Seluk Beluk Kesetimbangan Kimia

 

Oleh Yosef Mariawan

Josephmariawan99@gmaill.com (@W03-YOSEF)

 

Abstrak

alam reaksi kimia, kesetimbangan kimia ialah kondisi dikala kedua reaktan dan produk hadir dalam konsentrasi yang tidak mempunyai kecenderungan lebih lanjut untuk berganti seiring berjalannya waktu. Biasanya, kondisi ini terjadi dikala reaksi ke depan berjalan pada laju yang sama dengan reaksi balik. Laju pada reaksi maju dan mundur biasanya tidak nol, namun sama. Dengan demikian, tidak ada perubahan higienis dalam fokus reaktan dan produk. Keadaan mirip ini dikenal sebagai kesetimbangan dinamis.

Pembahasan

Kesetimbangan kimia terjadi pada reaksi kimia yang reversibel. Reaksi reversibel yaitu reaksi yang di mana produk reaksi mampu bereaksi balik membentuk reaktan. Kesetimbangan kimia tercapai saat laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik dan konsentrasi dari reaktan-reaktan dan produk-produk tidak berubah lagi.

Untuk persamaan reaksi reversibel yang berada dalam kesetimbangan pada temperatur tertentu berikut,

aA + bB ⇌ cC +dD

konstanta kesetimbangan, K, mampu dinyatakan sebagai rasio dari perkalian konsentrasi reaktan-reaktan dibagi perkalian konsentrasi produk-produk, di mana fokus dari masing-masing substansi dipangkatkan koefisien stoikiometri dalam persamaan reaksi setara.

Dalam perhitungan konstanta kesetimbangan reaksi homogen (semua substansi dalam reaksi berfasa sama), konsentrasi substansi dalam sistem larutan mampu dinyatakan dalam fokus molar, sehingga K mampu juga ditulis K_c. Untuk reaksi homogen dalam fasa gas, fokus substansi dalam wujud gas mampu dinyatakan selaku tekanan parsial substansi, dan simbol konstanta kesetimbangannya menjadi K_p. Sebagai contoh, aturan kesetimbangan kimia untuk reaksi berikut dapat ditulis dalam 2 bentuk:

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

 atau

atau

Hubungan antara K_p dan K_c yakni:

di mana, R = tetapan gas universal, T = temperatur, dan Δn_g = jumlah mol produk gas – jumlah mol reaktan gas.

Dalam perkiraan konstanta kesetimbangan reaksi heterogen (reaksi di mana terdapat lebih dari 1 fasa) yang melibatkan substansi dalam wujud cairan murni atau padatan murni, konsentrasi substansi cair dan padat tersebut diabaikan dan tidak ikut diperhitungkan. Contohnya:

CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)
=>

P₄(s) + 6Cl₂(g) ⇌ 4PCl₃(l)
=>

Untuk mengenali apakah reaksi sudah mencapai kesetimbangan dan memprediksikan arah reaksi, diputuskan nilai dari kuosien reaksi, Q_c, dengan mensubstitusikan nilai fokus masing-masing substansi (produk dan reaktan) pada keadaan setimbang pada konstanta kesetimbangan kimia, K_c, dengan nilai konsentrasi awal masing-masing substansi pada keadaan reaksi tersebut.

Q_c = K_c , reaksi telah meraih kesetimbangan. Jika Q_c = K_c, reaktan ⇌ produk

Q_c < K_c , reaksi akan berlangsung dari arah kiri ke kanan (pembentukan produk) hingga mencapai kesetimbangan kimia (Q_c = K_c). Jika Q_c < K_c, reaktan → produk

Q_c > K_c , reaksi akan berlangsung dari arah kanan ke kiri (pembentukan reaktan) sampai mencapai kesetimbangan kimia (Q_c = K_c). Jika Q_c > K_c, reaktan ← produk

Berikut beberapa hubungan Q dan hubungan K dari reaksi-reaksi yang berhubungan.

