1. B.   Pengaruh beberapa faktor terhadap kesetimbangan

Pergeseran kesetimbangan dapat dipengaruhi oleh berbagai factor antara lain Sifat dasar pereaksi, temperatur, konsentrasi, tekanan dan volume, penambahan zat lain (katalis). Namun dalam sub bab ini akan lebih difokuskan pada tiga faktor saja yaitu pengaruh temperatur, pengaruh konsentrasi, pengaruh tekanan dan volume.

Pengaruh konsentrasi

Perhatikan reaksi pembentukan ammonia berikut:

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)

Jika gas N₂ ditambah (konsentrasi N₂ bertambah), berarti N₂ diberi, maka system reaksi akan memberi ke yang masih kurang yaitu produk, sehingga reaksi akan bergeser ke kanan ( NH₃ bertambah).

Jika gas H₂ dikurangi (konsentrasi gas H₂ diperkecil), berarti H₂ diambil, maka system akan mengambil yang masih banyak yaitu produk, sehigga reaksi bergeser ke kiri,(NH₃ berkurang).

Sesuai dengan azas Le Chatelier (Reaksi = – aksi) ,

Jika salah satu konsentrasi zat diperbesar, reaksi akan bergeser dari arah zat tersebut

Jika salah satu konsentrasi za diperkecil, reaksi akan bergese kearah zat tersebut.

Kaidah ini sangat berguna pada industry kimia yang melibatkan reaksi-reaksi kesetimbangan. Agar produk yang dihasilkan sebanyak mungkin maka pereaksi harus ditambah terus, sementara produk harus terus dikurangi (diambil/dipisahkan). Sebagai contoh untuk menghasilkan amonia NH₃ sebyak-banyaknya maka bahan gas N₂ dan gas H₂ harus disuplai terus dan produk ammonia dipisahkan.

Contoh :

Ion besi (III) (Fe³⁺) berwarna kuning jingga bereaksi dengan ion tiosianat (SCN^-) tidak berwarna membentuk ion tisianobesi (III) yang berwarna merah darah menurut reaksi kesetimbangan berikut :

Fe³⁺(aq) + SCN^-(aq)  FeSCN²⁺(aq)

Kuning-jingga tidak berwarna merah-darah

Ke arah manakah kesetimbangan bergeser dan bagaimanakah perubahan warna campuran jika :

1. ditambah larutan FeCl₃ (ion Fe³⁺)

2. ditambah larutan KSCN (ion SCN^-)

3. ditambah larutan NaOH (ion OH^-)

4. Larutan diencerkan

Jawab :

Azas Le Chatelier : Reaksi = – Aksi

1. Ditambah larutan FeCl₃ (ion Fe³⁺)

Aksi                        : diberi ion Fe³⁺

Reaksi                              : ion Fe³⁺ memberi ke produk

Kesetimbangan         : bergeser ke kanan (dari arah Fe³⁺)

Perubahan warna      : bertambah merah (karena ion FeSCN²⁺bertambah)

2. Ditambah KSCN

Aksi                       : diberi ion SCN^-

Reaksi                    : ion SCN^- memberi ke produk

Kesetimbangan        : bergeser ke kanan (dari arah ion SCN^-)

Perubahan warna      : bertambah merah (karena ion FeSCN²⁺ bertambah)

3. Ditambah NaOH

Aksi                        : menambah ion OH ^-. Ion ini akan mengikat ion Fe³⁺

membentuk Fe(OH)₃ yang sukar larut.

Fe³⁺(aq) + 3OH^-(aq) Fe(OH)₃(s)

Jadi, penambahan ion OH^- sama dengan diambil ion Fe³⁺.

Reaksi                    : ion Fe³⁺mengambil produk

Kesetimbanga           : bergeser ke kiri (menuju Fe³⁺)

4. Larutan diencerkan

Aksi                        : mengencerkan (memperbesar volume), memperkecil

konsentrasi (jarak antar partikel dalam larutan makin renggang.

Reaksi                              : memperbesar konsentrasi (menambah jumlah partikel)

Kesetimbangan         : bergeser ke kiri, ke arah yang jumlah partikelnya lebih besar   (setiap ion FeSCN²⁺ dapat pecah menjadi dua ion, yaitu Fe³⁺ dan SCN^-).

