1 / 50

Kesetimbangan Kimia

Referensi : “ Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby , Gillis, Nachtrieb Prinsip dan Penerapan Dasar untuk Reaksi Fasa Gas. Kesetimbangan Kimia. Tetapan kesetimbangan Ketergantungan kesetimbangan pada kondisi Peranan dalam mengubah hasil reaksi.

quynh
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. Referensi : “Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby, Gillis, Nachtrieb PrinsipdanPenerapanDasaruntukReaksiFasa Gas Kesetimbangan Kimia

  2. Tetapankesetimbangan Ketergantungankesetimbanganpadakondisi Peranandalammengubahhasilreaksi

  3. 1. Sifat-sifatkesetimbangankimia

  4. Ilustrasi ion kobalt (II) dalampelarut air yang jugamengandung ion klorida.Ion kobalt (II) dapatmembentuk ion kompleks yang berbeda-beda, tergantungpadajumlah ion klorida yang ada CoCl2.6H2O dilarutkandalam air murnisehinggakonsentrasinya 0.08 M akandihasilkanlarutanmerahmudapucat yang berasaldari ion kompleksheksaaquakobalt (II) [Co(H2O)6]2+ Pendekatankesetimbangan

  5. Jika CoCl2.6H2O dilarutkankedalam 10 M HClsehinggakonsentrasinyamenjadi 0.08 M larutanakanberwarnabirugelapakibatadanya ion komplekstetraklorokobalt (II) [CoCl4)2- Kompleksheksaaquadapatdiubahmenjadikomplekstetrakloroatausebaliknya [Co(H2O)6]2+ + 4 Cl- [CoCl4)2- + 6 H2O

  6. JikaditambahkankonsentratHClkedalamlarutanmerahmuda [Co(H2O)6]2+ sampaimencapaikonsentrasikobalt (II) mencapai 0.044 M dankonsentrasiHClmenjadi 5.4 M makahasilnyaadalahlarutanberwarnalembayungmuda, mengandung 98% [Co(H2O)6]2+dan 2 % [CoCl4)2-

  7. JikaditambahkankonsentratHClkedalamlarutanbirugelap [CoCl4)2- sampaimencapaikonsentrasikobalt (II) mencapai 0.044 M dankonsentrasiHClmenjadi 5.4 M makahasilnyaadalahlarutanberwarnalembayungmuda, mengandung 98% [Co(H2O)6]2+dan 2 % [CoCl4)2-

  8. A + B C + D Kesetimbangankimiabukanlahkeadaanstatis, meskipunsifatmakroskopiksepertikonsentrasiberhentiberubah Lajupembentukanproduk (C dan D) darireaktan (A dan B) samabesardenganlajupembentukanreaktandariproduk KarakteristikKeadaanKesetimbangan

  9. Ada 4 aspekdasarkeadaankesetimbangan Keadaankesetimbangantidakmenunjukkanperubahanmakroskopik yang nyata Keadaankesetimbangandicapaimelaluiproses yang berlangsungspontan Keadaankesetimbanganmenunjukkankeseimbangandinamikantaraprosesmajuataubalik Keadaankeseimbanganadalahsamawalaupunarahpendekatannyaberbeda

  10. aA + bBcC + dD Berapapunkonsentrasiawalreaktan yang dipilihpadaawalpercobaan, nilainisbah: [C]ceq [D]deq [A]aeq [B]beq yang dihitungpadakesetimbanganhampirselalusama NisbahinidisebuttetapankesetimbanganempirisdenganlambangKc DimensiKc = (konsentrasi )c+d-a-bdantidakberdimensibilac+d = a+b Persamaaninijugaterangkumdalamhukumaksimassa Hukumempirisaksimassa

  11. Untukfasa gas, jumlahreaktandanprodukdihitungdengantekananparsialPx Kp = [PC]ceq [PD]deq [PA]aeq [PB]beq Kpmempunyaidimensi (tekanan)c+d-a-bdantidakberdimensiuntukreaksi-reaksidimana a + b = c + d

  12. Hukumaksimassaempirisbermakna Nilai KCatau KPmerupakansifathakiki yang sudahmelekatpadareaksikimiaitusendiri, dantidaktergantungpadakonsentrasiawalspesifikdarireaktandanproduk Magnitudo KC atau KP memberikaninformasilangsungtentangsifatdasarkeadaanatauposisikesetimbanganreaksi. Jikatetapankesetimbanganamatbesar, makapadakesetimbangan, konsentrasi/tekananparsialprodukakanlebihbesardaripadakonsentrasi/tekananparsialreaktan

