E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A i
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A i KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan hidayahnya penulis dapat menyelesaikan e-modul digital untuk pembelajaran kimia yang berjudul “Kesetimbangan Kimia” dengan baik dan tepat pada waktunya, meskipun bentuknya sangat jauh dari kata sempurna. Terimakasih kami ucapkan kepada Bapak Dr. Bajoka Nainggolan, M.S selaku dosen pengampu sekaligus pembimbing mata kuliah kapita selekta kimia SMA yang telah memberi arahan dalam penyusunan tugas ini. Sehingga penulis dapat mengetahui dan memahami materi kimia tentang kesetimbangan kimia. Terimakasih juga kami ucapkan kepada rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan perhatiannya kepada kami baik secara langsung maupun tidak langsung. Namun dengan demikian, kami selaku penulis dan penyusun telah berusaha semaksimal mungkin dengan seluruh kemampuan yang kami miliki untuk menyelesaikan e-modul digital ini dengan sempurna. Maka dari itu, kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat kami harapkan dari para pembaca demi kesempurnaan dalam menyusun laporan project selanjutnya dikemudian hari. Akhir kata, semoga laporan tugas ini bermanfaat dan dapat memberikan tambahan ilmu dan pengetahuan bagi para pembaca dan khususnya Bagi kami penulis sebagai manusia biasa tentunya kami tidak dapat langsung menyempurnakan e-modul digital ini dengan baik, oleh karena itu kami sangat berterimakasih jika para pembaca e-modul ini bisa mengkritik kesalahan dalam pembuatan e-modul ini agar kedepannya kami bisa membuat e-modul digital yang lebih baik dan lebih bagus lagi. Medan, 11 Oktober 2023 Penulis
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A ii PRAKATA Kurikulum 2013 mengamanatkan pembentukan karakter peserta didik sebagai pribadi pembelajar, yang mampu menggali (mengksplorasi) sendiri berbagai sumber belajar untuk menjawab rasa keingin tahuannya. Pada kondisi ini guru diharapkan memposisikan diri sebagai fasilitator yang berfungsi membantu siswa dalam proses belajarnya. Dalam fungsinya sebagai fasilitator pada proses pembelajaran, guru diharapkan mampu menciptakan suasana proses belajar dengan memberikan berbagai alternatif media dan sumber belajar peserta didik. Seiring dengan perkembangan teknologi dan informasi, penggunaan modul elektronik (e-modul digital) adalah salah satu pilihan yang dapat dipilih oleh guru. Perkembangan teknologi yang semakin pesat mendorong tergantikannya teknologi cetak dengan teknologi komputer dalam kegiatan pembelajaran. Modul yang pada mulanya merupakan media pembelajaran cetak, ditransformasikan penyajiannya ke dalam bentuk elektronik sehingga melahirkan istilah baru yaitu modul elektronik atau yang lebih dikenal dengan istilah e-modul digital. Modul elektronik atau e-modul digital, didefinisikan sebagai suatu media pembelajaran dengan menggunakan komputer yang menampilkan teks, gambar, grafik, audio, animasi dan video dalam proses pembelajaran. Berdasarkan definisi tersebut, e-modul digital tidak hanya menampilkan media yang sifatnya dua dimensi saja sebagaimana halnya pada modul berbasis cetak. E-modul digital disebut juga sebagai multimedia interaktif karena beragam media pembelajaran dapat disajikan ke dalamnya. E-modul digital merupakan modifikasi dari modul konvensional dengan memadukan pemanfaatan teknologi informasi, sehingga modul yang ada dapat lebih menarik dan interkatif. Karena dengan e-modul digital kita dapat menambahkan fasilitas multimedia di dalamnya. Bahan ajar digital berupa e-modul digital menekankan keterampilan proses dan juga cara belajar active learning. Sehingga, media pembelajaran semakin penting. e-modul digital memfasilitasi para peserta didik agar bisa belajar mandiri ataupun belajar konvensional.
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A iii DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................................................................. i PRAKATA ............................................................................................................... ii DAFTAR ISI ............................................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... v PETUNJUK PENGGUNAN E – MODUL ........................................................... vi KOMPETENSI INTI .............................................................................................. vii KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR ..................................................... viii TUJUAN PEMBELAJARAN ................................................................................ ix PETA KONSEP ...................................................................................................... x KOMPONEN MATERI ........................................................................................ 1 1. KESETIMBANGAN DINAMIS DAN TETAPAN KESETIMBANGAN ....... 1 1.1 Konsep Kesetimbangan Kimia ................................................................. 1 1.2 Ciri-ciri Kesetimbangan Kimia ................................................................ 2 1.3 Syarat Untuk Mencapai Kesetimbangan ................................................... 2 1.4 Tetapan Kesetimbangan ........................................................................... 8 1.4 Uji Kompetensi..........................................................................................13 2. PERGESERAN KESETIMBANGAN DAN FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHINYA ...................................................................................... 20 2.1 Pergeseran Kesetimbangan ..................................................................... 20 2.2 Faktor – faktor Yang Mempengaruhi Kesetimbangan ............................ 20 2.3 Uji Kompetensi ....................................................................................... 22 3. PENERAPAN KESETIMBANGAN DALAM INDUSTRI .............................. 27 3.1 Pembuatan Amonia (NH3) dengan Proses Haber Bosh ......................... 27 3.2 Pembuatan Asam Sulfat (H2SO4)............................................................ 29
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A iv 3.2 Uji Kompetensi....................................................................................... 31 VIDEO PEMBELAJARAN ................................................................................. 36 LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD) ................................................... 37 SISTEM PERIODIK UNSUR (SPU) .................................................................... 39 GLOSARIUM ......................................................................................................... 40 INDEKS .................................................................................................................. 41 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 42 SUMBER GAMBAR ............................................................................................. 43 BIOGRAFI .............................................................................................................. 44
