Kesetimbangan dan Katalis kimia
Oleh : Putra Muhammad Fadila
Abstrak
Dalam reaksi kimia, kesetimbangan kimia ialah keadaan dikala kedua reaktan dan produk hadir dalam fokus yang tidak mempunyai kecenderungan lebih lanjut untuk berubah seiring berjalannya waktu. Biasanya, kondisi ini terjadi dikala reaksi ke depan berlangsung pada laju yang serupa dengan reaksi balik. Laju pada reaksi maju dan mundur umumnya tidak nol, tetapi sama. Dengan demikian, tidak ada perubahan bersih dalam konsentrasi reaktan dan produk. Keadaan mirip ini diketahui selaku kesetimbangan dinamis. Sedangkan Katalis yakni suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tetapi tidak mengalami perubahan dan penghematan jumlah. Laju reaksi katalis terjadi di permukaan luas pada fluida padat sehingga dipraktekkan pada material padat yang berpori. Dalam reaksi kimia, katalis tidak berperan selaku pereaksi kimia maupun produk. Katalis yang umum digunakan ialah ion logam dengan tata cara impregnasi untuk menghasilkan valensi nol dan situs-situs asam selama proses reduksi. Peran katalis adalah memajukan unjuk kerja katalitik material padat.
Abstract
In chemical reactions, a chemical reaction is a state when both the reaction and the products are present in concentrations that have no further tendency to change over time. Usually, this occurs when the forward reaction proceeds at the same rate as the reverse reaction. The rates of the forward and reverse reactions are generally not zero, but are the same. Thus, there is no net change in the concentrations of the reactants and products. Such a state is known as dynamic. While the catalyst is a substance that speeds up the reaction at a certain temperature, but does not change and reduce the amount. The rate of the catalytic reaction occurs over a large surface area in a solid fluid so that it is applied to a porous solid material. In a chemical reaction, a catalyst does not act as a chemical reactant or product. Commonly used catalysts are metal ions by impregnation method to produce zero valence and acid web sites during the reduction process. The role of the catalyst is to increase the performance of solid catalytic materials.
Pendahuluan
Teori kesetimbangan kimia ditemukan oleh seorang ilmuwan asal Prancis berjulukan Henry Louis Le Chatelier. Dia lahir pada 8 Oktober 1850 dan meninggal pada 17 September 1936. Teori tentang kesetimbangan kimia beliau dapatkan dan dirumuskan dalam buku yang berjudul Recherches sur les Equilibre Chimiques (Penelitian Mengenai Kesetimbangan Kimia). Karyanya kini
menjadi pemikiran dalam salah satu rumus kimia hingga kini. Hal itu disebabkan karena dirinya berhasil merumuskan korelasi antara reaksi yang terjadi pada sistem kesetimbangan kimia dengan agresi atau pengaruh yang diberikan dari luar. Hubungan yang lebih dikenal dengan asas yang diberi nama dengan namanya itulah yang lebih memopulerkan namanya. Asas itu berbunyi bahwa “apabila pada metode kesetimbangan yang sedang berlangsung dikerjakan suatu aksi, timbul reaksi dari system sehingga imbas agresi tersebut dapat diperkecil”.
