KKEESSEETIMBANGAN TIMBANGAN KIMIA
REAKSI BOLAK- BALIK ..................................................................................... HUKUM DAN TETAPAN KESIMBANGAN .......................................................... KESETIMBANGAN DISOSIASI DAN DERAJAT DISOSIASI .............................. PERGESERAN KESETIBANGAN ........................................................................ KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI DAN KEHIDUPAN SEHARI HARI PENERAPAN KESETIMBANGAN DALAM KEHIDUPAN...................................... DAFTAR ISI 1 2 2 3 4 5
Konsentrasi zat-zat pereaksi dan hasil reaksi. Perubahan konsentrasi zat-zat pereaksi dan hasil reaksi dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan. Tekanan. Perubahan tekanan dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan pada reaksi yang melibatkan perubahan volume. Suhu. Perubahan suhu dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan pada reaksi endotermik dan eksotermik. Reaksi bolak balik adalah reaksi kimia yang berlangsung dalam dua arah, di mana zat-zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat-zat pereaksi. Reaksi bolak balik dapat dibedakan dari reaksi berkesudahan (irreversible) berdasarkan arah reaksinya. Pada reaksi berkesudahan, hasil reaksi tidak dapat diubah lagi menjadi zat pereaksi. Misalnya, pada reaksi pembakaran kayu atau proses pengkaratan besi. Abu atau arang hasil pembakaran tidak dapat diubah kembali menjadi kayu seperti semula. Reaksi bolak balik dapat ditulis dalam persamaan reaksi yang memiliki dua panah, satu panah ke kanan untuk menunjukkan arah reaksi ke kanan dan satu panah ke kiri untuk menunjukkan arah reaksi ke kiri. Misalnya, reaksi berikut adalah reaksi bolak balik: A + B <=> C + D Pada reaksi di atas, zat A dan B bereaksi membentuk zat C dan D. Namun, zat C dan D juga dapat bereaksi kembali membentuk zat A dan B. Keadaan setimbang adalah keadaan di mana laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri. Pada keadaan setimbang, konsentrasi zat-zat pereaksi dan hasil reaksi tidak berubah lagi. Pada reaksi bolak balik, keadaan setimbang terjadi ketika laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri. Keadaan setimbang ini bersifat dinamis, artinya reaksi tetap berlangsung, tetapi tidak ada perubahan konsentrasi zat-zat pereaksi dan hasil reaksi. Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan reaksi bolak balik adalah sebagai berikut: REAKSI BOLAK BALIK Katalisator. Katalisator tidak mempengaruhi kedudukan kesetimbangan, tetapi dapat mempercepat laju reaksi ke kanan dan ke kiri sehingga kesetimbangan tercapai lebih cepat. Reaksi antara timbal (II) sulfat dan natrium iodida: Reaksi antara nitrogen dan hidrogen membentuk amonia: Reaksi antara asam asetat dan aseton membentuk asetilasi asetat: Contoh reaksi bolak balik Berikut adalah beberapa contoh reaksi bolak balik: Pb(SO4)2(aq) + 2NaI(aq) <=> PbI2(s) + Na2SO4(aq) Pada reaksi ini, timbal (II) sulfat dan natrium iodida bereaksi membentuk timbal iodida dan natrium sulfat. Namun, timbal iodida juga dapat bereaksi kembali membentuk timbal (II) sulfat dan natrium iodida. N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g) Pada reaksi ini, nitrogen dan hidrogen bereaksi membentuk amonia. Namun, amonia juga dapat bereaksi kembali membentuk nitrogen dan hidrogen. CH3COOH(aq) + CH3COCH3(aq) <=> (CH3CO)2O(aq) Pada reaksi ini, asam asetat dan aseton bereaksi membentuk asetilasi asetat. Namun, asetilasi asetat juga dapat bereaksi kembali membentuk asam asetat dan aseton. Reaksi bolak balik memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, misalnya dalam proses industri, biokimia, dan lingkungan. 1