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A v DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Reaksi Reversible dan Ireversibel ..................................................................... 2 Gambar 1.2 Kesetimbangan Dinamis ................................................................................... 4 Gambar 1.3 Laju Reaksi Bolak Balik ................................................................................... 5 Gambar 1.4 Grafik Perubahan Laju Reaksi Terhadap Waktu Pada Reaksi ......................... 5 Gambar 1.5 Grafik Perubahan Konsentrasi Terhadap Waktu Pada Waktu Reaksi .............. 6 Gambar 2.1 Henry Louis Le Chatelier (8 Oktober 1850) .................................................. 20 Gambar 2.2 Faktor Yang Memperngaruhi Kesetimbangan .................................................. 20 Gambar 3.1 Proses Haber Bosh Pada Pembuatan Amonia ................................................... 27 Gambar 3.2 Skema Pembuatan Amonia Menurut Proses Habert Bosch .............................. 28 Gambar 3.3 Skema Pembuatan Asam Sulfat ........................................................................ 29
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A vi PETUNJUK PENGGUNAAN E- MODUL A. Bagi Guru 1. Menjelaskan kompetensi inti, kompetensi dasar, indikator pencapaian kompetensi yang akan dicapai dalam materi kesetimbangan kimia 2. Cermati waktu yang dibutuhkan dalam mengerjakan modul dimana 1 kegiatan pembelajaran dianggap 1 3. Membagi siswa menjadi beberapa kelompok guna melakukan kegiatan diskusi 4. Memberikan informasi kepada siswa untuk membaca modul sebelum pembelajaran dimulai serta mengerjakan latihan soal yang terdapat didalam modul 5. Membimbing siswa dalam pembelajaran di kelas 6. Cermati tujuan yang akan dicapai oleh peserta didik, jika nilai uji kompetensi masih belum memenuhi KKM pengajar diharapkan memberikan soal perbaika B. Bagi Siswa 1. Siswa membuka dan memahami setiap link yang disajikan dalam modul 2. Siswa membaca dan memahami kompetensi inti, kompetensi dasar, indicator pencapaian kompetensi yang akan dicapai dalam materi reaksi eliminasi 3. Siswa membaca modul materi kesetimbangan kimia sebelum dimulainya pembelajaran 4. Siswa mengerjakan soal – soal latihan yang terdapat didalam modul 5. Siswa memaparkan hasil diskusi 6. Jika ada hal yang kurang bisa di pahami diskusikan dengan teman atau dengan guru pengajar 7. Apabila nilai uji kompetensi masih belum memenuhi KKM (75) pelajari kembali materi dan mintalah
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A vii KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI 2 : Menghayati danmengamalkan perilaku jujur, disiplin, santun, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai),bertanggung jawab, responsif, dan pro-aktif dalam berinteraksi secara efektif sesuai dengan perkembangan anak di lingkungan, keluarga, sekolah, masyarakat dan lingkungan alam sekitar, bangsa, negara, kawasan regional, dan kawasan internasional”. KI 3 : Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah. K4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan A. KOMPETENSI INTI
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A viii Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Dasar Indikator 3.8 Menjelaskan reaksi kesetimbangan di dalamhubungan antara pereaksi dan hasil reaksi • Menganalisis analogi kesetimbangan dinamis (modelHeber) • Menganalisis reaksi kesetimbangan timbal sulfat dengankalium iodida • Menjelaskan reaksi kesetimbangan dinamis yang terjadiberdasarkan hasil pengamatan. • Menentukan harga tetapan kesetimbangan berdasarkandata hasil percobaan. 4.8 Menyajikan hasil pengolahan data untuk menentukan nilai tetapan kesetimbangansuatu reaksi • Mengolah data untuk menentukan nilai tetapankesetimbangan suatu reaksi • Menyajikan hasil pengolahan data untuk menentukannilai tetapan kesetimbangan suatu reaksi 3.9 Menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dan penerapannya dalamindustri • Melakukan perhitungan kuantitatif yang berkaitandengan kesetimbangan kimia • Menentukan komposisi zat dalam keadaan setimbang,derajat disosiasi (), tetapan kesetimbangan (Kc dan Kp) dan hubungan Kc dengan Kp • Menerapkan faktor-faktor yang menggeser arah kesetimbangan untuk mendapatkan hasil optimal dalamindustri (proses pembuatan amonia dan asam sulfat) 4.9 Merancang, melakukan, dan menyimpulkanserta menyajikan hasil percobaan faktor- faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan • Merancang percobaan faktor-faktor yang mempengaruhipergeseran arah kesetimbangan • Melakukan percobaan faktor-faktor yang mempengaruhipergeseran arah kesetimbangan • Menyimpulkan serta menyajikan hasil percobaan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan B. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A ix Setelah mengikuti proses pembelajaran, peserta didik diharapkan dapat : 1. Menganalisis analogi kesetimbangan dinamis (model Heber) 2. Menganalisis reaksi kesetimbangan timbal sulfat dengan kalium iodida 3. Menjelaskan reaksi kesetimbangan dinamis yang terjadi berdasarkan hasil pengamatan. 4. Menentukan harga tetapan kesetimbangan berdasarkan data hasil percobaan. 5. Mengolah data untuk menentukan nilai tetapan kesetimbangan suatu reaksi 6. Menyajikan hasil pengolahan data untuk menentukan nilai tetapan kesetimbangan suatu reaksi 7. Melakukan perhitungan kuantitatif yang berkaitan dengan kesetimbangan kimia 8. Menentukan komposisi zat dalam keadaan setimbang, derajat disosiasi ( ), tetapan kesetimbangan (Kcdan Kp) dan hubungan Kc dengan Kp 9. Menerapkan faktor-faktor yang menggeser arah kesetimbangan untuk mendapatkan hasil optimal dalamindustri (proses pembuatan amonia dan asam sulfat) 10. Merancang percobaan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan 11. Melakukan percobaan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan 12. Menyimpulkan serta menyajikan hasil percobaan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arahkesetimbangan C. TUJUAN PEMBELAJARAN
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A x bersifat dipengaruhi oleh faktor digunakan dalam mengakibatkan terjadi pada atas dasar Kesetimbang Kimia Kesetimbang Dinamis Konsentrasi Volume Tekanan Suhu Pergeseran Kesetimbangan Kesetimbangan Homogen Kesetimbangan Heterogen Azas le Chatelier D. PETA KONSEP Industri
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 1 1. KESETIMBANGAN DINAMIS DAN TETAPAN KESETIMBANGAN Tahukah kamu jenis reaksi kimia apa yang terjadi? Agar dapat mengetahuinya, maka materi ini akan dibahas dalam bab kesetimbangan kimia. 1.1 KONSEP KESETIMBANGAN KIMIA Pada keadaan kesetimbangan dinamis, kesetimbangan terjadi karena adanya perubahan dari dua arah. Baik arah maju maupun arah mundur dimana si simbolkan sebagai ́.sebagai contoh jika reaksi. aA (g) ↔ bB (g) dimana suhu reaksi tetap dan kedua senyawa baik senyawa A dan senyawa B dalam keadaan setimbang. Hal itu berarti bahwa kecepatan atau waktu yang diperlukan untuk senyawa A membentuk 1 mol senyawa B memiliki nilai yang sama dengan waktu yang diperlukan untuk senyawa B dapat membentuk 1 mol senyawa A. KOMPONEN MATERI Dirumah kita sering merebus air bukan ?