Salah satu aspek yang menghipnotis laju reaksi yaitu katalis.Katalis ialah zat yang dapat mempercepat laju reaksi.Hal ini berlaku juga untuk reaksi kesetimbangan,reaksi kesetimbangan ialah reaksi reversible dimana zat-zat hasil reaksi dapat bereaksi Kembali membentuk zat-zat pereaksi ,akan namun keberadaan katalia tidak menggeser kesetimbangan.Dengan kata lain,katalis cuma mampu mempercepat tercapainya kesetimbangan,ada atau tidaknya katalis komposisi kesetimbangan akan tetap sama.Katalis mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi kegiatan (Ea).Meskipun menurunkan energi kegiatan reaksi,katalis tidak mensugesti tingkat energi/entalpi produk dan pereaksi.Dengan kata lain penggunaan katalis tidak akan mengubah pergeseran enalpi reaksi
Pembahasan
1. Reaksi Rantai
Reaksi berantai ialah urutan reaksi di mana produk reaktif atau produk sampingan mengakibatkan reaksi pelengkap terjadi. Reaksi rantai melibatkan radikal dimana atom atau molekul yang mengandung elektron tidak berpasangan. Reaksi rantai dibagi menjadi 3 bab yaitu :
a. Inisiasi (bagian awal) à terdapat molekul sehingga menciptakan radikal
b. Propagasi (bab berulang) à terdapat radikal1 + molekul1 menjadi radikal lain + molekul lainnya
c. Terminal (bab final) à terdapat radikal1 + radikal2 menjadi molekul
Contoh reaksi rantai :
a. Br2 à 2Br
b. Br + H2 à HBr + Br
c. H + Br2
d. 2Br à Br2
· Tahap inisiasi à Br2 à 2Br
· Tahap propagasi à Br + H2 à HBr + Br dan H + Br2
· Tahap terminasi à 2Br à Br2
· Reaksi eliminasi lain dalam prosedur yakni H + HBr à H2 + Br. Apa pengaruhnya pada laju pembentukan HBr ? akan mengurangi HBr
Reaksi diatas (a,b,c dan d) tidak boleh di bolak balik penulisannya/tahapnya, misal H + Br2 terlebih dahulu maka radikal H siapa yang menciptakan sehingga mengakibatkan tidak logis
a. Reaksi Rantai Bercabang
Contoh : reaksi pembelahan inti nuklir dimana 1 netron dapat menembak 1 inti nuranium namun 1 inti nuranium yang telah ditembak menghasilkan 3 netron gres dan 3 netron tersebut mampu membelah uranium yg lain
2. Katalis
· Mempercepat reaksi tetapi tidak dimakan oleh reaksi
Dimana reaksi menurunkan energi aktivasi
· Dapat timbul dalam aturan laju
· Menurunkan Ea reaksi
· Dapat berbentukkatalis heterogen atau homogen
Dimana reaksi katalis homogen berisikan semua adonan, jikalau reaksi cair maka katalis juga cair (1 wujud 1 reaksi) sedangkan reaksi katalis heterogen berbeda wujud dan reaksinya
3. Kesetimbangan
Kesetimbangan merupakan kondisi tamat reaksi
· Reaksi berlangsung hingga meraih kesetimbangan
· Laju pencapaian kesetimbangan sudah dibahas di kinetika kimia
· Keadaan kesetimbangan yakni keadaan dengan energi bebas minimum
· Posisi kesetimbangan tergantung reaksinnya
Ø Ada yang bersahabat dengan reaktan , K <<
Ø Ada yang dekat dengan produk, K >>
Contoh nilai kesetimbangan :
· CH3 COOH (aq) + H2O (aq) à H2O (aq) + CH3 COO– (aq)
K= 1,8.10-5 à erat dengan reaksi
· Zn +Cu2+ (aq) à Zn2+ (aq) + Cu
K = 1,4.1037 akrab dengan produk
a. Kesetimbangan Kimia = Kesetimbangan Dinamik
Didalam kesetimbangan reaksi masih berlangsung
· Laju reaksi maju = laju reaksi balik]
· Akibatnya kosentrasi spesi-spesi dalam kesetimbangannya konstan
· Mirip dengan kesetimbangan dalam pergantian fasa
b. Ungkapan Aksi Massa
· Disebut juga Kuosien (quotient, Q)
-Q = K cuma pada kesetimbangan
· Untuk reaksi aA + bB à cC +dD
Ungkapannya : Q = 
Contoh :
Cu2+ (aq) + 4NH3 (aq) à [Cu (NH3)42+] (aq)
Maka : 
c. Tetapan Kesetimbangan
· Diberi lambang Kc jika digunakan M selaku satuan kosentrasi
· Nilainnya bergantung pada suhu (lihat pada persamaan Van Hoff)
Hm (K1/K2) = ΔH/R (1/T2 – 1/T1)
· Nilainya khas untuk reaksi dan suhu tertentu
ΔG = -RTInK
K = Al-Ea/R
d. Tetapan Kesetimbangan
· Untuk reaksi aA + bB à cC + dD, K :
K = 
Ungkapan K untuk reaksi
Ø cC + dD à aA + bB
Ø K aA + K bB à K cC + K dD
Contoh :
N2 (g) + 3H2 (g) à 2NH3 (g) , Kc = 500
Berapa nilai Kc 2NH3 (g) à N2 (g) + 3H2 (g) adalah 1/500
e. Posisi Kesetimbangan Unik
Kesetimbangan mampu dicapai dari arah reaktan maupun produk
f. Tetapan Kesetimbangan Gas Kp
Untuk fasa gas kosentrasi mampu diganti dengan tekanan parsial gas
g. Hubungan Kc dan Kp
· Karena PV = nRT maka P/RT = n/v
· Molar = P/RT maka Kp = Kc (RT)Δn
Δn = jumlah mol gas diproduk – jumlah mol yang reaktan
Contoh :
Al (g) + 2B (g) à 4C (g)
Bila Kc = 0,99 pada 25̊C berapa nilai Kp?
