ii Segala puji dan syukur atas kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayahNya, serta shalawat serta salam tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW sehingga penyusunan bahan ajar E-modul ini dapat terselesaikan dengan baik. E-modul ini merupakan bahan ajar sebagai perangkat pendukung belajar bagi peserta didik untuk mencapai kompetensi pengetahuan dan keterampilan pada pembelajaran. E-modul berbasis literasi sains ini diharapkan dapat meningkatkan kemampuan literasi peserta didik dalam pembelajaran kimia kelas XI yaitu materi kesetimbangan kimia. Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu tersusunnya e-modul ini. Penulis menyadari bahwa e-modul ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis sangat memerlukan kritik dan saran yang membangun agar penulis dapat terus meningkatkan kualitas dari e-modul ini. Semoga e-modul ini dapat bermanfaat bagi semua, khususnya bagi peserta didik agar mendapatkan manfaat dan bisa memahami materi kesetimbangan kimia. Tulungagund, Maret 2023 Penulis KATA PENGANTAR
iii KATA PENGANTAR..............................................................................................................ii DAFTAR ISI........................................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ....................................................................................................................v DAFTAR GAMBAR...............................................................................................................vi PENDAHULUAN ..................................................................................................................vii Identitas Modul...............................................................................................................vii Kompetensi Dasar ..........................................................................................................vii Profil Pelajar Pancasila...................................................................................................vii Tujuan Pembelajaran......................................................................................................vii Petunjuk Penggunaan Modul........................................................................................ viii PETA KONSEP ......................................................................................................................ix APERSEPSI..............................................................................................................................1 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 ........................................................................................2 Stimulasi...........................................................................................................................2 Identifikasi Masalah .........................................................................................................3 Pengumpulan Data............................................................................................................3 Pengolahan Data...............................................................................................................7 Pembuktian.......................................................................................................................8 Kesimpulan.......................................................................................................................8 Lembar Kegiatan 1 ...........................................................................................................9 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 ......................................................................................11 Stimulasi.........................................................................................................................11 Identifikasi Masalah .......................................................................................................12 DAFTAR ISI
iv Pengumpulan Data..........................................................................................................13 Pengolahan Data.............................................................................................................20 Kesimpulan.....................................................................................................................21 Pembuktian.....................................................................................................................21 Lembar Kegiatan 2 .........................................................................................................22 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 ......................................................................................25 Stimulasi.........................................................................................................................25 Identifikasi Masalah .......................................................................................................26 Pengumpulan Data..........................................................................................................26 Pengolahan Data.............................................................................................................29 Pembuktian.....................................................................................................................31 Kesimpulan.....................................................................................................................31 SOAL LITERASI SAINS......................................................................................................32 GLOSARIUM ........................................................................................................................38 DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................................39 PROFIL PENULIS ................................................................................................................40
v Tabel 1 Ciri-Ciri Reaksi Searah dan Reaksi Dua Arah..............................................................4 Tabel 2 Sistem N2O4 ⇌ 2NO2 Pada 25ᵒC.................................................................................25 Tabel 3 Contoh Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan Konsentrasi (Kc) ...............................27 Tabel 4 Hubungan Antara Kc dan Persamaan Kimia Yang Setara .........................................27 DAFTAR TABEL
vi Gambar 1 Penderita Hipoksia Hipoksik Kekurangan Oksigen................................................1 Gambar 2 Kesetimbangan Air dalam Wadah Tertutup............................................................2 Gambar 3 Kayu Dibakar..........................................................................................................3 Gambar 4 Es Batu ....................................................................................................................4 Gambar 5 Tiga Kemungkinan Keadaan Konsentrasi Reaktan dan Produk ............................... 6 Gambar 6 Proses Peredaran Oksigen dalam darah..................................................................... 11 Gambar 7 Henry Louis Le Chatelier............................................................................................ 13 Gambar 8 Fritz Haber dan Carl Bosch ........................................................................................ 16 Gambar 9 Skema Pembuatan Asam Sulfat ................................................................................. 17 Gambar 10 Kolam Renang.......................................................................................................19 Gambar 11 Proses Pembuatan Ammonia ................................................................................34 Gambar 12 Pasta Gigi ..............................................................................................................35 DAFTAR GAMBAR