  13. 2. Gambarantermodinamikakeadaankesetimbangan

  14. Termodinamikamemandangreaksikimiasebagai “aliran” spontan atom darireaktanmenujuproduk yang berlangsungpada T dan P tetapdanmengharuskan ∆G < 0 agar prosesdapatterjadi Padakeadaankesetimbangan, ∆G = 0; artinya, tidakakanadalagikecendrunganuntukreaksiberjalankedepanatausebaliknya

  15. KetergantunganEnergiBebasGibssdarisuatu gas padaTekanan ∆G = ∆(H – TS) = ∆H - T∆S = -T∆S pada T tetap (sehingga ∆H = 0) ∆S = nRln(V2/V1) = nRln(P1/P2) = nRln(P2/P1) sehingga ∆G = nRTln(P2/P1) bila P1 = Pref = 1 atmsebagaikeadaanacuanuntuk gas, maka ∆G = nRTln(P/Pref) = nRTln P Reaksiantara gas ideal

  16. PersamaanKesetimbanganuntukReaksidalamFasa Gas 3 NO(g) N2O(g) + NO2(g) Jikasemuatekananparsialnya 1 atm, maka ∆G untukreaksiinihanya ∆G0pada 25oC Jikatekanannyabukan 1 atm, maka ∆G harusdihitungmenggunakan 3 langkah pertama, tekananparsialreaktan (3 mol NO) diubahdarinilaiawalnya (PNO) ketekananacuanPref = 1 atm ∆G1 = 3 RT ln (Pref/PNO) = RT ln (Pref/PNO)3

  17. kedua, reaksiberlangsungdengansemuareaktandanprodukberadapadatekananparsialPref = 1 atm ∆G2 = ∆G0 ketiga, tekananparsialprodukdiubahdariPref = 1 atmmenjadi PN2Odan PNO2 ∆G3 = RTln (PN2O/Pref) + RTln (PNO2/Pref) ∆G3 = RTln [(PN2O/Pref) (PNO2/Pref)]

  18. perubahanenergibebas Gibbs keseluruhan ∆G adalahjumlahuntukketigalangkahini ∆G = ∆G1 + ∆G2 +∆G3 ∆G = ∆G0 + RTln [(PN2O/Pref) (PNO2/Pref)] (PNO/Pref) ketikareaksimencapaikeseimbangan, ∆G = 0, sehingga -∆G0 = RTln [(PN2O/Pref) (PNO2/Pref)] (PNO/Pref)

  19. Nisbahtekananparsialdilambangkanoleh K(T) dandinamakantetapankesetimbangantermodinamikuntukreaksisehingga -∆G0 = RT ln K(T) untukrumusumumaA +bBcC + dD -∆G0 = RTln [(PC/Pref) (PD/Pref)] (PA/Pref) (PB/Pref) -∆G0 = RT ln K

  20. Perubahanenergi Gibbs untuk n mol zatterlarutsebagailarutan ideal yang konsentrasinyaberubahdari c1menjadi c2 ∆G = nRTln (c2/c1) ∆G=∆G0 + RTln [(PC/Pref) (PD/Pref)] (PA/Pref) (PB/Pref) jika ∆G = 0 maka ∆G0 = -RT ln K Reaksidalamlarutan ideal

  21. 3. Perhitungankesetimbanganuntukreaksifasa gas

  22. Lihatcontoh 9.3 CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) tekananparsialawal 0.06 1.10 0 perubahantekananparsial ? ? ? tekananparsialkesetimbangan ? ? ? Mengevaluasitetapankesetimbangandari data reaksi

  23. Lihatcontoh 9.3 CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) tekananparsialawal 0.06 1.10 0 perubahantekananparsial -0.10 -0.10 +0.10 tekananparsialkesetimbangan 0.50 1.00 0.10

  24. Lihathalaman 271 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g) P2H2O = K1 P2H2 PO2 2 H2O(g) 2 H2(g) + O2(g) ) P2H2PO2 = K2 P2H2O Reaksi K1 merupakankebalikan K2 sehinggahasil kali keduanya (K1K2) = 0 Hubunganantarapersamaankesetimbangan

  25. Lihathalaman 271 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g) P2H2O = K1 P2H2 PO2 2 H2O(g) 2 H2(g) + O2(g) ) P2H2PO2 = K2 P2H2O Reaksi K1 merupakankebalikan K2 sehinggahasil kali keduanya (K1K2) = 0 Hubunganantarapersamaankesetimbangan