Kp = Kc (RT)Δn
= 0.99 x (0,082 x 298)1
= 24
Nilai R tergantung, bila T atmosfer maka nilai R = 0,082
Δn = 4-3 = 1
h. Kesetimbangan Heterogen
· Dalam reaksi yang melibatkan zat yang fasannya tidak sama
· Biasanya dinyatakan dalam Kc
· Kosentrasi padatan dan cairan murni tidak bergantung jumlah, maka satukan dalam konstanta
Contoh :
AgCl (s) à Ag+ (ag) + Cl (ag)
Ksp [Ag+] [Cl–]
Ungkapan Kesetimbangan
· Ag+ (ag) + Cl– à Ag Cl (s)
· H3PO4 (ag) + H2O (l) à H3O+ (ag) + H2 PO4– (ag)
Q = [H3O+][ H2 PO4–] / [H3PO4]
i. Makna Tetapan Kesetimbangan
Bila K besar : reaksinya efisien (menghasilkan banyak produk)
Bila K kecil : reaksinya tidak efisien (reaktan masih mendominasinnya)
Bila 10-2 > K > 103 pada kesetimbangan : pereaksi dan hasil reaksi ada dalam jumlah yang signifikan
j. Pergeseran Kesetimbangan
· Prinsip Le Chatilier
Dimana gangguan tata cara pada kesetimbangan Q=k alasannya diusik Q#k akan bersusun untuk meminimalisir tekanan itu
· Bila pada sistem kesetimbangan diusik dengan adanya perubahan suhu , tekanan atau konsetrasi dari salah satu unsur dalam metode maka metode akan untuk melawan dampak pergeseran untuk kembali ke kondisi kesetimbangan.
· Bergeser kekanan kalau gangguan mengakibatkan Q < k
· Bergeser kekiri bila gangguan mengakibatkan Q > k
Contoh : Ag+ (ag) + Cl– (ag) à AgCl (s)
Manakah yang akan memindah kesetimbangan kekanan ?
Penambahan HCl (ag)
Penambahan Ag NO3
Pengurangan AgCl
k. Katalis dan Kesetimbangan
· Katalis akan memilih Ea baik untuk reaksi maju dan reaksi balik
· Perubahan Ea mensugesti Kr (reaksi maju) dan Kl (reaksi balik) sama besar
· Katalis tidak akan menghipnotis kesetimbangan
l. Perhitungan Kesetimbangan
Contoh Suatu sistem tertutup mula- mula mengandung 1.000 x 10−3 M H2 and 2.000 x 10−3 M I2 Pada suhu 448 oC reaksi berada dalam kondisi kesetimbangan. Hasil analisis adonan dalam keadaan kesetimbangan mengandung HI sebanyak 1.87 x 10−3 M. Hitunglah harga Kc pada suhu tersebut.
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
Harga konstanta kesetimbangan
Kc = [HI]2 / [H2 ].[I2]
= (1.87 x 10-3 )2 (6.5 x 10-5 )/(1.065 x 10-3 )
= 51
Penutup
Kesetimbangan akan terjadi bila suatu reaksi imia dapat berjalan dua arah.Pada ketika kesetimbangan tercapai,kecepatan reaksi ke kiri adalah sama dengan reaksi ke kanan.Sistem kesetimbangan homogen terjadi jika dalam system terdapat satu fasa,sedangkan bila fasa unsur zat lebih dari satu atau berlainan disebut kesetimbangan heterogen.
Peneraapan siistem kesetimbangan dalam proses industry pada kondisi-kondisi tertentu (fokus,tekanan,katalis,dan temperatur) agar proses mampu dikerjakan secara hemat.Salah satu proses yang menggunnakan prinsip system kesetimbangan dalam reaksi adalah proses Haber-Bosch dalam pembentukan ammonia.
Daftar Pustaka
https://mimirbook.com/id/5bba86b265d
https://id.wikipedia.org/wiki/Kesetimbangan_kimia
https://id.wikipedia.org/wiki/Katalis