Perubahan warna      : memudar (karena ion FeSCN²⁺ berkurang)

1. A.   Perubahan atau  pergeseran kesetimbangan akibat adanya aksi pada kesetimbangan (asas Le Chatelier)           

Secara mikroskopik sistem kesetimbangan umumnya peka terhadap gangguan dari lingkungan. Andaikan sistem yang kita perhatikan adalah kesetimbangan air-uap, air dalam silinder. Jika volume sistem diperbesar (tekanan dikurangi) maka sistem berupaya mengadakan perubahan sedemikian rupa sehingga mengembalikan tekanan ke keadaa semula, yakni dengan menambah jumlah molekul yang pindah ke fasa uap. Setelah kesetimbangan baru dicapai lagi, air yang ada lebih sedikit dan uap air terdapat lebih banyak dari pada keadaan kesetimbangan pertama tadi. Jika kesetimbangan itu ditulis

dalam persamaan reaksi :

H₂O (l)  < ====== > H₂O (g)

Maka kesetimbangan dapat dinyatakan “ bergeser ke kanan “

Pergeseran kesetimbangan dapat dipengaruhi oleh faktor luar seperti suhu, tekanan, dan konsentrasi.

Bagaimanakah kita menjelaskan pengaruh dari berbagai faktor itu ? Mengapa kesetimbangan

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g),                    ΔH = -92,2 kJ;

bergeser ke kiri ketika suhunya dinaikkan, tetapi bergeser ke kanan ketika tekanannya diperbesar ? Henri Louis Le Chatelier (1884) berhasil menyimpulkan pengaruh faktor luar tehadap kesetimbangan dalam suatu azas yang dikenal dengan azas Le Chatelier sebagai berikut:

“ Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi), maka sistem itu akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi pengaruh aksi tersebut. “ 

Gambar 3. Foto Henri louis Le Chatelier

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.

Seringkali Azas Le Chatelier disederhanakan sebagai berikut

Jka diberi, dia memberi

Jika diambil, dia mengambil

Hidrokarbon dan Minyak Bumi

1.     Kekhasan Atom Karbon

Atom karbon dengan nomor atom 6 mempunyai susunan elektron K = 2, L = 4, jadi mempunyai 4 elektron valensi dan dapat mernbentuk empat ikatan kovalen, serta dapat digambarkan dengan rumus Lewis sebagai berikut, umpamanya untuk CH4.

Selain itu atom karbon mempunyai kemampuan untuk membentuk ikatan dengan atom karbon lain membentuk rantai karbon yang terbuka atau tertutup/berlingkar.

2.     Senyawa karbon sebagai senyawa organic

Selain perbedaan jumlah yang sangat mencolok yang menyebabkan kimia karbon dibicarakan secara tersendiri , karena memang terdapat perbedaan yang sangat besar antara senyawa karbon dan senyawa anorganik seperti yang dituliskan berikut ini.

Senyawa karbon	Senyawa anorganik
membentuk ikatan kovalen dapat membentuk rantai karbon non elektrolit reaksi berlangsung lambat titik didih dan titik lebur rendah larut dalam pelarut organik	membentuk ikatan ion tidak dapat membentuk rantai karbon elektrolit reaksi berlangsung cepat titik didih dan titik lebur tinggi larut dalam pelarut pengion

3.     Senyawa hidrokarbon

Senyawa hidrokarbon terdiri atas karbon dan hidrogen. Bagian dari ilmu kimia yang membahas senyawa hidrokarbon disebut kimia karbon. Dulu ilmu kimia karbon disebut kimia organik, karena senyawa-senyawanya dianggap hanya dapat diperoleh dari tubuh makhluk hidup dan tidak dapat disintesis dalam pabrik. Akan tetapi sejaka Friedrich Wohler pada tahun 1928 berhasil mensintesis urea (suatu senyawa yang terdapat dalam air seni) dari senyawa anorganik, amonium sianat dengan jalan memanaskan amonium sianat tersebut.

O
||
NH₄⁺CNO^- H ®₂N – C – NH₂
Begitu keberhasilan Wohler diketahui, banyaklah sarjana lain yang mencoba membuat senyawa karbon dari senyawa anorganik. Lambat laun teori tentang daya hidup hilang dan orang hanya menggunakan kimia organik sebagai nama saja tanpa disesuaikan dengan arti yang sesungguhnya. Sejaka saat itu banyak senyawa karbon berhasil disintesis dan hingga sekarang lebih dari 2 juta senyawa karbon dikenal orang dan terus bertambah setiap harinya. Apa sebabnya jumlah senyawa karbon sedemikian banyak bila dibandingkan dengan jumlah senyawa anorganik yang hanya sekitar seratus ribuan ?
Hidrokarbon merupakan segolongan senyawa yang banyak terdapat di alam sebagai minyak bumi. Indonesia banyak menghasilkan minyak bumi yang mempunyai nilai ekonomi tinggi, diolah menjadi bahan bakar motor, minyak pelumas, dan aspal.