K = tetapan kesetimbangan [C1], [C2], ... = konsentrasi zat-zat hasil reaksi [A1], [A2], ... = konsentrasi zat-zat pereaksi Suhu. Kenaikan suhu akan menyebabkan nilai tetapan kesetimbangan bertambah untuk reaksi eksotermik dan berkurang untuk reaksi endotermik. Tekanan. Kenaikan tekanan akan menyebabkan nilai tetapan kesetimbangan bertambah untuk reaksi yang melibatkan perubahan volume dan berkurang untuk reaksi yang tidak melibatkan perubahan volume. Konsentrasi zat-zat pereaksi dan hasil reaksi. Perubahan konsentrasi zat-zat pereaksi dan hasil reaksi hanya akan mempengaruhi kedudukan kesetimbangan, tetapi tidak akan mempengaruhi nilai tetapan kesetimbangan. Hukum Kesetimbangan Hukum kesetimbangan adalah hukum yang menyatakan bahwa pada keadaan setimbang, hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat pereaksi pada suhu dan tekanan tertentu memiliki nilai yang konstan. Rumus hukum kesetimbangan dapat ditulis sebagai berikut: K = [C1][C2]... / [A1][A2]... Keterangan: Tetapan Kesetimbangan Tetapan kesetimbangan (K) adalah nilai yang menyatakan perbandingan hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat pereaksi pada suhu dan tekanan tertentu. Tetapan kesetimbangan memiliki nilai yang konstan pada suhu dan tekanan tertentu. Namun, nilai tetapan kesetimbangan dapat berubah jika suhu atau tekanan berubah. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Tetapan Kesetimbangan Faktor-faktor yang mempengaruhi tetapan kesetimbangan adalah sebagai berikut: Contoh Tetapan Kesetimbangan Berikut adalah beberapa contoh tetapan kesetimbangan : HUKUM DAN TETAPAN KESIMBANGAN Reaksi antara nitrogen dan hidrogen membentuk amonia: Reaksi antara asam asetat dan aseton membentuk asetilasi asetat: Reaksi antara timbal (II) sulfat dan natrium iodida membentuk timbal iodida dan natrium sulfat: N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g) Tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini pada suhu 25 °C adalah 1,7 × 10^-3. CH3COOH(aq) + CH3COCH3(aq) <=> (CH3CO)2O(aq) Tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini pada suhu 25 °C adalah 2,2 × 10^-3. Pb(SO4)2(aq) + 2NaI(aq) <=> PbI2(s) + Na2SO4(aq) Tetapan kesetimbangan untuk reaksi ini pada suhu 25 °C adalah 2,0 × 10^16. Tetapan kesetimbangan memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, misalnya dalam proses industri, biokimia, dan lingkungan. α = derajat disosiasi [C] = konsentrasi zat hasil disosiasi [A] = konsentrasi zat mula-mula Reaksi penguraian air menjadi ion hidrogen dan ion hidroksida: Kesetimbangan disosiasi adalah kesetimbangan yang melibatkan reaksi penguraian suatu zat menjadi zat-zat lain yang lebih sederhana. Reaksi penguraian ini disebut reaksi disosiasi. Derajat disosiasi adalah perbandingan antara jumlah mol zat yang terurai terhadap jumlah mol zat mula-mula. Derajat disosiasi dilambangkan dengan huruf Yunani α. Hubungan antara kesetimbangan disosiasi dan derajat disosiasi dapat dirumuskan sebagai berikut: \alpha = \frac{[C]}{[A]} Keterangan: Contoh Kesetimbangan Disosiasi Berikut adalah contoh kesetimbangan disosiasi: H2O(l) <=> H+(aq) + OH-(aq) Pada reaksi ini, air terurai menjadi ion hidrogen dan ion hidroksida. Derajat disosiasi air pada suhu 25 °C adalah 1,8 × 10^-7. KESETIMBANGAN DISOSIASI DAN DERAJAT DISOSIASI 2