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 2 1.2 CIRI-CIRI KESETIMBANGAN KIMIA a. Terjadinya pada reaksi reversible (reaksi yang dapat berjalan dua arah atau bolak balik). b. Bersifat dinamis, ( Pada keadaan kesetimbangan dinamis, kesetimbangan terjadi karena adanya perubahan dari dua arah). c. Reaksiseolah berhenti,tetapi secara molekur reaksi terus terjadi. d. Reaksi mencapai kesetimbangan ketika laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri (V1 – V2),sehingga perbandingan konsentrasi dan produk itu tetap. 1.3 SYARAT UNTUK MENCAPAI KESETIMBANGAN a. Berupa reaksi reversibel (dua arah) Umumnya reaksi yang mempunyai fase pereaksi sama dengan fase produknya akan lebih dah berlangsung secara reversibel dibanding dengan reaksi yang fase pereaksinya beda dengan fase produknya. Reaksi kimia berlangsung dua arah, yaitu reaksi reversibel dan reaksi irreversible : Gambar 1.1 Reaksi Reversible dan Ireversibel https://images.app.goo.gl/PPcoa1bFwMBDR3Ay8 • Reaksi reversibel adalah reaksi dua arah (bolak-balik). Untuk jenis reaksi ini, hasil reaksi dapat kembali membentuk reaktan. Contoh : Reaksi pembuatan gas amonia dengan proses Haber Bosch N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) • Reaksi irreversible adalah reaksi satu arah (tidak dapat balik), di mana untuk reaksi ini, hasil reaksi tidak dapat kembali membentuk reaktan kembali. Contoh: Reaksi antara larutan Natrium Hidroksida dengan HCl menghasilkan larutan NaCI
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 3 NaOH (aq) + HCl (aq) ⇄ NaCl (aq) + H2O (l) Pada reaksi reversibel yang terjadi pada sistem tertutup (tidak ada perpindahan materi), kesetimbangan akan tercapai, jika laju reaksi ke arah kanan sama dengan laju reaksi ke arah kiri. Pada kondisi tersebut, tidak ada perubahan yang teramati secara makroskopis. Konsentrasi reaktan seolah-olah tidak berubah atau tetap. Namun secara mikroskopis, reaksi terus berlangsung bolak-balik. Kesetimbangan seperti ini disebut sebagai kesetimbangan dinamis, yaitu proses reaksi bolak-balik yang lajunya sama untuk kedua arah. Pada prinsipnya semua reaksi kimia bersifat reversibel, artinya hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk reaktan . Sebagai contoh reaksi reversibel di alam adalah pembentukan kalsium karbonat stalaktit yang menggantung pada langit-langit gua batu kapur dan stalagmit yang tumbuh pada dasar gua. Contoh pelarutan dan pengendapan kembali batu batu kapur di laboratorium adalah apabila ion Ca2+ dan HCO3 − (misalkan CaCl2 dan NaHCO3) ditempatkan dalam beaker terbuka berisi air, maka segera akan terlihat gelembung gas CO2 dan endapan CaCO3: Ca2+(aq) + 2HCO3 − (aq) ⇄ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(ℓ) Apabila ke dalam larutan tersebut dimasukkan dry ice (CO2 padat), maka padatan CaCO3 akan larut kembali: CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(ℓ) ⇄ Ca2+(aq) + 2 HCO3 − (aq) Percobaan ini menggambarkan reaksi kimia yang reversibel. Bila reaksi kalsium karbonat, air dan karbon dioksida dilakukan dengan cara yang berbeda. Misalkan larutan ion Ca2+ dan HCO3 − ditempatkan dalam wadah tertutup, sehingga CO2 tidak dapat lolos: Ca2+(aq) + 2HCO3 − (aq) ⇄ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(ℓ) Reaksi pembentukan CaCO3 dan CO2 tersebut pada awalnya terus berlangsung, tetapi akhirnya tidak didapatkan perubahan lagi. Dari hasil pengujian didapatkan Ca2+, HCO3 − , CaCO3, CO2, dan H2O di dalam sistim. Tidak adanya perubahan, bukan berarti reaksi telah berhenti, melainkan reaksi telah mencapai kesetimbangan. Pada awalnya, Ca2+ dan HCO3 − bereaksi membentuk produk dengan kecepatan tertentu. Semakin banyak reaktan yang bereaksi, maka kecepatan reaksi semakin lambat. Sebaliknya kecepatan pembentukan produk (CaCO3, CO2 dan H2O) semakin meningkat dengan semakin bertambahnya konsentrasi. Akhirnya, kecepatan reaksi ke kanan (pembentukan CaCO3) sama dengan kecepatan reaksi ke kiri (pelarutan kembali CaCO3).
