PERGESERAN KESETIMBANGAN SMAIT AL USWAH SURABAYA 2023
Puji syukur kami haturkan ke hadirat Allah SWT yang senantiasa melimpahkan segala rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan modul ini. Modul ini disusun sebagai bahan ajar dalam kegiatan Praktik Pembelajaran pada Program Pendidikan Profesi Guru Dalam Jabatan tahun 2023. Modul ini digunakan dalam pembelajaran Kimia kelas XI jenjang SMA di SMAIT Al Uswah Surabaya. Pembahasan modul ini dimulai dengan menjelaskan kompetensi dasar dan tujuan pembelajaran yang akan dicapai, peta konsep dan materi yang dipilih untuk pembelajaran. Sebagai bagian dari perangkat pembelajaran, modul ini dipakai untuk melengkapi perangkat lainnya. Pembahasan yang akan disampaikan pun disertai dengan soal-soal yang dapat digunakan untuk mengukur tingkat ketercapaian dan ketuntasan. Penyusun menyadari bahwa di dalam pembuatan modul masih banyak kekurangan, untuk itu penyusun sangat membuka saran dan kritik yang sifatnya membangun. Mudah-mudahan modul ini memberikan manfaat. Penulis Dimas Iqbal, S.Pd KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI 1 3 2 4 5 6 Kata Pengantar Daftar Isi KD dan Tujuan Pembelajaran Peta Konsep Materi Daftar Pustaka
KOMPETENSI DASAR KD 3.9 Menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dan penerapannya dalam industri KD 4.9 Merancang, melakukan, dan menyimpulkan serta menyajikan hasil percobaan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan TUJUAN PEMBELAJARAN Menganalisis pengaruh faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan kimia dengan benar Menyimpulkan penerapan yang tepat faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan kimia dalam industi dengan benar Melakukan percobaan sederhana faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan kimia dengan baik Menganalisis hasil percobaan sederhana faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan kimia dengan baik Menyajikan hasil percobaan sederhana faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan kimia dengan baik Pengetahuan Melalui kegiatan praktikum dan diskusi kelompok, peserta didik mampu : 1. 2. Psikomotor Melalui kegiatan praktikum dan diskusi kelompok, peserta didik mampu : 1. 2. 3.
peta konsep PERGESERAN KESETIMBANGAN AZAS LE CHATELIER FAKTOR PERGESERAN KONSENTRASI SUHU TEKANAN VOLUM PENERAPAN DALAM INDUSTRI
Azas Le Chatelier adalah azas yang digunakan untuk memprediksi pengaruh perubahan kondisi pada kesetimbangan kimia. Azas Le Chatelier berbunyi: “Jika suatu sistem kesetimbangan menerima suatu aksi, maka sistem tersebut akan mengadakan suatu reaksi sehingga pengaruh aksi menjadi sekecil kecilnya” Cara sistem melakukan reaksi adalah dengan melakukan pergeseran ke kiri atau ke kanan. Pergeseran ke kiri artinya laju reaksi ke arah reaktan menjadi lebih besar dan pergeseran ke kanan artinya laju reaksi ke produk menjadi lebih besar. Dalam ilmu kimia, Azas Le Chatelier digunakan untuk memanipulasi hasil dari reaksi bolak-balik (reversibel) bahkan bisa juga untuk memperbanyak produk reaksi. Asas Le Chatelier hanya berlaku untuk kesetimbangan dinamis. Perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar itu dikenal dengan pergeseran kesetimbangan AZAS LE CHATELIER FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERGESERAN KIMIA Suatu sistem dalam keadaan setimbang cenderung untuk mempertahankan kesetimbangannya sehingga jika ada pengaruh dari luar, maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa agar segera diperoleh keadaan kesetimbangan lagi seperti yang diungkapkan oleh Azas Le Chatelier. Beberapa aksi yang dapat menyebabkan pergeseran pada sistem kesetimbangan akan diuraikan berikut ini: 1.KONSENTRASI Jika pada suatu sistem kesetimbangan, konsentrasi salah satu komponen dalam sistem ditambah maka kesetimbangan akan bergeser menjauhi arah penambahan itu, dan bila salah satu komponen dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser mendekati arah pengurangan itu. 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.
