KESETIMBANGAN KIMIA

A.    Pendahuluan

1.      Latar belakang

Kesetimbangan kimia merupakan keadaan dimana dua proses yang berlawanan terjadi dengan laju yang sama. Akibatnya tak terjadi lagi perubahan bersih dalam sistem pada kesetimbangan. Ciri suatu sistem dalam keadaan setimbang adalah dengan adanya nilai yang tidak berubah dengan berubahnya waktu.

Hampir semua reaksi merupakan reaksi dapat balik. Tidak semua reaksi dapat balik menjadi reaksi setimbang. Agar dapat tercipta suatu reaksi setimbang diperlukan kondisi tertentu antara lain reaksi bolak-balik, sistemnya tertutup, dan bersifat dinamis. Sistem tertutup adalah sistem dimana baik zat-zat yang bereaksi maupun zat-zat hasil reaksi tidak ada yang meninggalkan sistem. Bersifat dinamis artinya secara mikroskopis reaksi berlangsung secara terus-menerus dalam 2 arah dengan laju reaksi pembentukan sama dengan laju reaksi baliknya. Berlangsungnya suatu reaksi secara makroskopis dapat dilihat dari perubahan suhu, tekanan, konsentrasi, warna, dll, sedangkan secara mikroskopis molekul tak mungkin bisa teramati.

Kesetimbangan mengacu pada keadaan dimana proses ke kanan dan ke kiri berlangsung dengan kecepatan yang sama dan tak ada lagi perubahan bersih yang terjadi (misalnya, jumlah pereaksi dan hasil tak berubah di sepanjang waktu. Tetapan kesetimbangan menjelaskan hubungan antara konsentrasi (atau tekanan parsial dalam kasus tertentu) dari senyawa-senyawa dalam sistem yang setimbang. Nilai numeris dari tetapan tidak tergantung pada bagaimana kesetimbangan tercapai. K_c adalah hubungan yang ada di antara konsentrasi pereaksi dan hasil yang setimbang pada suhu tertentu dari suatu reaksi dapat balik. Prinsip Le Chatelier menyatakan bahwa usaha yang menyebabkan perubahan suhu, tekanan, atau konsentrasi pereaksi dalam sistem yang setimbang akan merangsang reaksi bersih yang mengembalikan kesetimbangan dalam sistem tersebut.

Masalah yang sering dihadapi oleh suatu industri adalah bagaimana memperoleh hasil yang berkualitas tinggi dalam jumlah yang banyak dengan menggunakan proses yang efisien dan efektif. Bahan baku yang digunakan perlu diproses sedemikian rupa sehingga tidak banyak sisa/ residu yang harus dibuang. Untuk memecahkan masalah tersebut, pengetahuan tentang kesetimbangan kimia sangat dibutuhkan oleh beberapa industri kimia misalnya industri pembuatan amonia dan industri pembuatan asam sulfat. 

2.      Tujuan Praktikum

Menentukan hukum kesetimbangan dan tetapan kesetimbangan kimia.

3.      Waktu dan Tempat

Praktikum acara V ini dilaksanakan pada hari , tanggal   November 2012 pada pukul 09.30-12.00 WIB di Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta.

B.     Tinjauan Pustaka

Reaksi setimbang adalah reaksi yang berlangsung secara dua arah atau reaksi yang berlangsung bolak-balik (reversible). Reaksi kesetimbangan berlangsung dua arah dan dinyatakan oleh dua panah yang berlawanan arah. Reaksi ke kanan disebut reaksi maju dan reaksi ke kiri disebut reaksi balik. Reaksi maju lama-kelamaan makin lambat sebab jumlah pereaksi semakin berkurang. Pada saat yang sama, reaksi balik makin cepat dengan bertambahnya jumlah hasil reaksi. Pada saat reaksi maju dan reaksi balik memiliki laju yang sama dan tercapailah keadaan yang disebut kesetimbangan atau keadaan setimbang (Dewi, 2006).

Pergeseran kesetimbangan dapat dijelaskan berdasarkan asas yang dirumuskan oleh Henry Louis Le Chatelier yang dikenal dengan nama asas Le Chatelier: ”Jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan aksi, maka kesetimbangan akan bergeser untuk menghilangkan pengaruh aksi tersebut dengan membentuk kesetimbangan yang baru”. Reaksi dalam keadaan setimbang akan berusaha selalu berada dalam keadaan setimbang sehingga jika ada gangguan maka akan berusaha mengalami reaksi/ pengaruh agar kesetimbangan tercapai kembali. Asas Le Chatelier: ”Jika diberi, dia memberi. Jika diambil, dia mengambil”  (Dewi, 2006).

