Konsep Kesetimbangan
Dinamis
Tujuan
Mempelajari
konsep kesetimbangan dinamis
Membedakan
proses reversible dan irreversible
Dasar teori
Ketika suatu reaksi kimia berlangsung, laju reaksi dan
konsentrasi pereaksi pun berkurang. Beberapa waktu kemudian reaksi dapat
berkesudahan, artinya semua pereaksi habis bereaksi. Namun banyak reaksi tidak
berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu, konsentrasi pereaksi dan
produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian disebut reaksi reversibel dan
mencapai kesetimbangan. Pada reaksi semacam ini produk reaksi yang terjadi akan
bereaksi membentuk kembali pereaksi. ketika reaksi berlangsung laju reaksi ke
depan (ke kanan), sedangkan laju reaksi sebaliknya kebelakang (kekiri)
bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan konsentrasi produk reaksi
semakin bertambah.
Pada umumnya suatu reaksi kimia yang berlangsung
spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan kesetimbangan dinamis.
Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu reaksi kimia, perubahan
reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna, meskipun reaksi dilakukan
dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan reaksi berlangsung,
reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah reaksi berlangsung
konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi konstan. Keadaan
kesetimbangan dinamis akan dicapai apabila dua proses yang berlawanan arah
berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan
atau tidak ada gangguan dari luar.
Perhatikanlah kertas yang terbakar. Apakah hasil
pembakaran kertas dapat diubah menjadi kertas seperi semula? Pengalaman
menunjukkan bahwa proses itu tidak dapat dilakukan, bukan? Reaksi seperi itu
kita golongkan sebagai reaksi yang berlangsung searah atau reaksi yang tidak
dapat balik (Irreversible). Apakah ada reaksi yang dapat balik? dalam kehidupan
sehari-hari sulit menemukan reaksi yang dapat balik. Proses-proses alami
umumnya berlangsung searah, tidak dapat balik. Namun, di laboratorium maupun
dalam proses industri, banyak reaksi yang dapat balik. Reaksi yang dapat balik
kita sebut reaksi reversible.
Reaksi reversible dan Reaksi Irreversible
·
Reaksi reversible
Ketika suatu reaksi kimia
berlangsung, laju reaksi dan konsentrasi pereaksipun berkurang. Beberapa waktu
kemudian reaksi dapat berkesudahan, artinya semua pereaksi habis bereaksi.
Namun banyak reaksi tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu,
konsentrasi pereaksi dan produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian
disebut reaksi reversibel dan mencapai kesetimbangan.
Pada reaksi semacam ini produk
reaksi yang terjadi akan bereaksi membentuk kembali pereaksi. Ketika reaksi
berlangsung laju reaksi ke depan (ke kanan), sedangkan laju reaksi sebaliknya
kebelakang (kekiri) bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan
konsentrasi produk reaksi semakin bertambah. Pada umumnya suatu reaksi kimia
yang berlangsung spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan
kesetimbangan dinamis. Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu
reaksi kimia, perubahan reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna,
meskipun reaksi dilakukan dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan
reaksi berlangsung, reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah
reaksi berlangsung konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi
konstan. Keadaan kesetimbangan dinamis akan dicapai apabila dua proses yang
berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak
lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar.
