KESETIMBANGAN KIMIA

1. Pengertian Kesetimbangan

Pada reaksi yang berlangsung bolak balik, ada saat dimana laju terbentuknya produk sama dengan laju terurainya kembali produk menjadi reaktan. Pada keadaan ini, biasanya tidak terlihat lagi ada perubahan. Keadaan reaksi dengan laju reaksi maju (ke kanan) sama dengan laju reaksi baliknya (ke kiri) dinamakan keadaan setimbang. Reaksi yang berada dalam keadaan setimbang disebut Sistem Kesetimbangan. Perhatikan reaksi berikut.

Laju reaksi kekanan

CuSO4. 5H2O      CuSO4+ 5H2O      Laju reaksi ke kanan = laju reaksi ke kiri

Laju reaksi kekiri

Reaktan                 produk

Ciri-Ciri Kesetimbangan kimia

• Hanya terjadi dalam wadah tertutup, pada suhu dan tekanan tetap
• Reaksinya berlangsung terus-menerus (dinamis) dalam dua arah yang berlawanan
• Laju reaksi maju (ke kanan) sama dengan laju reaksi balik (ke kiri)
• Semua komponen yang terlibat dalam reaksi tetap ada
• Tidak terjadi perubahan yang sifatnya dapat diukur maupun diamati.

Kesetimbangan Kimia Bersifat Dinamis

Reaksi yang berlangsung setimbang bersifat dinamis, artinya reaksinya berlangsung terus-menerus dalam dua arah yang berlawanan dan dengan laju reaksi yang sama. Contoh kesetimbangan dinamis dalam kehidupan sehari-hari dapat digambarkan pada proses penguapan air. Bila air dipanaskan dalam wadah tertutup rapat, airnya lama kelamaan akan habis berubah menjadi uap air. Tetapi belum sempat habis, uap air yangnaik ke atas mengalami kejenuhan sehingga akan jatuh kembali menjadi embun. Apabila dibiarkan terus-menerus, kecepatan menguapnya air akan sama dengan kecepatan mengembunnya uap air menjadi air. Pada saat itu, tercapai keadaan setimbang dimana tidak nampak lagi adanya perubahan ketinggian air dalam wadah tertutup tersebut.

Karena kesetimbangan bersifat dinamis, maka suatu reaksi yang berada dalam keadaan setimbang dapat mengalami gangguan oleh faktor-faktor tertentu yang mengakibatkan terjadi pergeseran kesetimbangan.

Pergeseran Kesetimbangan

Suatu sistem dalam keadaan setimbang cendrung mempertahankan kesetimbangannya, sehingga bila ada pengaruh dari luar maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa agar segera diperoleh keadaan kesetimbangan lagi.

Seorang kimiawan berkebangsaan Perancis, Henri Le Chatelier, menemukan bahwa jika reaksi kimia yang setimbang menerima perubahaan keadaan (menerima aksidari luar), reaksi tersebut akan menuju pada kesetimbangan baru dengan suatu pergeserantertentu untuk mengatasi perubahan yang diterima (melakukan reaksisebagai respon terhadap perubahan yang diterima). Hal ini disebut Prinsip Le Chatelier.

Ada tiga faktor yang dapat mengubah kesetimbangan kimia, antara lain :

1. Pengaruh Perubahan Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan

Perhatikan reaksi pembentukan gas amonia berikut :

N2(g)+ 3H2(g)    2NH3(g)  H = -92 kJ

Aksi yang diberikan	Arah pergeseran
N2ditambah N2dikurangi	Ke kanan(produk bertambah) Ke kiri(produk berubah menjadi reaktan)
H2ditambah H2dikurangi	Ke kanan(produk bertambah) Ke kiri(produk berubah menjadi reaktan
NH3ditambah NH3dikurangi	Ke kiri(produk berubah menjadi reaktan) Ke kanan(produk bertambah)

Jika konsentrasi salah satu zat ditambah, maka sistem akan bergeser dari arah zat tersebut.

Jika konsentrasi salah satu zat dikurangi, maka sistem akan bergeser ke arah zat tersebut.