Keadaan setimbang terjadi apabila reaksi kimia berlangsung secara bolak-balik dengan laju sama. Karena laju kedua arah sama, maka tidak tampak adanya perubahan konsentrasi. Kesetimbangan di sini merupakan kesetimbangan yang dinamis, bukan kesetimbangan statis. Jadi, sebenarnya reaksi masih tetap berlangsung walaupun reaksi seakan-akan berhenti. Dalam sistem yang heterogen (fasenya berbeda-beda), harga tetapan kesetimbangan dalam konsentrasi (K_C atau K) maupun dalam tekanan (K_P), yang diperhitungkan hanya fase gas saja (Kuncoro, 2008).

Dalam asas Le Chatelier dijelaskan bahwa jika dalam sistem kesetimbangan diberikan suatu aksi, maka akan muncul reaksi pada sistem tersebut. Reaksi tersebut akan berusaha memperkecil aksi yang mengenainya. Beberapa hal yang menyebabkan terjadinya pergeseran reaksi antara lain perubahan konsentrasi, perubahan temperatur, perubahan tekanan atau volum, dan adanya katalisator (Kuncoro, 2008).

Jika dua reaksi bersaing, yaitu reaksi ke kanan dan ke kiri, terjadi secara serempak, reaksi tidak berlangsung sempurna. Reaksi dapat balik berlangsung sampai titik dimana reaksi ke kanan dan ke kiri menjadi sama. Pada titik kesetimbangan dinamis ini tak terjadi lagi perubahan bersih, dan jumlah kesetimbangan tetap sama di sepanjang waktu (Suminar, 1992).

Bentuk rumus tetapan kesetimbangan, K_c, ditentukan melalui persamaan kimia yang balance. Nilai numeris dari tetapan ditentukan melalui percobaan. Jika reaksi melibatkan gas, rumus tetapan kesetimbangan, K_p, dapat didasarkan pada tekanan parsial gas-gas.  K_p dan K_c bertautan melalui persamaan matematik yang sederhana. Rumus tetapan kesetimbangan dibalik jika persamaan kimianya ditulis dengan arah terbalik (Suminar, 1992).

Kesetimbangan kimia merupakan keadaan dimana dua proses yang berlawanan terjadi dengan laju yang sama. Akibatnya tak terjadi lagi perubahan bersih dalam sistem pada kesetimbangan. Ciri suatu sistem dalam keadaan setimbang adalah dengan adanya nilai yang tidak berubah dengan berubahnya waktu (Suminar, 1992).

Penambahan katalis pada reaksi bolak-balik  akan mempercepat reaksi ke kanan dan ke kiri bersama-sama. Kesetimbangan dapat tercapai lebih cepat, tetapi tak ada perubahan dalam konsentrasi kesetimbangan. Prinsip Le Chatelier menyatakan bahwa keadaan kesetimbangan mengalami perubahan atau “pergeseran” jika campuran kesetimbangan diganggu. Gangguan tersebut dapat berbentuk penambahan atau pengurangan spesies yang bereaksi, atau perubahan suhu atau tekanan (Suminar, 1992).

Katalis hanya mempengaruhi laju pencapaian kesetimbangan, bukan posisi keseimbangan (misalnya : membalikkan reaksi). Katalis tidak menggangu gugat hasil suatu reaksi kesetimbangan dan konsentrasi atau massanya setelah reaksi selesai sama dengan konsentrasi atau massa reaksi sebelum reaksi dilangsungkan. Menambahkan katalis memberikan perubahaan yang berarti pada energi aktivasi. Katalis menyediakan satu rute alternatif bagi reaksi. Rute alternatif ini memiliki energi aktivasi yang rendah (Wikipedia, 2010).

Merubah konsentrasi dari suatu zat di dalam suatu reaksi biasanya merubah juga laju reaksi. Persamaan laju menggambarkan perubahaan ini secara matematis. Order reaksi adalah bagian dari persamaan laju. Untuk lebih formal dan matematis dalam menentukan laju suatu reaksi, laju biasanya diukur dengan melihat berapa cepat konsentrasi suatu reaktan berkurang pada waktu tertentu (Wikipedia, 2010).

Efek eksternal yang sering memberikan gangguan pada sistem antara lain konsentrasi dan perubahan suhu. Efek dari perubahan konsentrasi adalah dengan adanya endapan. Lalu efek dari perubahan suhu adalah pergeseran reaksi kesetimbangan. Bila mengalami kenaikan suhu reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm dan juga sebaliknya. Sehingga  dapat dikatakan kalau nilai numeric konstanta keseimbangan tergantung pada suhu (Wikipedia, 2010).