Materi 2: Tetapan Kesetimbangan

Sebelum kalian mempelajari apa itu tetapan kesetimbangan, coba amati tabel di bawah ini!

Reaksi: N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)

Setelah kalian mengamati tabel di atas, jawablah soal dibawah ini!

Dari data percobaan di atas, terdapat nilai yang konstan. Nilai tersebut dapat diperoleh melalui … .

reaktan dipangkatkan koefisien dibagi dengan produk dipangkatkan koefisien

produk dibagi reaktan dipangkatkan koefisien

produk dipangkatkan koefisien dibagi dengan reaktan dipangkatkan koefisien

reaktan dibagi produk dipangkatkan koefisien

reaktan dipangkatkan koefisien dibagi dengan produk

Pembahasan: Nilai konstan pada percobaan adalah 0,05. Nilai tersebut dapat dihitung melalui:

Dari persamaan N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g) Konsentrasi produk (NH3) dipangkatkan sesuai koefisien reaksinya, yaitu 2. Konsentrasi reaktan (N2 dan H2) juga masing-masing dipangkatkan sesuai koefisien reaksinya, yaitu 1 untuk N2 dan 3 untuk H2. Kemudian dapat dihitung perbandingan antara hasil kali konsentrasi produk berpangkat koefisien dan hasil kali konsentrasi reaktan berpangkat koefisien.

Okee sobat Equi, jadi apa sih yang dimaksud dengan tetapan kesetimbangan?🤔simak penjelasan di bawah ini🤗

Tetapan kesetimbangan (K) merupakan angka yang menunjukkan perbandingan secara kuantitatif antara produk dengan reaktan. Secara umum reaksi kesetimbangan dapat dituliskan sebagai berikut.

pA (g) + q B (g) ⇄ rC (g)+ sD (g)

Saat di dalam reaksi kesetimbangan dilakukan aksi, maka kesetimbangan akan bergeser dan sekaligus mengubah komposisi zat-zat yang ada untuk kembali mencapai kesetimbangan. Secara umum dapat dikatakan tetapan kesetimbangan merupakan perbandingan hasil kali molaritas reaktan dengan hasil kali molaritas produk yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya.

$K=\frac{[C]^{r}\times[D]^{s}}{[A]^{p}\times[B]^{q}}$

Keterangan :

K = tetapan kesetimbangan

[A] = molaritas zat A

[B] = molaritas zat B

[C] = molaritas zat C

[D] = molaritas zat D

Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan Konsentrasi (Kc)

Harga tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) adalah hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi setelah masing-masing zat dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan.

Perhatikan tabel susunan komponen dalam keadaan setimbang untuk reaksi kesetimbangan pada suhu 425,5°C berikut.

H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2HI (g)

Berdasarkan hasil percobaan tersebut dapat disimpulkan bahwa reaksi kesetimbangan yang mempunyai konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi yang bervariasi jika diukur pada suhu tetap mempunyai harga tetapan kesetimbangan yang tetap.

Harga tetapan kesetimbangan (Kc) dapat dinyatakan berdasarkan konsentrasi dan tekanan. Untuk kesetimbangan homogen, persamaan tetapan kesetimbangan sesuai dengan stoikiometri reaksi.

Secara umum, untuk reaksi:

mA (g) + nB (g) ⇄ pC (g) + qD (g)

Persamaan tetapan kesetimbangannya adalah:

$K_{c}=\frac{[C]^{p}\times[D]^{q}}{[A]^{m}\times[B]^{n}}$

Satuan konsentrasi adalah M sehingga satuan Kc untuk kesetimbangan di atas:

$K_{c}=M^{(p+q)-(m+n)}$

Hubungan antara Kc dan persamaan kimia yang setara sebagai berikut. Sebagai contoh reaksi yang dapat balik yang melibatkan CO, 2H2O, CO2, dan H2 dapat dinyatakan dengan tiga cara berikut.

(a) 2CO (g) + 2H2O (g) ⇄ 2CO2 (g)+ 2H2 (g) dengan:

$K_{c}=\frac{[CO_{2}]^{2}[H_{2}]^{2}}{[CO]^{2}[H_{2}O]^{2}}=K_{1}$

(b) 2CO2 (g) + 2H2 (g) ⇄ 2CO (g) + 2H2O (g) dengan:

$K_{c}=\frac{[CO]^{2}[H_{2}O]^{2}}{[CO_{2}]^{2}[H_{2}]^{2}}=K_{2}$

$K_{c}=\frac{[CO_{2}][H_{2}]}{[CO][H_{2}O]}=K_{3}$

Reaksi b adalah kebalikan dari reaksi a dan persamaan Kc reaksi b adalah kebalikan dari reaksi a sehingga:

$K_{2}=\frac{1}{K_1}$

Harga tetapan kesetimbangan (K) pada reaksi yang sama dapat dibandingkan satu sama lain, bentuk hubungannya sebagai berikut.

Reaksi yang berkebalikan, harga tetapan kesetimbangannya menjadi $\frac{1}{K}$
Reaksi yang dikalikan dengan n, maka tetapan kesetimbangannya menjadi pangkat n kalinya = Kn
Reaksi yang dibagi sebesar A, maka tetapan kesetimbangannya menjadi $\sqrt[A]{K}$

Tetapan Kesetimbangan (K) Reaksi Homogen dan Heterogen

Pada suhu tetap, suatu reaksi kesetimbangan terdapat hubungan antara konsentrasi pereaksi dengan konsentrasi hasil reaksi terhadap tetapan kesetimbangan (K). Pada suatu kesetimbangan kimia berlaku hukum kesetimbangan, seperti yang dikemukakan oleh Guldberg dan Waage,

"Dalam keadaan setimbang pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi hasil reaksi dibagi hasil kali konsentrasi pereaksi yang ada dalam sistem kesetimbangan yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya mempunyai harga tetap.”

