1 / 26

Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan Kimia. Bab 4. Standar Kompetensi 3. Memahami kinetika reaksi , kesetimbangan kimia , dan faktor-faktor yang memengaruhinya , serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan industri Kompetensi Dasar

nara
Download Presentation

Kesetimbangan Kimia

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kesetimbangan Kimia Bab 4

  2. StandarKompetensi 3. Memahamikinetikareaksi, kesetimbangankimia, danfaktor-faktor yang memengaruhinya, sertapenerapannyadalamkehidupansehari-haridanindustri • KompetensiDasar 3.3 Menjelaskankesetimbangandanfaktor-faktor yang memengaruhipergeseranarahkesetimbangandenganmelakukanpercobaan 3.4 Menentukanhubungankuantitatifantarapereaksidenganhasilreaksidarisuatureaksikeseimbangan 3.5 Menjelaskanpenerapanprinsipkesetimbangandalamkehidupansehari-haridanindustri

  3. PetaKonsep

  4. A. TetapanKesetimbangan • 1. KesetimbanganHomogen Dalam sistem kesetimbangan, konsentrasi masing-masing komponen tetap karena perubahan masing-masing komponen dan pembentukan kembali komponentersebutberlangsungdengankecepatan yang samaataubersifatdinamis. Dalamkesetimbangandinamis, tidakterjadiperubahanmakroskopis(perubahandapatdilihatataudiukur), tetapiperubahanmikroskopisberlangsungterus. Untukmenyatakansuatureaksisetimbang, dituliskandengantandapanahbolakbalik ( ). Adanyakatalistidakmenggeserkesetimbangan, tetapimempercepattercapainyakeadaansetimbangataumempercepatreaksikekananmaupunkekiri. Reaksi yang melibatkan fase gas dan terjadi dalam ruang tertutup dapat mengakibatkanzat-zathasilreaksikembalimenjadizat-zatpereaksi, untukilustrasikesetimbanganhomogen (fasesemuazatsama): A(g) + B(g) C(g) + D(g)

  5. PerhatikanGambarberikut. Mula-mulakonsentrasiA danB berkurang dengan cepat, kemudian tidak begitu cepat danakhirnyamencapaiharga yang tetap. Keadaansistem yang demikiandisebutsetimbang.Untukmengetahuihubungankuantitatifantarazat-zatpereaksidanzat-zathasilreaksi, perludilakukananalisiskonsentrasiterhadapmasing-masingzatpereaksimaupunhasilreaksipadasaatsetimbang. Hubunganinipertama kali dikemukakan oleh Gulberg dan Waage (1867).

  6. Berapa pun hargakonsentrasizat-zatpereaksimaupunhasilreaksipadasaatkeadaansetimbang, perbandinganantarakonsentrasizat-zatpereaksipangkatkoefisienreaksidengankonsentrasizat-zathasilreaksipangkatkoefisienadalahkonstan. Perbandingan yang konstanitudisebuttetapankesetimbangan (K). Tetapankesetimbanganberhargatetapdanhanyabergantungpadastoikiometrireaksidantemperatur. MisalnyaUntukkesetimbanganreaksiberikut N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) Hukumkesetimbanganhomogenuntukreaksi: a A + b B c C + d padatemperaturtertentuadalah: K = tetapankesetimbanganpadatemperaturtertentu yang tetap A, B, C, dan D = zat yang berfasesama, yaitu gas semuaatauzat-zat yang terlarutdalamlarutan

  7. 2. KesetimbanganHeterogen Kesetimbanganheterogenmelibatkanduamacamfaseataulebihdalamreaksinya, misalnya: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Ag+(aq) + Fe2+(aq) Fe3+(aq) + Ag(s) 2 C(s) + O2(g) 2 CO(g) Perhatikaneksperimendekomposisi CaCO3(s) padatemperaturtinggimembentukCaO(s) dan gas CO2(g) sepertiditunjukkanpadagambarberikut

