Rabu, 05 Oktober 2011

KESETIMBANGAN KIMIA

BAHAN AJAR KESETIMANGAN KIMIA



MATERI PELAJARAN KIMIA
UNTUK KELAS XI IPA
SEMESTER 1
 



OLEH
CANUGRO PURNAWIRA
 

SMA NEGERI 2 TANJUNGPANDAN









Kompetensi Dasar

1.. Menjelaskan kesetimbangan dan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dengan melakukan percobaan.
Indokator
§ Menjelaskan kesetimbangan dinamis.
§ Menjelaskan kesetimbangan homogen dan heterogen.
§ Menjelaskan tetapan kesetimbangan.
§ Meramalkan arah pergeseran kesetimbangan dengan menggunakan azas Le Chatelier
§ Menganalisis pengaruh perubahan suhu, konsentrasi, tekanan, dan volum pada pergeseran kesetimbangan melalui percobaan


1. Menentukan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi dari suatu reaksi kesetimbangan.

Indikator
§ Menafsirkan data percobaan mengenai konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang untuk menentukan derajat disosiasi dan tetapan kesetimbangan
§ Menghitung harga Kc berdasarkan konsentrasi zat dalam kesetimbangan
§ Menghitung harga Kp berdasarkan tekanan parsial gas pereaksi dan hasil reaksi pada keadaan setimbang
§ Menghitung harga Kc berdasarkan Kp atau sebaliknya.
 

I.        Pergeseran Kesetimbangan

Reaksi kimia mencapai kesetimbangan jika: Laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri.
                     V1                                    V1 = laju reaksi ke kanan ( reaksi A + B                  C + D
 A  +  B                              C   +   D      V2 = laju reaksi ke kiri ( C + D               A + B )
                   V2
Reaksi kesetimbangan dapat bergeser ke kiri atatu ke kanan:
  1. Reaksi kesetimbangan bergeser ke kanan
Berarti laju reaksi ke kanan lebih cepat dari pada reaksi ke kiri
                          V1                          
    A  +  B                             C   +   D                        
                    v2
      [C] dan [D] bertambah     sedang [A] dan [B] berkurang

  1. Reaksi kesetimbangan bergeser ke kiri
Berarti laju reaksi ke kiri lebih cepat dari pada reaksi ke kanan
                       v1                          
    A  +  B                                  C   +   D                        
                  V2
      [A] dan [B] bertambah     sedang [C] dan [D] berkurang

Contoh:   Reaksi   N2   +  3 H2                                2 NH3

Jika reaksi bergeser ke kanan berarti kosentrasi NH3 bertambah, sedangkan kosentrasi N2 dan H2 berkurang.
Jika reaksi bergeser ke kiri berati kosentrasi N2 dan H2 bertambah,  sedangkan kosentrasi N2 dan H2 berkurang

kebalikan:
Jika kosentrasi NH3  ingin ditambah maka reaksi harus geser ke kanan
Jika kosentrasi N2 ingin ditambah maka reaski harus digeser ke kiri
Jika kosentrasi H2 ingin ditambah maka reaksi harus digeser ke kiri


II.                  Faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan

  1. Kosentrasi
Jika kosentrasi zat ditambah (diperbesar) maka kesetimbangan bergeser ke arah lawan zat tersebut.
Jika kosentrasi zat dikurangi (diperkecil) maka kesetimbangan bergeser ke arah zat tersebut

Contoh
     Reaksi   N2   +  3 H2                                  2 NH3

Jika kosentrasi N2 ditambah maka:
(Perhatikan posisi N2),  kesetimbangan bergeser  ke kanan ( ke arah lawan posisi N2)
akibatnya:  kosentrasi NH3 bertambah  ,   kosentrasi H2 berkurang,    kosentrasi N2 berkurang

Jika kosentrasi NH3 ditambah maka:
(Perhatikan posisi NH3),  kesetimbangan bergeser  ke kiri ( ke arah posisi NH3)
akibatnya:  kosentrasi H2 bertambah,   kosentrasi N2 bertambah,  kosentrasi NH3 berkurang

