Reaksi kesetimbangan adalah reaksi dimana zat-zat hasil reaksi (produk) dapat bereaksi kembali membentuk zat-zat semula (reaktan) sehingga reaksi berlangsung dua arah (reversibel).
\(\color{blue} \text{A} + \text{B} \rightleftharpoons \text{C} + \text{D}\)
Suatu reaksi yang berlangsung dua arah mencapai keadaan setimbang pada saat laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri.
Pada saat terjadi kesetimbangan tidak terjadi perubahan secara makroskopis. Walaupun reaksi sudah berada pada keadaan setimbang namun reaksi masih tetap berlangsung pada tingkat molekul/mikroskopis.
DERAJAT DISOSIASI
\(\color{blue} \alpha = \dfrac{\text{jumlah mol zat yang terurai}}{\text{jumlah mol zat mula-mula}}\)
Contoh:
Dalam ruang 1 liter, sebanyak 34 gram gas amonia \(\ce{NH3}\) terurai menurut reaksi:
\(\ce{NH3}_{(g)} \rightleftharpoons \ce{N2}_{(g)} + 3\ce{H2}_{(g)}\)
Bila pada keadaan setimbang diperoleh mol \(\ce{NH3} : \ce{N2} = 2 : 1\), tentukan derajat disosiasi \(\ce{NH3}\). (Ar N = 14, H = 1)
TETAPAN KESETIMBANGAN
BERDASARKAN KONSENTRASI
\(\color{blue} m\text{A}_{(\text{aq})} + n\text{B}_{(\text{g})} \rightleftharpoons p\text{C}_{(\text{g})} + q\text{D}_{(l)}\)
\(\color{blue} \text{K}_c = \dfrac{[\text{C}]^p}{[\text{A}]^m \cdot [\text{B}]^n}\)
Fase harus gas (g) atau larutan (aq)
\(k > 1\) reaksi kesetimbangan cenderung ke arah produk, konsentrasi produk lebih besar daripada konsentrasi reaktan.
\(k < 1\) reaksi kesetimbangan cenderung ke arah reaktan (pereaksi), konsentrasi reaktan lebih besar daripada konsentrasi produk.
Contoh:
Pada reaksi \(\text{A}_{(g)} + \text{B}_{(aq)} \rightleftharpoons 2\text{C}_{(aq)} + \text{D}_{(aq)}\) konsentrasi awal A = 1,0 M dan B = 2,0 M. Bila konsentrasi A pada kesetimbangan 0,5 M dan volume larutan yang terjadi 1 liter, hitunglah tetapan kesetimbangan (Kc).
TETAPAN KESETIMBANGAN
BERDASARKAN TEKANAN
\(\color{blue} m\text{A}_{(\text{aq})} + n\text{B}_{(\text{g})} \rightleftharpoons p\text{C}_{(\text{g})} + q\text{D}_{(l)}\)
\(\color{blue} \text{K}_p = \dfrac{[\text{P}_{\text{C}}]^p}{[\text{P}_{\text{B}}]^n}\)
Fase harus gas (g)
Contoh:
Lima mol gas amonia dimasukkan ke dalam suatu wadah 3 liter dan dibiarkan terurai menurut reaksi:
\(2\ce{NH3}_{(g)} \rightleftharpoons \ce{N2}_{(g)} + 3\ce{H2}_{(g)}\)
Setelah kesetimbangan tercapai ternyata amonia terurai 40% dan menimbulkan tekanan total 3,5 atm. Tentukan nilai \(\text{K}_p\) pada reaksi kesetimbangan tersebut.