Materi kimia kelas Xi semester 2

1. kesetimbangan reaksi
2. Termokimia

Materi Pelajaran kesetimbangan reaksi

A.   Reaksi Berkesudahan dan Reaksi Kesetimbangan  

Ketika kita membakar bensin, pada pembakaran yang sempurna akan terjadi reaksi kimia yang menghasilkan karbondioksida (CO₂) dan uap air (H₂O). Reaksi ini akan berlangsung terus sampai jumlah bensin yang ada habis, sementara gas CO₂ dan uap air makin bertambah. Reaksi tersebut dikatakan reaksi berkesudahan, sebab meskipun produk CO₂ dan H₂O ditampung dalam satu wadah tidak akan bereaksi membentuk bensin dan oksigen kembali. Reaksi seperti itu juga disebut sebagai reaksi searah atau reaksi tidak dapat balik (irreversible).

Kita juga dapat melihat peristiwa serupa yang menunjukan reaksi berkesudahan dalam kehidupan sehari-hari. Semua pembakaran bahan bakar fuel (minyak bumi) merupakan reaksi berkesudahan. Reaksi korosi pada logam juga termasuk contoh yang nyata. Mungkin akan mempermudah bagi kita untuk mencirikan reaksi berkesudahan. Diantaranya adalah zat-zat hasil reaksinya tidak dapat  bereaksi kembali membentuk zat pereaksi, dengan demikian reaksi pasti akan berhenti jika salah satu atau semua reaktan habis.

Apakah ada reaksi yang dapat balik? dalam kehidupan sehari-hari sulit menemukan reaksi yang dapat balik. Proses-proses alami umumnya berlangsung searah, tidak dapat balik. Namun, di laboratorium maupun dalam proses industri, banyak reaksi yang dapat balik. Reaksi yang dapat balik kita sebut reaksi reversible. Diantaranya kita sebutkan dan jelaskan pada contoh di bawah ini :

Jika campuran gas nitrogen dan hidrogen dipanaskan akan menghasilkan gas amonia, dengan reaksi:

N₂(g) + 3H₂(g)            2NH₃(g)

Sebaliknya, jika amonia (NH₃) dipanaskan akan terurai membentuk nitrogen dan hidrogen, dengan reaksi:

2NH₃(g)           N₂(g) + 3H₂(g)

Apabila diperhatikan ternyata reaksi pertama merupakan kebalikan dari reaksi kedua. Kedua reaksi itu dapat digabung sebagai berikut :

N₂(g) + 3H₂(g)  2NH₃(g)

Tanda ( ) dimaksudkan untuk menyatakan reaksi dapat balik (reversible). Reaksi ke kanan disebut reaksi maju, reaksi ke kiri disebut reaksi balik. Pada reaksi dapat balik ini zat-zat hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat pereaksi, begitulah sebaliknya sehingga komponen zat tidak pernah habis, hal inilah yang menjadi jawaban mengapa reaksi dapat balik tidak pernah habis.

Banyak peristiwa di alam ini yang berlangsung reversible seperti pada reaksi fotosintesa dan reaksi respirasi sebagai kebalikannya. Adanya kedua reaksi tersebut menguntungkan bagi kehidupan di bumi, Sebab keberadaan oksigen dan karbondioksida dapat saling terimbangi oleh reaksi yang dapat balik. Apa yang terjadi jika Reaksi fotosintesa yang melepas oksigen tidak diimbangi dengan reaksi respirasi yang melepas karbondioksida?

B.   Kesetimbangan Kimia  

Pada umumnya reaksi-reaksi kimia di laboratorium berlangsung dalam arah bolak-balik (reversible), dan hanya sebagian kecil saja yang berlangsung satu arah. Sebagai contoh aadalah reaksi pembentukan gas ammonia NH₃ dari gas H₂ dan N₂.  Pada awal proses bolak-balik, reaksi berlangsung ke arah pembentukan produk (reaksi 1),

N₂(g) + 3H₂(g)            2NH₃(g)…………….1)

segera setelah terbentuk molekul produk (NH₃) maka terjadi reaksi sebaliknya (reaksi 2), yaitu pembentukan molekul reaktan (gas N₂ dan H₂) dari molekul produk (gas NH₃).