vii A. Identitas Modul Mata Pelajaran : Kesetimbangan Kimia Kelas : XI Alokasi Waktu : 16 JP E-modul kesetimbngan kimia berbasis literasi sains ini disajikan secara sistematis, komunikatif dan integrative. E-modul ini bertujuan untuk menyampaikan konsep dan materi dengan mengaitkan kehidupan sehari-hari agar peserta didik tertarik dengan pelajaran yang disampaikan. E-modul ini dilengkapi uraian materi, lembar kegiatan, serta informasi untuk menambah literasi peserta juga dilengkapi soal berbasis literasi sains. B. Kompetensi Dasar 3.8 Menjelaskan reaksi kesetimbangan di dalam hubungan antara pereaksi dan hasil reaksi. 3.9 Menganalisis faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dan penerapannya dalam industry. 4.8 Menyajikan hasil pengolahan data untuk menentukan nilai tetapan kesetimbangan suatu reaksi. 4.9 Merancang, melakukan, dan menyimpulkan serta menyajikan percobaan faktorfaktor yang memengaruhi pergeseran arah kesetimbangan C. Profil Pelajar Pancasila Profil Pelajar Pancasila yang diharapkan dapat tercapai yaitu: Kreatif Mandiri Bernalar Kritis D. Tujuan Pembelajaran Peserta didik dapat terlibat aktif selama proses belajar mengajar berlangsung, memiliki sifat ingin tahu, teliti dalam melakukan pengamatan. Peserta didik mampu membedakan reaksi reversible dan irreversible dengan benar. PENDAHULUAN
viii Peserta didik mampu menentukan ciri-ciri reaksi kesetimbangan beserta rumusan tetapan kesetimbangan dengan tepat, Peserta didik mampu menganalisis faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan dengan benar. Peserta didik mampu menentukan hubungan kuantitatif antara pereaksi dengan hasil reaksi suatu reaksi kesetimbangan dengan tepat. Peserta didik mampu menganalisis pengaruh perubahan konsentrasi,dan suhu, serta penambahan katalis terhadap kesetimbangan kimia dengan tepat setelah melakukan praktikum. Peserta didik dapat memperoleh pengetahuan baru dari fenomena-fenomena ilmiah yang berkaitan dengan materi kesetimbngan kimia. E. Petunjuk Penggunaan Modul Agar e-modul ini dapat digunakan secara maksimal dan kompetensi yang diharapkan dapat tercapai, maka diharapkan agar peserta didik melakukan langkahlangkah berikut : 1. Pelajari dan pahami peta konsep yang disajikan pada halaman awal e-modul. 2. Pahami kompetensi dasar dan tujuan yang ingin dicapai melalui e-modul. 3. Pelajari uraian materi secara sistematis dan mendalam pada setiap kegiatan pembelajaran. 4. Kerjakan lembar kegiatan dan soal literasi sains agar lebih memahami materi 5. Diskusikan dengan guru tatau teman kjika mengalami kesulitan pemahaman materi. 6. Ikuti semua tahapan yang ada pada e-modul
ix PETA KONSEP
1 Hipoksia Hipoksik merupakan suatu kondisi ketika sel dan jaringan tubuh tidak memperoleh cukup oksigen karena rendahnya kadar oksigen dalam darah. Salah satu penyebab hipoksia hipoksik adalah keracunan gas CO. saat kondisi normal, dalam darah terjadi reaksi kesetimbangan antara hemoglobin (Hb) dan oksigen (O2) membentuk oksihemoglobin (HbO2). Ketiga gas CO terhirup, lalu masuk peredaran darah, gas CO akan menggantikan O2 untuk berikatan dengan hemoglobin. Tetapan kesetimbangan HbCO lebih besar disbanding tetapan kesetimbangan HbO2 sehingga ikatan HbCO lebih kuat disbanding HbO2. Jika jumlah HbCO terus meningkat, penderita dapat mengalami sesak napas hingga hilang kesadaran. Apa yang dimaksud reaksi kesetimbangan? Bagaimana cara menghitung tetapan kesetimbangan? Setelah mempelajari bab ini, saudara dapat menghitung tetapan kesetimbangan serta memahami manfaat reaksi kesetimbangan di kehidupan sehari-hari dan industri. Gambar 1 Penderita Hipoksia Hipoksik Kekurangan Oksigen Sumber : https://d1bpj0tv6vfxyp.cloudfront.net/mengganggufungsiotakkenaligejaladan penyebabhipoksiahalodoc.jpg APERSEPSI
2 Reaksi Kimia, Kesetimbangan Kimia, dan Tetapan Kesetimbangan Pernahkah kalian melakukan aktivitas merebus air? Jika kita merebus air dengan keadaan panic tanpa tutup tentu air dalam panic akan menguap bukan? Jika panic tersebut diberi tutup maka akan terlihat uap air pada dinding gelas. Uap air terjadi karena proses penguapan tidak keluar dari panic. Akibatnya, bila uap telah jenuh ada sebagian uap air yang akan mengembun kembali menjadi butir-butir air yang menempel pada panic dan akhirnya mengalir ke dalam panic, dimana proses ini berlangsung secara terus-menerus. Mengapa volume air dalam panic tetap? Hal ini dikarenakan air yang menguap sama dengan jumlah uap air yang mengembun kembali menjadi air sesuai reaksi kesetimbangan berikut: H2O(ℓ) ⇌ H2O(g) Dapat dikatakan bahwa di dalam panic tersebut laju penguapan air sama dengan laju pengembunan air. proses ini berlangsung secara reversible dan berlangsung dalam sistem tertutup. Jika diperhatikan persamaan reaksi kesetimbangan di atas, reaksi kesetimbangan tersebut memiliki perbedaan fasa. Kesetimbangan terbagi menjadi kesetimbangan homogeny dan heterogen, dimana kesetimbangan tersebut memiliki konstanta kesetimbangan. KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 STIMULASI Gambar 2 Kesetimbangan Air dalam Wadah Tertutup Sumber : https://images.app.goo.gl/e2MTRLxuGc9pj88x6
3 A. Reaksi Kimia Reaksi kimia berdasarkan sifat berlangsungnya dibedakan menjadi 2 yakni reaksi satu arah (irreversible) dan reaksi dua arah (reversible). Misalnya : Sebatang kayu dibakar akan menghasilkan asap dan abu. Ketika kayu sudah habis terbakar, reaksi tersebut akan berhenti. Asap dan abu tidak dapat saling bereaksi membentuk kayu kembali. Sehingga reaksi ini disebut reaksi irreversible. PENGUMPULAN DATA IDENTIFIKASI MASALAH 1. Mengapa reaksi H2O(ℓ) ⇌ H2O(g) dikatakan reaksi reversible? Jawaban : ________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Bagaimana membedakan kesetimbangan homogeny dan kesetimbangan heterogen? Jawaban : ________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Hipotesis : Buatlah hipotesis awal untuk permasalahan pada penyampaian masalah! Gambar 3 Kayu Dibakar Sumber : https://images.app.goo.gl/EN48Z3iWamEUWK5p6
4 Apa ciri-ciri reaksi searah dan reaksi dua arah? Cermati ciri-cirinya dalam tabel berikut. Tabel 1 ciri-ciri Reaksi Searah dan Reaksi Dua Arah 1. Reaksi Irreversible 2. Rekasi Reversible 3. Persamaan reaksi ditulis dengan satu anak panah ke arah produk atau kanan (→) 4. Persamaan reaksi ditulis dengan dua anak panah dengan arah berlawanan (⇌) 5. Reaksi akan berhenti setelah satu atau semua reaktan habis. 6. Reaktan bereaksi membentuk produk dan produk dapat bereaksi kembali menjadi reaktan. 7. Produk tidak dapat bereaksi kembali menjadi reaktan. 8. Reaksi ke arah produk disebut reaksi maju, sedangkan reaksi ke arah reaktan disebut reaksi balik. 9. Reaksi berlangsung tuntas / berkesudahan. 10. Reaksi berkelanjutan dengan laju reaksi sama. 11. Contoh: 12. KOH (aq) + HCl (aq) → KCl(aq) + H2O(ℓ) 13. Contoh : 14. 2NH3(g) ⇌ N2(g) + 3H2(g) Sementara itu, pada rekasi reversible hasil reaksi dapat bereaksi menjadi reaktan kembali sehingga terjadi kesetimbangan. Misalnya : pada es batu, pada suhu ruang jika es batu dibiarkan saja, maka akan mncair. Air dari es batu jika di masukkan ke dalam freezer lagi akan membeku dan menjadi es batu lagi. Gambar 4 Es Batu Sumber : https://images.app.goo.gl/m8ubJMsUVTZaTc4f9
5 B. Kesetimbangan Kimia Kesetimbangan kimia melibatkan reaksi dua arah. Pada awal reaksi, terjadi reaksi ke kanan yang menyebabkan za-zat produk terbentuk. Setelah produk terbentuk terjadi reaksi sebaliknya (reaksi ke kiri), yaitu pembentukan reaktan. Jika laju reaksi ke arah produk sama dengan laju reaksi ke arah reaktan, tercapai keadaan setimbang. Pada saat setimbang konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah (tetap). Sehingga, reaksi pembentukan produk dan reaksi kebalikannya yang terjadi berkelanjutan tanpa perubahan konsentrasi disebut kesetimbangan kimia. Berlangsungnya suatu reaksi secara makroskopis dapat dilihat dari perubahan suhu, tekanan, konsentrasi, atau warnanya. Sementara itu, dalam skala mikroskopis molekul tidak dapat diamati. Namun, perlu diingat bahwa keadaan setimbang hanya dapat berlangsung dalam sistem tertutup. Pada saat setimbang ada beberapa kemungkinan keadaan konsentrasi reaktan dan produk. Misalnya pada reaksi : A2(g) ⇌ 2A(g) terdapat tiga kemungkinan kesetimbangan berikut: c. Kemungkinan Ketiga Pada saat setimbang, konsentrasi produk sama dengan konsentrasi reaktan a. Kemungkinan Pertama Pada awal reaksi konsentrasi reaktan maksimal dan makin lama makin berkurang, sedangkan konsentrasi produk nol dan makin lama makin bertambah. Pada saat setimbang, konsentrasi produk lebih besar daripada konsentrasi reaktan. Saat kesetimbangan tercapai konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah. b. Kemungkinan Kedua Pada saat setimbang, konsentrasi produk lebih kecil daripada konsentrasi reaktan.