  8. B. Faktor-Faktor yang MemengaruhiPergeseranKesetimbangan 1. Konsentrasi Perhatikaneksperimen yang menunjukkanreaksiantara ion feri (Fe3+) denganion tiosianat (SCN–) seperti diperlihatkan pada gambar berikut: Warnalarutanberubahketikazatpereaksiditambahkankedalamkesetimbangancampuran Fe3+ (kuningpucat), SCN– (tidakberwarna), dan [FeNCS]2+ (merah). (a) Larutandalamkeadaankesetimbangan (b) Setelahpenambahan FeCl3 kedalamlarutan yang telahmencapaikesetimbangan, warnamerahmenjadilebihgelap (tua) karena [FeNCS]2+ bertambah. (c) Setelahpenambahan KSCN kedalamlarutan yang telahmencapaikesetimbangan, warnamerahjugamenjadilebihgelap (tua). (d) Sesudahpenambahan H2C2O4 kedalamlarutan yang telahmencapaikesetimbangan, warnamerahhilangkarenaberkurangnya [FeNCS2+], warnakuningterjadikarenapembentukan [Fe(C2O4)3]3–. (e) Setelahpenambahan HgCl2 kedalamlarutan yang telahmencapaikesetimbangan, warnamerahjugahilang.

  9. Penambahanzat-zatpereaksi (Fe3+ atau SCN–) akanmengubahkonsentrasizat-zatpereaksi (Fe3+ atau SCN–) dalamkesetimbanganmenjadilebihbanyak. Secaraspontan, warnalarutanmenjadilebihtua, inimenunjukkankonsentrasi ion [FeNCS]2+ bertambah. Eksperimeninimenunjukkanbahwapenambahanzat-zat pereaksi akan menggeser kesetimbangan ke arah hasil reaksi (kanan). • suatureaksikesetimbangandipengaruhiolehzat-zatpereaksimaupunzat-zathasilreaksi. Penambahankonsentrasipereaksiakanmenggeserkesetimbangankekanan, sedangkanpenambahanzathasilreaksiakanmenggeserkesetimbangankekiri. Dan sebaliknya.

  10. 2. Tekanandan Volume • Perubahantekananatau volume hanyaberpengaruhterhadapkesetimbanganyang melibatkan fase gas. Perhatikan kesetimbangan sintesis amonia (NH3) dari gas H2 dan gas N2 yang diilustrasikan pada gambar berikut :

  11. N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) ΔH = –90,6 kJ Pembesaran tekanan atau pengecilan volume berartijugamengubahkonsentrasizat-zat yang beradadalamkesetimbangan. Banyaknyamolekulzat yang ada per unit volume lebihbesardaripadasebelumtekanandiperbesar. Hal itudapatdimengertikarenabeberapamolekul gas N2 bergabungdengan gas H2 membentuk gas NH3. Sebagaiakibatnya, banyaknyamolekul total yang adaberkurang (dari1 + 3 = 4 menjadi 2). Dengan demikian, dapat diperkirakan bahwa peningkatan konsentrasi semua komponen yang terdapatdalamkesetimbangandenganmemperbesartekanan (memperkecil volume) akanmenggeserkesetimbangankejumlahmolekul yang kecil. • untukkesetimbangan gas yang jumlahmolekulsebelumreaksisamadenganjumlahmolekulsesudahreaksi, perubahantekananatauperubahan volume tidakmemengaruhikeadaankesetimbangan.

  12. 3. Temperatur Hampirsetiaptetapankesetimbanganberubaholehperubahantemperatur. Perhatikankesetimbangankobalt(II) klorida (CoCl2) yang dilarutkan ke dalam asam klorida, HCl(aq).