Jika kosentrasi N2 dikurangi maka:
(Perhatikan posisi N2),  kesetimbangan bergeser  ke kiri ( ke arah  posisi N2)
akibatnya:  kosentrasi NH3 berkurang.    kosentrasi H2 bertambah,   kosentrasi N2 bertambah

Jika kosentrasi H2 dikurangi maka:
(Perhatikan posisi H2),  kesetimbangan bergeser  ke kiri ( ke arah  posisi H2)
akibatnya:  kosentrasi NH3 berkurang , kosentrasi H2 bertambah,   kosentrasi N2 bertambah

Kebalikan

Jika ingin NH3 ditambah maka:
Kesetimbangan harus digeser ke kanan (arah NH3 )
maka :  kosentrasi N2 harus ditambah , atau kosentrasi H2 ditambah,  atau kosentrasi NH3 dikurangi

  1. Suhu
Jika suhu dinaikan maka : laju reaksi bergeser ke arah endoterm
Jika suhu diturunkan maka : laju reaksi bergeser ke arah eksoterm

Untuk menentukan arah pergeseran kesetimbangan maka harus ditentukan dulu posisi eksoterm dan posisi endoterm:
Contoh:
1. Pada reaksi:
   N2        +     3      H2                                                 2  NH3           ∆H = - 96 kJ

Tentukan pergeseran kesetimbangan jika : - Suhu dinaikan
                                                                    - Suhu diturunkan

Jawab:
Tentukan dulu posisi eksoterm dan endoterm, ∆H negatif berarti sebelah kanan eksoterm, dan sebelah kiri endoterm.
N2        +     3      H2                                 2  NH3           ∆H = - 96 kJ
endoterm                                                                  eksoterm
Jika suhu dinaikan : Kesetimbangan akan ke kiri ( ke arah endoterm yang ada di kiri )

Berarti:    kosentrasi NH3 berkurang ,  kosentrasi H2 bertambah,   kosentrasi N2 bertambah
Jika suhu diturunkan :........................................................................................................
Berarti : .............................................................................................................................

Kebalikan:
1. Pada reaksi:    2  HI                                         H2       +       I2      ∆H = + 45 kJ
    bagaimana perlakuan suhu supaya gas HI bertambah:

Jawab:
Tentukan dulu posisi eksoterm dan endoterm :

2  HI                                              H2       +       I2      ∆H = + 45 kJ
eksoterm                                         endoterm
Jika HI bertambah berarti kesetimbangan harus digeser ke kiri (sebab HI di kiri )
di kiri arah eksoterm, berarti suhu di turunkan

C. Volume
Jika volume diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke arah koefisien besar.
Jika volume diperkecil maka kesetimbangan bergeser ke arah koefisien kecil.
 Kesetimbangan tidak bergeser jika koefisien kiri dan kanan sama jumlahnya.

Contoh Soal ; Tentukan pergeseran kesetimbangan jika Volume diperbesar

a. 2  HI(g)                                               H2 (g)       +       I2(g)           
b.  2 SO2 (g)    +   O2  (g)                                                  2 SO3 (g)
c. 4 NH3 (g)   +  5  O2 (g)                                          4 NO (g)      +    6  H2O (g)
jawab a. tidak bergesr    b. ke kiri   c. ke kanan

Hati-hati untuk kesetimbangan Homogen yang melibatkan Cairan (l), Padatan (s), karena tidak diperhitungkan keberadaannya.

Contoh : Tentukan pergeseran kesetimbangan jika reaksi
  CaO (s)   +     CO2 (g)                            CaCO3 (s)   volumenya diperbesar.

Jawab : Reaksi diatas dapat hanya di pandang sebagai


 

CaO (s)   +     CO2 (g)                               CaCO3 (s)
           maka koefisien kiri adalah  1 (besar) dan koefisien kanan 0 (kecil), kesetimbangan bergeser
           ke koefisien besar ( ke kiri ).
           
