Kesetimbangan Kimia
Termodinamika digunakan sebagai alat untuk meramalkan apakah suatu proses yang belum diketahui mampu dilakukan atau tidak.
Termodinamika mampu menerangkan:
• Proses perkembangan dan reproduksi metode hayati
• Mengapa reaksi fotosintesis dapat berlangsung
• Mengapa ikan dapat bernafas dalam air
• Mengapa O2 menjadi O3 tidak dapat berjalan dengan sendirinya
Hukum kekelan energi
E total = Ek + Ep = tetap ………… Joule
Energi Kinetik (Ek) = ½ mv2 Energi Potensial (Ep) = m.g.h
Pengertian kerja dan kalor
Kerja (w)
Hasil kali antara gaya luar pada suatu benda dengan jarak dimana gaya tersebut bekerja
w = F (rf – ri )
Kerja untuk mengangkat benda dalam medan gravitasi
w = m g (hf – hi )
Kerja tekanan-volume
Kerja mekanik yang dihasilkan bila suatu gas ditekan/diekspansi di bawah dampak tekanan luar
w = -Fekst (hf – hi ) w = -Pekst A ∆ h
Kalor (q)
Energi tidak mampu dimusnahkan maupun diciptakan.
Energi hanya ditransformasikan dari satu bentuk ke bentuk lainnya
Kalor (q): energi yang dipindahkan sebagai balasan adanya perbedaan suhu
q = m.cs.∆T
m = Massa (g)
cs = Kapasitas kalor spesifik (kal K-1
g-1) atau kalor jenis
T = Suhu (K)
qlogam + qair = 0
Q logam = – qair
Empat jenis metode
Terbuka, Tertutup, Terisolasi, dan Adiabatik.
Sistem Adiabatik: tidak memungkinkan kalor keluar dari tata cara ke lingkungannya
Besaran Ekstensif
Volume, Massa, Energi, Entalpi, Energi Bebas Gibbs, Energi Dalam, Kapasitas Kalor, Entropi
Besaran Intensif: Tekanan, Densitas, Suhu, Viskositas, Tegangan permukaan, Kalor Jenis
Fungsi Keadaan: ∆U, ∆H, ∆S, ∆G
Hukum pertama termodinamika
Bentuk lain dari Hukum Kekekalan Energi
Sistem terisolasi
U(permulaan) – U(selesai) = ∆U = q + w
Termokimia
Entalpi Reaksi Hubungan yang melibatkan ∆H
• Eksotermik : Kalor dilepaskan oleh reaksi (∆H negatif)
• Endotermik : Kalor diambil oleh reaksi (∆H nyata)
Faktor-aspek yang Mempengaruhi Kesetimbangan
Henri Louis Le Chatelier (1850-1936) Dia mempunyai teori bahwa :
”Bila terhadap sebuah kesetimbangan dilakukan sebuah tindakan (agresi) maka metode itu akan menyelenggarakan reaksi yang condong meminimalkan pengaruh aksi tersebut”
Caranya dia mampu geser ke kiri yaitu arah reaktan atau geser ke kanan adalah arah produk.
Daftar Isi
• Volume
Jika volume tambahkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki koefisien lebih besar. Sebaliknya Jika volume dikurangi, maka pergantian kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih kecil.
Contoh : reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen (H2) membentuk amonia (NH3)
N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g)
Jika volume dalam reaksi disertakan, maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih besar.
Jumlah koefisien reaksi kiri
1 N2(g) + 3 H2(g)
N2 = 1, H2 = 3
jadi jumlah koefisien reaksi = koefisien reaksi N2 + koefisien reaksi H2 = 1 + 3 = 4
Koefisien kanan
2NH3
NH3 = 2
Koefisien reaksi kiri = 4
Koefisien reaksi kanan = 2
Koefisien reaksi kiri > Koefisien reaksi kanan
Maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri
• Tekanan
Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke koefisien kecil. Sebaliknya, jikalau tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke koefisien reaksi besar.
Contoh :
Reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen (H2) membentuk amonia (NH3)
N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g)
Jika tekanan reaksi disertakan, maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang mempunyai jumlah koefisien lebih kecil
Jumlah koefisien reaksi kiri
1 N2(g) + 3 H2(g)
N2 = 1, H2 = 3
jadi jumlah koefisien reaksi = koefisien reaksi N2 + koefisien reaksi H2 = 1 + 3 = 4
Koefisien kanan
2NH3
NH3 = 2
Koefisien reaksi kiri = 4
Koefisien reaksi kanan = 2
Koefisien reaksi kanan < Koefisien reaksi kiri
Maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan.
• Suhu
Jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang menyerap endoterm. Ciri reaksi ini yakni harga entalpi-nya faktual (+). entalpi ialah harga perubahan panas atau kalor. Jika suhu diturunkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang melepas panas eksoterm. Ciri reaksi ini adalah harga entalpi-nya negatif (-).
Contoh:
N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g) entalpi = -90 kJ
Reaksi pembentukan NH3 yakni eksoterm (entalpi-nya negatif ya)
Kebalikan dari reaksi eksoterm adalah endoterm. Jika reaksi pembentukan NH3 ialah eksoterm, maka reaksi penguraiannya yaitu endoterm.
Maka jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah N2 dan H2 sebab mereka endoterm.
• Konsentrasi
Jika konsentrasi komponen/senyawa di salah satu ruas ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang bertentangan
Contoh:
N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g)
Jika N2 atau H2 ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 (kanan/ produk)
Sebaliknya bila NH3 ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 atau H2 reaktan (kiri)
N2(g) + 3H2(g) <==> 2NH3(g)
Jika konsentrasi bagian/senyawa di salah satu ruas dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah dirinya sendiri
Misalnya
N2 atau H2 kita kurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 dan H2 (kiri)
Sebaliknya jika NH3 dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 (kanan)
Rumus Kesetimbangan Kimia (Tetapan Kesetimbangan)
Tetapan Kesetimbangan ialah angka yang memberikan perbandingan secara kuantitatif antara produk dengan reaktan. Secara lazim reaksi kesetimbangan mampu dituliskan selaku berikut.
aA + bB <==> cC + dD
Saat di dalam reaksi kesetimbangan dilakukan agresi, maka kesetimbangan akan bergeser dan sekaligus mengganti komposisi zat-zat yang ada untuk kembali meraih kesetimbangan. Secara biasa dapat dikatakan tetapan kesetimbangan merupakan perbandingan hasil kali molaritas reaktan dengan hasil kali molaritas produk yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya.
Keterangan
K = tetapan kesetimbangan
[A] = molaritas zat A (M)
[B] = molaritas zat B (M)
[C] = molaritas zat C (M)
[D] = molaritas zat D (M)
Tetapan kesetimbangan (K), sering juga dituliskan Kc . Pada buku ini dipakai simbol Kc untuk harga tetapan kesetimbangan.