  13. Secarasederhana, panasdianggapsebagaizatpereaksi atau zat hasil reaksi kimia. Dalam reaksi endoterm, panas dipertimbangkan sebagai pereaksi,sedangkanpadareaksieksotermsebagaizathasil. Reaksi endoterm : Zat pereaksi + panas zat hasil Reaksieksoterm : Zatpereaksizathasil + panas Perhatikan pada reaksi endoterm. Pada saat temperatur dinaikkan, kesetimbanganbergeserkearah yang menyerappanas. Panasdiserapkearahpengubahanmenjadizathasil. Dengandemikian, kenaikantemperaturmenyebabkankesetimbanganbergeserkekanan, kearahzathasil, hargaK naik. Pada kesetimbangan di atas, kenaikan temperatur mengakibatkan pembentukan [CoCl4]2–(aq) lebihbanyak. Padareaksieksoterm, panas yang ditambahkanpadasistemdiserapkearahpengubahan menjadi zat pereaksi, kesetimbangan bergeser ke kiri dan harga K turun. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa: Reaksiendoterm : Peningkatantemperatur (T) mengakibatkanpeningkatanhargaK, penurunantemperatur (T) mengakibatkanpenurunanhargaK. Reaksieksoterm : Peningkatantemperatur (T) mengakibatkanpenurunanhargaK, penurunantemperatur (T) mengakibatkanpeningkatanhargaK.

  14. C. Asas Le Chatelier • Berdasarkanpengamatanpadasistemkesetimbangan yang dipengaruhiolehkeadaaneksternal, seorangahlikimiabangsaPrancis yang bernama Le Chateliermengumumkanprinsipumumsecarakualitatifmengenaipergeserankesetimbangan. Selanjutnya, prinsipituterkenalsebagaiasas Le Chatelier, yaitu: jikapadasistemkesetimbangandiadakansuatuaksi, sistem akan berubah sedemikian rupa sehinggapengaruhaksitersebutsekecilmungkin.

  15. D. AplikasiKesetimbangan Kimia dalamIndustri 1. PembuatanAmonia (NH3) Pengetahuanprinsipkimiadapatmemberikankeuntungansecarakomersial. Misalnya, pembuatansenyawa nitrogen sepertiamonia (NH3), asamnitrat (HNO3), pupukamoniumnitrat (NH4NO3), anilin, danbahanpeledak TNT (trinitrotoluena). Tahap yang paling sulitadalahpengubahan nitrogen diudaramenjadisenyawa nitrogen yang secarakomersialmenguntungkan, misalnyapembuatan NH3: N2(g) + 3 H(g) 2 NH3(g) Δ H = –92,2 kJ Menurutasas Le Chatelier, padatemperaturrendah, kesetimbangan akan bergeser ke arah eksoterm, yaitukearahpembentukan NH3. Temperaturrendahdiperlukanuntukmenggeserkesetimbangankearah NH3, sedangkantemperaturtinggidiperlukanuntukkecepatanreaksi yang optimum secarakomersial. Untukitu, diperlukantemperatur yang tidakterlalurendahdanjugatidakterlalutinggi. Kondisi yang baikuntukpembuatanamoniaadalah pada tekanan 350 atm, temperatur 500 oC, digunakankatalis Fe3O4 (campuranFeOdan Fe2O3), danamonia yang terbentuksebagaicairansegeradipisahkan. Prosessintesisamoniacarainiterkenalsebagaiproses Haber-Bosch karena merekalah yang pertama kali berusaha mendapatkan kondisi yang optimum.

