A. Hukum Keseimbangan
Hukum Guldberg dan Wange: Dalam keadaan
kesetimbangan pada suhu tetap, maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi
dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi yang sisa dimana masing-masing
konsentrasi itu dipangkatkan dengan koefisien reaksinya adalah tetap.
Pernyataan
tersebut juga dikenal sebagai hukum kesetimbangan. Untuk reaksi kesetimbangan:
a A + b B « c C + d D maka: Kc = (C)c x (D)d / (A)a x (B)b
Kc
adalah konstanta kesetimbangan yang harganya tetap selama suhu tetap.
B. Beberapa Hal Yang Harus
Diperhatikan
Ø Jika
zat-zat terdapat dalam kesetimbangan berbentuk padat dan gas yang dimasukkan
dalam, persamaan kesetimbangan hanya zat-zat yang berbentuk gas saja sebab
konsentrasi zat padat adalah tetap den nilainya telah terhitung dalam harga Kc
itu.
Contoh:
C(s) + CO2(g) « 2CO(g)
Kc
= (CO)2 / (CO2)
Ø Jika
kesetimbangan antara zat padat dan larutan yang dimasukkan dalam perhitungan Kc
hanya konsentrasi zat-zat yang larut saja.
Contoh:
Zn(s) + Cu2+(aq) «
Zn2+(aq) + Cu(s)
Kc = (Zn2+) / (CO2+)
Ø Untuk
kesetimbangan antara zat-zat dalam larutan jika pelarutnya tergolong salah satu
reaktan atau hasil reaksinya maka konsentrasi dari pelarut itu tidak dimasukkan
dalam perhitungan Kc.
Contoh:
CH3COO-(aq) + H2O(l) « CH3COOH(aq) + OH-(aq)
Kc
= (CH3COOH) x (OH-) / (CH3COO-)
C.
Aplikasi Prinsip Kesetimbangan
Kimia dalam Industri
Banyak proses industri zat kimia yang didasarkan
pada reaksi kesetimbangan. Agar efesien, kondisi reaksi haruslah diusahakan
sedemikian sehingga menggeser kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan
reaksi balik. Misalnya:
1.
Pembuatan Amonia menurut proses Haber-Bosch
Nitrogen
terdapat melimpah di udara, yaitu sekitar 78% volume. Walaupun demikian,
senyawa nitrogen tidak terdapat banyak di alam. Satu-satunya sumber alam yang
penting ialah NaNO3 yang disebut Sendawa Chili. Sementara itu, kebutuhan
senyawa nitrogen semakin banyak, misalnya untuk industri pupuk, dan bahan
peledak. Oleh karena itu, proses sintesis senyawa nitrogen, fiksasi nitrogen
buatan, merupakan proses industri yang sangat penting. Metode yang utama adalah
mereaksikan nitrogen dengan hidrogen membentuk amonia. Selanjutnya amonia dapat
diubah menjadi senyawa nitrogen lain seperti asam nitrat dan garam nitrat.
Dasar
teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hidrogen ditemukan oleh Fritz Haber
(1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan
amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang
insinyur kimia juga dari Jerman.
Berdasarkan
prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke
kanan (pembentukan NH3) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi,
reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu
500oC sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu
akan mengurangi rendemen.
Dewasa
ini, seiring dengan kemajuan teknologi, digunakan tekanan yang jauh lebih
besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang
terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen
dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian
campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga
terbentuk amonia. Diagram alur dari proses Haber-bosch untuk sintesis ammonia
2.
Pembuatan Asam Sulfat Menurut
Proses Kontak
Industri
lainnya yang berdasarkan reaksi kesetimbangan yaitu pembuatan asam sulfat yang
dikenal dengan proses kontak. Reaksi yang terjadi dapat diringkas sebagai
berikut ;
Tahap penting dalam proses ini adalah reaksi (2). Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan dan eksoterm. Sama seperti pada sintesis amonia, reaksi ini hanya berlangsung baik pada suhu tinggi. Akan tetapi pada suhu tinggi justru kesetimbangan bergeser ke kiri.
Tahap penting dalam proses ini adalah reaksi (2). Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan dan eksoterm. Sama seperti pada sintesis amonia, reaksi ini hanya berlangsung baik pada suhu tinggi. Akan tetapi pada suhu tinggi justru kesetimbangan bergeser ke kiri.