6 C. Jenis Reaksi Kesetimbangan Kesetimbangan homogeny adalah kestimbangan kimia yang melibatka satu macam wujud zat, misalnya gas (g) saja atau larutan (aq) saja. Contoh : H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan kimia yang melibatkan berbagai wujud zat, misalnya gas (g), padat (s), cair (ℓ), dan larutan (aq). Contoh : C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) D. Tetapan Kesetimbangan Guldberg dan Waage mengemukakan hokum kesetimbangan dalam reaksi kesetimbangan kimia sebagai berikut: “dalam keadaan setimbang pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi produk dibagi hasil kali konsentrasi pereaksi yang ada dalam sistem kesetimbangan setelah masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya mempunyai harga tetap.” Hasil bagi tersebut dinamakan tetapan kesetimbangan (K). terdapat dua tetapan kesetimbangan, yaitu (a) (b) (C) 1. Kesetimbangan Homogen 2. Kesetimbangan Homogen Gambar 5 Tiga Kemungkinan Keadaan Konsentrasi Reaktan dan Produk Sumber : Buku Interaktif Kimia untuk SMA/MA kelas XI, intan pariwara
7 Spesi yang masuk dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) hanya fasa gas (g) dan larutan (aq). Misalnya reaksi : H2(g) + Cl2(g) ⇌ 2HCl(g) memiliki persamaan [ ] [ ][ ] Tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial (Kp) merupakan hasil kali tekanan parsial gas-gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsial gas-gas pereaksi setelah maisng-masing dipangkatkan dengan koefisiennya. Spesi yang masuk dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial (Kp) hanya fasa gas (g). Misalnya reaksi : C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) memiliki Jawablah pertanyaan berikut! 1. Jelaskan perbedaan reaksi reversible dan reaksi irreversible! Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. Jelaskan perbedaan reaksi homogeny dan reaksi heterogen! Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 3. Tuliskan persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) pada reaksi berikut : 2NaHCO3(s) ⇌ Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) a. Tetapan kesetimbangan konsentrsi (Kc) b. Tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp) PENGOLAHAN DATA
8 Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 4. Tuliskan persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial (Kp) untuk reaksi berikut : 2NO2(g) ⇌ N2O4(g) Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 5. Perhatiakn reaksi kesetimbangan berikut: 2NOBr(g) ⇌ 2NO(g) + Br2(g) Tuliskan persamaan tetapan kesetimbangan (Kc) reaksi di atas! Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ PEMBUKTIAN Setelah melakukan beberapa kegiatan di atas, apakah hipotesis awal sudah benar? Jika belum, tuliskanlah jawaban yang benar! _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ KESIMPULAN Dari kegiatan yang telah dilakukan, maka jelaskanlah kesimpulan mengenai: a. Perbedaan reaksi reversible dan irreversible b. Kesetimbangan dinamis c. Perbedaan kesetimbangan homogeny dan heterogen
9 PRAKTIKUM Reaksi Reversible A. Tujuan Peserta didik mampu mampu mengamati terjadinya reaksi reversible B. Alat dan Bahan - Spatula - Tabung reaksi - Kristal PbSO4 - Aquades - Larutan K2SO4 1M - Larutan Ki C. Cara Kerja 1. Masukkan 1 spatula kristal PbSO4 ke dalam tabung reaksi, kemudiantambahkan kirakira 4 Ml larutan Ki 1M. Aduk campuran itu denganmengguncang-guncangkan tabung.Amati perubahan yang terjadi! 2. Dekantasi larutan dari tabung reaksi, kemudian cuci (bilas) endapandengan aquades sebanyak dua kali 3. Tambahkan larutan K2SO4 1M kira-kira 4mL ke dalam tabung reaksiberisi endapan, kemudian aduk. Amati perubahan warna endapan. D. Hasil Praktikum Perlakuan Hasil Pengamatan Warna Warna larutan PbSO4 mula-mula Larutan PbSO4 + larutan Ki Warna setelah endapan (1) + larutan K2SO4 LEMBAR KEGIATAN 1
10 E. Pertanyaan dan Diskusi 1. Tulislah persamaan reaksi antara : a. Timbal (II) sulfat dengan larutan Ki b. Endapan (1) dengan larutan natrium sulfat Jawaban :_____________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2. Bagaimana hubungan antara kedua reaksi tersebut? Jawaban :_____________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3. Tariklah kesimpulan dari kegiatan ini! Jawaban : ____________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________
11 Pergeseran Kesetimbangan dan Faktor-Faktor yang Memengaruhinya Salah satu fungsi darah dalam tubuh adalah mengedarkan oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh. Bagaimana proses peredaran oksigen dalam darah ? Mulamula, hemoglobin (Hb) mengikat oksigen membentuk oksihemoglobin, kemudian di bawa ke seluruh tubuh melalui sistem peredaran darah. Mekanisme pengikatan oksigen oleh hemoglobin merupakan reaksi kesetimbangan. Hb(aq) + O2(g) ⇌ HbO2(aq) Reaksi pengikatan oksigen oleh Hb terjadi dalam paru-paru. Reaksi tersebut bergeser karena konsentrasi oksigen bertambah. Ketika oksigen mulai beredar ke dalam jaringan tubuh, konsentrasi oksgen akan berkurang karena di gunakan untuk proses pembakaran. Dengan demikian, reaksi di dalam jaringan berjalan ke arah kiri. Reaksi kesetimbangan dalam peredaran darah ini dapat menjelaskan alasan mengapa mengisap gas karbon monoksida (CO) yang beracun dapat mengganggu kesehatan. Ketika gas CO terisap dan larut dalam peredaran darah, gas CO berikatan dengan Hb. CO dan O2 akan bersaing ketat agar dapat berikatan dengan Hb. Manakah yang akan menjadi STIMULASI KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 Gambar 6 Proses Peredaran Oksigen dalam darah Sumber : http://syakir-berbagiilmu.blogspot.com/2012/03/kesetimbangan-kimiadalam-tubuh-manusia.html
12 pemenangnya? Tetapan kesetimbangan kimia Hb-CO lebih besar dari pada tetapan kesetimbangan Hb-O2 sehingga Hb lebih mudah mengikat CO. HbO2(aq) + CO(g) ⇌ HbCO(aq) + O2(g) Jika melihat reaksi tersebut, kalian pasti lebih tahu jawaban mengapa gas CO dapat mengganggu kesehatan. Adanya CO dalam tubuh menyebabkan kemampuan darah untuk mengikat oksigen berkurang. Gas CO akan menggantikan okesigen sehingga yang beredar dalam tubuh adalah gas CO yang beracun. Dari wacana di atas dapat kita ketahui bahwa kesetimbangan kimia dapat bergeser karena adanya faktor-faktor yang memengaruhinya, Adapun faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran arah kesetimbangan diantaranya konsentrasi, suhu, tekanan, dan volume. IDENTIFIKASI MASALAH 1. Bagaimana pengaruh perubahan konsentrasi terhadap pergeseran arah kesetimbangan? Jawaban :________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 2. Bagaimana pengaruh perubahan suhu terhadap pergeseran arah kesetimbangan? Jawaban :________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 3. Bagaimana pengaruh perubahan tekanan dan volume terhadap pergeseran arah kesetimbangan? Jawaban :________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Hipotesis : Buatlah hipotesis awal untuk permasalahan pada penyampaian masalah!