  16. 2. PembuatanAsamSulfat (H2SO4) Pembuatan asam sulfat di industri kebanyakanmenggunakansuatumetode yang disebutproseskontak. Reaksi yang paling pentingdalamprosespembuatanasamsulfatadalahreaksikesetimbanganoksidasibelerangdioksidamembentukbelerangtrioksida yang jugamemerlukankatalis. 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g) Δ H = –792 kJ • Dalamprosestersebut, digunakankatalis V2O5 atauplatina (Pt). Katalis V2O5 lebihbanyakdigunakankarenaharganyalebihmurah. Akantetapi, katalisinibekerjapadatemperaturdiatas 400 oC.Reaksisintesis SO3 merupakanreaksieksoterm. Menurutasas Le Chatelier, agar diperoleh gas SO3 yang optimum, reaksidilakukanpadatemperaturrendah (padatemperaturrendah, kesetimbanganakanbergeserkearaheksoterm). Akantetapi, padatemperaturrendah, lajureaksiberjalanlambat. Dalamproseskontak, reaksisintesisasamsulfattidakdilakukanpadatemperaturrendahkarenareaksiberlangsunglambat, tetapidilakukanpadatemperatursekitar 420 oCdan gas yang terbentuksegeradidinginkan.

  17. Secarateori, sintesisasamsulfatseharusnyadilakukanpadatekanantinggi agar reaksikesetimbanganbergeserkearah SO3 (jumlahmolekul yang kecil). Akantetapi, dalampraktiknyadilakukanpadatekananatmosferkarenaalasanekonomis. Penggunaantekanantinggimemerlukanbiayatinggi, tetapihasilnyatidakefisien. Pengubahan SO2 menjadi SO3 secaraekonomisdilakukanpadatemperatur 420 oCdantekananatmosfer normal (1 atm). Gas SO3 yang diperolehdireaksikandengan H2SO4 untuk menghasilkan oleum (H2S2O7). SO3(g) + H2SO4(l) H2S2O7(l) H2SO4 dipisahkandengancaramenambahkanoleumkedalam air. H2S2O7(l) + H2O(l) 2 H2SO4(l)

  18. E. HubunganKuantitatifantaraPereaksidanHasilReaksidariSuatuReaksiKesetimbangan 1. Tetapan Kesetimbangan yang Dinyatakan sebagai Konsentrasi Molar ( Kc) Hubungankuantitatifantarazatpereaksidanzathasilreaksidapatdinyatakansebagai konsentrasi molar. Karena sebagian besar reaksi kimia terjadi dalam larutan, perbandinganbanyaknyazathasilreaksidanbanyaknyazatpereaksipadasaatkesetimbangandinyatakansebagaiKc

  19. Contoh

  20. 2. Tetapan Kesetimbangan yang Dinyatakan sebagaiTekananParsial ( Kp) • Untukkesetimbangan yang melibatkanfase gas, tetapankesetimbanganseringdinyatakansebagaitekananparsial, Kp. Padasaat gas terdiriatascampuranberbagai gas, tekanan total gas merupakanjumlahtekananmasing-masing gas penyusun. Contohnya, udaraterdiriatas nitrogen, oksigen, karbondioksida, argon, danuap air bertekanan 760 mmHg. Tekanan total (760 mmHg) tersebutmerupakan jumlah tekanan masing-masing gas penyusunnya. • Tekananparsialsuatu gas berhubungandengan mol gas, volume gas, dantemperatur absolut sesuai dengan persamaan gas ideal. • P = tekanan (atm) • V = volume (L) • n = mol (Massa/Mr) • R = tetapan gas umum (0,082 L atm K–1 mol–1)

  21. Tetapankesetimbangan yang dinyatakansebagaitekananparsial (Kp) untukreaksi: a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g) dinyatakansebagai:

  22. 3. Hubungan Kp dengan Kc • Untukkesetimbangan: a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g)

  23. contoh

  24. F. KesetimbanganDisosiasi • Disosiasiadalahpenguraiansuatuzatmenjadibeberapazat lain. Dalamdisosiasijugaterdapatkesetimbangan (baikhomogenmaupunheterogen). Contoh: 2 NH3(g) N2(g) + 3 H2(g) (homogen) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) (heterogen) Untukmenyatakanperbandinganantarabanyaknyazat-zat yang teruraidenganbanyaknyazatmula-mula, dipakaiistilahderajatdisosiasi yang diberilambangalfa ( α ). Banyaknyazat yang terurai = α × banyaknyazatmula-mula.

  25. contoh

More Related