3 Reaksi penguraian asam asetat menjadi ion hidrogen dan ion asetat: Konsentrasi zat mula-mula. Derajat disosiasi akan semakin besar jika konsentrasi zat mula-mula semakin kecil. Suhu. Kenaikan suhu akan menyebabkan derajat disosiasi semakin besar. Kekuatan asam atau basa. Derajat disosiasi asam atau basa akan semakin besar jika kekuatan asam atau basanya semakin besar. Proses industri, misalnya dalam proses pembuatan amonia dan asam sulfat. Biokimia, misalnya dalam reaksi metabolisme dalam tubuh. Lingkungan, misalnya dalam reaksi penguraian polutan. CH3COOH(aq) <=> H+(aq) + CH3COO-(aq) Pada reaksi ini, asam asetat terurai menjadi ion hidrogen dan ion asetat. Derajat disosiasi asam asetat pada suhu 25 °C adalah 0,019. Artinya, dari 100 molekul asam asetat, hanya 1,9 molekul yang terurai menjadi ion hidrogen dan ion asetat. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Derajat Disosiasi Faktor-faktor yang mempengaruhi derajat disosiasi adalah sebagai berikut: Aplikasi Kesetimbangan Disosiasi Kesetimbangan disosiasi memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, misalnya dalam: PERGESERAN KESETIMBANGAN Proses industri, misalnya dalam proses pembuatan amonia dan asam sulfat. Biokimia, misalnya dalam reaksi metabolisme dalam tubuh. Lingkungan, misalnya dalam reaksi penguraian polutan. Pergeseran Kesetimbangan Akibat Perubahan Tekanan Perubahan tekanan dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan pada reaksi yang melibatkan perubahan volume. Reaksi yang melibatkan perubahan volume akan bergeser ke arah yang jumlah mol produknya lebih kecil jika tekanan dinaikkan, dan bergeser ke arah yang jumlah mol produknya lebih besar jika tekanan diturunkan. Pergeseran Kesetimbangan Akibat Perubahan Suhu Perubahan suhu dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan pada reaksi eksotermik dan endotermik. Reaksi eksotermik akan bergeser ke arah reaktan jika suhu dinaikkan, dan bergeser ke arah produk jika suhu diturunkan. Reaksi endotermik akan bergeser ke arah produk jika suhu dinaikkan, dan bergeser ke arah reaktan jika suhu diturunkan. Pergeseran Kesetimbangan Akibat Katalisator Katalisator tidak mempengaruhi kedudukan kesetimbangan, tetapi dapat mempercepat laju reaksi ke kanan dan ke kiri sehingga kesetimbangan tercapai lebih cepat. Aplikasi Pergeseran Kesetimbangan Pergeseran kesetimbangan memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari, misalnya dalam: Misalnya, dalam proses pembuatan amonia, kesetimbangan reaksi bergeser ke arah produk jika tekanan dinaikkan. Hal ini karena pada tekanan tinggi, jumlah mol produk lebih kecil daripada jumlah mol reaktan. Dengan demikian, jumlah mol produk yang terbentuk akan lebih banyak jika tekanan dinaikkan. Konsentrasi Tekanan Suhu Katalisator Pergeseran kesetimbangan adalah perubahan komposisi kesetimbangan yang terjadi akibat perubahan faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan adalah sebagai berikut: Pergeseran Kesetimbangan Akibat Perubahan Konsentrasi Perubahan konsentrasi zat-zat pereaksi dan hasil reaksi dapat menyebabkan pergeseran kesetimbangan. Perubahan konsentrasi zat-zat pereaksi akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah produk, sedangkan perubahan konsentrasi zat-zat hasil reaksi akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah reaktan.
