke kiri) • Jika volume sistem diturunkan, kesetimbanagn akan bergeser ke arah jumlah mol terkecil (ke kiri)
Simpulan 1. Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi kecil. 2. Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi besar.
Contoh Soal Pada reaksi kesetimbangan: N 2(g) + 3 H 2(g) ↔ 2 NH 3(g) jumlah koefisien reaksi di kanan = 2 jumlah koefisien reaksi di kiri = 1 + 3 = 4 • Bila pada sistem kesetimbangan tersebut tekanan diperbesar (volume diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan (jumlah koefisien kecil). • Bila pada sistem kesetimbangan tersebut tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri (jumlah koefisien besar).
Faktor Temperatur • Jika temperatur sistem dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke reaksi yang endoterm (ke kiri) • Jika temperatur sistem diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke reaksi eksoterm (ke kanan) • Hal ini juga dapat di buktikan dengan melakukan percobaan berikut
Percobaan 2 • Masukkan ke dalam tiga tabung reaksi, masing -masing 10 tetes HNO 3 dan 1 lempeng Cu. Segera tutup. N 2 O 4 ↔ 2 NO 2 (tak berwarna) (Coklat) • Masukkan tabung 1 ke dalam air es • tabung 2 ke dalam air panas • 1 tabung sebagai pembanding. • Bandingkan warna dalam ketiga tabung tersebut.
Hasil N 2 O 4 ↔ 2 NO 2 (tak berwarna) (Coklat) ►jika didinginkan warna coklat hilang, berarti gas NO 2 berkurang. Jadi reaksi bergeser ke arah kiri ►Jika dipanaskan warna coklat makin tua. Karena gas NO 2 bertambah. Jadi reaksi bergeser ke arah kanan
Simpulan Menurut Van’t Hoff: 1. Bila pada sistem kesetimbangan suhu dinaikkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membutuhkan kalor (ke arah reaksi endoterm). 2. Bila pada sistem kesetimbangan suhu diturunkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membebaskan kalor (ke arah reaksi eksoterm).
Contoh Soal 2 NO(g) + O 2(g) ↔ 2 NO 2(g) ∆H = – 216 k. J Reaksi ke kanan eksoterm berarti reaksi ke kiri endoterm. • Jika pada reaksi kesetimbangan tersebut suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri (ke arah endoterm) • Jika pada reaksi kesetimbangan tersebut suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan (ke arah eksoterm).
Latihan Pada reaksi kesetimbangan: C(s) + CO 2(g) ↔ 2 CO(g) ∆ H = +120 k. J Bagaimana pengaruhnya terhadap CO, jika: a. ditambah CO 2? b. suhu dinaikkan? c. suhu diturunkan? d. tekanan diperbesar?
Pengaruh Katalisator terhadap Kesetimbangan • Fungsi katalisator dalam reaksi kesetimbangan adalah mempercepat tercapainya kesetimbangan dan tidak merubah letak kesetimbangan (harga tetapan kesetimbangan Kc tetap). Hal ini disebabkan katalisator mempercepat reaksi ke kanan dan ke kiri sama besar.
