bab 3. kesetimbangan kimia

7/22/2019 Bab 3. Kesetimbangan Kimia

http://slidepdf.com/reader/full/bab-3-kesetimbangan-kimia 1/33

Kimia Dasar II, Dept. Kimia, FMIPA-UI

Kesetimbangan Kimia

1



Reaksi Kimia

2

• Reaksi Kimia ; umumnya tidak 100% menghasilkan produk.• Pada saat reaksi berlangsung dan menghasilkan produk, ada

sejumlah produk yang bereaksi (terurai) membentuk pereaksi

kembali.

• Derajat suatu reaksi (mis., 20% or 80%) dapat ditentukan dengancara mengukur konsentrasi setiap komponen yang terdapat di

dalam larutan.

• Secara umum, Derajat Reaksi merupakan fungsi dari: temperatur,

konsentrasi, dan derajat pembentukan (penggabungan). Semua iniditentukan oleh suatu konstanta kesetimbangan, Keq.



Konsep Kesetimbangan

3

• Reaksi KesetimbanganN2O4 (g) = 2 NO2 (g)



Kesetimbangan Kimia

4

Kesetimbangan Kimia, keadaan dimana reaksi

kimia berjalan ke kanan dan ke kiri pada kecepatan

yang sama dan dalam waktu yang bersamaan.

Rasio konsentrasi (jumlah) pereaksi dan produk

tidak berubah seiring dengan perubahan waktu



Konstanta Kesetimbangan

5

• Reaksi Kekanan:N2O4 (g) 2 NO2 (g)

LAJU REAKSI

Rate = k f [N2O4]

• Reaksi Kekiri:2 NO2 (g) N2O4 (g)

Laju ReaksiLaju reaksi = k r [NO2]2

• Pada keadaankesetimbangan dinamis:

Laju reaksi kekanan = laju

reaksi kekiri



6

• Pada keadaan kesetimbangan dinamis:

Laju reaksi ke kanan = laju reaksi ke kiri



7

• Pada keadaan kesetimbangan

Laju reaksi ke kanan = Laju reaksi ke kiri

k f [N2O4] = k r [NO2]2

k f / k r = [NO2]2 / [N2O4]

Kc = kf /kr



Konstanta Kesetimbangan

8

• Reaksi Kesetimbangana A + bB c C + d D

• Konstanta Kesetimbangan

K c = [C]c [D]d

[A]a[B]b

• Di dalam sistem tertutup untuk reaksi dalam fasa gas

harga konsentrasi sebanding dengan tekanan, harga

konastanta kesetimbangan dapat dinyatakan sebagai:

K p =(P C)c (P D)d

(P A)a (P B)b



Hubungan Kp dengan Kc

9

• Hukum Gas IdealPV = n RT

P = n/V RT

n/V = C , P = CRT

Kp = Kc (RT)∆n

∆ n =( mol gas produk – mol gas reaktan )



10

Contoh Harga Kc untuk reaksi kesetimbangan :N2O4 (g) = 2 NO2 (g)

Harga Kc pada konsentrasi awal berbeda menghasilkan harga Kc

yang sama

Eksperimen Konsentrasi awal

N2O4 (M)

Konsentrasi awal

NO2 (M)

Konsentrasi

kesetimbangan

N2O4 (M)

Konsentrasi

kesetimbangan

NO2 (M)

Kc

1 0.0 0.0200 0.00140 0.0172 0.211

2 0.0 0.0300 0.00280 0.0243 0.211

3 0.0 0.0400 0.00452 0.0310 0.213

4 0.0200 0.0 0.00452 0.0310 0.213



11

Grafik hubungan

(NO2) vs waktu



Keadaan Kesetimbangan

12

Grafik hubungan konsentrasi dengan waktu pada reaksi

kesetimbangan pembentukan ataupun penguraian NH3 akan

menunjukkan keadaan yang sama pada kondisi equilibrium.