2NH₃(g)           N₂(g) + 3H₂(g)……………2)

Reaksi 1 bermula dengan sangat cepat, tetapi makin lama kecepatannya terus-menerus menurun, karena hydrogen dan nitrogen makin berkurang jumlahnya. Di sisi lain reaksi 2 yang bermula sangat lambat, terus-menerus naik kecepatannya karena banyaknya ammonia bertambah. Akhirnya kecepatan kedua reaksi yang berlawanan menjadi sama.  Sekali laju reaks telah sama, selama temperature dan tekanan tidak berubah dan tidak ada zat yang ditambahkan atau diambil, maka banyaknya hydrogen, nitrogen dan ammonia tidak berubah. Jumlah masing-masing komponen tidak berubah terhadap waktu oleh karena itu tidak ada perubahan yang dapat diamati terhadap waktu. Oleh karena itu tidak ada perubahan yang dapat diamati atau diukur (sifat makroskopis tidak berubah), reaksi seolah-olah telah berhenti. Keadaan seperti itu disebut keadaan setimbang (kesetimbangan). Akan tetapi, percobaan menunjukkan bahwa dalam keadaan setimbang reaksi tetap berlangsung pada tingkat molekul (tingkat mikroskopis). Oleh karena itu, keseimbangan kimia disebut Kesetimbangan dinamis. (lihat grafik di bawah).

Gambar 1. Grafik konsentrasi pereaktan dan produk terhadap waktu selama terjadi reaksi reversible

Pada umumnya suatu reaksi kimia yang berlangsung spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan kesetimbangan dinamis. Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu reaks kimia, perubahan reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna, meskipun reaksi dilakukan dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan reaksi berlangsung, reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah reaksi berlangsung konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi konstan. Keadaan kesetimbangan dinamis akan dicapai apabila dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar.

Sebagai contoh lain keadaan kesetimbangan dinamis, kita perhatikan reaksi penguraian (dissosiasi) gas N₂O₄ sebagai berikut :

Gambar 2, Molekul N2O4 terurai menjadi 2 molekul NO2 melalui reaksi bolak-balik (reversible)

Andaikan sejumlah mol gas N₂O₄ dimasukkan ke dalam suatu bejana tertutup. Mula-mula dengan segera gas N₂O₄ yang tidak berwarna tersebut terdisosiasi menjadi NO₂ yang berwarna merah coklat. Akan tetapi setiap dua molekul NO₂ dengan mudah bergabung menjadi molekul zat N₂O₄ kembali. Mula–mula laju reaksi disosiasi N₂O₄ berlangsung relatif lebih cepat daripada laju reaksi pembentukan N₂O₄. Namun laju reaksi pembentukan N₂O₄ juga makin lama makin bertambah besar sesuai dengan pertambahan jumlah NO₂ yang terbentuk. Pada suatu saat laju reaksi disosiasi N₂O₄ sama dengan laju reaksi pembentukan N₂O₄. maka Keadaan inilah yang disebut Keadaan kesetimbangan.

Tugas Terstruktur I

Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan jelas!

1. Jelaskan perbedaan antara reaksi tidak dapat balik (irreversible) dan reaksi dapat balik (reversible), berikan contoh masing-masing?
2. Peristiwa di bawah ini kelompokkan ke dalam reaksi kesetimbangan ataukah reaksi Satu arah, Jelaskan!

a.    Kertas dibakar

b.    Air menguap

c.    Pembakaran tidak sempurna pada karbon monoksida

1. Bilamana suatu reaksi dapat dikatakan telah mencapai keadaan kesetimbangan dinamis?
2. Jelaskan kapankah suatu reaksi bolak-balik mencapai keadaan setimbang ?

Resume

Ada sebagian reaksi kimia yang akan berhenti ketika salah satu atau semua pereaktanya habis, seperti peristiwa pembakaran bahan bakar fosil (minyak bumi). Reaksi semacam ini disebut reaksi berkesudahan atau tak dapat balik (irreversible). Sebagian lain ada reaksi kimia yang tidak pernah berhenti secara mkroskopis, sebab produk reaksinya akan bereaksi    kembali membentuk zat-zat pereaktan. Sebagai contoh pada reaksi pembentukan gas ammonia dari gas hydrogen dan gas nitrogen. Reaksi tersebut tidak berhenti karena gas ammonia yang terbentuk akan terurai kembali menjadi gas hydrogen dan Nitrogen. Reaksi semacam ini disebut reaksi dapat balik (reversible). Peristiwa ini akan terus berlangsung sampai kecepatan reaksi maju sama dengan kecepatan reaksi balik. Pada tahap inilah dikatakan suatu reaksi balik telah mencapai kesetimbangan.