13 A. Asas Le Chatelier Adapun bunyi dari asas Le Chatelier atau hokum pergeseran kesetimbangan yaitu “Apabila dalam suatu kesetimbangan dilakukan tindakan (aksi) maka sistem kesetimbangan tersebut akan mengadakan reaksi sehingga pengaruhnreaksi tersebut dapat diminimalkan”. Berdasarkan asas Le Chatelier, diketahui bahwa sistem yang berada dalam kesetimbangan akan selalu berusaha untuk mempertahankan kesetimbangannya. Dengan demikian, jika terjadi aksi maka sistem akan bergeser agar kesetiimbangan tercapai kembali. Adapun faktor-faktor yang memengaruhi terjadinya pergeseran kesetimbangan sebagai berikut: 1. Perubahan Konsentrasi Pada kesetimbangan heterogen perubahan konsentrasi hanya berlaku untuk zat yang berwujud larutan (aq) dan gas (g). zat yang berwujud padat (s) dan cair (ℓ) tidak terpengaruh oleh perubahan konsentrasi. Perubahan konsentrasi dapat dapat dilakukan dengan cara menambahkan atau mengurangi konsentrasi pereaksi. Henry Louis Le Chatelier (8 Oktober 1850 – 17 September 1936) adalah seorang kimiawan yang berasal dari Prancis. Pada 1888 ia menerbitkan buku yang berjudul Recherches sur les Equilibre Chimiques (Penelitian Mengenai Kesetimbangan Kimia). Dalam bukunya, ia berhasil merumuskan hubungan antara reaksi yang terjadi pada sistem kesetimbangan kimia dengan aksi atau pengaruh yang diberikan dari luar. Hubungan yang lebih dikenal dengan asas yang diberi nama dengan namanya itulah yang lebih memopulerkan namanya. Gambar 7 Henry Louis Le Chatelier Sumber : https://images.app.goo.gl/9a4QxjjB mHyC7GvNA PENGUMPULAN DATA
14 2. Perubahan Suhu Hubungan antara perubaham suhu dan sistem kesetimbangan kimia dirumuskan oleh Van’t Hoff (1852-1911) 3. Perubahan Tekanan Perubahan tekanan akan menimbulkan pergeseran kesetimbangan bila jumlah mol gas sebelum dan sesudah reaksi berbeda. Apabila jumlah koefisisen dalam sistem kesetimbangan antara ruas kiri dan kanan sama, maka perubahan tekanan dan volume tidak memengaruhi letak kesetimbangan. Contoh : 2A(g) + B2 ⇌ 2AB (g) Jika tekanan diperbesar, kesetimbangan bergeser ke arah AB(g) dan jika tekanan diperkecil, kesetimbangn bergeser ke arah A(g) dan B(g). Jika konsentrasi ditambah, kesetimbangan akan bergeser kea rah zat hasil. Jika konsnetrasi zat pereaksi dikurangi, kesetimbangan bergeser kea rah zat pereaksi. Jika konsentrasi zat hasil ditambah, kesetimbangan bergeser kea rah zat pereaksi. Jika konsentarsi zat hasil dikurangi, kesetimbangan bergeser ke arah zat hasil reaksi. Jika suhu sistem dinaikkan, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm (menyerap panas) Jika suhu sistem diturunkan, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi eksoterm (melepas panas) Jika tekanan sistem dinaikkan, kesetimbangan bergeser ke arah jumlah koefisien gas terkecil. Jika tekanan sistem diturunkan, kesetimbangan bergeser ke arah jumlah koefisien gas terbesar.
15 4. Perubahan Volume Pengaruh perubahan volume merupakan kebalikan dari pengaruh perubahan tekan an. Contoh: AB(g) ⇌ A(g) + B(g) Volume diperbesar, kesetimbangan bergeser ke arah gas A dan B Volume diperkecil, kesetimbangan bergeser ke arah gas AB. 5. Pengaruh Katalis Pada reaksi kesetimbangan, penambahan katalis tidak memengaruhi pergeseran kesetimbangan. Katalis hanya berperan untuk mempercepat tercapainya kesetimbangan. Setelah kesetimbangan tercapai, katalis tidak berperan lagi. B. Reaksi Kestimbangan dalam Industri Berikut beberapa reaksi kesetimbangan diindustri kimia: 1. Pembuatan ammonia (NH3) Proses pembuatan ammonia dikenal dengan prose Haber-Bosh, dengan persamaan reaksi sebagai berikut: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ∆H = -92 kj Rekasi tersebut merupakan reaksi eksoterm. Agar produk yang terbentuk maksimal, maka perlu menurunkan suhu sehingga reaksi kesetimbangan bergeser ke kanan. Suhu optimum untuk reaksi tersebut berkisar 400-600ᵒC. Jika volume sistem dinaikkan, kesetimbangan bergeser ke arah jumlah koefisien terbesar. Jika volume sistem diturunkan, kesetimbangan bergeser kea rah jumlah koefisien terkecil.
16 2. Pembuatan asam sulfat (H2SO4) Pembuatan asam sulfat dilakukan melalui proses kontak. Tahap awal dalam proses ini adalah membuat gas SO2 melalui dua cara. Pertama, melalui pembakaran belerang murni di udara S(s) + O2(g) ⇌ SO2(g) Kedua, melalui pemanggangan pirit 4FeS(g) + 7O2(g) → 2Fe2O3(s) + 4SO2(g) Selanjutnya, gas SO2 direaksikan dengan pereaksi tertentu sesuai tahapan reaksi berikut : Setelah ribuan percobaan selama hampir 15 tahun, Haber berhasil memproduksi amonia pada tanggal 3 Juli 1909. Carl Bosch Lahir di Cologne pada tahun 1874, Bosch belajar metalurgi di Universitas Charlottenburg pada tahun 1894, sebelum pindah ke Universitas Leipzig untuk menerima gelar doktor di bidang kimia pada tahun 1898. Bosch bertemu dengan Haber pada tahun 1908 dan setelah mengetahui tentang terobosan Haber pada tahun berikutnya, Bosch mengambil tantangan untuk mengembangkan wadah yang sesuai yang dapat mengelola proses Haber di tingkat industri. Fritz Haber. Lahir pada tahun 1868 di Breslau, Jerman (sekarang bagian dari Polandia), Haber mulai belajar kimia pada usia 18 tahun di Universitas Heidelberg. Pada tahun 1894, Haber bekerja di Universitas Karlsruhe, meneliti metode untuk mensintesis nitrogen. Nitrogen sangat umum ditemukan di atmosfer, tetapi unsur kimia ini sulit untuk diekstraksi dari udara dan diubah menjadi bentuk cair atau padat (sebuah proses yang dikenal sebagai "fiksasi" nitrogen). Gambar 8 Fritz Haber dan Carl Bosch Sumber : https://images.app.goo.gl/EVd5QS7sSJvL pYMXA Informasi!