Pengaruh Besaran Konstanta

Kesetimbangan

13

• Bila K >> 1, pada keadaan

kesetimbangan reaksi

condong ke arah produk

• If K << 1, Pada keadaan

kesetimbangan reaksicondong ke arah reaktan

Reaktan Produk

(a) K >> 1

Reaktan Produk

(b) K <<1



Besaran Konstanta Kesetimbangan

14

Jika koefisien reaksi kesetimbangan dikalikan faktor nHarga Konstanta Kesetimbangan sebanding dengan jumlah mol dari setiap produk

maupun reaktannya

K c = = 0.212 at 100C[NO2]2 [N2O4]

N2O4 (g ) 2 NO2 (g )

K c

= = (0.212)2 at 100C[NO2]

4

[N2O4]2

2 N2O4 (g ) 4 NO2 (g )



15

Jika persamaan reaksi kesetimbangan dibalik.Contoh :

HCO2H(aq) + H2O(ℓ) ↔ HCO2 - (aq) + H3O+ (aq)

K1 = 1,8 x10-4 pada 25 oC

Reaksi sebaliknya :

HCO2-(aq) + H3O+ (aq) ↔ HCO2H(aq) + H2O(ℓ)

K2 = 5,6 x 103 pada 25 oC

Jadi K2 = 1/K1



Persamaan Reaksi Total

16

Apabila dua persamaan reaksi digabungkan menghasilkan persamaanreaksi total

Harga Konstanta kesetimbangan pada reaksi yang mempunyaibeberapa tahapan reaksi merupakan produk perkalian dari konstantakesetimbangan dari setiap tahapan yang menyertai reaksi tersebut .Contoh :

(1) 2 NO (g) + O2 (g) = 2 NO2 (g) Kc1 = (NO2)2

(NO)2(O2)

(2) N2 (g) + O2 (g) = 2NO Kc11 = (NO)2

(N2)(O2)

-------------------------------------------------------------------3) N2 (g) + 2O2 (g) = 2 NO2 (g) Kc

= (NO2)2

(N2) (O2)2

Kc1 x Kc

2 = Kc



Kesetimbangan Heterogen

17

Konsentrasi dari padatan maupun larutan pada dasarnyakonstan.

Cairan maupun padatan mempunyai besaran densitas atau massamolar yang konstan pada temperatur konstan

Konsentrasi cairan dan padatan dianggap konstan sehingga tidak

dinyatakan dalam pernyataan besaran konstanta kesetimbangannya.

K c = [Pb2+] [Cl−]2

PbCl2 (s) Pb2+ (aq) + 2 Cl−(aq)



Perhitungan Reaksi Kesetimbangan

19

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 keadaan kesetimbangan.

Hasil analisis campuran 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 )



Menghitung Konsentrasi Kesetimbangan

20

[H2], M

[I2], M

[HI], M

Awal 1.000 x 10-3 2.000 x 10-3 0

Perubahan -9.35 x 10-4 -9.35 x 10-4 +1.87 x 10-3

Kesetimbangan 6.5 x 10-5 1.065 x 10-3 1.87 x 10-3

Harga konstanta kesetimbangan

K c =[HI]2

[H2] [I2]

= 51

=(1.87 x 10-3)2

(6.5 x 10-5)(1.065 x 10-3)



• Pada reaksi yang belum mencapai kesetimbangan, HukumAksi Massa hanya dapat mengukur Kuosien Reaksi (ReactionQuotient).

• Misal reaksi kimia dibawah belum mencapai kesetimbang-an.

aA + bB rR + pP

• Kuosien reaksi dapat ditulis sebagai berikut :

Q = (R)r

(P) p

(A)a (B)b

Kuosien (Q) Reaksi



22

• Nilai Q dapat menentukan arah reaksi yang akan terjadi.

• Q < Keq Reaksi bergerak ke kanan

• Q > Keq Reaksi bergerak ke kiri.

