makalah kesetimbangan kimia

TUGAS KIMIA

KESETIMBANGAN KIMIA

O L E H

KELOMPOK 3

·      M111 13 051 Khaerum Nisa

·      M111 13 053 Chindy Gloria Saranga’

·      M111 13 061 Muh. Fikri Rum

·      M111 13 078 Muh. Fadly Alamsyah

·      M111 13 082 Sri Arfiani Rahim Sila

·      M111 13 084 Lela Satriani Candra

FAKULTAS KEHUTANAN

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2 0 1 3

KATA PENGANTAR

            Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaiakan karya tulis ilmiah dengan judul KESETIMBANGAN KIMIA. Karya tulis ilmiah ini disusun dalam rangka memenuhi tugas kelompok dalam mata kuliahan Kimia.

            Atas bimbingan bapak/ibu dosen dan saran dari teman-teman maka disusunlah karya tulis ilmiah ini. Semoga dengan tersusunnya makalah ini diharapkan dapat berguna bagi kami semua dalam memenuhi salah satu syarat tugas kami di perkuliahan. Karya tulis ini diharapkan bisa bermanfaat dengan efisien dalam proses perkuliahan.

            Dalam menyusun makalah ini, penulis banyak memperoleh bantuan dari berbagai pihak, maka penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang terkait. Dalam menyusun karya tulis ini penulis telah berusaha dengan segenap kemampuan untuk membuat karya tulis yang sebaik-baiknya.

Sebagai pemula tentunya masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam makalah ini, oleh karenanya kami mengharapkan kritik dan saran agar makalah ini bisa menjadi lebih baik.

            Demikianlah kata pengantar karya tulis ini dan penulis berharap semoga karya ilmiah ini dapat digunakan sebagaimana mestinya. Amin.

                                                                                  Makassar, 7 Oktober 2013

                                                                                                  Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR                                                                                    i

DAFTAR ISI                                                                                                   ii

BAB I      PENDAHULUAN                                                                          1

A.    Latar Belakang                                                                            1

B.     Rumusan Masalah                                                                       2

C.     Tujuan Penulisan                                                                         2

D.    Manfaat Penulisan                                                                       3

BAB II    PEMBAHASAN                                                                             4

1.      Definisi Kesetimbangan Kimia                                                   4

2.      Cara Menyatakan Konstanta Kesetimbangan                             6

3.      Manfaat Konstanta Kesetimbangan                                            11

BAB III   PENUTUP                                                                                       14

A.    Kesimpulan                                                                                 14

B.     Saran                                                                                           14

DAFTAR PUSTAKA                                                                                     16

 

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Di alam sekitar kita banyak terjadi reaksi-reaksi kimia, seperti fotosintesis. Fotosintesis adalah proses kimia yang mengubah karbon dioksida dan air menjadi karbohidrat dan oksigen, di mana reaksi ini berkataliskan klorofil dan menggunakan sinar matahari sebagai energi untuk reaksi.

6 CO2(g) + 6 H2O(l) --> C6H12O6(s) + 6 O2(g)

                                glukosa

Reaksi pembakaran bahan bakar bensin menghasilkan energi untuk menjalankan kendaraan. Reaksi perkaratan logam (misal besi) terjadi karena reaksi antara logam dengan oksigen di udara. Amoniak merupakan hasil industri kimia yang sangat penting. Reaksi kesetimbangan nitrogen dan hidrogen pada kondisi standar (STP) menghasilkan amoniak dengan kualitas yang kurang baik. Produk amoniak dikembangkan dengan menggunakan suhu dan tekanan tinggi.

 Dari reaksi-reaksi tersebut, apakah zat hasil reaksi dapat kembali lagi menjadi zat semula? Apakah glukosa dapat kembali menjadi klorofil? Apakah energi yang dihasilkan untuk menggerakkan kendaraan dapat kembali lagi menjadi bensin? Apakah besi berkarat dapat kembali menjadi besi yang bersih seperti semula? Reaksi-reaksi tersebut merupakan reaksi kimia satu arah (ireversibel), yaitu reaksi kimia di mana zat-zat hasil reaksi tidak dapat kembali lagi menjadi zat-zat semula. Kondisi kesetimbangan dalam reaksi ini akan kalian pelajari dalam bab ini.