17 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) ∆H = -45,2 kkal 1. SO3(g) + H2SO4 pekat → H2S2O7 (ℓ) 2. H2S2O7 (ℓ) + H2O (ℓ) → 2H2SO4 (aq) Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menghasilkan produk yang optimal adalah menambah reaktan. 3. Pembuatan gas klorin (Cl2) Pembuatan gas klorin dilakukan dengan proses Deacon. Reaksinya berlangsung sesuai persamaan berikut : 2HCl(g) + O2(g) ⇌ H2O(g) + Cl2(g) ∆H = -x kj Reaksi kesetimbangan tersebut berlangsung secara eksoterm. Salah satu cara yang dilakukan agar prosuk yang terbentuk maksimal adalah mengatur suhu optimal reaksi, yaitu sekitar 430ᵒC dan tekanan 200 atm. 4. Pembuatan asam nitrat (HNO3) Proses pembuatan asam nitrat dilakukan dengan proses Ostwald. Proses ini dibagi menjadi tiga tahap: V2O5 Gambar 9 Skema Pembuatan Asam Sulfat Sumber : https://images.app.goo.gl/pUydBEiWUVDHQXSC8
18 1. Pembentukan gas NO 4NH3(g) + 5O2(g) ⇌ 4NO(g) + 6H2O(ℓ) ∆H = -907 kj 2. Gas NO dioksidasi lebih lanjut 2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) ∆H = -114 kj 3. Asam nitrat terbentuk dari reaksi gas NO2 dengan air 3NO2(g) + H2O(ℓ) ⇌ 2HNO3(aq) + NO(g) Salah satu cara mengotimalkan produksi HNO3 adalah dengan mengambil produk setelah produk terbentuk. C. Reaksi Kesetimbangan Dalam Tubuh Manusia Dalam tubuh manusia, peranan kesetimbangan tidak dapat diabaikan. Keberadaan reaksi kesetimbangan ini dapat menjaga kelangsungan kehidupan kita. Berikut reaksi kesetimbangan yang terjadi dalam tubuh manusia. 1. Pengaturan pH darah Dalam tubuh terjadi reaksi kesetimbangan untuk mempertahankan pH darah, yaitu sekitar 7,4. Reaksi tersebut melibatkan penyangga karbonat. Reaksinya sebagai berikut: CO2(g) + H2O(ℓ) ⇌ H2CO3(aq) ⇌ (aq) + H+ (aq) Jika kita mengonsumsi makanan yang bersifat asam, konsentrasi ion hydrogen bertambah (darah bersifat asam) sehinga reaksi kesetimbangan bergeser ke kiri. Sebaliknya jika kita mengonsumsi makanan yang bersifat basa, konsentrasi ion hydrogen berkurang (darah bersifat basa) sehingga reaksi kesetimbangan bergeser ke kanan. Apakah pergeseran reaksi tersebut mempengaruhi nilai Ph? Seharusnya “Ya”. Namun, Allah SWT telah menciptakan sistem tubuh yang membuat nilai Ph darah tidak berubah 2. Kesetimbangan dalam mulut Email gigi mengandung senyawa kalsium hidroksiapatit, Ca5(PO4)3OH yang mengalami reaksi kesetimbangan berikut: Ca5(PO4)3OH(s) ⇌ 5Ca2+(aq) + (aq) + OH- (aq)
19 Reaksi cenderung ke kanan apabila ada ion H+ . reaksi kesetimbangan yang terjadi akan mengalami pergeseran jika mengonsumsi makanan yang mengandung asam. Makanan asam mengandung ion H+ sehingga ion tersebut akan mengikat PO43- dan OH- . Akibatnya, reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kanan (konsentrasi Ca5(PO4)3OH) berkurang. Pergeseran reaksi tersebut menyebabkan lapisan email menjadi keropos sehingga gigi akan rusak D. Reaksi Kesetimbangan Dalam Kehidupan Sehari-Hari Salah satu contoh pemanfaatan reaksi kesetimbangan dalam kehidupan seharihari adalah pencegahan pertumbuhan bakteri. Untuk mencegah pertumbuhan bakteri dalam kolam renang atau bak peampung air, ke dalam kolam atau bak biasanya ditambahkan asam hipoklorit (HClO) H3C3N3O3(aq) + 3HClO(aq) ⇌ Cl3C3N3O3(aq) + 3H2O(ℓ) Asam sianurat Trikloro sianurat Desinfeksi merupakan hal yang wajib dilakukan di setiap kolam renang. Klorin adalah desinfektan yang paling sering digunakan di kolam renang. Klorin yang digunakan untuk desinfeksi kolam renang adalah jenis kalsium hipoklorit atau disebut kaporit. Penggunaan kaporit sebagai desinfektan harus sesuai dengan batas aman jika dalam konsentrasi yang berlebih kaporit akan meninggalkan sisa klor yang tinggi dan dapat menimbulkan dampak buruk bagi kesehatan. Gambar 10 Kolam Renang Sumber : https://images.app.goo.gl/uMnRLJGgz oecgUgB8 Informasi! Sisa klor merupakan kadar klor yang tersisa setelah proses desinfeksi. Dalam air kolam renang diperlukan sisa klor bebas sebagai jaminan terbebas dari bakteri patogen dan ganggang. Klorin sebagai desinfektan utamanya bekerja dalam bentuk asam hipoklorit (HOCl) dan sebagian kecil dalam bentuk ion hipoklorit (OCl- ). Klorin dapat bekerja dengan efektif jika pH air 7. Namun jika nilai pH air > 8,5 maka 90% dari asam hipoklorit itu akan mengalami ionisasi menjadi ion hipoklorit sehingga kemampuan klorin sebagai desinfektan menjadi lemah atau berkurang dalam membunuh bakteri patogen.
20 Jawablah pertanyaan berikut! 1. Sebutkan faktor-faktor yang memengaruhi pergeseran kesetimbangan! Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. Jelaskan apa yang dimaksud asas Le Chatelier? Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. Sebutkan dan tuliskan reaksi kesetimbangan dalam tubuh manusia! Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4. Dalam pembuatan gas klorin, proses apa yang digunakan dan bagaimana persamaan reaksinya? Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 5. Diketahui reaksi kesetimbangan : 2CO2(g) ⇌ 2CO(g) + O2(g) ∆H = +566 Kj/mol Bgaimana pengaruh dari perubahan berikut? a. Gas CO2 ditambah b. Suhu dinaikkan c. Tekanan diperbesar Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ PENGOLAHAN DATA
21 PEMBUKTIAN Setelah melakukan beberapa kegiatan di atas, apakah hipotesis awal sudah benar? Jika belum, tuliskanlah jawaban yang benar! _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ KESIMPULAN Berdasarkan kegiatan yang telah dilakukan, buatlah kesimpulan mengenai faktorfaktor yang memengaruhi pergeseran arah kesetimbangan, diantaranya: a. Uraikanlah pengaruh faktor konsentrasi terhadap pergeseran arah kesetimbangan. b. Uraikanlah pengaruh faktor suhuterhadap pergeseran arah kesetimbangan. c. Uraikanlah pengaruh faktor tekanan dan volume terhadap pergeseran arah kesetimbangan. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________
