520 likes | 985 Views
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.
E N D
Referensi : “Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby, Gillis, Nachtrieb PrinsipdanPenerapanDasaruntukReaksiFasa Gas Kesetimbangan Kimia
Tetapankesetimbangan Ketergantungankesetimbanganpadakondisi Peranandalammengubahhasilreaksi
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
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
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-
JikaditambahkankonsentratHClkedalamlarutanbirugelap [CoCl4)2- sampaimencapaikonsentrasikobalt (II) mencapai 0.044 M dankonsentrasiHClmenjadi 5.4 M makahasilnyaadalahlarutanberwarnalembayungmuda, mengandung 98% [Co(H2O)6]2+dan 2 % [CoCl4)2-
A + B C + D Kesetimbangankimiabukanlahkeadaanstatis, meskipunsifatmakroskopiksepertikonsentrasiberhentiberubah Lajupembentukanproduk (C dan D) darireaktan (A dan B) samabesardenganlajupembentukanreaktandariproduk KarakteristikKeadaanKesetimbangan
Ada 4 aspekdasarkeadaankesetimbangan Keadaankesetimbangantidakmenunjukkanperubahanmakroskopik yang nyata Keadaankesetimbangandicapaimelaluiproses yang berlangsungspontan Keadaankesetimbanganmenunjukkankeseimbangandinamikantaraprosesmajuataubalik Keadaankeseimbanganadalahsamawalaupunarahpendekatannyaberbeda
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
Untukfasa gas, jumlahreaktandanprodukdihitungdengantekananparsialPx Kp = [PC]ceq [PD]deq [PA]aeq [PB]beq Kpmempunyaidimensi (tekanan)c+d-a-bdantidakberdimensiuntukreaksi-reaksidimana a + b = c + d
Hukumaksimassaempirisbermakna Nilai KCatau KPmerupakansifathakiki yang sudahmelekatpadareaksikimiaitusendiri, dantidaktergantungpadakonsentrasiawalspesifikdarireaktandanproduk Magnitudo KC atau KP memberikaninformasilangsungtentangsifatdasarkeadaanatauposisikesetimbanganreaksi. Jikatetapankesetimbanganamatbesar, makapadakesetimbangan, konsentrasi/tekananparsialprodukakanlebihbesardaripadakonsentrasi/tekananparsialreaktan
Termodinamikamemandangreaksikimiasebagai “aliran” spontan atom darireaktanmenujuproduk yang berlangsungpada T dan P tetapdanmengharuskan ∆G < 0 agar prosesdapatterjadi Padakeadaankesetimbangan, ∆G = 0; artinya, tidakakanadalagikecendrunganuntukreaksiberjalankedepanatausebaliknya
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
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
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)]
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)
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
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
Lihatcontoh 9.3 CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) tekananparsialawal 0.06 1.10 0 perubahantekananparsial ? ? ? tekananparsialkesetimbangan ? ? ? Mengevaluasitetapankesetimbangandari data reaksi
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
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
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
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
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
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
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
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%
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
K >> 1 reaksibergerakjauhkearahproduk K << 1 reaksitersebuttetaptinggaldireaktan
Hubungantetapan Gibbs dengantetapankesetimbangan ln K = -∆G0= ∆S0- ∆H0 RT R RT Sehingga K = exp [-∆G0RT] = exp [-∆S0/R] exp [-∆H0 /RT] MagnitudoTetapanKesetimbangan
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
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
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
Prinsip Henri Le Châtelier Sebuahsistemdalamkesetimbangan yang mengalamisuatuteganganakanbereaksisedemikianrupasehinggacenderungmelawanpengaruhtersebut Pengaruhperubahankonsentrasireaktandanproduk Pengaruhperubahan volume Pengaruhperubahansuhu Pengaruhluarpada K: prinsip le chÂtelier
Pengaruhperubahankonsentrasireaktandanproduk (lihatgambar 9.6) Penambahanreaktanmenurunkankuosienreaksidannettoberlangsungkearahmaju, denganmengubahsebagianreaktanmenjadiproduk, sampai Q menjadisamakembalidengan K. Sistemsecaraparsialmelawanpengaruhluar (kenaikanjumlahsalahsatureaktan) danmencapaikeadaankesetimbanganbaru. Jikaprodukditambahkankedalamcampurandalamkeadaankesetimbangan, Q untuksementaraakanlebihbesardari K danreaksibaliknettoberlangsung, sebagianmelawanpengaruhtegangandenganmengurangikonsentrasiproduk
Reaksipembentuk HI H2(g) + I2(g) 2 HI(g) Ketika HI dibuatdariunsur-unsurnya, iodinadalahreaktan yang jauhlebihmahaldaripadahidrogen. Olehkarenaituditambahkanhidrogenkecampuranuntukmenjamin agar reaksiiodinberlangsungsempurna. Jikaprodukdiambilpadakeadaanseimbang, reaksijugaakanbergerakmajuuntukmengkompensasisecaraparsialdenganmenaikkantekananparsialproduk.
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
PengaruhPerubahanSuhu Menaikkansuhucampurankesetimbangandenganmenambahkanpanasmenyebabkanreaksiberlangsungsedemikianrupasehinggamenyerappanas yang ditambahkan. Kesetimbangandalamreaksiendotermikbergeserdarikirikekanan, sedangkanreaksiendotermikbergeserdarikanankekiridenganproduk yang bereaksiuntukmenghasilkanreaktan. tetapankesetimbanganuntukreaksiendotermiknaikdengannaiknyasuhu, sedangkanuntukreaksieksotermikturundengannaiknyasuhu
5. Ketergantungantetapankesetimbanganterhadapsuhu: penjelasanTermodinamika
KetergantungantetapankesetimbanganterhadapsuhuditentukanolehpersamaanKetergantungantetapankesetimbanganterhadapsuhuditentukanolehpersamaan -RT ln K = ∆G0 = ∆H0 - T ∆S0 Jika ∆H0dan ∆S0tidaktergantung, makasemuaketergantungansuhudari K terletakpadafaktor T. ln K = - ∆G0= - ∆H0+ ∆S0 RT RT R
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
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
Sekalilagiterimakasih • TugasProsesTermodinamikadanTermokimia Hal 218 – 221 Latihankumulatifmetanolsebagaipenggantibahanbakar 3, 5, 11, 12, 23, 24, 25 • TugasLarutan Hal 182-183 Nomor 33, 35, 37, 41, 43, 47
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
Terakhir mi initerimakasih • Slide PPT danHasilDiskusi (PertanyaandanJawabannyasecaralengkap + pustaka)