Dalam reaksi kimia, kesetimbangan kimia ialah kondisi saat kedua reaktan dan produk hadir dalam fokus yang tidak mempunyai kecenderungan lebih lanjut untuk berubah seiring berjalannya waktu.
Biasanya, keadaan ini terjadi dikala reaksi ke depan berjalan pada laju yang sama dengan reaksi balik. Laju pada reaksi maju dan mundur umumnya tidak nol, tetapi sama. Dengan demikian, tidak ada pergeseran higienis dalam konsentrasi reaktan dan produk. Keadaan seperti ini diketahui selaku kesetimbangan dinamis.
Buret, suatu perlengkapan laboratorium umum untuk melakukan titrasi, teknik eksperimental penting dalam kesetimbangan dan kimia analitik.
Konsep kesetimbangan kimia dikembangkan sehabis Berthollet (1803) mendapatkan bahwa beberapa reaksi kimia bersifat reversibel. Untuk setiap adonan reaksi yang ada pada kesetimbangan, laju pada reaksi maju dan mundur ialah sama. Dalam persamaan berikut ini panah menunjuk kedua arah menawarkan kesetimbangan, A dan B yaitu spesi reaktan kimia, S dan T yaitu spesi produk, dan α, β, σ, dan τ adalah koefisien stoikiometri dari reaktan dan produk tersebut:
α A + β B is in equilibrium with σ S + τ T
Posisi konsentrasi kesetimbangan dari sebuah reaksi dibilang berada “jauh ke kanan” jikalau, pada kesetimbangan, nyaris semua reaktan disantap. Sebaliknya posisi kesetimbangan dikatakan “jauh ke kiri” kalau nyaris tidak ada produk yang terbentuk dari reaktan.
Prinsip Le Châtelier (1884) memberi citra ihwal sikap suatu sistem kesetimbangan ketika pergantian kondisi reaksinya terjadi. Jika kesetimbangan dinamis terganggu dengan mengubah kondisinya, posisi kesetimbangan bergerak untuk membalikkan sebagian pergeseran. Misalnya, menyertakan lebih banyak S dari luar akan mengakibatkan keunggulan produk, dan sistem akan mencoba untuk melawannya dengan memajukan reaksi balik dan mendorong titik kesetimbangan ke belakang (walaupun konstanta kesetimbangan akan tetap sama).
Jika asam mineral disertakan ke dalam gabungan asam asetat, mengembangkan konsentrasi ion hidronium, jumlah disosiasi mesti berkurang dikala reaksi digerakkan ke kiri sesuai dengan prinsip ini.
Hal ini juga dapat ditarik kesimpulan dari lisan
konstanta kesetimbangan untuk reaksi:
Jika H3O+ bertambah CH3CO2H mesti bertambah dan CH
3CO−
2 harus berkurang. H2O dilepaskan, karena pelarut dan konsentrasinya tetap tinggi dan hampir konstan.
Versi kuantitatif diberikan oleh hasil bagi reaksi.
J. W. Gibbs menyarankan pada tahun 1873 bahwa kesetimbangan tercapai saat energi bebas Gibbs dari metode bernilai minimum (dengan asumsi reaksi dilakukan pada suhu dan tekanan konstan). Apa artinya ini ialah turunan dari energi Gibbs berkenaan dengan koordinat reaksi (ukuran reaksi yang sudah terjadi, mulai dari nol untuk semua reaktan hingga maksimum untuk semua produk) lenyap, pertanda titik stasioner. Turunan ini disebut reaksi energi Gibbs (atau pergantian energi) dan sesuai dengan perbedaan antara memiliki peluang kimia dari reaktan dan produk pada komposisi campuran reaksi.
Kriteria ini diharapkan dan cukup. Jika adonan tidak berada pada kesetimbangan, pembebasan kelebihan energi Gibbs (atau energi bebas Helmholtz pada volume reaksi konstan) yakni “kekuatan aktivis” untuk komposisi campuran semoga berubah sampai tercapai kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan dapat dikaitkan dengan energi bebas Gibbs standar untuk reaksi dengan persamaan
Dimana R adalah tetapan gas ideal dan T yakni suhu.