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 4 Pada keadaan ini, secara makroskopik tidak terlihat adanya perubahan. Dikatakan sistem berada pada keadaan kesetimbangan dinamis, artinya reaksi ke kanan maupun ke kiri terus berlangsung tetapi dengan kecepatan yang sama. Gambar 1.2 Kesetimbangan Dinamis https://images.app.goo.gl/nRyRNv3gre6Mr43F7 Kajian mengenai kesetimbangan fisis menghasilkan informasi yang berguna, misalnya tekanan uap kesetimbangan. Namun, kimiawan sangat tertarik pada proses-proses kesetimbangan kimia, seperti reaksi reversibel yang melibatkan nitrogen dioksida (NO2) dinitrogen tetroksida (N2O4) pada ahapan reaksinya. Contoh reaksi kesetimbangan : N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g) Dapat diamati dengan mudah sebab N2O4 adalah gas tak berwarna, sementara NO2 berwarna cokelat gelap yang membuatnya kadang-kadang tampak jelas di udara yang tercemar. misalkan sejumlah tertentu N2O4 diinjeksikan ke dalam labu kosong. Warna cokelat muda akan segera terlihat, yang mengindikasikan pembentukan molekul NO2. Warna akan semakin tua dengan terus berlangsungnya penguraian N2O4 sampai akhirnya tercapai kesetimbangan Setelah itu, tidak terlihat lagi perubahan warna. Dengan percobaan kita juga dapat mencapai keadaan kesetimbangan dengan memulainya dari NO2 murni atau dengan campuran NO2 dan N2O4. Pada masing-masing kasus tersebut, terlihat perubahan warna pada awalnya yang disebabkan oleh pembentukan NO2 (jika warna semakin tua) atau oleh berkurangnya, NO2 jika warna memudar), dan kemudian keadaan akhimya di mana tidak ada lagi perubahm warna NO2. Bergantung pada suhu sistem yang bereaksi dan pada jumlah awal NO2 dan N2O4, konsentrasi Nq1O2 dan N2O4 pada kesetimbangan berbeda dari satu sistem dengan sistem lainnya.
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 5 Gambar 1.3 Laju Reaksi Bolak Balik https://images.app.goo.gl/z7SwpQ36Qa7Jodut6 Misalnya laju reaksi dinotasikan dengan r1 dan laju reaksi balik r2.r1 bergantung pada konsentrasi N2O4 sedangkan r2 bergantung pada konsentrasi NO2 pada awal reaksi r1 mempunyai nilai maksimum dan r2 = 0 karena belum terdapat NO2.Seiring dengan kekurangannya N2O4 serta bertambahnya NO2,laju reaksi r1 semakin kecil sedangkan laju reaksi r2 semakin besar.pada suatu saat,laju reaksi r1 = r2.kondisi pada r1= r2 disebut keadaan seimbang. Gambar 1.4 Grafik Perubahan Laju Reaksi Terhadap Waktu Pada Reaksi https://images.app.goo.gl/CzZarXdtsSyapE81A N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g) Kesetimbangan tercapai bila r1=r2
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 6 Gambar 1.5 Grafik Perubahan Konsentrasi Terhadap Waktu Pada Waktu Reaksi https://images.app.goo.gl/iLEE2Xke9B6f9J2GA N2O4 (g) ⇄ 2 NO2 (g) Seiring bertambahnya waktu. konsentrasi NO2 (reaktan) turun, sedangkan knsentrasi NO2 (produk) naik. Pada keadaan setimbang konsentrasi masing-masing zat tetap. Jadi, pada keadaan setimbang. secara makroskopis tidak ada perubahan yang dapat diamati atau diukur (seolah-olah reaksi telah berhenti), akan tetapi pada hakekatnya reaksi tetap berlangsung pada tingkat molekul (tingkat mikroskopis) dengan kelajuan ke kanan dan ke kiri sama besar. Oleh karena itu, kesetimbang kimia disebut kesetimbangan dinamis.Seiring bertambahnya waktu. konsentrasi NO, (reaktan) turun, sedangkan knsentrasi NO, (produk) naik. Pada keadaan setimbang konsentrasi masing-masing zat tetap. b. Bersifat dinamis Suatu reaksi kesetimbangan bersifat dinamis, artinya, secara mikroskopis reaksi langsung terus-menerus dalam dua arah dengan laju yang sama. Contoh Kesetimbangan dinamis Reaksi : N2O4(g) = 2NO2(g) Untuk membuktikan bahwa kesetimbangan adalah dinamis, dilakukan percobaan reaksi antara ion besi (III) dengan ion tiosianat SCN− : Fe(H2O)63+(aq) + SCN− (aq) ⇄ Fe(H2O)5(SCN)2+(aq) + H2O(ℓ)
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 7 Hampir tidak berwarna tidak berwarna jingga-merah ke dalam larutan ditambahkan setetes larutan ion SCN− radioaktif dan segera dianalisis. Hasilnya, ion SCN− terdapat di dalam Fe(H2O)5(SCN)2+. Pengamatan ini dapat diterangkan dengan reaksi: Fe(H2O)5(SCN)2+(aq) + H2O(ℓ) ⇄ Fe(H2O)6 3+(aq) + SCN− (aq) Fe(H2O)6 3+ (aq) + S14CN− (aq) ⇄ Fe(H2O)5(S14CN)2+(aq) + H2O(ℓ) Satu-satunya cara agar ion S14CN− radioaktif terikat dalam ion Fe(H2O)5(S14CN)2+ adalah bila reaksi pertukaran dengan air bersifat dinamis dan reversibel, dan terus berlangsung walaupun telah mencapai kesetimbangan. Proses kesetimbangan tidak hanya dinamis dan reversibel, tetapi untuk reaksi yang spesifik, sifat keadaan kesetimbangan adalah sama tak perduli pendekatannya dari arah mana pendekatannya. Contoh: Pengukuran konsentrasi asam asetat dan ion asetat pada kesetimbangan. • Percobaan pertama CH3COOH (aq) + H2O (ℓ) ⇄ CH3CO2 − (aq) + H3O+ (aq) Asam asetat ion asetat ion hidronium Oleh karena asam asetat merupakan asam lemah, maka konsentrasi ion asetat dan ion hydronium yang dihasilkan kecil. • Percobaan kedua NaCH3CO2 (aq) + HCl (aq) ⇄ CH3CO2H (aq) + H2O (ℓ) Natrium asetat asam klorida Oleh karena HCl merupakan asam kuat, maka persamaan reaksi ioniknya: CH3CO2 − (aq) + H3O+ (aq) ⇄ CH3CO2H(aq) + H2O(ℓ) Ion asetat ion hidronium asam asetat Jika pada percobaan pertama konsentrasi awal asam asetat 1 mol, dan pada percobaan kedua konsentrasi awal natrium asetat dan HCl masing-masing 1 mol (semuanya dalam volume yang sama), maka konsentrasi asam asetat, ion asetat dan ion hidronium pada kesetimbanga adalah identik. c. Dilakukan dalam sistem tertutup Sistem tertutup adalah suatu sistem reaksi di mana zat-zat yang bereaksi