Dalam
industri kimia, jika campuran reaksi kesetimbangan mencapai kesetimbangan maka
produk reaksi tidak bertambah lagi. Akan tetapi produk reaksinya diambil atau
disisihkan, maka akan menghasilkan lagi produk reaksi.
Amonia
yang terbentuk dipisahkan dari campuran kesetimbangan dengan cara pencarian
dari gas nitrogen di daur ulang ke wadah reaksi untuk menghasilkan produk
reaksi.
Banyak proses alamiah dalam kehidupan sehari-hari berkaitan dengan perubahan konsentrasi pada sistem kesetimbangan. pH darah dan jaringan badan kira-kira 7,4 . Harga ini diatur dalam darah berada dalam kesetimbangan dengan ion hidrogen karbonat dan ion hidrogen.
Banyak proses alamiah dalam kehidupan sehari-hari berkaitan dengan perubahan konsentrasi pada sistem kesetimbangan. pH darah dan jaringan badan kira-kira 7,4 . Harga ini diatur dalam darah berada dalam kesetimbangan dengan ion hidrogen karbonat dan ion hidrogen.
Jika
konsentrasi ion hidrogen bertambah, ion-ion ini bereaksi dengan ion hidrogen
karbonat. Jika konsentrasi ion hidrogen terlampau rendah, asam karbonat
bereaksi menghasilkan hidrogen. Oksigen diangkut dari paru-paru ke sel badan
oleh haemoglobin dalam sel darah merah. Dalam paru-paru, konsentrasi oksigen
cukup tinggi dan haemoglobin bereaksi dengan oksigen membentuk oksihemoglobin,
Dalam
jaringan tubuh, konsentrasi oksigen rendah, sehingga reaksi sebaliknya yang
terjadi, yaitu menghasilkan oksigen untuk digunakan dalam sel tubuh. Ketika
oksigen diangkut dari paru-paru ke jaringan tubuh, karbon dioksida yang
dihasilkan oleh respirasi sel angkut dari jaringan tubuh ke paru-paru. Dalam
jaringan tubuh karbon dioksida yang konsentrasinya relatif tinggi melarut dalam
darah bereaksi dengan air membentuk asam karbonat.
Dalam
paru-paru di mana konsentrasi karbon dioksida relatif rendah, reaksi sebaliknya
yang terjadi dan karbon dikeluarkan dari darah ke udara.
Jika
air tanah mengalir melalui daerah berkapur, maka batu kapur melarut. Jika air
berjumpa dengan udara yang mengandung sedikit karbondioksida maka karbon
dioksida akan dilepaskan dari larutan ke udara, sehingga kalsium karbonat
mengendap.
Contoh
soal:
1.
Satu mol AB direaksikan dengan satu
mol CD menurut persamaan reaksi:
AB(g)
+ CD(g) « AD(g) + BC(g)
Setelah
kesetimbangan tercapai ternyata 3/4 mol senyawa CD berubah menjadi AD dan BC.
Kalau volume ruangan 1 liter, tentukan tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini !
Jawab:
Perhatikan
reaksi kesetimbangan di atas jika ternyata CD berubah (bereaksi) sebanyak 3/4
mol maka AB yang bereaksi juga 3/4 mol (karena koefsiennya sama).
Dalam
keadaan kesetimbangan:
(AD)
= (BC) = 3/4 mol/l
(AB)
sisa = (CD) sisa = 1 - 3/4 = 1/4 n mol/l
Kc
= [(AD) x (BC)]/[(AB) x (CD)] = [(3/4) x (3/4)]/[(1/4) x (1/4)] = 9
2.
Jika tetapan kesetimbangan untuk
reaksi: A(g) + 2B(g) «
4C(g)
sama
dengan 0.25, maka berapakah besarnya tetapan kesetimbangan bagi reaksi: 2C(g)
« 1/2A(g) + B(g)
Jawab:
-
Untuk reaksi pertama: K1 = (C)4/[(A) x (B)2] = 0.25
-
Untuk reaksi kedua : K2 = [(A)1/2 x (B)]/(C)2
-
Hubungan antara K1 dan K2 dapat dinyatakan sebagai:
K1 = 1 / (K2)2 ® K2 = 2
postingannya sangat bermanfaat sekali sobat. banyak pengetahuan yang saya dapat disini
BalasHapusterima kasih banyak sudah berbagi