2.      Pengaruh Perubahan Suhu Terhadap Kesetimbangan

Secara kualitatif pengaruh suhu dalam kesetimbangan kimia terkait langsung dengan jenis reaksi eksoterm atau reaksi endoterm. Reaksi eksothermis adalah reaksi bersifat spontan, tidak memerlukan energi melainkan justru menghasilkan energi(H reaksi negatif), sedangkan Reaksi endothermis adalah reaksi yang membutuhkan energi/ kalor untuk  bisa bereaksi(H positif). Sistem kesetimbangan yang bersifat eksothermis ke arah kanan dan endothermis ke arah kiri.

Jika suhu dinaikkan, maka reaksi akan bergeser ke kiri yaitu reaksi yang bersifatendothermis. Sebaliknya bila suhu reaksi diturunkan maka reaksi akan bergeser ke kanan yaitu reaksiyang bersifat eksothermis. Menaikan suhu, sama artinya kita meningkatkan kalor atau menambah energi ke dalam sistem, kondisi ini memaksa kalor yang diterima sistem akan dipergunakan, oleh sebab itu reaksi semakin bergerak menuju arah reaksi endoterm. Begitu juga sebaliknya.

3.      Pengaruh Perubahan Tekanan atau Volume Terhadap Kesetimbangan

Pada proses Haber Reaksi terjadi dalam ruangan tertutup dan semua spesi adalah gas. Sehingga Perubahan tekanan dan volume hanya berpengaruh pada sistem kesetimbangan antara fasa gas dengan gas. Sedang sistem kesetimbangan yang melibatkan fasa cair atau padat, perubahan tekanan dan volum dianggap tidak ada.

Menurut hukum gas ideal, bahwa tekanan berbanding lurus dengan jumlah mol gas dan berbanding terbalik dengan volum. Jika tekanan diperbesar maka jumlah mol juga bertambah, dan  volume akan mengecil maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molnya lebih kecil. Begitu juga sebaliknya jika tekanan diperkecil maka jumlah mol juga akan kecil, dan  volume akan besar maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang jumlah molnya lebih besar.

Perhatikan reaksi berikut :

N2(g)+ 3H2(g)      2NH3(g)      H = -92 kJ

• Jika tekanan diperbesar (volume mengecil) maka kesetimbangan akan bergeser ke arahkanan, sebab jumlah molnya lebih kecil yaitu 2 mol.
• Jika tekanan dikurangi (volume bertambah) , maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri,karena jumlah molnya lebih besar yaitu 4 mol

Dengan demikian, dengan meningkatkan tekananakan(mengurangi volume ruangan) pada campuran yang setimbang menyebabkan reaksinya bergeser ke sisi yang mengandung jumlah molekul gas yang paling sedikit. Sebaliknya, menurunkan tekanan (memperbesar volume ruangan) pada campuran yang setimbang menyebabkan reaksinya bergeser ke sisi yang mengandung jumlah molekul gas yang paling banyak. Sementara untuk reaksi yang tidak mengalami perubahan jumlah molekul gas (mol reaktan = mol produk), faktor tekanan dan volume tidak mempengaruhi kesetimbangan kimia.

KATALISATOR

Untuk mempercepat proses kesetimbangan kimia,sering dipergunakan zat tambahan lain yaitu katalisator. Dalam sistem kesetimbangan, katalisator tidak mempengaruhi letak kesetimbangan, katalisator hanya berperan mempercepat reaksi yang berlangsung, mempercepat terjadinya keadaan setimbang,  pada akhir reaksi katalisator akan terbentuk kembali. Katalis tidak dapat menggeser kesetimbangan kimia.

Perhatikan reaksi dibawah ini :

N2(g) + 3H2(g)  2 NH3(g)

Apakah pengaruhnya jika suatu reaksi yang sudah dalam keadaan stimbang ditambahkan katalus ke dalamnya. Katalis akan mempercepat laju pembentukan NH3, tetapi juga akan sekaligus mempercepat laju penguraian menjadi gas N2 dan gas H2. Pengaruh ini sama kuatnya. Katalisator dalam dunia industri umumnya logam, namun dalam makhluk hidup katalisator didapat dari dalam tubuhnya yang dikenal dengan dengan biokatalisator atau enzim.

Definisi formal

Untuk reaksi kimia

aA + bB ® pP + qQ

dengan a, b, p, dan q adalah koefisien reaksi, dan A, B, P, dan Q adalah zat-zat yang terlibat dalam reaksi, laju reaksi dalam suatu sistem tertutup adalah

dimana [A], [B], [P], dan [Q] menyatakan konsentrasi zat-zat tersebut.