22 PRAKTIKUM : Pengaruh Konsentrasi terhadap Pergeseran Kesetimbangan A. Tujuan praktikum Peserta didik mampu mengidentifikasi pengaruh perubahan konsentrasi terhadap pergeseran kesetimbangan kimia setelah melakukan kegiatan praktikum. B. Alat dan bahan - Gelas beaker 25 ml dan 250 ml - Tabung reaksi - Rak tabung reaksi - Pipet tetes - Larutan FeCl3 1 M - Larutan KSCN 1 M - Kristal Na2HPO4 - Akuades - Spatula C. Cara Kerja 1. Masukkan 25 ml akuades ke dalam gelas beaker, lalu tambahkan 2 tetes FeCl3 1 M dan 2 tetes KSCN 1 M ke dalamnya. 2. Bagi larutan tersebut ke dalam 5 tabung reaksi, lalu beri label a, b, c, d, dan e. Gunakan tabung a sebagai pembanding warna, letakkan di rak tabung reaksi. 3. Tambahkan 1 tetes KSCN 1 M ke dalam tabung reaksi b, amati dan catat perubahan warnanya. 4. Tambahkan 1 tetes FeCl3 1M ke dalam tabung reaksi c, amati dan catat perubahan warnanya. 5. Tambahkan seujung spatula Kristal Na2HPO4 ke dalam tabung reaksi d, amati dan catat perubahan warnanya. LEMBAR KEGIATAN 2
23 6. Tambahkan 2 ml akuades ke dalam tabung reaksi e, amati dan catat perubahan warnanya. 7. Catat semua hasil pengamatan ke dalam tabel pengamatan. 8. Buatlah laporan hasil praktikum, mengapa terjadi perubahan warna dalam gelas-gelas kimia tersebut! D. Hasil Praktikum Tabung Reaksi Perlakuan Hasil Pengamatan Warna a Akuades + 2 tetes FeCl3 + 2 tetes KSCN … b Akuades + 2 tetes FeCl3 + 2 tetes KSCN + 1 tetes KSCN … c Akuades + 2 tetea FeCl3 + 2 tetes KSCN + 1 tetea FeCl3 … d Akuades + 2 tetes FeCl3 + 2 tetes KSCN + Kristal Na2HPO4 … e Akuades + 2 tetes FeCl3 + 2 tetes KSCN + 2 mL akuades … E. Pertanyaan dan Diskusi 1. Tuliskan persamaan reaksi pada percobaan ini! Jawaban : ___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 2. Ke manakah arah pergeseran kesetimbangan pada tabung reaksi b? Jawaban : ___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 3. Bagaimana perubahan warna pada tabung c dan d? jelasakan! Jawaban : ___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________
24 4. Ke manakah arah pergeseran kesetimbangan pada tabung reaksi e? Jawaban : ___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 5. Apa kesimpulan percobaan ini? Jawaban : ___________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________
25 Hubungan Kuantitatif Antara Pereaksi dan Hasil Reaksi Tabel 2 Sistem N2O4 ⇌ 2NO2 Pada 25ᵒC Konsentrasi awal (M) Konsentrasi Kesetimbangan (M) Perbandingan Konsentrasi pada Kesetimbangan (M) [NO2] [N2O4] [NO2] [N2O4] [ ] [ ] [ ] [ ] 0.000 0,670 0,0547 0,643 0,0851 4,65 × 10-3 0,0500 0,446 0,0457 0,448 0,102 4,66 × 10-3 0,0300 0,500 0,0475 0,491 0,0967 4,60 × 10-3 0,0400 0,600 0,0523 0,594 0,0880 4,60 × 10-3 0,0200 0,000 0,0204 0,0898 0,227 4,63 × 10-3 Tabel 2 menunjukkan beberapa data data percobaan reaksi N2O4(g) ⇌ 2NO2(g) pada 25ᵒC. analisis data pada kesetimbangan menunjukkan bahwa meskipun perbandingan [ ] [ ] memberikan nilai-nilai yang beragam, perbandingan [ ] [ ] memberikan nilai yang hamper tetap yaitu rata-rata 4,63 × 10-3 . Nilai ini dinamakan dengan kesetimbangan. Secara matematis tetapan kesetimbangannya adalah: K = [ ] [ ] Perhatikan bahwa pangkat 2 untuk [NO2] dalam persamaan ini sama dengan koefisien stoikiometri untuk NO2 dalam reaksi reversible. Dalam kesetimbangan kimia dikenal dua jenis tetapan kesetimbangan yaitu tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc) dan kesetimbangan tekanan (Kp). Dimana kedua tetapan kesetimbangan tersebut saling berhuibungan satu sama lain. Pada kesetimbangan juga dikenal derajat disosiasi yang digunakan dalam perhitungan-perhitungan dalam sistem kesetimbangan disosiasi. STIMULASI KEGIATAN PEMBELAJARAN 3
26 A. Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan Konsentrasi (Kc) Perubahan konsentrasi hanya dapat mengubah komposisi zat-zat pada saat kesetimbangan, tidak mengubah harga tetapan kesetimbangan. Cato Gulberg dan Peter Waage pada tahun 1864 menemukan adanya suatu hubungan yang tetap antar konsentrasi komponen dalam kesetimbangan. Untuk kesetimbangan : xA2(aq) + yB2(aq) ⇌ zA2B2(aq) Persamaan tetapan kesetimbangannya adalah Kc = [ ] [ ] [ ] Oleh karena satuan konsentrasi adalah molar (M), satuan Kc diturunkan dari persamaannya menjadi Kc = Mz-(x + y). pada kesetimbangan heterogen, tetapan kesetimbangan ditentukan oleh zat berfase gas dan larutan. IDENTIFIKASI MASALAH 3. Bagaimana cara menyatakan tetapan kesetimbangan? Jawaban : ________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 4. Mengapa perlu ditentukan konstanta kesetimbangan Jawaban : ________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Hipotesis : Buatlah hipotesis awal untuk permasalahan pada penyampaian masalah! PENGUMPULAN DATA
27 Contoh: Tabel 3 Contoh tetapan kesetimbangan berdasarkan Konsentrasi (Kc) Reaksi Rumusan kc Satuan 2HF(g) ⇌ H2(g) + F2(g) [ ] [ ] [ ] Tanpa satuan karena M (1+1)-2 = M0 BiCl3(aq) + H2O(ℓ) ⇌ BiOCl(s) + 2HCl(aq) [ ] [ ] M (2-1) = M B. Memanipulasi Persamaan Reaksi Kesetimbangan Untuk Menentukan Kc Hubungan antara Kc dan persamaan kimia yang setara sebagai berikut. Misalnya, pada reaksi kesetimbangan yang melibatkan CO, H2O, CO2, dan H2 dapat dinyatakan dengan tiga cara berikut: Tabel 4 Hubungan antara Kc dan persamaan kimia yang setara 2CO(g) + 2H2O(g) ⇌ 2CO2(g) +2H2(g) [ ] [ ] [ ] [ ] 2CO2(g) + 2H2(g) ⇌ 2CO(g) + 2H2O(g) [ ] [ ] [ ] [ ] CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) [ ][ ] [ ][ ] Reaksi b adalah kebalikan dari reaksi a dan persamaan Kc reaksi b adalah kebaliakn reaksi a. jadi, . Harga tetapan kesetimbangan (K) pada reaksi yang sama dapat dibandingkan satu sama lain. Bentuk hubungannya sebagai berikut: Reaksi yang berkebalikan, harga tetapan kesetimbangannya menjadi . Reaksi yang dikalikan n, maka tetapan kesetimbangannya menjadi pangkat n kalinya =Kn . Reaksi yang dibagi sebesar A, maka tetapan kesetimbangannya menjadi . Jika reaksi=reaksi dijumlahkan, harga-harga K dikalikan.