Termodinamika
Pada suhu dan tekanan konstan, mesti mempertimbangkan energi bebas Gibbs, G, sedangkan pada suhu dan volume konstan, harus menimbang-nimbang energi bebas Helmholtz: A, untuk reaksinya; dan pada energi dalam dan volume konstan, seseorang harus mempertimbangkan entropi untuk reaksi: S.
Kasus volume konstan penting dalam geokimia dan kimia atmosfer di mana kombinasi tekanan signifikan. Perhatikan bahwa, bila reaktan dan produk berada dalam kondisi standar (benar-benar murni), maka tidak akan ada reversibilitas dan tidak ada kesetimbangan. Memang, mereka tentu saja mesti menempati kisi-kisi ruang. Pencampuran produk dan reaktan berkontribusi pada entropi besar (dikenal selaku entropi pencampuran) pada keadaan yang mengandung gabungan produk dan reaktan yang serupa. Perubahan energi Gibbs patokan, bersamaan dengan energi pencampuran Gibbs, menentukan kondisi kesetimbangan.
Untuk memenuhi keadaan kesetimbangan termodinamika, energi Gibbs mesti stasioner, yang mempunyai arti bahwa turunan dari G berkenaan dengan tingkat reaksi: ξ, mesti nol. Dapat ditunjukkan bahwa dalam perkara ini, jumlah potensial kimia dari produk sama dengan jumlah yang cocok dengan reaktan. Oleh alasannya itu, jumlah energi Gibbs dari reaktan mesti sama dengan jumlah energi Gibbs dari produk.
where μ Dalam hal ini ialah energi Gibbs molar parsial, suatu memiliki potensi kimia. Potensial kimia pereaksi A adalah fungsi acara, A dari pereaksi tersebut.
Jenis kesetimbangan
Dalam fasa gas: mesin roket
Sintesis industri mirip amonia dalam proses Haber–Bosch (digambarkan di sebelah kanan) terjadi lewat serangkaian langkah kesetimbangan termasuk proses adsorpsi.
Kimia atmosfer
Air bahari dan air alami lainnya: oseanografi kimia
Distribusi antara dua fase
Koefisien distribusi log D: penting untuk obat-obatan di mana lipofilisitas yaitu sifat yang signifikan dari obat
Ekstrasi cair-cair, pertukaran ion, kromatografi
Kelarutan produk
Serapan dan pelepasan oksigen dengan hemoglobin dalam darah
Kesetimbangan asam-basa: konstanta disosiasi asam, hidrolisis, larutan penyangga, indikator, homeostasis asam-basa
Kompleksitas pengikat logam: agen pelacak, terapi kelasi, agen pengontras MRI, kesetimbangan Schlenk
Pembentukan aduk: kimia pembawa tamu, kimia supramolekuler, pengenalan molekul, dinitrogen tetroksida
Dalam reaksi berosilasi tertentu, pendekatan terhadap kesetimbangan tidak asimtotik tetapi dalam bentuk osilasi teredam.
Persamaan Nernst yang terkait dalam elektrokimia memberi perbedaan memiliki peluang elektrode selaku fungsi fokus redoks.
Ketika molekul di setiap segi kesetimbangan mampu bereaksi lebih lanjut secara ireversibel dalam reaksi sekunder, rasio produk final diputuskan sesuai dengan prinsip Curtin–Hammett.
Dalam aplikasi ini, istilah mirip konstanta kestabilan, konstanta pembentukan, konstanta pengikatan, konstanta afinitas, konstanta asosiasi/disosiasi digunakan. Dalam biokimia, yakni umum untuk memberi unit konstanta pengikatan, yang berfungsi untuk memilih unit fokus yang digunakan kalau nilai konstanta diputuskan.
Referensi
https://youtu.be/9XuUic3EklY
https://id.m.wikipedia.org/wiki/Kesetimbangan_kimia