Tugas Kf Kesetimbangan Kimia.docx

Nama : Yolanda Apriana VJ Npm : 1617011097 Kelas : A Tugas Kimia Fisik II materi Kesetimbangan Kimia

KESETIMBANGAN KIMIA

Reaksi kesetimbangan adalah reaksi bolak-balik (reversibel) yang menunjukan reaktan bereaksi membentuk produk dan produk dapat bereaksi balik membentuk reaktan. Arah panah persamaan reaksinya dua arah, yaitu ke arah kanan (ke produk) dan ke arah kiri (ke reaktan). Pada reaksi kesetimbangan, keadaan reaksinya secara mikroskopis berlangsung dinamis/terusmenerus/tidak berhenti (namun secara makroskopis reaksi diam/berhenti) dan laju reaksi ke arah kanannya akan sama dengan laju reaksi ke arah kirinya. Karena laju reaksi ke arah kanannya sama dengan laju reaksi ke arah kirinya, maka jumlah zat-zat pada saat kesetimbangnya itu akan tetap. Kesetimbangan Homogen Istilah kesetimbangan homogen berlaku untuk reaksi yang semua spesi bereaksinya berada pada fasa yang sama. Subskrip dalam Kc menyatakan bahwa konsentrasi spesi yang bereaksi dinyatakan dalam mol per liter. Konsentrasi reaktan dan produk dalam reaksi gas juga dapat dinyatakan dalam tekanan parsialnya. Pada suhu tetap, tekanan P dari suatu gas berbanding lurus dengan konsentrasi dalam mol per liter gas tersebut. Secara umum, untuk reaksi kesetimbangan dalam fasa gas: aA (g)

bB (g)

di mana a dan b adalah koefisien stoikiometri. Konstanta kesetimbangan Kc adalah:

dan persamaan untuk Kp adalah:

di mana PA dan PB adalah tekanan parsial A dan B Kesetimbangan Heterogen Reaksi reversible yang melibatkan reaktan dan produk yang fasanya berbeda menghasilkan kesetimbangan heterogen. Persamaan konstanta kesetimbagan hanya mengandung komponen yang konsentrasi berubah selama reaksi berlangsung. Hal seperti itu tidak terjadi pada zat padat murni atau zat cair murni dikarenakan konsentrasi suatu padatan atau cairan, seperti halnya kerapatannya, merupakan sifat intensif dan tidak bergantung pada banyaknya zat yang ada. Jadi, kita dapat memperlakukannya konsentrasinya sebagai konstanta dan kita dapat menghilangkannya dari persamaan konstanta kesetimbangan. Kesetimbangan pada Gas Inert Gas inert adalah gas yang mempunai sifat yang sulit bereaksi dengan unsur kimia lainnya atau tidak reaktif. Apabila gas inert dimasukkan kedalam suatu sistem reaksi setimbang, maka tekanan total sistem akan meningkat, sebab jumlah molekul dalam sistem juga bertambah. Tekanan total sistem merupakan penjumlahan dari tekanan parsial masing-masing komponen reaksi, yaitu : P total = P1 + P2 + ... + Pn Dengan P1, P2, ..., Pn sebagai tekanan parsial dari tiap komponen. Jika tekanan parsial dari komponen sistem berubah, maka komposisi gas juga berubah. Akibatnya, sistem kesetimbangan berubah pula. Hal ini dikarenakan tetapan kesetimbangan dipengaruhi oleh nilai tekanan parsial masing-masing komponen gas. Derajat Disosiasi Derajat disosiasi adalah perbandingan mol zat yag terdisosiasi dengan mol zat mula mula sebelum disosiasi. Secara sistematis dapat dirumuskan sebagai

α=

Jumlah mol yang terurai Jumlah mol mula mula

Harga derajat disosiasi terletak antara 0 dan 1 jika: • 𝛼 = 0, tidak terjadi penguraian • 𝛼 = 1, terjadi penguraian sempurna

• 0 < 𝛼 < 1berarti disosiasi pada reaksi setimbang (disosiasi sebagian) Konstanta Kesetimbangan Cato Maximilian Gulberg dan Peter Wage menemukan adanya hubungan yang tetap antara konsentrasi komponen-komponen dalam kesetimbangan, yang dikenal dengan hukum kesetimbangan (hukum aksi massa) yang berbunyi sebagai berikut. "Pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi zat-zat sebelah kanan (hasil reaksi) dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat sebelah kiri (pereaksi) dari persamaan reaksi kesetimbangan, kemudian tiap-tiap konsentrasi dipangkatkan dengan koefisien reaksinya maka akan menghasilkan suatu bilangan tetap atau konstanta." 𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 ↔ 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷

Pada reaksi:

K diatas biasa disebut Kc yaitu konstanta yang berhubungan dengan konsentrasi, berlaku untuk fasa gas dan aquos. Sedangkan, untuk konstanta yang berhubungan dengan tekanan disebut Kp hanya berlaku untuk gas saja.