28 C. Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan Tekanan Parsial (Kp) Tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial (Kp) merupakan hasil kali tekanan parsial gas-gas hasil reaksi dibagi dengan hasil kali tekanan parsial gas-gas pereaksi setelah masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya menurut persamaan reaksi kesetimbangan. Contoh : xA2(aq) + yB2(aq) ⇌ zA2B2(aq) tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsialnya : Jumlah tekanan parsial (P) masing masing gas merupakan gas tekanan total (Ptotal) yang dirumuskan: satuan atm Berdasarkan persamaan gas ideal, PV = nRT diketahui bahwa pada volume dan suhu tetap, tekanan parsial berbanding lurus dengan jumlah mol. Apabila gas mempunyai jumlah mol besar, tekanan parsial gas juga besar. (Satuan atm) D. Hubungan Kc Dan Kp Hubungan Kc dan Kp dapat dituliskan sebagai berikut : Keterangan R = 0,082 (L atm K-1mol-1 ) T = suhu mutlak (K) ∆n = selisih jumlah koefisien produk dengan reaktan yang berfase gas + + × ∆
29 E. Derajat Disosiasi Disosiasi adalah reaksi penguraian suatu zat menjadi zat yang lebih sederhana. Contoh : 2SO3(g) ⇌ 2SO2(g) 2NO(g) ⇌ N2(g) + O2(g) Berdasarkan wujud zat yang terdapat dalam sistem kesetimbangan disosiasi, disosiasi dibedakan atas disosiasi homogeny dan disosiasi heterogen. Derajat disosiasi (α) adalah perbandingan mol zat yang terdisosiasi dengan mol zat mula-mula sebelum disosiasi. Atau Harga α berkisar antara 0 sampai dengan 1. Sehingga, kesetimbangan disosiasi akan terjadi jika haraga α sebesar 0 < α < 1 . α = 0 (zat belum terdisosiasi) α = 0,5 (zat terdisosiasi separuh dari jumlah mol zat mula-mula) α = 1 (zat terdisosiasi sempurna) 1. Reaksi kesetimbangan PC5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g). bila harga Kc pada suhu 191ᵒC adalah 3,26 × 10-2 M, tentukan tetapan kesetimbangan tekanan parsialnya! Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. Dalam bejana 2 liter terdapat reaksi kesetimbangan: 4NH3(g) + 5O2(g) ⇌ 4NO(g) + 6H2O(g) Kc = 8 PENGOLAHAN DATA
30 Jika pada keadaan kesetimbangan terdapat 0,2 mol NO dan 0,3 mol H2O serta 0,25 mol O2, tentukan konsentrasi NH3 pada keadaan setimbang! Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. Diketahui reaksi kesetimbangan: 2HI(g) ⇌ H2(g) + I=2(g) Sebanyak 1 mol HI dibiarkan terurai dalam ruang 5 L. jika Kc = , tentukan jumlah mol masing-masing komponen pada saat setimbang! Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4. Cermati reaksi-reaksi berikut! X2Y + Y2 ⇌ X2Y2 K = 2 X2 + Y2 ⇌ X2Y2 K = 4 Berdasarkan reaksi tersebut, tentukan harga K untuk reaksi : 2X2Y ⇌ 2X2 + Y2 Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 5. Sebanyak 5 mol gas AB4 terurai dalam ruang 1L sesuai reaksi : AB4(g) ⇌ A(s) + 2B2(g) Jika α = 0,6 dan R = 0,082 L atm K-1mol-1 , tentukan harga Kc dan Kp pada suhu 27ᵒC! Jawaban : ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
31 PEMBUKTIAN Setelah melakukan beberapa kegiatan di atas, apakah hipotesis awal sudah benar? Jika belum, tuliskanlah jawaban yang benar! _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ KESIMPULAN Berdasarkan kegiatan yang telah dilakukan, buatlah kesimpulan mengenai kesetimbangan kimia! _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________
32 Bacalah teks di bawah ini untuk menjawab soal nomor 1-5! Fajar melakukan praktikum yang berjudul Faktor yang Mempengaruhi Arah Kesetimbangan Kimia. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui pengaruh perubahan suhu pada sistem kesetimbangan kimia. Bahan yang digunakan oleg Fajar adalah CuSO4.5H2O dan air. Langkah pertama yang dia lakukan adalah memanaskan 10 gram CuSO4.5H2O dalam cawan penguap. Ternyata setelah dipanaskan CuSO4.5H2O yang awalnya berwarna biru berubah menjadi putih karena kadar air pada padatan menghilang. Langkah selanjutnya adalah setelah padatan mendingin, padatan ditetesi air, dan kemudian berubah menjadi biru kembali. Fajar mengambil kesimpulan dari praktikum yang dilakukan bahwa reaksi dari CuSO4.5H2O dapat kembali lagi menjadi reaktan. 1. Berdasarkan praktikum yang dilakukan oleh Fajar, dapat diketahui bahwa dibawah ini yang bukan termasuk sifat kesetimbangan kimia adalah ... a. Sifat reversible b. Reaksi berlangsung dua arah c. Sifat irreversible d. Laju reaksi ke kanan dan ke kiri sama besar e. Dinamis 2. Berdasarkan praktikum yang dilakukan, larutan yang digunakan bersifat reversible. Apa yang dimaksud dengan reaksi reversible? a. Dapat berubah menjadi zat cair b. Produk yang dihasilkan dapat kembali bereaksi menjadi reaktan c. Reaktan dapat menguap dan menjadi gas d. Produk yang dihasilkan berupa padatan e. Reaktan dapat berubah warna 3. Berdasarkan praktikum diatas, pernyataan dibawah ini yang sesuai adalah ... a. Produk dari reaksi kedua adalah CuSO4.5H2O b. Reaksi antara CuSO4.5H2O dan air bersifat irreversible c. Reaksi yang ditunjukan bersifat reversible karena zat dapat berubah warna d. Salah satu zat yang dihasilkan dalam Langkah pertama adalah H2O dalam fasa cair. e. Praktikum menunjukan bahwa kesetimbanan kimia bersifat dinamis SOAL LITERASI SAINS
33 4. Persamaan yang terjadi pada langkah pertama praktikum yang dilakukan oleh Fajar adalah ... a. CuSO4(s) + 5H2O(g) → CuSO4.5H2O(s) b. CuSO4(s) + O2(g) → CuSO4.5H2O(s) c. CuSO4(s) + 2 O2(g) + 5H2(g) → CuSO4.5H2O(s) d. CuSO4.5H2O(s) → CuSO4(s) + 5H2O(g) e. CuSO4.5H2O(s) → CuSO4(s) + H2O(ℓ) + 2O2(g) + 4H2(g) 5. Dibawah ini yang merupakan persamaan dari reaksi yang terjadi pada langkah kedua praktikum tersebut adalah ... a. CuSO4(s) + 5H2O(g) → CuSO4.5H2O(s) b. CuSO4(s) + O2(g) → CuSO4.5H2O(s) c. CuSO4(s) + 2 O2(g) + 5H2(g) → CuSO4.5H2O(s) d. CuSO4.5H2O(s) → CuSO4(s) + 5H2O(g) e. CuSO4.5H2O(s) → CuSO4(s) + H2O(ℓ) + 2O2(g) + 4H2(g) Bacalah teks di bawah ini untuk menjawab soal nomor 6-7 Proses Pembuatan Ammonia dengan Proses Haber-Bosch Pembuatan Amonia menurut proses Haber-Bosch, 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 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. 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 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
