Kesetimbangan Kimia

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

Kinetika Reaksi Kesetimbangan Zona kinetik Zona kinetik Zona setimbang Zona setimbang • 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 k1[A] = k2[B] • K = tetapan kesetimbangan

Hukum Aksi Masa dan Ungkapan K secara Umum • Untuk reaksi : aA + bB pP + qQ [P]p [Q]q Kc = [A]a [B]b • Contoh : N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)

Proses Kesetimbangan • Kesetimbangan dapat dicapai dengan beberapa cara : • Gambar (a) dimulai dari [H2] = 3, [N2] = 1 and [NH3] = 0 • Gambar (b) dimulai dari [H2] = 0, [N2] = 0 and [NH3] = 1 • Reaksi kesetimbangan yang terjadi: N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)

Syarat reaksi setimbang : P, T tetap: DH = 0 Reversibel: DS = 0 Sistem tertutup : Snimi = 0 ni = koefisien reaksi zat (i); negatif untuk reaktan mi = potensial kimia zat (i) Persamaan keadaan setimbang DG = DH – TDS + Snimi = 0 Termodinamika kesetimbangan

Potensial kimia zat-zat yang terlibat dalam reaksi kimia : mi = mio + RT ln ai mio = potensial standar zat (i) ai = aktifitas zat (i); Hubungan potensial kimia dan tetapan kesetimbangan Snimi = Snimio + RT Sni ln ai = 0 DG = DGo + RT ln P (ai) ni = 0 DG0 = - RT ln P (ai) ni = - RT ln K DG0 = Energi bebas Gibbs standar K = P (ai) ni = tetapan kesetimbangan (tanpa satuan) Tetapan Kesetimbangan dan DG0

Kp (tetapan kesetimbangan yang didasarkan pada tekanan parsial masing-masing zat dalam keadaan setimbang) : keadaan standar adalah gas pada tekanan 1 atm ai= Pi/P0 ; Pi = tekanan parsial gas I, P0 = 1 atm Kp = P aini = Kp= P (Pi/P0) ni Contoh : N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g) Kp = (PNH3/P0) 2x (PN2/P0)-1 x (PH2/P0) –3 Kc (tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi molar) Dengan mengubah Pi/P0 = (ni /V) RT = Ci/C0 RT, diperoleh persamaan : Kp = P (Ci RT) ni = RTDni P (Ci )ni Ungkapan tetapan kesetimbangan reaksi dalam fasa gas

Kesetimbangan Heterogen • Perhatikan reaksi : CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) Cairan dan padatan murni memiliki aktifitas yang tetap

Tetapan Kesetimbangan dan Kuosien Reaksi (Q) • Kc konstan pada temperatur tertentu Untuk reaksi : aA + bB pP + qQ • 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 N2(g) +3H2(g) 2NH3(g) Penambahan H2 akan mengge ser kesetimbangan kearah kanan, sehingga jumlah ammo- niak akan semakin besar. Pada akhirnya terbentuk sistem kesetimbangan yang baru (harga K, tetap).

Pengaruh Perubahan Tekanan dan Volume • Perubahan tekanan total (Pt) sistem akan mengubah tekanan parsial komponen-komponen dalam reaksi (Pi) • Pi = Xi Pt (Hukum Pencampuran Gas) Xi = Fraksi mol zat (i) • Untuk reaksi N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g Kp = (PNH3)2/ (PN2) (PH2)3 = (XNH3)2/ (XN2) (XH2)3 Pt-2 Bila tekanan total dinaikkan maka Kuosien reaksi (Q) akan menjadi lebih kecil dari Kp. Agar Q = Kp, reaksi akan bergeser kearah NH3: jumlah mol lebih kecil • Untuk reaksi H2(g) + I2(g)  2HI(g); perubahan tekanan tidak mempengaruhi kesetimbangan • Pengaruh perubahan tekanan berbanding terbalik dengan perubahan volume

Pengaruh Perubahan Temperatur • DG0 = - RT ln K = DH0 - T DS0 ln K = - DH0/RT+ DS0/R Bila DH0 dan DS0 tidak tergantung pada T, maka : • Untuk reaksi eksoterm (DH0 < 0), kenaikan T akan memperkecil harga K • Untuk reaksi endoterm (DH0 > 0), kenaikan T akan memperbesar harga K

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

Kesetimbangan Kimia