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 8 maupun zat-zat yang bereaksi maupun zat-zat hasil reaksi tidak ada yang meninggalkan sistem, kalau ada salah satu zat yang meninggalkan sistem, maka reaksi tidak dapat berlangsung bolak-balik. Sistem dikatakan tertutup jika diantara sistem dan lingkungan tidak terjadi pertukaran materi 1.4 TETAPAN KESETIMBANGAN 1. Tetapan Kesetimbangan (K) Tetapan kesetimbangan (K) merupakan konstanta (angka/nilai tetap) perbandingan zat ruas kanan dengan ruas kiri pada suatu reaksi kesetimbangan. Dengan kata lain, tetapan kesetimbangan merupakan angka yang menunjukkan perbandingan secara kuantitatif antara produk dengan reaktan. 2. Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc) Kesetimbangan Kc dibedakan atas dua, yaitu: • Kesetimbangan Homogen Sesuai dengan namanya yang mengandung ini merupakan jenis kesetimbangan yang terjadi pada saat produk dan juga reaktan-nya berasal dari fase yang sama, yaitu seluruhnya gas (g) atau seluruhnya cairan (aq). Misalnya sebagai berikut: aA (aq) + bB (aq) ⇄ cC (aq) + dD (aq) Maka, nilai kesetimbangan disusun sebagai berikut: = [] [] [] [] Dimana: Kc = tetapan kesetimbangan (molar) [A] = molaritas zat A (M) [B] = molaritas zat B (M) [C] = molaritas zat C (M) [D] = molaritas zat D (M) • Kesetimbangan Heterogen Kesetimbangan heterogen merupakan jenis kesetimbangan yang terjadi pada saat produk dan reaktan memiliki fase yang berbeda. Di mana yang hanya mempengaruhi tetapan kesetimbangan hanya unsur yang berwujud
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 9 gas (g) dan cairan (aq). Misalnya sebagai berikut: aA (aq) + bB (s) ⇄ cC (s) + dD (g) Maka, nilai kesetimbangan disusun sebagai berikut: = [] [] Dimana: Kc = tetapan kesetimbangan [A] = Molaritas zat A (M) [D] = Molaritas zat D (M). Zat B tidak masuk dalam rumus karena merupakan fase padat (s) yang nilai molaritasnya adalah Misalnya : 1. Pembuatan senyawa padatan amonium klorida pada industri kimia. NH3 (g) + HCl (g) ⇄ NH4Cl (s) Amonium klorida berbentuk padatan, sehingga konsentrasi molaritasnya adalah 1. Maka, tetapan kesetimbangan yang didapatkan adalah: = 1 [3 ] [HCl] Selain padatan, zat berwujud cair atau liquid juga memiliki molaritas 1. Hal ini karena senyawa fasa padat dan cair adalah senyawa murni yang tidak diencerkan dengan air ataupun dicampur dengan pelarut lain. Contoh soal Satu liter campuran gas pada suhu 100 ℃ pada keadaan setimbang mengandung 0,0045 mol dinitrogen tetraoksida dan 0,03 mol nitrogen
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 10 dioksida. Tuliskan rumus tetapan kesetimbangan gas tersebut, dan hitung tetapan kesetimbangannya. Penyelesaian : N2O4(g) ⇄ NO2(g) Persamaan di atas harus disetarakan dulu menjadi: N2O4(g) ⇄ 2NO2(g) • Rumus tetapan kesetimbangan dituliskan sebagai perbandingan molaritas produk (nitrogen dioksida) dengan molaritas reaktan (dinitrogen tetraoksida) yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya, sehingga dapat dituliskan sebagai berikut: = [3 ] 2 [24 ] • Nilai tetapan kesetimbangan = [3 ] 2 [24 ] = (0,03) 2 (0,0045) = 0,2 Jadi, tetapan kesetimbangannya sebesar 0,2 mol/L 3. Tetapan Kesetimbangan Tekanan Parsial (Kp) Berbeda dengan kesetimbangan konsentrasi atau Kc, pada tetapan kesetimbangan kimia tekanan parsial atau Kp hanya fase dalam wujud gas yang diperhitungkan mempengaruhi tetapan keseimbangannya. Untuk menentukan tekanan parsial suatu zat dari tekanan parsial totalnya digunakan persamaan sebagai berikut: =
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 11 Sama halnya dengan tetapan kesetimbangan konsentrasi, tetapan kesetimbangan tekanan parsial juga dibagi menjadi 2 (dua) yaitu reaksi homogen dan heterogen. • Kp Reaksi Homogen Misalnya untuk reaksi kesetimbangan berikut: aA (aq) + bB (aq) ⇄ cC (aq) + dD (aq) = [ ] [] [ ] [] • Kp Reaksi Heterogen Karena reaksi heterogen hanya memperhitungkan fase berwujud gas (g) yang mempengaruhi tetapan kesetimbangan. Misalnya sebagai berikut: aA (aq) + bB (s) ⇄ cC (s) + dD (g) = [] [ ] 4. Tetapan Kesetimbangan Kc dan Kp Konsentrasi di dalam persamaan konstanta kesetimbangan biasanya dinyatakan dengan mol/L (M), oleh karena itu simbol K seringkali dituliskan dengan Kc (tetapan kesetimbangan konsentrasi). Akan tetapi untuk gas, konsentrasi reaktan atau produk dapat dinyatakan dengan tekanan parsial p, sehingga K dituliskan dengan Kp (tetapan kesetimbangan parsial). • Tetapan kesetimbangan Kc merupakan perbandingan (hasil bagi) antara konsentrasi molar zat-zat ruas kanan dengan konsentrasi molar zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisiennya. Karena fasa padat (s) dan cair (l) tidak memiliki konsentrasi, maka kedua fasa ini tidak dilibatkan dalam rumus tetapan kesetimbangan Kc dan diberi nilai=1. • Tetapan kesetimbangan Kp merupakan perbandingan (hasil bagi) antara tekanan parsial (Px) zat-zat ruas kanan dengan tekanan parsial zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisien masing-masing. Hanya zat yang berfasa gas (g) yang diperhitungkan dalam rumus tetapan kesetimbangan Kp. Zat dengan fasa selain gas (s, l, aq) tidak dicantumkan dalam rumus tetapan kesetimbangan Kp, tetapi diberi nilai = 1.
