Beberapa
aturan yang berlaku dalam penentuan nilai konstanta kesetimbangan kimia
saat reaksi kesetimbangan dimanipulasi (diubah) antara lain :
1. Jika
reaksi dapat dinyatakan dalam bentuk penjumlahan dua atau lebih reaksi,
nilai konstanta kesetimbangan reaksi keseluruhan adalah hasil perkalian
konstanta kesetimbangan masing-masing reaksi.
A + B <===> C + D Kc’
C + D <===> E + F Kc’’
A + B <===> E + F Kc = Kc’ x Kc’’
2. Jika
reaksi ditulis dalam bentuk kebalikan dari reaksi semula, nilai
konstanta kesetimbangan menjadi kebalikan dari nilai konstanta
kesetimbangan semula.
A + B <===> C + D Kc’ = [C] [D] / [A] [B]
A + B <===> C + D Kc’ = [C] [D] / [A] [B]
C + D <===> A + B Kc = [A] [B] / [C] [D] = 1 / Kc’
3. Jika
suatu reaksi kesetimbangan dikalikan dengan faktor n, nilai konstanta
kesetimbangan menjadi nilai konstanta kesetimbangan semula dipangkatkan
dengan faktor n.
A + B <===> C + D Kc’ = [C] [D] / [A] [B]
2 A + 2 B <===> 2 C + 2 D Kc = [C]2 [D]2 / [A]2 [B]2 = { [C] [D] / [A] [B] }2
= (Kc’)2
Salah
satu kegunaan konstanta kesetimbangan kimia adalah memprediksi arah
reaksi. Untuk mempelajari kecenderungan arah reaksi, digunakan besaran Qc,
yaitu hasil perkalian konsentrasi awal produk dibagi hasil perkalian
konsentrasi awal reaktan yang masing-masing dipangkatkan dengan
koefisien reaksinya. Jika nilai Qc dibandingkan dengan nilai Kc, terdapat tiga kemungkinan hubungan yang terjadi, antara lain :
a. Qc < Kc, Sistem
reaksi reversibel kelebihan reaktan dan kekurangan produk. Untuk
mencapai kesetimbangan, sejumlah reaktan diubah menjadi produk.
Akibatnya, reaksi cenderung ke arah produk (ke kanan).
b. Qc = Kc, Sistem berada dalam keadaan kesetimbangan. Laju reaksi, baik ke arah reaktan maupun produk, sama.
c. Qc > Kc, Sistem
reaksi reversibel kelebihan produk dan kekurangan reaktan. Untuk
mencapai kesetimbangan, sejumlah produk diubah menjadi reaktan.
Akibatnya, reaksi cenderung ke arah reaktan (ke kiri).
Contoh soal:
Simak reaksi berikut: H2 (g) + I2 (g) <===> 2HI (g) Kc = 49,5 (4400C). Umpama dalam suatu wadah tertutup terdapat H2 0,1 mol; I2 0,2 mol; dan HI 0,1 mol. Apakah kesetimbangan telah tercapai?
Solusi:
Hitung kuotion reaksi Q.
Q = [HI]2 / [H2][I2] = [0,1 mol]2/ [0,1 mol][0,2 mol] = 0,5
Oleh karena Q < Kc maka reaksi belum setimbang. Reaksi akan berlangsung ke kanan sampai kesetimbangan diperoleh.
Kondisi Optimum
Salah
satu proses yang sangat berguna dalam industri kimia adalah proses
Haber, yaitu sintesis gas amonia dari gas nitrogen dan gas hidrogen.
Reaksi kimia yang terjadi dalam proses Haber adalah sebagai berikut :
N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)
Dengan
cara penulisan ini, reaksi kimia menunjukkan bahwa gas hidrogen dan gas
nitrogen bereaksi untuk menghasilkan gas amonia, dan hal ini akan terus
berlangsung sampai salah satu atau kedua reaktannya habis. Tetapi,
sesungguhnya, hal ini tidak sepenuhnya benar.
Apabila
reaksi ini dilakukan dalam ruang tertutup (sebab reaktan maupun gas
sama-sama berbentuk gas), gas nitrogen dan gas hidrogen akan bereaksi
membentuk gas amonia. Namun, sebagian dari gas amonia tersebut akan
segera terurai menjadi gas nitrogen dan gas hidrogen kembali, seperti
yang ditunjukkan dalam persamaan reaksi berikut :
Oleh
sebab itu, di dalam ruang tertutup tersebut, sesungguhnya terjadi dua
reaksi yang saling berlawanan, yaitu gas nitrogen dan gas hidrogen
bergabung menghasilkan gas amonia dan gas amonia terurai menghasilkan
gas nitrogen dan gas hidrogen. Kedua reaksi tersebut dapat dituliskan
secara bersamaan dengan menggunakan dua mata anak panah sebagai berikut :
N2(g) + 3 H2(g) <===> 2 NH3(g)
Gas
nitrogen dan gas hidrogen diletakkan di sisi kiri karena bahan itulah
yang mula-mula dimasukkan ke dalam tempat reaksi. Kedua reaksi tersebut
terjadi dengan kecepatan yang berbeda. Namun, cepat atau lambat,
kecepatan kedua reaksi tersebut akan sama dan jumlah relatif dari gas
nitrogen, gas hidrogen, dan gas amonia menjadi tetap (konstan).
Kesetimbangan kimia dapat diganggu oleh beberapa faktor eksternal. Pada pembahasan proses Haber di atas, diketahui bahwa nilai Kc pada proses Haber adalah 3,5.108
pada suhu kamar. Nilai yang besar ini menunjukkan bahwa pada
kesetimbangan, terdapat banyak gas amonia yang dihasilkan dari gas
nitrogen dan gas hidrogen. Akan tetapi, masih ada gas nitrogen dan gas
hidrogen yang tersisa pada kesetimbangan.
Seorang
kimiawan berkebangsaan Perancis, Henri Le Chatelier, menemukan bahwa
jika reaksi kimia yang setimbang menerima perubahaan keadaan (menerima
aksi dari luar), reaksi tersebut akan menuju pada kesetimbangan baru
dengan suatu pergeseran tertentu untuk mengatasi perubahan yang diterima
(melakukan reaksi sebagai respon terhadap perubahan yang diterima).
Jadi, sebuah sistem dalam kesetimbangan yang mengalami suatu tegangan
akan beraksi sedemikian rupa sehingga cenderung melawan pengaruh
tersebut. Prinsip ini dikenal dengan nama prinsip Le Chatelier.
Untuk mendapatkan produk dalam jumlah yang lebih banyak, maka
kesetimbangan dapat dimanipulasi dengan menggunakan prinsip Le
Chatelier. (Oxtoby, dkk. 1999)
Contoh soal:
Perhatikan reaksi berikut!
N2 (g) + O2 (g) <===> 2 NO (g) ∆H = +181 kJ
Ke arah mana reaksi bergeser jika tekanan diperbesar atau diperkecil?
Solusi:
Jika tekanan diperbesar atau diperkecil, reaksi tidak bergeser karena jumlah koefisien ruas kiri dan ruas kanan sama.
0 Comments