Kp dan Kc memiliki hubungan yaitu, 𝐾𝑝 = 𝐾𝑐(𝑅𝑇)∆𝑛 Energi Bebas Gibbs Energi bebas Gibbs adalah energi yang menyatakan kespontanan reaksi. Hubungan Energi Gibbs dengan Konstanta Kesetimbangan ∆𝐺 = ∆𝐺° + 𝑅𝑇 ln 𝑄 Dimana Q adalah hasil pembagian inisial produk dengan reaktan. Jika reaksi dalam kesetimbangan maka nilai ∆𝐺 = 0 dan Q = K sehingga persamaannya menjadi ∆𝐺° = −𝑅𝑇 ln 𝐾 Hubungan antara Kc dan Kp: Sesuai dengan rumus 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 maka tekanan (P) suatu gas adalah 𝑃 = 𝑛𝑅𝑇/𝑉 Hal ini menyebabkan jika ada reaksi: aA(g) ↔ bB(g)

Nilai Kc =

dan nila Kp =

sehingga ketika kita mengganti P

dengan nRT/V akan didapat hubungan Kp dan Kc yaitu,

𝐾𝑝 = 𝐾𝑐[𝑅𝑇]Δ𝑛 Dimana ∆𝑛 adalah selisih koefisien produk dikurangi koefisien reaktan. Hubungan Energi Bebas Gibbs dan Konstanta Kesetimbangan: Dimisalkan reaksi: A (g) → B (g) Untuk reaksi diatas (gas di reaksi adalah gas ideal) berlaku persamaan berikut: 𝜇 = 𝜇𝑜 + 𝑅𝑇 𝑙𝑛 𝑃 Selanjutnya dari persamaan diatas dapat dikembangkan menjadi Δ𝐺 = 𝜇𝐵 − 𝜇𝐴 = (𝜇𝑜𝐵 + 𝑅𝑇 ln 𝑃𝐵) − (𝜇𝑜𝐴 + 𝑅𝑇 ln 𝑃𝐴) sehingga dapat ditulis menjadi: Δ𝐺 = Δ𝐺 𝑜 + 𝑅𝑇 𝑙𝑛

𝑃𝐵 𝑃𝐴

diubah menjadi Q maka persamaannya menjadi

Δ𝐺 = Δ𝐺𝑜 + 𝑅𝑇 𝑙𝑛 𝑄

Pada kesetimbangan ∆G = 0, nilai Q pada persamaan diatas merupakan konstanta kesetimbangan (K). Jadi, persamaannya menjadi: Δ𝐺 = Δ𝐺𝑜 + 𝑅𝑇 𝑙𝑛 𝑄

0 = ∆𝐺° + 𝑅𝑇 ln 𝐾

Δ𝐺𝑜 = −𝑅𝑇 𝑙𝑛 𝐾

ΔG < 0, maka reaksi bergeser ke kanan ΔG > 0, maka reaksi bergeser ke kiri ΔG = 0, maka reaksi berada dalam kesetimbangan

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia: Asas Le Châtelier menyatakan bahwa bila pada sistem kimia yang berada dalam kesetimbangan diberi gangguan, maka sistem akan menggeser posisi kesetimbangan ke arah reaksi yang dapat menghilangkan efek dari gangguan tersebut. Faktor-faktor (gangguan) yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia antara lain:

Contoh soal : 1.

Hitung tekanan parsial NO2(g) pada tekanan total 1 atmosfer dan 25oC dalam reaksi kesetimbangan berikut ini N2O4 (g)  2NO2 (g)

Diketahui ΔG o f (N 2O 4 )  98,286 kJ dan ΔG f (NO2 )  51,84 dan pada permulaan terdapat 2 mol N 2O 4

Misalkan  e adalah derajat disosiasi N2O4 pada temperatur dan tekanan ini, kemudian pada kesetimbangan.

n (N 2 O 4 )  2(1  α e ) dan n (NO 2 )  4α e n (N 2 O 4 )  n (NO 2 )  2 - 2α e  4α e  2(1  α e ) x N 2O 4 

2(1  α e ) 1  α e  2(1  α e ) 1  α e

x NO2 

2.2α e 2α e  2(1  α e ) 1  α e

p N 2O 4 

1  αe 2α e P atm dan p NO2  P atm 1  αe 1  αe

Maka konstanta kesetimbangan akan menjadi p 2 NO3 (2 e / 1   e ) 2 P 2 atm 2 Kp   p N 2O 4 (1   e / 1   e ) P atm 2 

4 xe2 P 4 xe2 atm  .P  1 atm 1   e2 1   e2

Kp dapat dihitung dari hubungan G o   RT ln Kp G o reaksi 

Produk



ni G of 

i

Reaktan

 n G j

o f

j

 2 x 51,84 - 98,286  5,40 kJ

Dengan mensubstitusikan harga ini dalam persamaan

 (5,395 x 103 J) (2,303)(8,314Jmol -1K 1 )(298K)   0,3897

log Kp 

Kp  0,4077  0,408