          Contoh Soal : Tentukan Pergeseran kesetimbangan Jika Volume diperkecil:
                                 a. C (s)   +  H2O  (g)               CO (g)    +   H2 (g)

                                 b. Fe3O4 (s)   +   4 H2 (g)           3 Fe(s)     +    4 H2O (g)
                                              jawaban : a. ke kiri   b. tidak bergeser

D. Tekanan
      Pengaruh tekanan kebalikan dari pengaruh volume:
       a. Jika Tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke arah koefisien kecil
       b. Jika Tekanan diperkecil maka kesetimbangan bergeser ke arah koefisien besar


Katalis tidak mempengaruhi pergeseran keesetimbangan hanya mempercepat tercapainya kesetimbangan
KESETIMBANGAN KIMIA
II. Tetapan kesetimbangan

A. Tatapan kesetimbangan berdasarkan kosentrasi (Kc )

      Pengertian tetapan kesetimbangan (Kc)
     Adalah hasil kali kosentrasi zat ruas kanan dipangkat koefisiennya dibagi hasil kali kosentrasi
      zat ruas kiri dipangkat koefissiennya.

      Contoh :    m A   +  n B                                 p C      +  q D

      maka : Kc  =  [ C ] p  .  [ D ] q                                  
                             [ A ]m .  [  B ] n 

      dengan satuan tetapan kesetimbangan = M (p+q)-(m+n)
      Persamaan Kc hanya melibatkan zat yang berwujud gas (g)  dan larutan (aq)

      Soal
       1. Tentukan persamaan Kc untuk reaksi berikut:
            a. 2 H2S (g)   +  3 O2 (g)                             2 H2O (g)     +  2 SO2 (g)
            b. 4 NH3 (g)   +  3 O2 (g)                            2 N2 (g)    + 6 H2O (g)
            c.  Na2CO3 (g)   +  SO2 (g)  +  ½ O2 (g)                       Na2SO4 (g)   +  CO2 (g)
            d. Ag2CrO4 (g)                     2 Ag + (aq)    +   CrO4 2- (aq)
            e. 3 Fe (s)   +   4 H2O (g)              Fe3O4   (s)   +   4 H2 (g)
            f. C (s)  +  H2O (g)                        CO (g)   +   H2 (g)
  

     Perubahan dan Penjumlahan Nilai Kc

    - Jika reaksi dibalik maka Kc menjadi 1/Kc

       Contoh;   Jika          A               B           Nilai Ka =  X

                         Maka     B               C            maka Kc  =  1/x

    -  Jika koefisien dikali n kali maka nilai Kc menjadi   Kc n
          

    -  Jika Koefisien dibagi n kali maka nilai Kc menjadi   n√ Kc  

    -  Jika 2 atau lebih reaksi kesetimbangan dijumlahkan maka Kc reaksi hasil penjumlahan = perkalian Kc
       reaksi-reaksi yang jumlhakan



B. Tatapan kesetimbangan berdasarkan Tekanan (Kp )

      Pengertian tetapan kesetimbangan (Kp)
     Adalah hasil kali tekanan zat ruas kanan dipangkat koefisiennya dibagi hasil kali tekanan
      zat ruas kiri dipangkat koefisiennya.

      Contoh :    m A   +  n B                                                p C      +  q D

      maka : Kp  =   (P oC ) p  .  ( Po D ) q                         
                              (P o A )m .  (Po B ) n 
        Persamaan Kc hanya melibatkan zat yang berwujud gas (g)
    Soal
    1. Tuliskan persamaan Kp untuk soal a sampai h di atas

C.  Hubungan Nilai K dengan reaksi-reaksi yang berkaitan
          - Jika reaksi dibalik K menjadi 1/K
     - Jika reaksi koefisiennya dikali n maka K menjadi Kn
     - Jika reaksi koefisiennya di bagi n maka K menjadi  n√ K
     - Jika reaksi, reaksi dapat dijumlahkan maka harga-harga K dapat dikalikan

     Soal

    1. Diketahui reaksi PCl3  +  Cl2                       PCl5 ,  nilai K adalah 0,55. Maka nilai K untuk reaksi:
           PCl5                      PCl 3   +   Cl2

     2. Diketahui reaksi; N2O4             2 NO2   nilai K = 4 x 10 -4, maka nilai K untuk reaksi:
          NO2                          ½ N2O4 adalah,

     3. Diketahui reaksi : SO2  +  ½ O2          SO3    nilai K adalah :  X, maka nilai K untuk reaksi
         2 SO3                    2 SO2   +   O2