HUBUNGAN ANTARA Kc dan Kp
\(\color{blue} \text{K}_p = \text{K}_c (\text{RT})^{\triangle n}\)
Keterangan:
R = tetapan gas ideal 0,082
T = suhu (K)
Δn = selisih jumlah koefisien produk dengan jumlah koefisien reaktan (hanya wujud gas atau larutan saja yang diperhitungkan)
Contoh:
Pada suhu 400 K dan dalam ruang 1 liter, tetapan kesetimbangan reaksi:
\(2\ce{NO}_{(g)} + \ce{O2}_{(g)} \rightleftharpoons 2\ce{NO2}_{(g)}\) adalah \(\text{K}_c = \dfrac{1}{4}\).
Tentukan tetapan kesetimbangan \(\text{K}_p\:\:(\text{R} = 0,082)\)
PERUBAHAN PADA NILAI TETAPAN KESETIMBANGAN
Misal suatu reaksi kimia memiliki tetapan kesetimbangan sebesar \(k\)
(1) Bila reaksi dibalik maka harga tetapan kesetimbangan baru menjadi \(\dfrac{1}{k}\)
(2) Bila koefisien reaksi dibagi dengan faktor \(n\) maka harga tetapan kesetimbangan baru menjadi \(\sqrt[n] {k}\)
(3) Bila koefisien reaksi dikali dengan faktor \(n\) maka harga tetapan kesetimbangan baru menjadi \(k^n\)
(4) Bila dua reaksi dijumlahkan maka harga kesetimbangan totalnya menjadi \(k_1 \cdot k_2\)
Contoh:
Pada reaksi kesetimbangan \(\ce {SO2}_{(g)} + \dfrac{1}{2} \ce{O2}_{(g)} \rightleftharpoons \ce{SO3}_{(g)}\), harga tetapan kesetimbangannya adalah \(k_1\). Pada suhu yang sama, tentukan harga tetapan kesetimbangan untuk reaksi:
\(2\ce{SO3}_{(g)} \rightleftharpoons 2\ce{SO2}_{(g)} + \ce{O2}_{(g)}\).
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERGESERAN KESETIMBANGAN
(1) Bila konsentrasi pereaksi ditambah kesetimbangan akan bergeser ke arah produk
(2) Bila suhu dinaikkan kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm (ΔH = +)
(3) Bila tekanan diperbesar atau volume diperkecil kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien yang kecil.
Contoh:
Diketahui reaksi kesetimbangan \(\ce{Na2CO3}_{(s)} + \ce{SO2}_{(g)} + \frac{1}{2} \ce{O2}_{(g)} \rightleftharpoons \ce{Na2SO4}_{(s)} + \ce{CO2}_{(g)}\)
Tentukan pergeseran arah kesetimbangan jika pada suhu tetap:
(A) konsentrasi \(\ce{Na2CO3}\) diperbesar
(B) konsentrasi \(\ce{SO2}\) diperbesar
(C) volume sistem diperbesar
(D) tekanan sistem diperbesar
KUOSIEN REAKSI
Kuosien reaksi \((Q_c)\) dapat dihitung dengan memasukkan konsentrasi awal dari reaktan dan produk ke dalam persamaan konstanta kesetimbangan \(K_c\).
Jika \(Q_c > K_c\) sistem bergeser ke kiri untuk mencapai kesetimbangan
Jika \(Q_c = K_c\) sistem berada pada kesetimbangan
Jika \(Q_c < K_c\) sistem bergeser ke kanan untuk mencapai kesetimbangan
Contoh:
Dua komponen gas dapat bereaksi sesuai dengan persamaan kimia berikut ini:
\(\ce{CH4}_{(g)} + 2\ce{H2S}_{(g)} \rightleftharpoons \ce{CS2}_{(g)} + 4\ce{H2}_{(g)}\)
Dalam satu percobaan, 1 mol \(\ce{CH4}\), 2 mol \(\ce{H2S}\), 1 mol \(\ce{CS2}\), dan 2 mol \(\ce{H2}\) dicampur dalam wadah 250 ml pada suhu 1.233 K. Pada suhu ini, \(K_c = 0,036\)
Ke arah manakah reaksi akan bergeser?