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 12 a. Kp Reaksi Homogen Misalnya untuk reaksi kesetimbangan berikut: aA (aq) + bB (aq) ⇄ cC (aq) + dD (aq) = [ ] [] [ ] [] b. Kp Reaksi Heterogen Karena reaksi heterogen hanya memperhitungkan fase berwujud gas (g) yang mempengaruhi tetapan kesetimbangan. Misalnya sebagai berikut: aA (aq) + bB (s) ⇄ cC (s) + dD (g) = [] [ ] 5. Hubungan Kc dan Kp Secara matematis, hubungan keduanya tersusun sebagai berikut: = () ∆ Di mana: R = konstanta 0,082 L atm/mol K. T = suhu Kelvin (K). ∆ = (total mol produk gas) - (total mol reaktan gas). Bila Δn = 0. maka Kp = Kc. 1.5 UJI KOMPETENSI PILIHAN BERGANDA 1. Pada reaksi kesetimbangan :A + B ↔ C + O Kesetimbangan akan lebih cepat tercapai apabila … A. Zat A ditambah BTkdib
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 13 4. Persamaan reaksi kesetimbangan suatu gas:2A(g) + B(g) ↔ A2B(g) H = -X Kj Gambar partikel pada kesetimbangan sesaat ditunjukkan berikut ini: Keterangan:=A=B=A2B
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 14 5. Untuk reaksi kesetimbangan: 2NO2(g) ↔ N2O4(g), berikut ini manakah pernyataan yang benar : I. NO2 dikurangi, kesetimbangan bergeser kekiri. II. Volume wadah diperbesar, kesetimbangan bergeser kekanan III. Kedalam wadah ditambah gas Helium, maka kesetimbangan bergeser kekanan A. I, II dan III
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 15 7. Reaksi kesetimbangan bergeser kekiri jika… A. Konsentrasi O2 ditambah B. Suhu diturunkan C. Tekanan diperkecil D. Konsentrasi NO2 dikurangi E. Volume diperbesar Penyelesaian:
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 16 9. Pada reaksi A(g) + 2B(g) ↔ C(g) + 2D(g) memiliki konsentrasi awal A dan B, masing – masing adalah 2M dan 1,5M. Setelah kesetimbangan tercapai, konsentrasi A adalah 1,5M. Harga Kc dari reaksi tersebut adalah … A. 0,75 B067
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A ESSAY 17 1. Suatu sistem kesetimbangan bersifat dinamis-mikroskopis artinya … Pembahasan : Kesetimbangandinamisyaituprosesbolak-balikdenganlajuyangsamauntuk
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 18
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 19 2. PERGESERAN KESETIMBANGAN DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHINYA 4. Dalam ruang 1 liter, pada temperatur 27oC terdapat kesetimbangan PCl5 (g)↔PCl3 (g) + Cl2 (g) Jika pada keadaan tersebut harga Kc = 0,25 M dan R = 0,082 L atm K1 mol -1 berapa harga Kp zat tersebut … Pembahasan : 5. Tetapan kesetimbangan reaksi 2BaO2(s)↔2BaO (s) + O2(g) diberikan oleh … Pembahasan : Kc = [O2] Karena jika terdapat fase gas dan fase padat yang menentukan Kc adalah fase gas. Pada Kc solid dan liquid diabaikan karena tekanan dan konsentrasinya sangat kecil sehingga diabaikan. Dan juga solid dan liquid diabaikan karena pergerakan partikel solid dan liquid itu sangat lambat sehingga tidak mempengaruhi kesetimbangan.