  4. Diketahui reaksi:
      H2O                 H +    +    OH                  dengan nilai K = 1 x 10 -14
      CH3COOH                     CH3COO-   +   H +           dengan nilai K = 1 x 10 -5
     Tentukan nilai kesetimbangan reaksi berikut:
      CH3COO-  +   H2O                       CH3COOH     +    H2O

D. Menentukan nilai Kc
     - kosentrasi zat yang dipakai adalah saat kesetimbangan tercapai
       Contoh ; Untuk reaksi A + B                C,
                      perhatikan tahapan berikut:

        mula-mula ada         A dan B membentuk       C terurai menjadi         Reaksi A dan B
        A dan B                           C                                    A dan B.                  rmenjadi C, sama
                                                                                     A dan B masih         cepatnya dengan
                                                                                     tetap bereaksi           C terurai menjadi
                                                                                      menjadi C               A dan B













 

             A       B                    A + B          C              A + B          C                 A + B         C

                                                                                                      C        A  +  B



            keadaan awal                                         keadaan bereaksi                                      keadaan setimbang
                                                                                                                                            walau masih bereaksi 
                                                                                                                                              kosentrasi A , B dan
                                                                                                                                                   C, TETAP

       untuk mempermudah menentukan jumlah mol zat dalam keadaan setimbang maka diperlukan
       tabel :
       Reaksi                ;       pA       +     q B                            r C                   s D
       mol mula-mula  ;     a mol             b mol                         ---                   ---
       Terurai               ;     x mol             y mol                        w mol               z mol
        Kesetimbgn      :  (a–x)mol        (b-y) mol                     r mol                s mol
      
        - Dimana:     p  :  q  :  r  :  s  =  x :  y :  w :  z
       
       - mol pd saat kesetimbangan yang di pakai untuk menetukan kosentrasi zat-zat dalam
         kesetimbangan

     Contoh:
     1. Dalam ruang 2 liter dimasukan 4 mol gas H2 dan 6 mol gas I2 yang bereaksi dengan
         kesetimbangan:  H2   +  I2             HI. Jika pada saat kesetimbangan terdapat 4 mol gas HI,
        tentukan harga Kc
      


        Jawab ;    Reaksi          :     H2           +        I2                          2 HI



                       Mol mula2    :     4 mol                6 mol                -------






 

                      Berekasi         :     2 mol                2 mol     -   +      4 mol
                      Keetimbangan:     2 mol                4 mol                 4 mol      dimulai dari sini


 


                                        Digunakan untuk mencari kosentrasi zat-zat pada saat kesetimbangan
                  [ H2] = 2mol/2 L  = 1 M
                  [ I2 ] = 4 mol/ 2 L = 2 M
                  [HI] = 4 mol / 2 L = 2 M

                Kc = [ H2]   [ I2 ]   =   1 M  . 2 M      = 1
                               [HI] 2                ( 2 M )2

E. Menentukan nilai Kp
    Menetukan nilai Kp sama dengan menentukan nilai Kc,
    Dan dapat dicari dari harga Kc

    Kp  =  Kc (RT) ∆n             dimana ∆n = jml koefisien kanan - jml koefisien kiri
                                                            R = tetapan gas 0,082     T = suhu dg skala
                                                                                                         kelvin 
  Soal

1. Sebanyak 4 mol gas HI dipanaskan dalam ruang 5 liter pada suhu 458 oC sehingga sebagian
     terurai dan membentuk kesetimbangan, 2 HI (g)               H2 (g)   +   I2 (g)
    Apabila pada keadaan setimbang terdapat 0,5 mol I2, tentukan harga tetepan kesetimbangan Kc   
    dan Kp reaksi itu pada 458 oC.

2. Diketahui reaksi kesetimbangan 2 A  +  B         A2B. Pada kondisi awal di dalam bejana satu
    liter terdapat 2 mol A dan 2 mol B. Jika dalam kesetimbangan terdapat 0,5 mol A, tentukanlah
     harga tetapan kesetimbangan reaksi pada suhu tersebut.

