Hai, Teman KOCO! Kamu pasti pernah dong membuat teh sendiri di rumah? Nah, saat membuatnya kamu pasti memasukkan kantong teh terlebih dahulu, baru kemudian mencampurkannya dengan air hangat sehingga menjadi minuman teh hangat. Nah, dalam kesetimbangan kimia kantong teh dan air ini merupakan reaktan, sedangkan minuman teh hangat adalah produknya. Hal ini disebut dengan reaksi searah (ireversible), sebab hasil yang sudah terbentuk tidak dapat kembali ke bentuk semula. Ajaib dong, kalo minuman teh hangat bisa kembali menjadi butiran teh dan air berwarna bening? Berbeda halnya jika produk dapat kembali menjadi reaktan, maka hal ini disebut dengan reaksi bolak-balik (reversible). Sebenarnya apa sih kesetimbangan kimia itu, Minco? Okey, daripada kamu bingung langsung aja yuk simak penjelasannya di bawah ini!

Apa Itu Kesetimbangan Kimia?

Secara sederhana, kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan dimana dua reaktan dan produk dapat berlangsung dari kiri ke kanan atau sebaliknya dengan kecepatan yang sama dan pada suhu tertentu. Seperti yang sudah minco jelaskan di awal, dalam kesetimbangan kimia terjadi dua reaksi yaitu reaksi statis (ireversible) dan reaksi dinamis (reversible).

• Reaksi statis: Berlangsung searah dan tuntas. Reaksi akan berhenti jika salah satu atau semua reaktan habis.
  • Persamaan reaksi: A + B → C
  • Contoh: NaOH_(aq) + HCl_(aq) → NaCl_(aq) + H₂O_(l)
• Reaksi dinamis: Berlangsung dua arah atau bolak-balik darizat reaktan dan produk. Reaksi ke kanan disebut reaksi maju, sedangkan reaksi ke kiri disebut reaksi balik.
  • Persamaan reaksi: A + B ⇌ C
  • Contoh: 2SO_2(g) + O_2(g) ⇌ 2SO_3(g)

Jika suatu reaksi dapat balik berlangsung dalam sistem tertutup dan suhu tetap, maka sistem mencapai kesetimbangan atau keadaan dimana tidak ada perubahan (bersifat dinamis) yang terlihat seiring berjalannya waktu

📌Ingat!

Kesetimbangan kimia dapat terjadi jika:

• Laju reaksi maju dan laju reaksi balik sama besar
• Konsentrasi reaktan dan produk tetap konstan

Nah, pada materi kali ini kita akan lebih banyak mempelajari tentang kesetimbangan dinamis, yakni kesetimbangan kimia yang bersifat reversible atau dapat dibalikkan. Yap, pada kesetimbangan dinamis ini terjadi reaksi reversible, dimana reaktannya akan menghasilkan produk namun produk tersebut dapat kembali menghasilkan reaktan dengan laju reaksi yang sama.

Sifat Kesetimbangan Kimia Dinamis

Perhatikan reaksi berikut ini:

NO_2(g) + CO_(g)↔ NO_(g) + CO_2(g)

Ketika NO₂ dan CO direaksikan, maka akan terbentuk produk. Walaupun pembentukan produk selesai, reaksi akan tetap berlanjut sampai mencapai kesetimbangan. Ada beberapa sifat atau ciri dari kesetimbangan kimia dinamis, yaitu:

• Terjadi pada reaksi reversible
• Bersifat dinamis
• Reaksi seolah berhenti, namun secara molekuler reaksi tetap berlanjut
• Reaksi mencapai kesetimbangan saat laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri (V₁=V₂), sehingga perbandingan konsentrasi reaktan dan produk tetap.
• Konsentrasi seluruh zat akan selalu konstan pada temperatur konstan.

Coba lihat contoh reaksi di bawah ini:

H_2(g) + Br_2(g) ↔ 2HBr_(g)

Pada reaksi di atas, terjadi kesetimbangan yang baik pada ruas kiri dan kanannya. Jadi, jika 2 mol hidrogen direaksikan dengan 2 mol bromine maka akan didapatkan 4 mol hidrogen bromida. Atau dengan kata lain, 4 mol hidrogen bromida akan membentuk 2 mol hidrogen dan 2 mol bromine. Inilah yang disebut dengan konsentrasi zat sama pada kesetimbangan dinamis.

Jenis Kesetimbangan Kimia

Berdasarkan keadaan atau tingkat wujud zat, reaksi setimbang terbagi menjadi dua, yaitu:

Reaksi kesetimbangan kimia homogen

Sesuai namanya yang mengandung kata “homogen”, reaksi kesetimbangan ini terjadi ketika produk dan reaktannya berasal dari fase yang sama, misalnya semuanya gas (g) atau semuanya liquid/cairan (l). Contohnya seperti ini:

H_2(g) + l_2(g) ↔ 2Hl_(g)

Reaksi kesetimbangan kimia heterogen

Kebalikan dari reaksi homogen. reaksi pada kesetimbangan heterogen ini terjadi pada saat produk dan reaktan mempunyai fase yang berbeda, misalnya gas (g), liquid/cairan (l), padatan (s), atau larutan (aq). Contoh reaksinya adalah sebagai berikut:

C_(s) + O_2(g) ↔ CO_2(g)

Tetapan Keseimbangan Kimia

Perlu kamu ketahui, tetapan kesetimbangan kimia adalah suatu nilai tetapan dari reaksi kesetimbangan yang merupakan perbandingan konsentrasi produk terhadap konsentrasi pereaksi dan masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Dalam suatu kesetimbangan kimia, berlaku hukum aksi massa (Hukum Guldberg dan Waage) yang menyatakan bahwa “dalam keadaan setimbang pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi produk (hasil reaksi) dibagi hasil kali konsentrasi pereaksi yang ada dalam sistem kesetimbangan, dan kemudian dipangkatkan dengan koefisiennya mempunyai harga tetap“. Tetapan kesetimbangan kimia ini dapat dinyatakan dalam Kc dan Kp.

Tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)

Untuk tetapan kesetimbangan kimia yang satu ini dinyatakan dalam konsentrasi molar. Selain itu, Kc hanya berlaku untuk zat-zat dengan fase gas dan larutan (aqueous), sedangkan zat yang berfase padat (solid) dan cair (liquid) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangannya. Reaksi kesetimbangan Kc secara umum adalah sebagai berikut:

Tetapan kesetimbangan tekanan (Kp)

Selain kesetimbangan konsentrasi (Kc), tetapan kesetimbangan kimia juga dinyatakan dalam tekanan (Kp). Tetapan kesetimbangan berdasar tekanan parsial dan hanya berlaku untuk fase gas saja. Jika reaksi mengandung zat berwujud selain gas, maka pangkat tekanan zatnya nol, karena zat selain gas tidak memiliki tekanan. Untuk menentukan tekanan parsial suatu zat dari tekanan parsial totalnya digunakan persamaan sebagai berikut:

Jika sudah didapatkan nilai P dari suatu zat, maka kamu bisa menghitung nilai Kp menggunakan persamaan berikut:

Hubungan Kc dan Kp

Nilai Kc dan Kp ditentukan dengan konsentrasi/tekanan zat-zat di sebelah kanan sebagai pembilang, dan konsentrasi/tekanan zat-zat di sebelah kiri sebagai penyebut. Nilai Kc dan Kp yang besar menunjukkan reaksi ke kanan berlangsung hampir tuntas/sempurna (jumlah zat di kanan besar dan di kiri kecil). Sedangkan, jika nilai Kc dan Kp yang kecil menunjukkan reaksi ke kanan berlangsung tidak tuntas (jumlah zat di kiri besar dan di kanan kecil). Hubungan antara Kc dan Kp dapat dirumuskan sebagai berikut (untuk sistem gas):

Keterangan:

• R = Tetapan gas umum (0,082 J atm K^-1mol^-1)
• T = Suhu (K)
• Δn = Selisih koefisien gas produk dengan reaktan

📌 Ingat!

• Kp hanya digunakan untuk fase gas
• Kc digunakan untuk fase gas dan larutan

Faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan

Ada beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya pergeseran kesetimbangan pada suatu zat, di antaranya yaitu perubahan dari:

Konsentrasi

Jika salah satu komponen pada sistem kesetimbangan ditambah, kesetimbangan akan bergeser ke arah lawan. Akan tetapi, bila salah satu komponen pada sistem kesetimbangan dikurangi, maka akan bergeser kearah komponen tersebut. Contohnya sebagai berikut:

N_2(g) + 3NH_2(g) ↔ 2NH_3(g) ; Jika konsentrasi dari N atau H ditambah, maka kesetimbangan bergeser menuju produk (NH₃).

Tekanan

Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), reaksi akan bergeser kearah jumlah mol gas yang lebih kecil. Namun, apabila tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka reaksi akan bergeser kearah jumlah mol gas yang lebih besar. Misalnya seperti:

N_2(g) + 3NH_2(g) ↔ 2NH_3(g) ; Bila tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah gas amonia.

Volume

Apabila volume diperbesar, maka tekanan akan mengecil sehingga kesetimbangan akan bergeser ke jumlah mol yang besar. Contohnya seperti:

N_2(g) + 3NH_2(g) ↔ 2NH_3(g) ; Jika volume diperbesar, maka kesetimbangan kimia akan bergeser ke kiri menuju N₂ dan NH₂, karena jumlah mol lebih besar

Suhu

Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), reaksi akan bergeser kearah jumlah mol gas yang lebih kecil. Sebaliknya, jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka reaksi akan bergeser kearah jumlah mol gas yang lebih besar. Contohnya seperti berikut:

N_2(g) + 3NH_2(g) ↔ 2NH_3(g) , ΔH= +100 kkal ; Bila suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri menuju zat pereaksi.

Contoh Soal

1. Sebanyak 6 mol gas ammonia (NH₃) dipanaskan sampai terurai menjadi N₂ dan H₂. Pada saat kesetimbangan tercapai ternyata tersisa 2 mol NH₃. Jika tekanan total campuran gas 10 atm, maka tentukanlah Kp!

Jawaban:

2. Diketahui suatu kesetimbangan memiliki suhu 27^oC dan memiliki nilai Kc = 0,4. Berdasarkan reaksi: 2A_(g) ↔ 2B_(g) + C_(g). Tentukan nilai tetapan kesetimbangan tekanannya!

Jawaban:

Bagaimana, Teman KOCO? Sudah mulai paham kan dengan materi kali ini?

Kalau kamu ada pertanyaan, langsung tulis di kolom komentar, ya. Kamu juga bisa mencoba mengerjakan tugas terkait topik ini di Kelas BesTie lho!

Kamu juga bisa mendownload rangkuman materi gratis atau bertanya langsung dengan guru menggunakan KOCO Star.   

Yuk, dapatkan semua aksesnya dengan klik banner di bawah ini!