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 20 2.1 PERGESERAN KIMIA 2.2 FAKTOR- FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KESETIMBANGAN Henri Louis Le Chatelier(1884) berhasil menyimpulkan pengaruh faktor luar tehadap kesetimbangan dalam suatu azas yang dikenal dengan azas Le Chatelier sebagai berikut. Gambar 2.2 Faktor Yang Memperngaruhi Kesetimbangan https://images.app.goo.gl/Jb5kwe8x22WApt6n9 Dalam pengembangan produk ini akan lebih difokuskan pada tiga faktor saja yaitu pengaruh temperatur, pengaruh konsentrasi, pengaruh tekanan dan volume. Azas Le Chatelier Jika pada sistem kesetimbangan diberikan aksi, maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi tadi diupayakan sekecil mungkin. Aksi-aksi yang dapat mempengaruhi terjadinya pergeseraan kesetimbangan antara lain perubahan konsentrasi, perubahan volume, perubahan tekanan, perubahan jumlah mol, perubahan temperatur, dan katalisator. Secara singkat, azas Le Chatelier dapat dinyatakan sebagai: Reaksi = - Aksi Artinya : Bila pada sistem kesetimbangan dinamik terdapat gangguan dari luar sehingga kesetimbangan dalam keadaan terganggu atau rusak maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga gangguan itu berkurang dan bila mungkin akan kembali ke keadaan setimbang lagi. Cara sistem bereaksi adalah dengan melakukan pergeseran ke kiri atau ke kanan. Tahu gak sih,apa maksud dari Azas Le Chatelier ? Gambar 2.1 Henry Louis Le Chatelier (8 Oktober 1850) https://images.app.goo.gl/F7F ou8udVfyT1Xf8A
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 21 a. Pengaruh Temperatur Sesuai dengan azas Le Chatelier, jika suhu atau temperature suatu sistem kesetimbangan dinaikkan, maka reaksi sistem menurunkan temperatur, kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (ke pihak reaksi endoterm). Sebaliknya jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi eksoterm. b. Pengaruh Konsentrasi Sesuai dengan azas Le Chatelier (Reaksi = - aksi) , jika konsentrasi salah satu komponen tersebut diperbesar, maka reaksi sistem akan mengurangi komponen tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu komponen diperkecil, maka reaksi sistem adalah menambah komponen itu. c. Pengaruh Tekanan dan Volume Penambahan tekanan dengan cara memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi semua komponen. Sesuai dengan azas Le Chatelier, maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan. Sebagaimana diketahui, tekanan gas bergantung pada jumlah molekul dan tidak bergantung pada jenis gas. Oleh karena itu, untuk mengurangi tekanan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Sebaliknya, jika tekanan dikurangi dengan cara memperbesar volume, maka system akan bereaksi dengan menambah tekanan dengan cara menambah jumlah molekul. Reaksi akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih besar. 2.3 UJI KOMPETENSI PILIHAN BERGANDA 1. Perhatikan reaksi : 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) + 45 kkal Jika suhu diturunkan, yang terjadi adalah … A. Tidak terjadi pergeseran BJumlahSO2danO2bertambah
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 22 4. Reaksi kesetimbangan: N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) ∆H = -17 kkal, kesetimbangan akan bergeser ke kanan apabila… A. Suhu dinaikkan B. Ditambahkan katalis C.Volumediperbesar
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 23 7. Agar pada reaksi kesetimbangan : N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3 H = -92 kj Jumlah gas NH3 yang dihasilkan maksimal. Maka tindakan yang diperlukan adalah … A. memperbesar volume
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 24 9. Penurunan temperatur pada reaksi kesetimbangkan: N204(g) ↔ 2N02(g) ∆H o = +57,9 kJ Akan memperbesar harga tetapan kesetimbangan reaksi tersebut,sebab… A. Nilai tetapan kesetimbangan (K) bergantung pada temperatur.
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 25 ESSAY 1. Pada suhu tertentu adalah 2,5. Bila reaksi ke arah C dan D adalah eksotermik, maka bila suhu dinaikkan, tetapan kesetimbangan menjadi . . . Pembahasan : Sesuai dengan azas Le Chatelier “ jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser kearah reaksi yang menyerap kalor (reaksi endoterm). Jika suhu diturunkanmakareaksibergeserkearahreaksiyangmelepaskalor(reaksi
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 26 3. PENERAPAN KESETIMBANGAN DALAM INDUSTRI Dalam industri yang melibatan reaksi kesetimbangan kimia, produk reaksi yang
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 27 dihasilkantidak akan bertambah ketika system telah mencapai kesetimbangan. Produk reaksi akankembali dihasilkan, jika dilakukan perubahan konsentrasi, perubahan suhu, atau perubahan tekanan dan volume. Pada bagian ini akan dibahas bagaimana proses produksi amonia (NH3) dan asam sulfat (H2SO4) dalam industry. Kedua bahan kimia tersebut dalam proses pembuatannya melibatkan reaksi kesetimbangan, yang merupakan tahap paling menentukan untuk kecepatan produksi. 3.1 Pembuatan Amonia (NH3) dengan Proses Haber Bosh Gambar 3.1 Proses Haber Bosh Pada Pembuatan Amonia https://images.app.goo.gl/7BZX71Tjt8whbV1C8 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 industry 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 industry pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman. Perhatikan skema proses Haber Bosch.
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 28 Gambar 3.2 Skema Pembuatan Amonia Menurut Proses Habert Bosch https://images.app.goo.gl/X8xD22gHPCSY1cZ3A Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah : N2(g) + 3H2(g) > 2NH3(g) = —92,4 kJ 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 500°C sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Peranan katalisator dalam industri amonia juga sangat diperlukan untuk mempercepat terjadinya kesetimbangan. Tentunya kalian masih ingat dengan katalisator bukan? Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat reaksi tetapi zat tersebuttidak ikut bereaksi. Untuk mengurangi reaksi balik, amonia yang terbentuk harus 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. Keadaan reaksi untuk menghasilkan NH3 sebanyak-banyaknya disebut kondisi optimum. Kondisi optimum padaindustri amoniak dilakukan pada suhu 6000C dan tekanan ruangan 1000 atm.
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 29 3.2 Pembuatan Asam Sulfat (H2SO4) Asam sulfat merupakan bahan industri kimia yang penting, yaitu digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan pupuk. Proses pembuatan asam sulfat (H2SO4) sebenarnya ada dua cara, yaitu dengan proses kamar timbal dan proses kontak. Proses kamar timbal sudah lama ditinggalkan karena kurang menguntungkan. Proses kontak menghasilkan asamsulfat mencapai kadar 99% dan biayanya lebih murah. Gambar 3.3 Skema Pembuatan Asam Sulfat https://images.app.goo.gl/VwKytPLXhHH9tsxL9 Pembuatan asam sulfat meliputi 3 tahap, yaitu sebagai berikut: 1) Pembentukan belerang dioksida, persamaan reaksinya adalah S(s) + O2(g) → SO2(g) 2) Pembentukan belerang trioksida, persamaan reaksinya adalah SO2(g) + O2(g) ⇌ SO3 (g) ΔH = –196 kJ 3) Pembentukan asam sulfat, melalui zat antara, yaitu asam pirosulfat.Persamaan reaksinya adalah SO3(g) + H2SO4(aq) → H2S2O7(aq) H2S2O7(aq) + ½ O2(g) → 2H2SO4(aq) 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. Untuk memperbanyak hasil harus memperhatikan azas Le Chatelier.
