Kesetimbangan Kimia

• Kinetika Kesetimbangan • Termodinamika Kesetimbangan • Tetapan Kesetimbangan • Jenis-jenis reaksi setimbang • Gangguan pada Kesetimbangan

Kinetika Reaksi Kesetimbangan

Zona kinetik A B Zona setimbang Zona kinetik A B Zona setimbang

Time Time

•Perhatikan reaksi bolak-balik (reversibel) : A  B dan B  A atau A  B •Pada Keadaan setimbang : Konsentrasi A dan B tidak berubah terhadap waktu •Kecepatan reaksi A  B = kecepatan reaksi B  A atau k 1 [A] = k 2 [B]  K = tetapan kesetimbangan

Hukum Aksi Masa dan Ungkapan K secara Umum

• Untuk reaksi : aA + bB pP + qQ [P] p [Q] q K c = [A] a [B] b • Contoh : N 2 (g) +3H 2 (g) 2NH 3 (g) K c  [NH 3 ] 2 [N 2 ][H 2 ] 3

Proses Kesetimbangan

• Kesetimbangan dapat dicapai dengan beberapa cara : – Gambar (a) dimulai dari [H 2 ] = 3, [N 2 ] = 1 and [NH 3 ] = 0 – Gambar (b) dimulai dari [H 2 ] = 0, [N 2 ] = 0 and [NH 3 ] = 1 • Reaksi kesetimbangan yang terjadi : N 2 (g) +3H 2 (g) 2NH 3 (g)

Termodinamika kesetimbangan • Syarat reaksi setimbang : – P, T tetap: D H = 0 – Reversibel: D S = 0 – Sistem tertutup : Sn i m i n i = 0 = koefisien reaksi zat (i); negatif untuk reaktan m i = potensial kimia zat (i) • Persamaan keadaan setimbang – D G = D H – T D S + Sn i m i = 0

Tetapan Kesetimbangan dan D G 0 • Potensial kimia zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia : – – m i = m i o + RT ln a i m i o = potensial standar zat (i) a i = aktifitas zat (i); Hubungan potensial kimia dan tetapan kesetimbangan – Sn i m D i = Sn G = D i m G i o o + RT Sn i ln a i = 0 + RT ln P ( a i ) n i = 0 D G 0 = - RT ln P ( a i ) n i = - RT ln K D G 0 = Energi bebas Gibbs standar K = P ( a i ) n i = tetapan kesetimbangan (

tanpa satuan)

Ungkapan tetapan kesetimbangan reaksi dalam fasa gas • K p (tetapan kesetimbangan yang didasarkan pada tekanan parsial masing-masing zat dalam keadaan setimbang) : – keadaan standar adalah gas pada tekanan 1 atm – a i = P i /P 0 – K p = P ; P i = tekanan parsial gas I, P a i n i = K p = P ( P i /P 0 ) n i 0 = 1 atm Contoh : N 2(g) K p = + 3 H 2(g) ( P NH3 /P 0 ) = 2 NH 3(g) 2 x ( P N2 /P 0 ) -1 x ( P H2 /P 0 ) – 3 • K c (tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi molar) Dengan mengubah persamaan : P i /P 0 = (n i /V) RT = C i /C 0 RT, diperoleh K p = P ( C i RT) n i = RT Dn i P ( C i ) n i

Kesetimbangan Heterogen

• Perhatikan reaksi : CaCO 3 (s)  CaO(s) + CO 2 (g) K c  [CaO][CO 2 ] [CaCO 3 ] Cairan dan padatan murni memiliki aktifitas yang tetap K c  [constant 1][CO 2 ] or K c [constant 2] constant 2  K ' c constant 1  [CO 2 ]

Tetapan Kesetimbangan dan Kuosien Reaksi (Q)

Untuk reaksi : aA + bB pP + qQ K c  [

P

]

p

[

Q

]

q

[

A

]

a

[

B

]

b

• K c konstan pada temperatur tertentu

Q

 [

P

]

p

[

Q

]

q

[

A

]

a

[

B

]

b

Q tergantung pada data eksperimen Q = K pada saat setimbang Q > K, kesetimbangan bergeser kekiri

Gangguan pada Kesetimbangan : Le Châtelier

•

Bila sistem kesetimbangan diganggu dengan perubahan temperatur, tekanan atau konsentrasi komponen-komponen reaksi, maka sistem akan menggeser posisi kesetimbangan ke kesetimbangan yang baru

• Faktor pengganggu kesetimbangan : –

perubahan konsentrasi, tekanan dan volume

–

perubahan temperatur

Pengaruh Perubahan Konsentrasi

N 2 (g) +3H 2 (g) 2NH 3 (g) Penambahan H 2 akan mengge ser kesetimbangan kearah kanan, sehingga jumlah ammo niak akan semakin besar. Pada akhirnya terbentuk sistem ke setimbangan yang baru (harga K, tetap).

Pengaruh Perubahan Tekanan dan Volume

• • • • Perubahan tekanan total (P t ) sistem akan mengubah tekanan parsial komponen-komponen dalam reaksi (P i ) – P i = X i P t (Hukum Pencampuran Gas) X i = Fraksi mol zat (i) Untuk reaksi N 2 (g) + 3H 2 (g)  K p = (P NH3 ) 2 / (P N2 ) (P H2 ) 3 = (X NH3 ) 2 / (X N2 ) (X H2 ) 3 P t -2 2NH 3 (g Bila tekanan total dinaikkan maka Kuosien reaksi (Q) akan menjadi lebih kecil dari K p . Agar Q = K p , reaksi akan bergeser kearah NH 3 : jumlah mol lebih kecil Untuk reaksi H 2 (g) + I 2 (g)  mempengaruhi kesetimbangan 2HI(g); perubahan tekanan tidak Pengaruh perubahan tekanan berbanding terbalik dengan perubahan volume

Pengaruh Perubahan Temperatur

 D G 0 = - RT ln K = D H 0 - T D S 0 ln K = D H 0 /RT + D S 0 /R Bila D H 0 dan D S 0 tidak tergantung pada T, maka : – Untuk reaksi

eksoterm

( D H 0 < 0),

kenaikan

T akan

memperkecil

– Untuk reaksi harga K

endoterm

( D H 0 > 0),

kenaikan

T akan

memperbesa

r harga K

Penurunan energi aktifitas reaksi oleh katalis tidak Akan mempengaruhi konsentrasi zat-zat dalam kesetimbangan : K tetap