• Pada kondisi kesetimbangan harga

Q = K



23

Bila Q = KKeadaan Kesetimbangan

K

Q

Reaksi

pembentukan

produk

K Q

Kesetimbangan

K

Q

Reaksi

pembentukan

reaktan



24

Bila Q > K ,Produk berlebih sehingga kesetimbangan bergeser ke kiri

K

Q

K Q K

Q

Reaksi

pembentukan

produk

Kesetimbangan Reaksi

pembentukan

reaktan



25

Bila Q < K ,

Reaktan berlebih kesetimbangan bergeser ke kanan

K

Q

K Q K

Q

Reaksi

pembentukan

produk

Kesetimbangan Reaksi

pembentukan

reaktan



Prinsip Le Châtelier’s

26

Bila pada sistem kesetimbangan diganggudengan adanya perubahan suhu , tekanan

atau konsentrasi dari salah satu komponen

dalam sistem maka sistem akan untukmelawan pengaruh perubahan untuk kembali

ke keadaan kesetimbangan .



27

Pengaruh konsentrasi

Proses HaberBila H

2

ditambahkan ke

dalam sistem, N2 akan

dikonsumsi dan kedua

reaktan akan membentuk

NH3 .

Reaksi bergeser ke kanan .



• Haga K tidak bergantung pada tekanan,

• Namun komposisi kesetimbangan dapat dipengaruhitemperatur

• Asas Le Chatelier:

“ Jika suatu sistem kesetimbangan diberi gangguan, akan

memberi respon dengan meminimalkan efek gangguan itu.” • Misal pada A 2B,

jika tekanan dinaikkan, maka reaksi A ← 2B

Respons Kesetimbangan terhadap Tekanan

0

T p

K



• Misal untuk A 2B

• Pada kesetimbangan,

Respons Kesetimbangan terhadap Tekanan

nn

nn

n

2)1(

2

1

1

A x

1

2

B x

2

1

2

2222

/4

1

4

/

/

/

/

o

p

p

oo

A

B

o

A

o

B

o

A

o

B

p

p p K

K

p

p

p

p

x

x

p p x

p p x

p p

p p K



30

Pengaruh Perubahan Temperatur

Co(H2O)62+(aq) + 4 Cl(aq) CoCl4 (aq) + 6 H2O (l )

Reaksi bergeser ke arah endotermis



31

= - ΔH °

R1T 2

1T 1

-lnK eq1

K eq2

Pengaruh Perubahan Temperatur

PersamaanVan’t Hoff



32

Pengaruh gangguan terhadap kesetimbangan

dan nilai K

Gangguan Perubahan agar

campuran kembali kekesetimbangan

Pengaruh terhadap

kesetimbangan Pengaruh terhadap K

Penambahan reaktan

Penambahan produk

Sebagian reaktan yang

ditambahkan dikonsumsi

Sebagian produk yang

ditambahkan dikonsumsi

Bergeser ke kanan

Bergeser ke kiri

Tak berubah

Tak berubah

Volume diperkecil, tekanandiperbesar

Volume diperbesar, tekanan

diperkecil

Tekanan diperkecil

Tekanan diperbesar

Bergeser ke arah jumlahmolekul gas yang lebih

kecil

Bergeser ke arah jumlah

molekul gas yang lebih

besar

Tak berubahTak berubah

Temperatur dinaikan

Temperatur diturunkan

Energi panas dikonsumsi

Energi panas dikeluarkan

Bergeser ke arah reaksi

endoterm

Bergeser ke arah reaksieksoterm

Berubah

Berubah



33

Katalis mempercepat laju reaksi

ke kanan maupun ke kiri



Pada 25o

C, 550 gram deuterium oksida (D2O; Mr = 20 g/mol; densitas1,10 g/ml) dicampur dengan 498,5 gram H2O (Mr = 18 g/mol; densitas

0,997 g/ml). Sebanyak 47% H2O bereaksi membentuk HDO sesuai

persamaan berikut:

H2O + D2O ↔ 2HDO

•Nyatakan persamaan kesetimbangan Kc

•Hitung mol H2O, D2O dan HDO pada kesetimbangan

•Hitung nilai Kc pada suhu 25oC

•Diketahui ∆Hof D2O = -294,6 kJ/mol; ∆Hof H2O = -285,8 kJ/mol dan ∆Hof

HDO = -289,9 kJ/mol

Bagaimana pengaruhnya terhadap kesetimbangan jika suhureaksi dinaikkan?

•Hitung nilai konstanta kesetimbangan pada suhu 50oC

bab 3. kesetimbangan kimia

Documents