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 30 • Reaksi tersebut menyangkut tiga partikel pereaksi (2 partikel SO2 dan 1 partikel gas O2) untuk menghasilkan 2 partikel SO3. Jadi, perlu dilakukan pada tekanan tinggi. • Reaksi ke kanan adalah reaksi eksoterm ( ∆H = - 196 kJ), berarti harus dilakukan padasuhu rendah. Masalahnya, pada suhu rendah reaksinya menjadi lambat. Seperti pada pembuatan amonia, permasalahan ini dapat diatasi dengan penambahan katalis V2O5. Dari penelitian didapat kondisi optimum untuk proses industri asam sulfat adalah padasuhu antar 400 C –4500C dan tekanan 1 atm. 3.3 UJI KOMPETENSI PILIHAN BERGANDA 1. Konsep kesetimbangan kimia sangat berguna pada proses industri, karena… A. Semua reaksi yang berguna dalam industri adalah reaksi kesetimbangan B. Pada saat bersamaan kita dapat memperoleh produk dan hasil reaksi baliknya
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 31 5. Diketahui suatu reaksi setimbang dalam industri: 2A + B ⇌ C Manakah cara yang akan meningkatkan produksi dari proses ini? A. Mengurangi jumlah A B. Mengurangi jumlah B C. Meningkatkan suhu
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 32
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 33 9. Dilema besar yang dihadapi pada proses produksi amonia adalah… A. Dibutuhkan tekanan tinggi dan suhu rendah agar reaksi berjalan B. Dibutuhkan tekanan rendah dan suhu tinggi agar reaksi berjalan C. Reaksi berlangsung lambat pada suhu rendah, namun peningkatan suhu akan mengurangi jumlah produk yang terbentuk D. Reaksi berlangsung lambat pada tekanan rendah, namun tekanan tinggi sulit diwujudkan/terlalu mahal E. Tidak ada pilihan yang tepat KUNCI : C 10. Untuk mengatasi masalah yang dihadapi pada proses produksi amonia, maka… A. Jumlah nitrogen dan hidrogen terus ditambah B. Produk didinginkan dan sisa gas diresirkulasi kembali C. Produk didistilasi untuk mengambil amonia D. Digunakan katalis E. Digunakan tekanan sedang dan suhu sangat tinggi KUNCI : B ESSAY 1. Mengapa pada proses kontak belerang trioksida tidak langsung dilarutkan di dalam air untuk memperoleh asam sulfat? Pembahasan :
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 34 4. Jelaskan pembuatan amonia dengan proses Haber! Pembahasan : Pembuatan amonia menurut proses Haber-Bosch yang optimum dilakukan dengan menurut reaksi: N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-924kJ
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 35 VIDEO PEMBELAJARAN KESETIMBANGAN KIMIA
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 36 https://youtu.be/RetqhOwIkKM
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 37 LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD) 1. Neraca 2. Gelas beker 50 ml. (2) 3. Pengaduk 4. Pipet tetes 5. Silinder ukur 10 mL atau 25 mL 6. Timbal(II) sulfat padat, PbSO4 7. Larutan natrium iodida, Nal 1 M 8. Larutan natrium sulfat, Na2SO4 1 M Eksperimen Sederhana Selama melakukan eksperimen, bekerja samalah dengan teman-teman kalian. Tuliskan hasil eksperimen apa adanya, jangan dibuat-buat. Ilmuwan cermar dalam bekerja, teliti dalam pengamatan, dan jujur dalam melaporkan data ekspeń. men. Tidak menjadi masalah jika hasil eksperimen kalian tidak sesuai dengan teori. Sampaikan pada forum diskusi untuk didiskusikan alasannya. TUJUAN Mengamati suatu reaksi kimia yang berlangsung bolak-balik : ALAT DAN BAHAN : CARA KERJA : 1. Timbanglah I gram PbSO, dan masukkan ke dalam gelas beker. Ukurlah 10 mL larutan Nal 1 M dengan pipet, teteskan ke dalam gelas beker dan aduk campuran itu. Perhatikan perubahan warna endapan. Catatlah pengamatan kalian. 2. Dekantasikan larutan dari gelas beker, kemudian cuci endapan dengan air. 3. Pindahkan separuh endapan ke dalam gelas beker yang lain. Tambahkan kira-kira 10 mL larutan Na,SO, 1 M dan aduk campuran. Perhatikan perubahan warna endapan dengan membandingkan warna dalam kedua gelas beaker. Catatlah pengamatan kalian. Pertanyaan : Lakukan diskusi untuk menjawab pertanyaan berikut. 1. Reaksi apa yang terjadi antara timbal(II) sulfat dengan larutan natrium iodida dan antara endapan hasil reaksi dengan larutan natrium sulfat? A. PbSO4 (s) + Nal(aq) → B. Endapan I + Na,SO (aq) → 2. Buatlah laporan tertulis secara individu. LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD) TUJUAN : ALAT DAN BAHAN : CARA KERJA :
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 38 B. Pembahasan B. HASIL PENGAMATAN Salin dan lengkapilah tabel berikut. Zat-Zat yang Ditambahkan Perubahan yang Terjadi (Warna dan Lain-Lain) PbSO4 + NaI …………. Endapan I + Na2SO4 …………. B. PEMBAHASAN B. Pembahasan B. KESIMPULAN DAN SARAN D. NILAI : A. HASIL PENGAMATAN Salin dan lengkapilah tabel berikut. Zat-Zat yang Ditambahkan Perubahan yang Terjadi (Warna dan Lain-Lain) PbSO4 + NaI …………. Endapan I + Na2SO4 ………….
E – M O D U L B E R B A S I S D I G I T A L K E S E T I M B A N G A N K I M I A 39 TABEL SISTEM PERIODIK UNSUR