B. Rumusan Masalah

          Dari latar belakang di atas, kita bisa menentukan rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini, yaitu :

1.      Apa itu kesetimbangan kimia?

2.      Bagaimanakah cara menyatakannya?

C. Tujuan Penulisan

          Adapun tujuan dalam penulisan karya ilmiah ini, yaitu :

1.      Sebagai salah satu syarat dalam mengikuti mata kuliah Kimia.

2.      Menambah wawasan tentang larutan.

3.      Mengetahui lebih mendalam tentang larutan yang kita temukan dalam kehidupan.

D. Manfaat Penulisan

            Adapun manfaat dalam penulisan karya ilmiah ini, yaitu :

1.      Sebagai pedoman untuk menambah pengetahuan dalam membuat suatu karya ilmiah.

2.      Sebagai referensi bagi penulis dalam pembuatan makalah berikutnya.

3.      Sebagai bahan bacaan.

BAB II

PEMBAHASAN

1. Definisi Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan di mana tidak ada perubahan yang teramati selama bertambahnya waktu reaksi. Jika suatu kimia telah mencapai keadaan kesetimbangan maka konsentrasi reaktan dan produk menjadi konstan sehingga tidak ada perubahan yang teramati dalam sistem. Meskipun demikian, aktivitas molekul tetap berjalan, molekul-molekul reaktan berubah mnjadi produk secara terus-menerus sambil molekul-molekul produk berubah menjadi reaktan kembali dengan kecepatan yang sama.

Sedikit sekali reaksi kimia yang berjalan ke satu arah saja, kebanyakan adlah reaksi dapat balik. Pada awal reaksi dapat balik, reaksi berjalan ke arah pembentukan produk. Sesaat setelah produk tersebut, pembentukan reaktan produk juga mulai berjalan. Jika kecepatan reaksi maju dan reaksi balik adalah sama, dan dikatakan bahwa kesetimbangan kimia telah dicapai. Harus diingat bahwa kesetimbangan kimia melibatkan beberapa zat yang berbeda sebagai reaktan dan produk. Kesetimbangan antara dua fase zat-zat yang sama disebut kesetimbangan fisika, perubahan yang terjadi adalah proses fisika. Dalam peristiwa ini, molekul air yang meninggalkan fase cair adalah sama dengan jumlah molekul yang kembali ke fase cair.

H₂O_(C)                       H₂O_(g)   

            Perhatian para kimiawi tercurah kepada proses kesetimbangan kimia, misalnya reaksi dapat dibalik yang melibatkan nitrogen disebut oksida (NO₂) dan nitrogen tetraosida (N₂O­_4­) yang dinyatakan sebagai berikut.

N₂O_4(g)                    2NO_2(g)

            Kemajuan reaksi ini mudah dimonitor karena N₂O₄ adalah suatu gas tak berwarna, sedangkan NO₂ adalah gas berwarna coklat tua. Andaikan sejumah tertentu gas N₂O₄ diinjeksikan ke dalam labu tertutup, maka segera tampak warna coklat yang menunjukkan terbentuknya molekul NO₂. Intensitas warna terus meningkat dengan berlangsungnya peruraian N₂O₄ terus-menerus sampai kesetimbangan tercapai. Pada keadaan ini, tidak ada lagi perubahan warna yang diamati.

            Secara eksperimen kita juga dapat mendapatkan keadaan kesetimbangan dimana gas NO₂ murni sebagai starting material atau dengan suatu campuran antara gas NO₂ dan gas N₂O₄.

            Kita dapat membuat jadi lebih umum pembicaraan ini dengan meninjau reaksi dapat balik berikut.

aA               Bb

di mana a, b, c dan d adalah koefisien-koefisien stoikiometri untuk spesies-spesies kimia A, B, C dan D. Konstanta kesetimbangan reaksi pada temperatur tertentu adalah

K =

            Persamaan tersebut adalah suatu bentuk matematika hukum aksi massa yang diusulkan oleh Cato Gulberg dan Peter Waage pada tahun 1864.

2. Cara Menyatakan Konstanta Kesetimbangan

            Konsep konstanta kesetimbangan sangat penting dalam ilmu kimia. Konsep ini digunakan sebagai kunci untuk menyelesaikan berbagai permasalahan stoikiometri yang melibatkan sistem kesetimbangan. Untuk menggunakan konstanta kesetimbangan, kita harus mengetahui cara menyatakan dalam konsentrasi-konsentrasi reaktan dan produk. Oleh karena konsentrasi  reaktan dan produk dapat dinyatakan dalam beberapa jenis satuan, dan fase spesies pereaksi tidak selalu sama maka dimungkinkan ada lebih dari satu cara untuk menyatakan konstanta kesetimbangan dan reaksi yang sama.

2.1 Kesetimbangan Homogen

Kesetimbangan homogen adalah reaksi dalam dimana semua spesies pereaksi ada dalam fase yang sama . Salah satu contoh kesetimbangan homogen fase gas adalah peruraian  N2O4 . Konstanta  kesetimbangan dinyatakan dalam persamaan:

Kp=

            Kc adalah konstanta kesetimbangan dimana konsentrasi pereaksi-pereaksi dinyatakan dalam mol per liter. Konsentrasi reaktan dan produk gas dapat dinyatakan dalam tekanan persialnya {ingat P=(n/V)RT} jadi untuk proses kesetimbangan .

