KESETIMBANGAN KIMIA DAN APLIKASINYA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Nama : JAMA’ATIN

NIM : 15630018

KESETIMBANGAN KIMIA DAN APLIKASINYA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Ø REAKSI KESETIMBANGAN

Reaksi kesetimbangan adalah reaksi dimana zat-zat di ruas kanan (hasil reaksi/produk) dapat bereaksi kembali membentuk zat-zat di ruas kiri (pereaksi/reaktan).

pA  + qB  ↔  rC + sD

Keadaan kesetimbangan terjadi apabila kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri. Pada keadaan ini konsentrasi zat-zat tidak lagi berubah, sehingga reaksi dianggap selesai.

Pada keadaan kesetimbangan :

1.     Reaksi tetap berlangsung kedua arah dengan kecepatan yang sama (kesetimbangan dinamis).

2.    Konsentrasi zat-zat tidak lagi berubah.

Ditinjau dari fasa zat yang terlibat dengan reaksi dikenal dua jenis reaksi kesetimbangan, yaitu :

1.     Reaksi kesetimbangan homogen, yaitu bila zat mempunyai fasa yang sama. Misalnya : 3 H_2(g) + N_2(g) ↔ 2NH_3(g)

2.    Reaksi kesetimbangan heterogen, yaitu bila zat yang terlibat reaksi lebih dari satu fasa. Misalnya : CaCO_3(s) ↔ CaO_(s) + CO_2(g)

Ø TETAPAN KESETIMBANGAN BERDASARKAN KONSENTRASI (Kc)

Tetapan kesetimbangan (Kc atau K) menunjukkan perbandingan komposisi hasil reaksi dan pereaksi pada keadaan setimbang pada suhu tertentu.

Untuk suatu reaksi kesetimbangan berikut:

pA  + qB  ↔  rC + sD

harga tetapan kesetimbangannya adalah:

 

         

!!! Harga tersebut berlaku untuk fasa larutan(aq) dan gas(g).

1.     Jika nilai K ˃ 1, hasil atau produk yang terbentuk lebih banyak dari pereaksi yang tersisa.

 

2.    Jika nilai K < 1, hasil atau produk yang terbentuk lebih sedikit dari pereaksi yang tersisa.

3.    Yang dimasukkan ke dalam rumus K hanya konsentrasi zat-zat yang berfasa (aq) dan (g).

4.    Harga atau tetapan K hanya dipengaruhi oleh suhu, jadi selama suhu tetap, harga ketetapan kesetimbangan (K) juga tetap, tidak berubah.

Untuk reaksi endoterm: bila suhu dinaikkan, nilai K bertambah besar.

Untuk reaksi eksoterm: bila suhu dinaikkan, nilai  K lebih kecil.

5.    Membandingkan harga K beberapa reaksi:

Jika reaksi dibalik, harga K menjadi ½ K

Jika reaksi dikali X, K menjadi K^x

Jika reaksi dibagi X, nilai K menjadi  

Jika reaksi-reaksi dijumlahkan, harga-harga K dikalikan.

Ø TETAPAN KESETIMBANGAN PARSIAL GAS (Kp)

aA + bB ↔ cC dD

 

  Δn = (c+d) – (a+b)

·         Yang masuk rumus Kp hanya senyawa yang berfasa gas (g)

·         P_A = Tekanan Parsial Gas A

·         Hubungan Kp dan Kc

Kp = Kc (RT)^Δn

Dengan :

R= tetapan Gas (0,825 atm)

T = Suhu (K)

Δn = Koefisien gas kanan – koefisien gas kiri.

Ø PERGESERAN KESETIMBANGAN

Faktor-faktor yang dapat menggeser arah kesetimbangan antara lain:

1.     Konsentrasi

Semakin banyak koefisien zat kiri/reaktan ditambahkan, produk yang terbentuk semakin banyak, reaksi bergeser ke kanan.

Semakin banyak koefisien zat kanan ditambahkan, reaktan terbentuk semakin sedikit, reaksi bergeser ke arah kiri.

2.    Temperatur

Ketika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm (ΔH positif)

Ketika suhu diturunkan, reaksi akan bergeser kearah reaksi eksoterm (ΔH negatif)

3.    Volume dan Tekanan

Tekanan tinggi, volume kecil -> koefisien gas kecil

Tekanan diperkecil, volume diperbesar -> koefisien gas besar

CONTOH:

1.     Reaksi 3Fe_(s) + 4H₂O_(g) ↔ Fe₃O_4(s) + 4H_2(g)

a.    Tentukan rumus Kp

b.    Ke arah mana kesetimbangan akan bergeser jika:

(i)                   Suhu dinaikkan

(ii)                 Tekanan dipekecil

JAWAB

1.     a. 

b.    suhu dinaikkan reaksi bergeser ke arah endoterm / ΔH positif, reaksi bergeser ke arah kiri.