Dalam kehidupan sehari-hari sulit untuk menemukan
reaksi yang dapat balik. Proses-proses alami umumnya berlangsung searah, tidak
dapat balik. Namun, di laboratorium maupun dalam proses industri, banyak reaksi
yang dapat balik. Reaksi yang dapat balik kita sebut reaksi reversible. Sebagai
contoh seperti pada proses pembuatan ammonia, ammonia (NH3) merupakan salah
satu zat kimia yang paling banyak diproduksi. Ammonia terutama digunakan untuk
bahan pembuatan pupuk, seperti urea. Penggunaan ammonia yang lain, yaitu untuk
membuat resin, bahan mesiu, dan berbagai senyawa nitrogen lainnya. Di bidang
industri, ammonia dibuat dari gas nitrogen dan hidrogen. Gas nitrogen dapat
diperoleh dari udara yang sudah direaksikan sedemikian rupa hingga didapatkan
gas nitrogen, sedangkan gas hidrogen didapat dari gas alam. Jika campuran
gas nitrogen dan hydrogen dipanaskan maka akan menghasilkan gas ammonia dengan
persamaan termokimia dari reaksi pembuatan ammonia dapat dinyatakan sebagai :
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
Sebaliknya, jika ammonia tersebut
dipanaskan maka akan terurai kembali menjadi gas nitrogen dan hydrogen dengan
reaksi :
2NH3(g)
N2(g) + 3H2(g)
Dan jika diperhatikan, reaksi kedua merupakan
kebalikan dari reaksi pertama. Sehingga kedua reaksi dapat di gabung menjadi :
|
N2(g) +
3H2(g)
2NH3(g)
Tanda
menandakan bahwa reaksi yang berlangsung dapat terjadi secara dua arah
dan dikenal dengan reaksi dapat balik atau reversible. Reaksi dapat balik
yang berlangsung dalam sistem tertutup akan berakhir dalam keadaan
setimbang.
· Reaksi irreversible
Perhatikanlah kertas yang terbakar.
Apakah hasil pembakaran kertas dapat diubah menjadi kertas seperti semula?
Pengalaman menunjukkan bahwa proses itu tidak dapat dilakukan, bukan? Reaksi
seperti itu kita golongkan sebagai reaksi yang berlangsung searah atau reaksi
yang tidak dapat balik (Irreversible) karena reaksi yang terbentuk tidak dapat
kembali ke keadaan semula seperti sebelum terjadinya reaksi.
Keadaaan
setimbang
Pada umumnya reaksi-reaksi kimia
tersebut berlangsung dalam arah bolak-balik (reversible), dan hanya sebagian
kecil saja yang berlangsung satu arah. . Pada awal proses bolak-balik, reaksi
berlangsung ke arah pembentukan produk, segera setelah terbentuk molekul produk
maka terjadi reaksi sebaliknya, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul
produk. . Ketika laju reaksi ke kanan dan ke kiri sama dan konsentrasi reaktan
dan produk tidak berubah maka kesetimbangan reaksi tercapai. Ketika suatu
reaksi kimia berlangsung, laju reaksi dan konsentrasi pereaksipun berkurang.
Beberapa waktu kemudian reaksi dapat berkesudahan, artinya semua pereaksi habis
bereaksi. Namun banyak
reaksi tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu, konsentrasi pereaksi dan produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian disebut reaksi reversibel dan mencapai kesetimbangan. Pada reaksi semacam ini produk reaksi yang terjadi akan bereaksi membentuk kembali pereaksi. ketika reaksi berlangsung laju reaksi ke depan (ke kanan), sedangkan laju reaksi sebaliknya kebelakang (ke kiri) bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan konsentrasi produk reaksi semakin bertambah. Pada umumnya suatu reaksi kimia yang berlangsung spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan kesetimbangan dinamis. Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu reaksi kimia, perubahan reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna, meskipun reaksi dilakukan dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan reaksi berlangsung, reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah reaksi berlangsung konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi konstan. Keadaan kesetimbangan dinamis akan dicapai apabila dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar.
reaksi tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu, konsentrasi pereaksi dan produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian disebut reaksi reversibel dan mencapai kesetimbangan. Pada reaksi semacam ini produk reaksi yang terjadi akan bereaksi membentuk kembali pereaksi. ketika reaksi berlangsung laju reaksi ke depan (ke kanan), sedangkan laju reaksi sebaliknya kebelakang (ke kiri) bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan konsentrasi produk reaksi semakin bertambah. Pada umumnya suatu reaksi kimia yang berlangsung spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan kesetimbangan dinamis. Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu reaksi kimia, perubahan reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna, meskipun reaksi dilakukan dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan reaksi berlangsung, reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah reaksi berlangsung konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi konstan. Keadaan kesetimbangan dinamis akan dicapai apabila dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar.