Oleh karena itu, pengaruh konsentrasi terhadap kesetimbangan berlangsung sebagaimana yang digambar pada tabel 1 berikut: Contoh: Sistem kesetimbangan pembentukan ammonia N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3 (g) Aksi Arah Pergeseran Menambah reaktan bergeser ke arah produk Mengurangi reaktan bergeser ke arah reaktan Menambah produk bergeser ke arah reaktan Mengurangi produk bergeser ke arah produk Aksi Arah Pergeseran Menambah reaktan (N2 atau H2) bergeser ke arah NH3, produk bertambah reaktan berkurang Mengurangi reaktan (N2 atau H2) bergeser ke arah N2 atau H2, reaktan bertambah produk berkurang Menambah produk (NH3) bergeser ke arah N2 atau H2, reaktan bertambah produk berkurang Mengurangi produk (NH3) bergeser ke arah NH3, produk bertambah reaktan berkurang
Perubahan suhu pada suatu reaksi setimbang akan menyebabkan terjadinya perubahan harga tetapan kesetimbangan (K). Pergeseran reaksi kesetimbangan akibat perubahan suhu ditentukan oleh jenis reaksinya endoterm atau eksoterm. Menurut Azas Le Chatelier, jika sistem kesetimbangan dinaikan suhunya, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah reaksi yang menyerap kalor (reaksi endoterm). Sebaliknya jika sistem kesetimbangan diturunkan suhunya, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah reaksi yang melepas kalor (reaksi eksoterm). Sesuai tabel berikut : Contoh: H2 (g) + CO2 (g) ⇌ H2O (g) + CO (g) ∆H = + 41 kJ reaksi diatas bersifat endoterm ke arah produk (kanan), maka sebaliknya reaksi bersifat eksoterm ke arah reaktan (kiri). Aksi Arah Pergeseran Menaikan Suhu bergeser ke arah reaksi endoterm (harga perubahan entalpi positif) Menurunkan Suhu bergeser ke arah reaksi eksoterm (harga perubahan entalpi negatif) 2. SUHU Aksi Arah Pergeseran Menaikan Suhu bergeser ke arah endoterm yaitu ke kanan, produk bertambah Menurunkan Suhu bergeser ke arah reaksi eksoterm yaitu ke kiri, reaktan bertambah
Konsentrasi gas dalam sebuah ruang, berbanding terbalik dengan volume, sehingga penambahan tekanan dengan cara memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi semua komponen. Sesuai dengan azas Le Chatelier, maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan. 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 molekul gas lebih kecil dan sebaliknya. Contoh: CO (g) + 3H2 (g) ⇌ CH4 (g) + H2O (g) reaksi diatas jika dihitung maka total koeffisien kiri yaitu 1 + 3 = 4 (besar), sedangkan total koeffisien kanan yaitu : 1 + 1 = 2 (kecil). Aksi Arah Pergeseran Memperbesar tekanan bergeser ke arah total koeffisien kecil Memperkecil tekanan bergeser ke arah total koeffisien besar Memperbesar volum bergeser ke arah total koeffisien besar Memperkecil volum bergeser ke arah total koeffisien kecil 3. TEKANAN & VOLUM Aksi Arah Pergeseran Memperbesar tekanan bergeser ke arah kanan, produk bertambah Memperkecil tekanan bergeser ke arah kiri, reaktan bertambah Memperbesar volum bergeser ke arah kiri, reaktan bertambah Memperkecil volum bergeser ke arah kanan, produk bertambah