KOMPETENSI DASAR Menentukan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan
Tetapan Kesetimbangan Hukum kesetimbangan menurut “Guldberg dan Waage” “Dalam keadaan kesetimbangan pada suhu tetap, maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi yang sisa di mana masing-masing konsentrasi itu dipangkatkan dengan koefisien reaksinya adalah tetap. ”
1. Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) Harga Kc adalah hasil kali konsentrasi zat – zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi setelah masing – masing zat dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan Reaksi : p. A + q. B m. C + n. D Kc = [C] m [D]n [A]p [B]q
Contoh : Rumus Kc untuk reaksi : v 2 H 2(g) + O 2(g) 2 H 2 O(g) v 2 NO(g) N 2(g) + O 2(g)
Harga K beberapa reaksi berhubungan • A ⇄ B , K 1 3 A ⇄ 3 B , K 2 • B ⇄ A , K 3 • Jika reaksi dikali 3 maka harga K dipangkat 3 K 2 = K 13 Jika reaksi dibalik maka harga K dibalik K 3 = 1 — K 1
Contoh Soal Diketahui reaksi berikut A+B ↔ C K= 4 2 A + D ↔ C K=8 Tetukan tetapan kesetimbangan untuk reaksi : C + D ↔ 2 B
2. Tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial (Kp) Harga Kp adalah hasil kali tekanan parsial gas – gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsial gas – gas pereaksi setelah masing – masing dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan Reaksi : p. A + q. B m. C + n. D Kp = (PC)m (PD)n (PA)p (PB)q
Keterangan Kp = tetapan kesetimbangan tekanan gas PA = tekanan parsial gas A (atm) = mol A x P total mol total PB = tekanan parsial gas B (atm) = mol B x P total mol total PC = tekanan parsial gas C (atm) = mol C x P total mol total PD = tekanan parsial gas D (atm) = mol D x P total mol total
Hubungan Kc dengan Kp m A(g) + n B(g) ↔ r C(g) + s D(g) Dari rumus PV = n. RT, dapat disimpulkan bahwa P = konsentrasi x RT. Jika rumus ini disubstitusikan ke dalam rumus Kp, maka : Kp Kp = = {[C] RT}r {[D] RT}s {[A] RT}m {[B] RT}n [Pc]r [Pd]s [Pa]m [Pb]n = [C]r [D]s. RT (r+s)-(m+n) [A]m [B]n Kp = Kc (RT)∆n
Keterangan R= tetapan gas ideal = 0, 082 L. atm. mol-1 K-1 T = suhu (K) ∆n = (jumlah koefisien zat-zat hasil) (reaksi–koefisien zat-zat pereaksi
Derajat Disosiasi Adalah perbandingan mol zat yang terdisosiasi dengan mol zat mula – mula sebelum terdisosiasi. Pada reaksi penguraian, banyaknya zat yang terurai dapat diketahui dari derajat penguraiannya (derajat disosiasi). Derajat disosiasi ( ) dapat dinyatakan dalam fraksi atau dalam persentase, dengan rumus: Mol terurai = Mol mula-mula atau, Mol terurai = x 100% Mol mula-mula
Contoh Soal : 1. Dalam ruangan 5 liter berlangsung reaksi kesetimbangan 2 SO 3 (g) 2 SO 2(g) + O 2(g) Jika dari pemanasan 1 mol gas SO 3 diperoleh 0, 25 mol gas O 2. , tentukan tetapan kesetimbangannya? Jawab: mula 2 terurai sisa : : : 2 SO 3 (g) 1 0, 5 2 SO 2(g) + O 2(g) 0, 5 0, 25 [SO 3 ] = 0, 5/5 = 0, 1 M; [SO 2 ] = 0, 50/5 = 0, 1 M; [O 2 ] = 0, 25/5 = 0, 05 M Kc = [SO 2 ]2 [O 2 ] [SO 3 ]2 = (0, 1)2 (0, 05) (0, 1)2 = 0, 05
2. Jika natrium bikarbonat dipanaskan menurut reaksi : 2 Na. HCO 3(s) Na 2 CO 3(s)+ CO 2(g)+ H 2 O(g) , ternyata tekanan total saat setimbang = 0, 04 atm, hitung harga Kp ? Jawab : Reaksi setimbang : 2 Na. HCO 3(s) Na 2 CO 3(s) + CO 2(g) + H 2 O(g) Yang berfase gas adalah CO 2 dan H 2 O. Berdasarkan persamaan reaksi ; mol CO 2 = mol H 2 O PCO = PH 2 O = mol zat 2 mol total x Ptotal = 1/2 x 0, 04 atm = 0, 02 atm Kp = PCO 2 x PH 2 O = 0, 02 x 0, 02 = 0, 0004
3. Untuk reaksi kesetimbangan : PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl 2(g) , harga Kc pada suhu 191 o C = 3, 26 x 10 -2 , tentukan harga Kp pada suhu tersebut ? Jawab : R = 0, 082; T = (191 + 273) = 464 K n= 2 – 1 = 1 ∆n Kp = Kc x (RT) = 3, 26 x 10 -2 x (0, 082 x 464)1 = 1, 24
4. Pada suhu tertentu dalam ruangan dengan volume 1 liter terdapat reaksi penguraian gas AB 5: Gas AB 5 mula-mula 0, 25 mol. Pada saat setimbang terdapat gas B 2 sebanyak 0, 05 mol. Tentukan Derajat disosiasi ?