Faktor-aspek yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia

Asas Le Châtelier menyatakan bahwa bila pada metode kimia yang berada dalam kesetimbangan diberi gangguan, maka sistem akan menggeser posisi kesetimbangan ke arah reaksi yang dapat menetralisir efek dari gangguan tersebut. Faktor-aspek (gangguan) yang mampu mempengaruhi kesetimbangan kimia antara lain:

Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)

Secara matematis, tetapan kesetimbangan konsentrasi atau Kc yaitu perbandingan hasil kali fokus dari produk yang dipangkatkan koefisiennya dengan hasil kali konsentrasi dari reaktannya yang dipangkatkan koefisiennya. Tetapan yang satu ini dibagi lagi menjadi 2 (dua), adalah:

1. Kesetimbangan Homogen

Sesuai dengan namanya yang mengandung kata “homogen”, kesetimbangan ini ialah jenis kesetimbangan yang terjadi pada ketika produk dan juga reaktan nya berasal dari fase yang serupa, yakni semuanya gas (g) atau semuanya cairan (aq), seperti dibawah ini.

aA(g) + bB(g)  ⇄ cC(g) + dD(g)

  (Reaktan)         (Produk)

Maka, nilai kesetimbangan konsentrasinya disusun selaku berikut:

Di mana, 

Kc = tetapan kesetimbangan 

A = Molaritas zat A (M)

B = Molaritas zat B (M)

C = Molaritas zat C (M)

D = Molaritas zat D (M)

2. Kesetimbangan Heterogen

Setelah memahami perihal kesetimbangan homogen, kalian niscaya udah bisa nebak dong tentang kesetimbangan Heterogen? Yap, Kesetimbangan heterogen merupakan jenis kesetimbangan yang terjadi pada ketika produk
dan reaktan mempunyai fase yang berbeda. Di mana yang cuma menghipnotis tetapan kesetimbangan hanya komponen yang berwujud gas (g) dan cairan (aq). Misalnya selaku berikut:

aA(aq) + bB(s)  ⇄ cC(s) + dD(g)

  (Reaktan)             (Produk)

Maka, nilai kesetimbangan disusun sebagai berikut:

Di mana, 

Kc = tetapan kesetimbangan 

A = Molaritas zat A (M)

D = Molaritas zat D (M)

Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp)

Berbeda dengan kesetimbangan fokus atau Kc, pada tetapan kesetimbangan kimia tekanan parsial atau Kp cuma fase dalam wujud gas yang dipertimbangkan menghipnotis tetapan keseimbangannya.

Untuk menentukan tekanan parsial sebuah zat dari tekanan parsial totalnya dipakai persamaan selaku berikut:

Kenapa dibutuhkan nilai P suatu zat? Karena akan digunakan untuk mencari Kp-nya.

Sama halnya dengan tetapan kesetimbangan fokus, tetapan kesetimbangan tekanan parsial juga dibagi menjadi 2 (dua) yakni reaksi homogen dan heterogen. Dengan susunan persamaan selaku berikut:

Reaksi Homogen

Reaksi Heterogen

Karena reaksi heterogen hanya memperhitungkan fase berwujud gas (g) yang mempengaruhi tetapan kesetimbangan, maka susunan Kp kepada reaksi heterogen yaitu selaku berikut:

Hubungan Kc dan Kp

Lalu, apa korelasi antara Kc dan Kp? Secara matematis, korelasi keduanya tersusun selaku berikut:

Di mana, 

R = konstanta 0,082 L atm/mol K

T = suhu Kelvin (K)

Kesimpulan

Dengan demikian, perumpamaan kesetimbangan kimia menunjukkan bahwa laju reaksi ke arah kanan dan kiri bernilai sama besar. Hanya saja kesetimbangan kimia bersifat dinamis, bukan statis atau membisu, layaknya timbangan massa. Contoh dari kesetimbangan adalah insiden saat merebus air. Jika air berada pada wadah tertutup, uap air yang terbentuk tidak mampu keluar dari wadah dan sebagian akan mengembun kembali menjadi butir-butir air yang melekat pada permukaan wadah dan akan mengalir kembali dalam wadah. Proses tersebut berlangsung terus menerus, dan jumlah air dalam wadah tidak akan menyusut. Hal ini karena jumlah air yang menguap sama dengan jumlah air yang mengembun menjadi air. Dengan kata lain kecepatan penguapan air sama dengan kecepatan pengembunan air.

 Referensi:

https://tirto.id/rangkuman-bahan-reaksi-dan-kesetimbangan-kimia-beserta-contohnya-gjkq

https://id.wikipedia.org/wiki/Kesetimbangan_kimia

https://www.zenius.net/blog/bahan-kesetimbangan-kimia