Dalam industri yang melibatan reaksi kesetimbangan kimia, produk reaksi yang dihasilkan tidak akan bertambah ketika system telah mencapai kesetimbangan. Produk reaksi akan kembali 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. 1. PEMBUATAN AMONIA (NH3) DENGAN PROSES HABER BOSH PENERAPAN DALAM INDUSTRI memperbesar tekanan (1000 atm) menambah katalisator untuk mempercepat reaksi menurunkan suhu ke suhu optimum (600 C) Nitrogen terdapat melimpah di udara, yaitu sekitar 78% volume. Walaupun demikian, senyawa nitrogen tidak terdapat banyak di alam. 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. Perhatikan skema proses Haber Bosch. Reaksi terjadi sesuai reaksi berikut : N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3 (g) ∆H = - kJ (eksoterm) Beberapa cara yang digunakan untuk mengoptimalkan produksi amonia yaitu : 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 asam sulfat mencapai kadar 99% dan biayanya lebih murah
memperbesar tekanan menambah katalisator untuk mempercepat reaksi kesetimbangan menurunkan suhu ke suhu optimum Tahapan penting dalam reaksi kontak adalah reaksi kesetimbangan berikut : SO2 (g) + O2 (g) ⇌ SO3 (g) ΔH = –196 kJ Beberapa cara yang digunakan untuk mengoptimalkan produksi SO3 yaitu :
1. Agar pada reaksi kesetimbangan: Jumlah gas NO yang dihasilkan maksimal, maka tindakan yang diperlukan adalah… A. Menaikan tekanan B. Menurunkan tekanan C. Mengecilkan volum D. Menaikkan suhu E. Memperbesar volume 2. Reaksi kesetimbangan 2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) ∆H = –27 kJ Jika volume diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke …. A. kanan, gas NO2 berkurang B. kanan, gas NO2 bertambah C. kanan, gas NO bertambah D. kiri, gas NO bertambah E. kiri, gas NO berkurang 3. Agar dapat diperoleh gas HBr sebanyak-banyaknya sesuai reaksi H2(g) + Br2(g) ⇌ 2 HBr (g) Δ H= +25 kJ/mol dapat ditempuh dengan cara … A. Pada suhu tetap, volume diperbesar B. Pada suhu tetap, tekanan diperkecil C. Suhu diperbesar D. Suhu dikurangi E. Pada suhu tetap ditambah katalisator LATIHAN SOAL
4. Untuk reaksi kesetimbangan: 2NO2(g) ⇌ 2NO(g) + O2(g) ∆H = –58,02 kJ cokelat tidak berwarna. Jika temperatur dinaikkan, maka arah pergeseran kesetimbangan dan warna tabung reaksi adalah …. A. ke kiri dan berwarna cokelat B. ke kiri dan berwarna tidak berwarna C. ke kanan dan berwarna cokelat D. ke kanan tak berwarna cokelat E. tetap dan berwarna cokelat 5. Pembuatan gas NH3 di pabrik: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ∆H = –x Kj Hasil gas NH3 dapat diperbesar dengan cara …. A. memperbesar tekanan B. memperbesar volum C. memperbesar temperatur D. menambah katalis E. mengurangi gas N2
Johari, J.M.C. dan Rachmawati, M, 2006, Kimia SMA dan MA untuk Kelas XI, Esis, Jakarta Sudarmo, Unggul & Mitayani, Nanik, 2014, Kimia untuk SMA /MA kelas XI, Jakarta, Airlangga Sudiono, Sri & Juari Santosa, Sri dan Pranowo, Deni, 2007, Kimia Kelas XI untuk SMA dan MA, Jakarta, Intan Pariwara https://www.zenius.net/prologmateri/kimia/a/908/Asas-Le-Chatelier https://materiipa.com/reaksi-kesetimbangan-kimia https://beatpaperplane.blogspot.com/2012/10/kesetimbangan-kimia-dalam-industri.htm DAFTAR PUSTAKA