  26. Lihathalaman 271 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g) P2H2O = K1 P2H2 PO2 H2(g) + ½ O2(g) H2O(g) PH2O = K3 PH2 P½O2 Perbandingan K1 dan K3 adalah K1 = K3½

  27. Lihathalaman 271 2 BrCl(g) Cl2(g) + Br2(g) PBr2PCl2 = K1 = 0.45 P2BrCl Br2(g) + I2(g) 2 IBr(g) P2IBr = K2 = 0.051 PBr2 PI2 BrCl(g) + I2(g) 2 IBr(g) + Cl2(g) P2IBrPI2 = K3 = 0.023 PBrCl PI2 reaksi 3 = reaksi 1 + reaksi 2 K3 = K1*K2

  28. Lihatcontoh 9.5 P0H2 = 1.320 atm x (600/400 K) = 1.980 atm P0I2 = 1.320 atm x (600/400 K) = 1.980 atm H2(g) + I2(g) 2HI2(g) tekananparsialawal 1.980 1.710 0 perubahantekananparsial -x -x +2x tekananparsialkesetimbangan 1.980-x 1.710-x 2x Perhitungankomposisikesetimbanganbila K diketahui

  29. 2x= 92.6 (1.980 – x) (1.710 – x) 88.6x2 – 341.694x + 313.525 = 0 dihitungdenganrumuskuadrat x = -b√b2-4ac 2(a) x = 1.5044 atmatau 2.3522 atm

  30. yang berartifisikhanyaakar 1 PHI = 2x = 3.0088 = 3.01 atm PH2 = 1.980 – x = 0.4756 = 0.48 atm PI2 = 1.710 – x = 0.2056 = 0.21 atm persentase yang tidakbereaksi = 0.2056 x 100% = 12 % 1.710 yang bereaksi = 88%

  31. Hubungantekanandengankosentrasi [A]=nA= PA V RT PA = RT [A] • PadapersamaanaA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) (RT[C]/Pref)c (RT[D]/Pref)d= K (RT[A]/Pref)a (RT[B]/Pref)b [C]c [D]d= K (RT/Pref)a+b-c-d [A]a [B]b Perhitungankesetimbangan yang melibatkankonsentrasi gas

  32. 4. Magnitudo K danarahperubahan

  33. K >> 1 reaksibergerakjauhkearahproduk K << 1 reaksitersebuttetaptinggaldireaktan

  34. Hubungantetapan Gibbs dengantetapankesetimbangan ln K = -∆G0= ∆S0- ∆H0 RT R RT Sehingga K = exp [-∆G0RT] = exp [-∆S0/R] exp [-∆H0 /RT] MagnitudoTetapanKesetimbangan

  35. Nilai K akanbesarjika ∆S0positifdanbesar, sertajikanilai ∆H0negarifdanbesar. Meningkatnyakeacakandanketidakteraturan (∆S0 > 0) danmenurunnyaentalpi (∆H0 < 0) akanmenyebabkannilai K besar. Jika ∆H0dan ∆S0mempunyainilai yang sama, nilai K merupakankompromiantarasatupengaruh yang menaikkan K danpengaruhlainnya yang menurunkannya. Dengandemikian, faktor yang sama yang menyebabkanreaksispontandenganmembuat ∆G0negatifjugamenyebabkannilai K besarjikadapatmembuatnilai ∆G0besardanbertandanegatif

  36. K = [(PC/Pref) (PD/Pref)] (PA/Pref) (PB/Pref) Jikatekanandiukurpadakeadaankesetimbangan. Jikadiukurjauhdarikeadaankesetimbangan, disebutdengankuosienreaksi, dilambangkandengan Q Q = [(PC/Pref) (PD/Pref)] (PA/Pref) (PB/Pref) kondisiketidakseimbangan ArahPerubahandanKuosienreaksi

  37. Hubungannyadengantetapan Gibbs dantetapankesetimbangan ∆G = ∆G0 + RT ln Q ∆G = -RT ln K + RT ln Q ∆G = RT ln (Q/K) Jika Q < K, sehingga ∆G < 0 sehinggareaksiakanberlangsungspontankirikekanan. Jika Q > K, maka ∆G > 0 danreaksikanankekiri

  38. Prinsip Henri Le Châtelier Sebuahsistemdalamkesetimbangan yang mengalamisuatuteganganakanbereaksisedemikianrupasehinggacenderungmelawanpengaruhtersebut Pengaruhperubahankonsentrasireaktandanproduk Pengaruhperubahan volume Pengaruhperubahansuhu Pengaruhluarpada K: prinsip le chÂtelier