       N2O4                       2NO₂

            Hukum aksi massanya dapat ditulis :

Kp=

            Dimana PNO₂ dan PN₂O masing- masing adalah tekanan parsial (dalam atm) NO₂ dan N₂O₄ indeks Kp memberikan informasi bahwa konsentrasi dinyatakan dalam tekanan.

2.2 Hubungan antara Kc dan Kp

            Umumnya Kc tidak sama dengan Kp karena tekanan persial reaktan dan produk tidak sama dengan konsentrasi yang dinyatakan dalam mol per liter. Hubungan sederhana antara Kc dan Kp dapat diturunkan sebagai berikut. Andaikan suatu kesetimbangan dalam fase.

aA                  bB

      Di mana a dan b adalah konfisien stoikiometri.

Konstanta kesetimbangan Kc dinyatakan dengan

Kc =  

Dan pernyataan untuk Kp untuk adalah

Kp =

            Dimana PA dan PB masing-masing adalah tekanan parsial A dan B bila gas dianggap bersifat ideal maka

PAV = nART

PA =

                  Dimana V adalah volume wadah dalam satuan liter. Demikian pula

PBV = nBRT

PB =

            Dengan mengganti hubungan ke dalam pernyataan Kp maka diperoleh persamaan

            Sekarang nA/V dan nB/V mempunyai satuan mol/L dan dapat dinyatakan dengan [A] dan [B], sehingga

             Dimana      n=b-a

                                        = (mol gas produk)-(mol gas reaktan)

Oleh karena tekanan biasanya dinyatakan dalam atm maka harga R yang digunakan adalah 0.0821 L.atm.mol.  dan kita dapat menulis hubungan antara Kp dan Kc sebagai

                                                      Kp=Kc

Umumnya Kp ≠ Kc kecuali dalam hal khusus jika      n =0

2.3 Kesetimbangan Heterogen

Reaksi dapat balik melibatkan reaktan dan produk berbeda fase disebut kesetimbangan heterogen . sebagai contoh, jika kalsium karbonat dipanaskan dalam suatu bejana tertutup maka akan tercapai kesetimbangan seperti berikut:

Kc=

Oleh karena CaCO₃ dan CaO adalah padatan murni  maka konsentrasinya  dianggap tidak berubah selama reaksi berjalan. Melalui penataan ulang persamaan diatas diperoleh:

            Oleh karena |CaCO3| dan|CaO| konstanta dan K’c adalah suatu konstanta kesetimbangan maka semua suku yang ada disebelah kiri persamaan tersebut adalah konstanta.

 K’C=Kc =[CO2]

            Dimana Kc adalah konstanta kesetimbangan baru yang tidak tergantung pada banyaknya CaO dan CaCO₃ yang ada. Kita dapat juga menyatakan konstanta kesetimbangan sbb:

Kp=PCO2

Dalam hal ini konstanta kesetimbangan adalah suatu bilangan yang sama dengan tekanan CO₂.

2.4 Bentuk Kc dan Persamaan Reaksi

            Ada dua hukum yang berkenan dengan konstanta kesetimbangan.

1)      Jika suatu persamaan reaksi dapat balik dituliskan dalam arah yang berlawanan maka konstanta kesetimbangan menjadi kebalikan dari konstanta kesetimbangan semula.

Jadi jika kesetimbangan No2-N2O4 dituliskan seperti:

                        N2O4                                          2NO2

Kc= =4,63 x

Selanjutnya jika kesetimbangan dituliskan seperti berikut:

                               2NO2(g)                                  N2Oa(g)

Maka konstanta kesetimbangan dinyatakan dengan :

K’c= =

Terlihat bahwa Kc=1/K’c atau KcK’c=1,00 konstanta – konstanta Kc dan K’c keduanya adalah konstanta kesetimbangan yang valid. Tetapi kita belum bisa menentukan bahwa konstanta kesetimbangan untuk sistem reaksi NO2-N2O4  adalah 4,63x  atau 216.

2)      Harga konstanta kesetimbangan K juga tergantung pada bagaimana persamaan kesetimbangan diseimbangkan.