Reaksi : Mula” : 0, 25 mol Reaksi : 0, 05 mol Setimbang : 0, 2 mol Derajat disosiasi 0, 05 mol
Contoh Dalam ruang 2 liter terdapat 5 mol gas amonia (NH 3) yang terurai sesuai reaksi: 2 NH 3(g) ↔ 2(g) + 3 H 2(g) Pada keadaan setimbang terdapat 2 mol NH 3. Tentukan: a. besarnya derajat disosiasi ( α ) b. KC c. KP jika tekanan total sebesar 2 atm
Jawab: Persamaan reaksi : 2 NH 3(g) ↔ N 2(g) + 3 H 2(g) Mula-mula : 5 mol 0 mol Bereaksi : 3 mol 1, 5 mol 4, 5 mol Sisa (setimbang): 2 mol 1, 5 mol 4, 5 mol a. α = mol NH 3 bereaksi (terurai) X 100% mol NH 3 mula-mula = 3 X 100 % 5 = 60%
Latihan Soal 1. Dalam ruang satu liter, satu mol zat AB direaksikan dengan satu mol zat CD menurut persamaan reaksi: AB(g) + CD(g) ↔ AD(g) + BC(g) Setelah kesetimbangan tercapai ternyata tersisa 0, 25 mol senyawa CD. Tentukan tetapan kesetimbangan untuk reaksi tersebut! 2. Diketahui reaksi: CO(g) + H 2 O(g) ↔ CO 2(g) + H 2(g) Kc = 16 Bila 4 mol gas CO direaksikan dengan 4 mol H 2 O dalam ruang 1 liter, berapa mol gas CO 2 dan H 2 yang terbentuk?
3. Dalam reaksi disosiasi N 2 O 4 berdasarkan persamaan reaksi: N 2 O 4(g) ↔ 2 NO 2(g) banyaknya mol N 2 O 4 dan NO 2 pada keadaan setimbang adalah sama. Pada keadaan ini, berapakah harga derajat disosiasinya? 4. Pada reaksi kesetimbangan: PCl 5(g) ↔ PCl 3(g) + Cl 2(g) bila dalam ruang 2 liter, 8 mol gas PCl 5 berdisosiasi 75%, tentukan besarnya harga tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)!
5. Dalam ruang 1 liter, 5 mol SO 3 terurai menurut reaksi: 2 SO 3(g) ↔ 2 SO 2(g) + O 2(g) Bila pada keadaan setimbang mol SO 2 : mol O 2 = 2 : 1, tentukan besarnya: a. derajat disosiasi ( α ) SO 3 b. tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)
6. Diketahui reaksi kesetimbangan: 2 ICl(g) ↔ I 2(g) + Cl 2(g) Satu mol ICl terurai dalam ruang 5 liter. Bila Kc = 0, 25, tentukan: a. mol I 2 dan mol Cl 2 yang terbentuk b. Kp bila Ptotal = 2 atm 7. Zat A 2 B terurai menurut reaksi: -2 2 AB(g) ↔ 2 A(g) + B 2(g) Kc = 2, 5 × 10 Tentukan. Kp pada suhu 27 °C (R = 0, 082 L atm mol/K)!
8. Dalam ruang 2 liter, 2 mol Na. HCO 3 terurai menurut reaksi: 2 Na. HCO 3(s)↔ Na 2 CO 3(s) + CO 2(g) +H 2 O(g) Bila terbentuk 1 mol gas CO 2 dan 1 mol gas H 2 O, dan tekanan total 4 atm, tentukan besarnya Kc dan Kp! 9. Dalam ruang 1 liter, 5 mol gas CCl 4 terurai 60% menurut reaksi: CCl 4(g) ↔C(g) + 2 Cl 2(g) Tentukan besarnya Kc dan Kp pada suhu 25 °C (R = 0, 082 L atm mol– 1 K– 1)!
Sekian Dan Terima Kasih
- Slides: 53