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
Pada reaksi diatas , menunjukan bahwa 1 mol nitrogen
bereaksi dengan 3 mol hidrogen akan membentuk 2 mol ammonia. Akan tetapi,
dari sebuah percobaan diketahui bahwa hasil yang seperti dituliskan tidak
pernah tercapai. Yang berarti, jika 1 mol nitrogen direaksikan dengan 3 mol
hydrogen ternyata tidak dapat menghasilkan 2 mol ammonia , tetapi selalu kurang
dari 2 mol.
Mengapa hal
demikian dapat terjadi ?
Ternyata
pada reaksi tersebut masih belum tuntas sepenuhnya, karena reaksi terlihat
seperti berhenti setelah sebagian nitrogen dan hydrogen bereaksi. Reaksi akan
berakhir dengan suatu campuran yang mengandung NH3, N2, dan H2. Dan keadaan
seperti itulah yang disebut dengan keadaan setimbang.
Kesetimbangan
homogen dan heterogen
Berdasarkan fasa reaktan dan produk
suatu reaksi, reaksi kesetimbangan dibedakan menjadi kesetimbangan homogen dan
kesetimbangan heterogen.
- Kesetimbangan homogen adalah reaksi kesetimbangan yang memiliki fasa reaktan dan produk sama. Misal: reaktan berwujud gas dan produk juga berwujud gas.
- Kesetimbangan heterogen adalah reaksi kesetimbangan yang memiliki fasa reaktan dan produk tidak sama. Misal: reaktan berwujud padat dan produk berwujud gas.
Hukum kesetimbangan menyatakan jika
reaksi sudah mencapai kesetimbangan, konsentrasi reaktan dan produk tidak
berubah lagi.
Pada percobaan kedua yaitu memindahkan larutan didapat data yang menunjukan perbedaan tinggi larutan setelah dipindahkan secara bersamaan. Dan ketika larutan dari masing-masing pipa dipindahkan ke dalam botol yang berbeda dan setelah dijumlahkan ternyata tinggi kedua larutan akan sama dengan keadaan semula.
Konsep yang di dapat
Reaksi irreversible adalah suatu reaksi yang hanya
berjalan satu arah karena produk yang sudah terbentuk tidak dapat dikembalikan
seperti keadaan semual dan karena itu juga reaksi ini disebut dengan reaksi
tidak dapat balik.
Reaksi reversible adalah suatu reaksi dimana produk
reaksi yang terjadi akan bereaksi membentuk kembali pereaksi. ketika reaksi
berlangsung laju reaksi ke depan (ke kanan), sedangkan laju reaksi sebaliknya
kebelakang (kekiri) bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan
konsentrasi produk reaksi semakin bertambah dan karena itulah reaksi ini juga
disebut dengan reaksi bolak-balik.
Keadaan setimbang adalah suatu keadaan dimana zat-zat
pereaksi dan hasil reaksi terdapat secara bersama-sama , tetapi tidak ada lagi
perubahan yang dapat diamati. Yang dengan kata lain , campuran masih mengandung
zat-zat pereaksi namun reaksi seolah-olah sudah berhenti. Dikatakan seolah-olah
sudah berhenti karena ternyata reaksi tetap atau masih berlangsung namun
dalam tingkat mikroskpis.
Dan
kesimpulan yang didapat :
- Reaksi irreversible adalah sebuah reaksi tidak dapat balik (satu arah)
- Reaksi reversible adalah sebuah reaksi bolak-balik (dua arah)
Dan ciri –
ciri kesetimbangan kimia :
- Reaksinya berlangsung terus –menerus (dinamis) didalam dua arah yang berlawanan.
- Cepat lambatnya suatu reaksi tergantung pada laju reaksinya. Semakin besar laju reaksi, semakin cepat reaksi mencapai kesetimbangan begitu juga sebaliknya.
- Laju reaksi maju ( kearah kanan/produk) sama dengan laju reaksi balik
( kearah
kiri/pereaksi)
- Semua komponen yang terlibat dalam reaksi tetap ada.
- Tidak terjadi perubahan yang bersifat makroskopis (yang dapat diukur /teramati) dan perubahan yang terjadi hanya bersifat mikrokopis