Tekanan diperkecil, koefisien = 4, tidak menggeser kesetimbangan.

Ø APLIKASI KESEIMBANGAN KIMIA

a.    Sel galvani (volta)

Sel Galvani atau disebut juga dengan sel volta adalah sel elektrokimia yang dapat menyebabkan terjadinya energi listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan. reaksi redoks spontan yang dapat mengakibatkan terjadinya energi listrik ini ditemukan oleh Luigi Galvani dan Alessandro Guiseppe Volta

Prinsip-prinsip sel volta atau sel galvani :

·         Gerakan elektron dalam sirkuit eksternal akibat adanya reaksi redoks.

·         Aturan sel volta :

1.     Terjadi perubahan : energi kimia → energi listrik

2.    Pada anoda, elektron adalah produk dari reaksi oksidasi; anoda kutub negatif

3.    Pada katoda, elektron adalah reaktan dari reaksi reduksi; katoda = kutub positif

4.    Elektron mengalir dari anoda ke katoda

·         Deret Volta/Nerst

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Semakin ke kanan, mudah direduksi dan sukar dioksidasi. Semakin ke kiri, mudah dioksidasi, makin aktif, dan sukar direduksi.

Prinsip:

1. Anoda terjadi reaksi oksidasi ; katoda terjadi reaksi reduksi
2. Arus elektron : anoda → katoda ; arus listrik : katoda → anoda
3. Jembatan garam : menyetimbangkan ion-ion dalam larutan.

Contoh dari sel galvani:

Notasi sel:Zn/Zn⁺²//Cu⁺²/Cu

/ = potensial  ½ sel

// = potensial sambungan Sel (cell junction potential; jembatan garam)

Macam-macam Sel Galvani

1. Sel Kering atau Sel Leclance

• Sel ini sering dipakai untuk radio, tape, senter, mainan anak-anak, dll.

• Katodanya sebagai terminal positif terdiri atas karbon (dalam bentuk grafit) yang terlindungi oleh pasta karbon, MnO₂ dan NH₄Cl₂

• Anodanya adalah lapisan luar yang terbuat dari seng dan muncul dibagian bawah baterai sebagai terminal negatif.

• Elektrolit : Campuran berupa pasta : MnO₂ + NH₄Cl + sedikit Air

• Reaksi anoda adalah oksidasi dari seng

Zn(s) → Zn₂+ (aq) + 2e^-

• Reaksi katodanya berlangsung lebih rumit dan suatu campuran hasil akan terbentuk. Salah satu reaksi yang paling penting adalah :

2MnO₂(s) + 2NH₄ + (aq) + 2e^- → Mn₂O₃(s) + 2NH₃(aq) + H₂O

• Amonia yang terjadi pada katoda akan bereaksi dengan Zn₂+ yang dihasilkan pada anoda dan  membentuk ion Zn(NH₃)₄²⁺.

2.  Sel Aki

• Katoda: PbO₂

• Anoda : Pb

• Elektrolit: Larutan H₂SO₄

• Reaksinya adalah :

PbO₂(s) + 4H⁺(aq) + SO₄^2-(aq) → PbSO₄(s) + 2H₂O (katoda) Pb (s) + SO₄^2-(aq) → PbSO₄(s) + 2e^- (anoda) PbO₂(s) + Pb (s) + 4H⁺(aq) + 2SO₄^2-(aq) → 2PbSO₄(s) + 2H₂O (total)

• Pada saat selnya berfungsi, konsentrasi asam sulfat akan berkurang karena ia terlibat dalam reaksi tersebut.

• Keuntungan dari baterai jenis ini adalah bahwa ia dapat diisi ulang (recharge) dengan memberinya tegangan dari sumber luar melalui proses elektrolisis, dengan reaksi :

2PbSO₄(s)  + 2H₂O → PbO₂(s) + Pb(s) + 4H⁺(aq) + 2SO₄^2-(aq) (total)

• Kerugian dari baterai jenis ini adalah, secara bentuk, ia terlalu berat dan lagi ia mengandung asam sulfat yang dapat saja tercecer ketika dipindah-pindahkan.

3.  Sel Bahan Bakar

• Elektroda : Ni

• Elektrolit : Larutan KOH

• Bahan Bakar : H₂ dan O₂

4.    Baterai Ni – Cd

• Disebut juga baterai ni-cad yang dapat diisi ulang muatannya dan yang umum dipakai pada alat-alat elektronik peka. Potensialnya adalah 1,4 Volt.

• Katoda : NiO₂ dengan sedikit air

• Anoda : Cd

• Reaksinya :

Cd(s) + 2OH^- (aq) → Cd(OH)₂(s) + 2e^-

2e^- + NiO₂(s) + 2H₂O → Ni(OH)₂(s) + 2OH^-(aq)

• Baterai ini lebih mahal dari baterai biasa.