Pembuatan amonia Pembuatan asam sulfat Pembuatan metanol Kesetimbangan Kimia dalam Industri Kesetimbangan kimia banyak digunakan dalam industri untuk menghasilkan produk-produk yang dibutuhkan manusia. Berikut adalah beberapa contoh kesetimbangan kimia dalam industri: Pembuatan amonia merupakan salah satu reaksi kesetimbangan kimia yang paling penting dalam industri. Amonia digunakan sebagai bahan baku untuk membuat pupuk, bahan peledak, dan bahan kimia lainnya. Reaksi pembuatan amonia adalah sebagai berikut: N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g) Pada reaksi ini, nitrogen dan hidrogen bereaksi membentuk amonia. Kesetimbangan reaksi ini bergeser ke arah produk jika tekanan dinaikkan. Hal ini karena pada tekanan tinggi, jumlah mol produk lebih kecil daripada jumlah mol reaktan. Dengan demikian, jumlah mol produk yang terbentuk akan lebih banyak jika tekanan dinaikkan. Pembuatan asam sulfat merupakan salah satu reaksi kesetimbangan kimia yang paling banyak digunakan dalam industri. Asam sulfat digunakan sebagai bahan baku untuk membuat berbagai produk, seperti pupuk, deterjen, dan cat. Reaksi pembuatan asam sulfat adalah sebagai berikut: S(s) + SO2(g) + 2O2(g) <=> 2SO3(g) Pada reaksi ini, belerang, sulfur dioksida, dan oksigen bereaksi membentuk asam sulfat. Kesetimbangan reaksi ini bergeser ke arah produk jika tekanan dinaikkan. Hal ini karena pada tekanan tinggi, jumlah mol produk lebih kecil daripada jumlah mol reaktan. Dengan demikian, jumlah mol produk yang terbentuk akan lebih banyak jika tekanan dinaikkan. Pembuatan metanol merupakan salah satu reaksi kesetimbangan kimia yang penting dalam industri. Metanol digunakan sebagai bahan bakar, bahan baku untuk membuat plastik, dan bahan kimia lainnya. Reaksi pembuatan metanol adalah sebagai berikut: CO(g) + 2H2(g) <=> CH3OH(g) KESETIMBANGAN KIMIA DALAM INDUSTRI DAN KEHIDUPAN SEHARI HARI Pengaturan pH darah Siklus oksigen dalam tubuh Proses fotosintesis Pada reaksi ini, karbon monoksida dan hidrogen bereaksi membentuk metanol. Kesetimbangan reaksi ini bergeser ke arah produk jika tekanan dinaikkan. Hal ini karena pada tekanan tinggi, jumlah mol produk lebih kecil daripada jumlah mol reaktan. Dengan demikian, jumlah mol produk yang terbentuk akan lebih banyak jika tekanan dinaikkan. Kesetimbangan Kimia dalam Kehidupan Sehari-hari Kesetimbangan kimia juga banyak terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Berikut adalah beberapa contoh kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari: pH darah harus dipertahankan pada kisaran 7,35-7,45. Kesetimbangan kimia berperan penting dalam pengaturan pH darah. Kesetimbangan antara asam karbonat dan bikarbonat berperan penting dalam menjaga pH darah. Oksigen diangkut oleh hemoglobin dalam darah ke sel-sel tubuh. Oksigen di dalam sel akan bereaksi dengan glukosa untuk menghasilkan energi. Kesetimbangan antara oksigen dan hemoglobin berperan penting dalam siklus oksigen dalam tubuh. Proses fotosintesis merupakan proses yang digunakan oleh tumbuhan untuk menghasilkan makanan. Pada proses fotosintesis, karbon dioksida dan air bereaksi dengan bantuan cahaya matahari untuk menghasilkan glukosa dan oksigen. Kesetimbangan antara karbon dioksida, air, dan oksigen berperan penting dalam proses fotosintesis. Kesetimbangan kimia merupakan salah satu konsep penting dalam ilmu kimia yang memiliki banyak aplikasi dalam kehidupan sehari-hari. 4
KLIK DISINI SIMAK VIDEO INI UNTUK MELIHAT PENERAPAN KESETIMBANGAN KIMIA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI 5