3. Dalam suatu ruangan 2 liter dipanas kristal L2(C2O4)3 sehingga sebagian terurai membentuk
   sistem kesetimbangan heterogen:    L2(C2O4)3 (s)                  L2O3 (s)    + 3 CO (g)  +   3 CO2 (g)
    Jika tekanan total pada saat kesetimbangan adalah 0,2 atm tentukan harga Kp                                                         



F. Makna tetapan kesetimbangan

    1. Digunakan untuk menentukan keadaan zat pada kesetimbangan
        Karena Kc  =   [ C ] p  .  [ D ] q                                 
                                 [ A ]m .  [  B ] n 
                 Atau

                 Kp  =   (P oC ) p  .  ( Po D ) q                              
                              (P o A )m .  (Po B ) n 

                Atau    K =  jumlah zat yang sebelah kanan reaksi
                                      Jumlah zat yang sebelah kiri reaksi

                 maka –   Jika nilai K besar berarti jumlah zat yang sebelah kanan reaksi besar sedang
                                jumlah zat yang sebelah kiri reaksi kecil, reaksi kesetimbangan cenderung
                                kesebelah kanan

                                m A   +  n B                                          p C      +  q D


                           -   Jika nilai K kecil berarti jumlah zat yang sebelah kanan reaksi kecil sedang
                                Jumlah zat yang sebelah kiri reaksi besar, reaksi kesetimbangan cenderung
                               Ke sebelah  kiri

                               m A   +  n B                                 p C      +  q D

  2. Meramalkan arah reaksi
      Diketahui reaksi:    m A   +  n B                                             p C      +  q D dengan harga tetapan
       kesetimbangan Kc
      Maka jika zat A, zat B, zat C dan zat D dicampur dalam suatu wadah , maka zat-zat ini akan
      bereaksi sehingga komposisinya berubah sehingga menghasilkan harga tetapan
      kesetimbangan  =  Kc

      Untuk melihat apakah reaksi yang terjadi adalah:
        m A   +  n B                                   p C      +  q D   ( reaksi ke kanan )
        atau:
        p C      +  q D                                  m A   +  n B    ( reaksi ke kiri )     
    
      perbandingkan harga Qc dengan harga Kc, dimana Qc adalah:
   
       Qc  =  [ C ] p  .  [ D ] q                                                  
                  [ A ]m .  [  B ] n 
     Dimana  [ C ] ,  [ D ], [ A ], [  B ], bukan keadaan setimbang, tapi keadaan mula-mula.
    Jika
               Qc   >   Kc    reaksi bersi berlangsung ke ki

               Qc   <   Kc    reaksi bersi berlangsung ke kanan

               Qc   =   Kc    reaksi campuran langsung setimbang



Contoh Soal:
 1. Diketahui untuk reaksi: H2         +    I2                        2 HI, pada suhu 458 oC harga tetapan
      kesetimbangannya adalah 49 , Jika dalam ruangan 10 liter dimasukan campuran 2 mol H2,
      2 mol I2 dan 4 mol HI yang dibiarakn bereaksi mencapai kesetimbangan:
      a. Tentukan apakah campuran setimbang, dan kemana arah reaksi.
      b. Tentukan kosentrasi H2, I2 dan HI pada saat kesetimbangan

 2. Tetapan kesetimbangan untuk reaksi kesetimbangan:
Add caption
      2 A (g)     +    B (g)                           C(g)    +   D(g)         adalah Kc = 4
      Bila pada  suhu tetap volume diubah menjadi setengah kali semula, tentukan nilai K yang baru

3.  Pada suhu tertentu tetapan kesetimbangan reaksi CO  + H2O           CO2   +  H2 adalah Kc = 4.     
     Ji ka 2 mol CO, 4 mol H2O, 3 mol CO2 dan 1 mol H2 dimasukan dalam ruang 2 liter, tentukan:
      a. Tentukan apakah campuran setimbang, dan kemana arah reaksi.
      b. Tentukan kosentrasi CO, H2O, CO2, dan H2  pada saat kesetimbangan

1 komentar:

  1. usahakan setiap contoh soal ada pembahasannya, agar pembaca lebih paham...
    terimakasih...

    BalasHapus