  39. Pengaruhperubahankonsentrasireaktandanproduk (lihatgambar 9.6) Penambahanreaktanmenurunkankuosienreaksidannettoberlangsungkearahmaju, denganmengubahsebagianreaktanmenjadiproduk, sampai Q menjadisamakembalidengan K. Sistemsecaraparsialmelawanpengaruhluar (kenaikanjumlahsalahsatureaktan) danmencapaikeadaankesetimbanganbaru. Jikaprodukditambahkankedalamcampurandalamkeadaankesetimbangan, Q untuksementaraakanlebihbesardari K danreaksibaliknettoberlangsung, sebagianmelawanpengaruhtegangandenganmengurangikonsentrasiproduk

  40. Reaksipembentuk HI H2(g) + I2(g) 2 HI(g) Ketika HI dibuatdariunsur-unsurnya, iodinadalahreaktan yang jauhlebihmahaldaripadahidrogen. Olehkarenaituditambahkanhidrogenkecampuranuntukmenjamin agar reaksiiodinberlangsungsempurna. Jikaprodukdiambilpadakeadaanseimbang, reaksijugaakanbergerakmajuuntukmengkompensasisecaraparsialdenganmenaikkantekananparsialproduk.

  41. PengaruhPengubahan Volume 2 P2(g) P4(g) Penurunan volume sistem gas akanmenaikkantekanan total, dansistemmenanggapi, sedemikianrupadenganmenurunkantekanan total. Kenaikan volume cenderungmenghasilkanreaktan. Jikatidakadaperubahandalamjumlah total molekul-molekulfasa gas diduaruaspersamaan, makaperubahan volume tidakberpengaruhpadakesetimbangan

  42. PengaruhPerubahanSuhu Menaikkansuhucampurankesetimbangandenganmenambahkanpanasmenyebabkanreaksiberlangsungsedemikianrupasehinggamenyerappanas yang ditambahkan. Kesetimbangandalamreaksiendotermikbergeserdarikirikekanan, sedangkanreaksiendotermikbergeserdarikanankekiridenganproduk yang bereaksiuntukmenghasilkanreaktan. tetapankesetimbanganuntukreaksiendotermiknaikdengannaiknyasuhu, sedangkanuntukreaksieksotermikturundengannaiknyasuhu

  43. MemaksimalkanHasilReaksi

  44. 5. Ketergantungantetapankesetimbanganterhadapsuhu: penjelasanTermodinamika

  45. KetergantungantetapankesetimbanganterhadapsuhuditentukanolehpersamaanKetergantungantetapankesetimbanganterhadapsuhuditentukanolehpersamaan -RT ln K = ∆G0 = ∆H0 - T ∆S0 Jika ∆H0dan ∆S0tidaktergantung, makasemuaketergantungansuhudari K terletakpadafaktor T. ln K = - ∆G0= - ∆H0+ ∆S0 RT RT R

  46. Persamaanvan’t Hoff ln [ K2] = - ∆H0[ 1 – 1 ] K1 R T2 T1 Pengaruhperubahansuhuterhadaptetapankesetimbangantergantungpadatanda ∆H0. Jika ∆H0negatif (reaksieksotermik, melepaskanenergiberupapanas), makamenaikkansuhuakanmenurunkan K. Jika ∆H0positif (reaksiendotermik, denganmengambilenergiberupapanas), makamenaikkansuhuakanmenaikkan K

  47. Terimakasih • TugasKesetimbangan Kimia Hal 286 – 289 Nomor 7, 9, 11, 15, 17, 19, 25, 27, 33, 35, 37, 39, 41, 43 • TugasProsesSpontan Hal 254 – 256 Nomor 1, 2, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 31, 33, 35, 37

  48. Sekalilagiterimakasih • TugasProsesTermodinamikadanTermokimia Hal 218 – 221 Latihankumulatifmetanolsebagaipenggantibahanbakar 3, 5, 11, 12, 23, 24, 25 • TugasLarutan Hal 182-183 Nomor 33, 35, 37, 41, 43, 47

  49. Ones more • TugasWujud Gas Hal 122 – 124 Nomor 13, 15, 19, 20, 21, 25, 27, 29, 31, 37, 39 • TugasIkatan Kimia Hal 84 – 85 KonsepdanketerampilanNomor 1, 2, 4, 5, 9, 10, 11

  50. Terakhir mi initerimakasih • Slide PPT danHasilDiskusi (PertanyaandanJawabannyasecaralengkap + pustaka)

More Related