34 adalah zat yang dapat mempercepat reaksi tetapi zat tersebut tidak 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 sebanyakbanyaknya disebut kondisi optimum. Kondisi optimum pada industri amoniak dilakukan pada suhu 400ᵒ - 600ᵒ C dengan tekanan 150-300 atm. Kondisi optimum pembuatan NH3 yaitu N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ∆H = -92,4 Kj 6. Dari teks di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa untuk mengahasilkan NH3 sebanyakbanyaknya diberikan perlakuan dengan… (jawaban lebih dari satu) Tekanan diperbesar Penambahan NH3 secara terus menerus Suhu dinaikkan Suhu diturunkan Pengambilan NH3 secara terus-menerus 7. Apa tujuan penggunaan katalis pada proses pembuatan amonia? Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Gambar 11 Proses Pembuatan Ammonia Sumber : https://images.app.goo.gl/JUAQkr68w9HuMjqe6
35 8. Tuliskan persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) pada reaksi pembuatan NH3! Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Bacalah teks di bawah ini untuk menjawab soal nomor 9-10 Pasta Gigi Nano Kalsium Akhir-akhir initeknologi nano berkembang sangat pesat. Hal ini ditandai dengan adanya penerapan teknologi ini, salah satunya bidang kesehatan. Contoh penerapan teknologi ini di bidang kesehatan adalah pembuatan pasta gigi nano kalsium. Pernahkah anda menggunakan pasta gigi nano kalsium? Pasta gigi tersebut mangandung kalsium karbonat berukuran nano. Ukuran tersebut menyerupai ukuran Ca5(PO4)3OH) pada email gigi, yaitu 20-40 nm. Adanya kalsium menyebabbkan reaksi kesetimbangan sehingga meningkatkan Ca5(PO4)3OH). Adapun reaksi kesetimbangan pada email gigi yaitu : Ca5(PO4)3OH(s) ⇌ 5Ca2+(aq) + (aq) + OH- (aq) Berdasarkan hasil penelitian, menyikat gigi dengan pasta gigi nano kalsium rutin selama 2 minggu dapat meningkatkan kekerasan email. Kekerasan tersebut meningkat jika penggunaannya dilanjutkan hingga 4 minggu. Seperti itulah pasta gigi nano kalsium dapat mencegah pengeroposan email gigi. 9. Dari teks di atas, dapat diketahui pasta gigi nano kalsium dapat mencegah pengeroposan email gigi. Adanya kalsium pada pasta gigi nano kalsium dapat meningkatkan Ca5(PO4)3OH) dan reaksi kesetimbangan bergeser ke arah kiri. Apakah pernyataan tersebut benar? Benar Salah Gambar 12 Pasta Gigi. Sumber : https://images.app.goo.gl/Mt13x8EvX23cp2KT8
36 Berikan alasan yang mendukung jawabanmu! Alasan : _________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 10. Apa yang akan terjadi jika pada reaksi kesetimbangan email gigi bergeser ke kanan atau konsentrasi Ca5(PO4)3OH berkurang? Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Bacalah teks di bawah ini untuk menjawab soal nomor 11-12 Pembuatan gas klor dilakukan dengan proses Deacon. Caranya dengan mengoksidasi gas asam klorida dengan oksigen di udara. Reaksinya berlangsung dengan persamaan sebagai berikut. 2HCI(g) + O2(g) ⇌ H2O(g) + Cl2(g) ∆H = -x kJ Reaksi tersebut dapat dipercepat dengan katalis CuCI2. Selain dengan katalis, reaksi dapat dipercepat dengan mengatur suhu optimal reaksi, yaitu sekitar 430°C dan tekanan 200 atm. Hal ini karena reaksi kesetimbangan tersebut berlangsung secara eksoterm. Tetapan kesetimbangan dari reaksi tersebut dapat dicari dengan cara mencari nilai dari hasil kali produk dipangkatkan koefisien reaksinya kemudian dibagi hasil kali reaktan dipangkatkan koefisien reaksinya. 11. Tuliskan persamaan tetapan kesetimbangan yang benar berdasarkan reaksi pembuatan gas klor di atas! Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 12. Hitung tetapan kesetimbangan pada reaksi pembuatan gas klor, jika dalam keadaan setimbang (suhu 300°C) 1 Liter campuran mengandung asam klorida (HCl) sebanyak 1 mol, oksigen (O2) sebanyak 0,25 mol, air (H2O) sebanyak 0,5 mol, dan gas klor (Cl2) sebanyak 0,5 mol. Tetapan kesetimbangan dari reaksi dibawah ini adalah … a. 0,025 b. 0,25 c. 0,5 d. 0,75 e. 1
37 Bacalah teks di bawah ini untuk menjawab soal nomor 13-15 pH darah dipertahankan sekitar 7,4 oleh larutan penyangga, misalnya H2CO3. Plasma darah mengandung gas CO2. Gas CO2 membentuk pasangan asam-basa konjugasi antara asam karbonat (H2CO3) dengan ion hidrogen (H+ ) untuk mempertahankan pH. CO2(g) + H2O(ℓ) ⇌ H2CO3(aq) Apabila darah bersifat basa, jumlah ion H+ akan berkurang karena diikat ion OHbasa sehingga kesetimbangan bergeser ke kanan. Apabila darah bersifat asam, kesetimbangan bergeser ke kiri karena ion H+ dari asam menambah konsentrasi ion H+ pada H2CO3. 13. Pada proses mempertahankan Ph darah terdapat reaksi : CO2(g) + H2O(ℓ) ⇌ H2CO3(aq) Tuliskan persamaan tetapan kesetimbangan dari reaksi tersebut! Jawaban : _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 14. H2CO3(aq) ⇌ CO2(g) + H2O(ℓ) Berdasarkan reaksi diatas, tetapan kesetimbangan yang benar adalah … a. d. b. K -2 e. K 4 f. K 2 15. 2CO2(g) + 2H2O(ℓ)⇌ 2 H2CO3(aq) Berdasarkan reaksi diatas, tetapan kesetimbangan yang benar adalah … a. b. c. K -2 d. K 4 e. K 2
38 GLOSARIUM Asas Le Chatelier : Prinsip yang menyatakan bahwa jika dalam suatu sistem kesetimbangan mengalami perubahan konsentrasi, suhu, volume, atau tekanan maka sistem akan menyesuaikan dirinya untuk meniadakan pengaruh perubahan yang diterapkan hingga kesetimbangan baru tercapai. Kesetimbangan kimia : Reaksi pembentukan produk dan reaksi kebalikannya yang terjadi berkelanjutan tanpa perubahan konsentrasi. Reaksi eksoterm : Reaksi yang melepas kalor dari lingkungan ke sistem. Reaksi endoterm : Reaksi yang menyerap kalor dari sistem ke lingkungan. Reaksi irreversible : Reaksi satu arah dimana Reaksi akan berhenti setelah satu atau semua reaktan habis. Reaksi reversible : Reaksi dua arah dimana Reaktan bereaksi membentuk produk dan produk dapat bereaksi kembali menjadi reaktan.
39 Ablinda Sari, Novitalia. 2020. Kesetimbangan Kimia Kelas XI. Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN. Da Lopez, F. Y. Pergeseran Kesetimbangan Kimia. Nusa Tenggara Timu: Jurusan Manajemen Pertanian Lahan Kering . Islami, M. F. (2022). Pengembangan Instrumen Penunjang Asesmen Kompetensi Minimum (AKM) Materi Kesetimbagan Kimia. Skripsi : Pendidikan Kimia UIN Sunan Kalijaga. Nur Cahyo, Adi, dkk. Buku Praktis Kimia SMA/MA kelas XI. Klaten : Viva Pkarindo. Sari, R. C. (2018). kandungan sisa klor bebas pada kolam renang umum dan gejala iritasi mata serta kulit di kabupaten jember tahun 2018. Skripsi : Program Pendidikan Kesehatan Masyrakat Universitas Jember. Tri Wulandari, Erna, Risha Rahmawati, dan Narum Yuni Margono. 2021. Buku Interaktif Kimia untuk SMA/MAkelas XI . Yogyakarta : Intan Pariwara. DAFTAR PUSTAKA
40 Penulis bernama lengkap Qurrota A’yuni lahir di Tulungagung, 18 Maret 2022. Penulis memulai jenjang pendidikan di MI Roudlotus Salafiyah Pucung Lor, MTsN Kunir, MAN 3 Blitar. Penulis saat ini menempuh jenjang pendidikan tinggi di Universitas Islam Negeri Sayyid Ali Rahmatullh Tulungagung Program Studi Tadris Kimia. PROFIL PENULIS