                                                   N2O4(g)                               NO2(g)

                                                                    K’c=

Sedangkan seperti kalau persamaan dituliskan seperti berikut:

N2O4(g)                             2NO2(g)

                                                                                    Kc=

Terlihat bahwa :

K’c=

3. Manfaat Konstanta Kesetimbangan

Umumnya konstanta kesetimbangan dapat membantu kita dalam memprakirakan ke arah mana campuran reaksi dapat berjalan untuk mencapai kesetimbangan, dan untuk menghitung konsentrasi reaktan-reaktan dan produk-produk saat keadaan kesetimbangan telah tercapai.

Konstanta kesetimbangan Kc pada 430° untuk reaksi di bawah adalah 54,3.

H_2(g) + I_2(g)                   2HI_(g)

Di dalam suatu percobaan pada 430°C, ke dalam wadah 1 L ditempatkan 0,243 mol H₂. 0,146 mol I₂ dan 1,98 mol HI. Akankah dalam reaksi tersebut membentuk H_2­ dan I₂, atau HI lagi. Untuk menjawabnya, maka kita harus memasukkan harga konsentrasi-konsentrasi zat awal ke dalam pernyataan konstanta kesetimbangan seperti berikut :

 = 111

Dimana indeks “o” menyatakan konsentrasi awal.oeh karena hasil bagi di atas lebih besar daripada Kc (54,3)berarti sistem ini belum mencapai sistem kesetimbangan. Akibatnya beberapa molekul HI akan bereaksi membentuk H₂ dan I₂. Jadi reaksi dapat berjalan dari kanan ke kiri untuk mencapai kesetimbangan. Kuantitas yang diperoleh melalui pemasukan harga konsentrasi awal spesies-spesies ke dalam pernyataan konstanta kesetimbangan disebut hasil bagi reaksi (Qc). Untuk menentukan arah pergeseran reaksi untuk mencapai kesetimbangan, kita harus membandingkan harga Qc dan Kc. Ada tiga kemungkinan yang dapat terjadi :

1.      Qc > Kc harga perbandingan konsentrasi awal produk terhadap reaktan adalah cukup besar. Untuk mencapai kesetimbangan maka produk harus berubah menjadi reaktan. Proses berjalan dari ke kiri.

2.      Qc = Kc konsentrasi mula-mula adalah sama dengan konsentrasi pada kesetimbangan berarti telah tercapai kesetimbangan.

3.      Qc < Kc harga perbandingan konsentrasi awal produk terhadap reaktan adalah cukup kecil. Untuk mencapai kesetimbangan maka reaktan harus berubah menjadi produk. Proses berjalan dari ke kanan.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

            Dari bab pembahasan di atas,  maka penulis dapat menyimpulkan bahwa Kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan di mana tidak ada perubahan yang teramati selama bertambahnya waktu reaksi. Jika suatu kimia telah mencapai keadaan kesetimbangan maka konsentrasi reaktan dan produk menjadi konstan sehingga tidak ada perubahan yang teramati dalam sistem. Konsep konstanta kesetimbangan sangat penting dalam ilmu kimia. Konsep ini digunakan sebagai kunci untuk menyelesaikan berbagai permasalahan stoikiometri yang melibatkan sistem kesetimbangan. Dan untuk menyatakannya ada langkah tertentu untuk menyelesaikannya.

B. Saran

            Adapun saran yang dapat penulis berikan atau aspirasikan dalam penulisan karya ilmiah ini yaitu :

1.      Sebaiknya pihak universitas membatasi mahasiswa dalam pengambilan materi penulisan karya ilmiah melalui internet agar mahasiswa lebih termotivasi dalam menemukan bahan atau materi lewat beberapa buku di perpustakaan dan agar mahasiswa lebih termotivasi untuk membaca buku.

2.      Sebaiknya mahasiswa lebih mendalami pemahaman materi kesetimbangan kimia karena materi ini merupakan materi dari salah satu mata kuliah umum yang perlu diluluskan untuk pengambilan SKS berikutnya.

3.      Seharusnya diberikan waktu yang lebih lama untuk menyelesaikan makalah larutan ini karena mempertimbangkan saat ini penulis selaku mahasiswa baru angkatan 2013 yang sedang dalam masa kaderisasi yang menguras waktu yang tak sedikit, dan adanya tantangan lain berupa tugas-tugas MKU lain.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Dosen Kimia Universitas Hasanuddin. 2013. Kimia Dasar 1. Makassar:

Bagian Kimia UPT Mata Kuliah Umum Universitas Hasanuddin.

Partana, Crys Fajar dan Antuni Wiyars. 2009. Mari Belajar Kimia Jilid 2 untuk

SMA-MA Kelas XI IPA. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

Utami, Budi, Agung Nugroho Catur Saputro, Lina Mahardiani, Sri Yamtinah dan

Bakti Mulyani. 2009. Kimia untuk SMA dan MA Kelas XI Program Ilmu

Alam. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.