Harga tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) adalah hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi setelah masing-masing zat dipangkatkan dengan koefisiennya. Perhitungan harga Kc bergantung dari jenis reaksinya.

Reaksi Homogen

Harga Kc dapat dirumuskan seperti hukum kesetimbangan dengan ketentuan sebagai berikut.

Pada kesetimbangan, laju reaksi ke kanan (v1) sama dengan laju reaksi ke kiri (v2) atau v1= v2
Pada keadaan setimbang, reaksi dianggap stabil. artinya orde reaksi sesuai koefisien reaksinya yaitu v1 = K1 [A]m[B]n dan v2 = K2 [C]p[D]q
Harga $K_{c}=\frac{K_{1}}{K_{2}}$

Reaksi Heterogen

Pada reaksi heterogen, konsentrasi zat yang dihitung hanyalah yang berfasa gas karena zat yang berfasa padat dan cair konsentrasinya dianggap tetap.

Reaksi: mA (g) + nB (s) ⇄ pC (g) + qD (g)

$K_{c}=\frac{[C]^{p}[D]^{q}}{[A]^{m}}$

Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan Tekanan Parsial (Kp)

Tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan (Kp) adalah hasil kali tekanan parsial gas-gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsial gas-gas pereaksi setelah masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan. Tekanan parsial adalah tekanan bagian tiap-tiap gas.

Contoh: aA (g) + bB (g) ⇄ cC (g) + dD (g)

$K_{p}=\frac{[P_{C}]^{c}[P_{D}]^{d}}{[P_{A}]^{a}[P_{B}]^{b}}$

Jumlah tekanan parsial (P) tiap-tiap gas merupakan tekanan total (Ptotal) suatu campuran gas.

Contoh: AB(s) ⇄ A (g) + B (g)

Ptotal = PA + PB

Untuk reaksi kesetimbangan 2NaHCO3 (s) ⇄ Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g), bagaimana rumus tetapan kesetimbangan tekanan (Kp) yang benar?

$P_{H_{2}O}+P_{CO_{2}$

$\frac{1}{P_{H_{2}O}+P_{CO_{2}}}$

$\frac{P_{H_{2}O}+P_{CO_{2}}}{P_{NaHCO_{3}}$

${P_{H_{2}O}\cdot P_{CO_{2}$

Pembahasan: Dalam reaksi heterogen NaHCO3(s) dan Na2CO3(s) adalah zat padat murni sehingga diabaikan dari rumus Kp. Zat dengan fasa gas saja yang dimasukkan. Kp adalah rasio tekanan parsial produk gas dibagi tekanan parsial reaktan gas sehingga dapat dituliskan:

2NaHCO3(s) ⇄ Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

Produk gas: H2O (g) dan CO2 (g) Reaktan gas: tidak ada

Kp = P produk gas = P H2O ✕ PCO2

Hubungan Kc dan Kp

Untuk reaksi: aA(g) + bB(g) ⇄ cC(g) + dD(g)

$K_{c}=\frac{[C]^{c}[D]^{d}}{A]^{a}[B]^{b}}$

Gas-gas tersebut dianggap gas ideal (PV=nRT) sehingga:

$K_{p}=\frac{[P_{C}]^{c}[P_{D}]^{d}}{[P_{A}]^{a}[P_{B}]^{b}}=\frac{([C]RT)^{c}([D]RT)^{d}}{([A]RT)^{a}([B]RT)^{b}}=\frac{[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}}\cdot\frac{RT^{(c+d)}}{RT^{(c+b)}}=\frac{[C]^{c}[D]^{d}}{[A]^{a}[B]^{b}}\cdot RT^{(c+d)-(a+b)}$

disederhanakan menjadi:

$K_{p}=K_{c}(RT)^{\Delta{n}}$

Keterangan:

Δn = (c+d) - (a+b) = mol gas akhir-mol gas awal = jumlah koefisien gas kanan-jumlah koefisien gas kiri

R = tetapan gas ideal (0,082)

T = suhu (K)

Kc akan sama dengan Kp apabila harga Δn = 0

Disosiasi

Disosiasi adalah peristiwa penguraian suatu zat menjadi beberapa zat lain yang lebih sederhana menurut persamaan reaksi kesetimbangan.

Contoh:

2SO3(g) ⇄ 2SO2(g) + O2(g)

2N2(g) ⇄ N2(g) + O2(g)

Derajat disosiasi (α) adalah perbandingan mol zat yang terdisosiasi dengan mol zat mula-mula sebelum disosiasi. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut.

Harga α berkisar antara 0 sampai dengan 1. Dengan demikian, kesetimbangan disosiasi akan terjadi jika harga α sebesar 0 ⩽ α ⩽ 1.

α = 0, berarti zat belum terdisosiasi

0 < α < 1, berarti zat terdisosiasi sebagian dari jumlah mol zat mula-mula

α = 1 berarti zat terdisosiasi sempurna

Materi Sebelumnya

Materi Selanjutnya