Kesetimbangan Kimia

Report
Kesetimbangan Kimia
• Kinetika Kesetimbangan
• Termodinamika Kesetimbangan
• Tetapan Kesetimbangan
• Jenis-jenis reaksi setimbang
• Gangguan pada Kesetimbangan
Zona
Zona
kinetik
A
kinetik
B
Zona setimbang
A
B
R a te
C o n cen tratio n
Kinetika Reaksi Kesetimbangan
Zona
setimbang
T ime
Tim e
•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)
Kc 
[NH 3 ]
2
[N 2 ][H 2 ]
3
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)
Termodinamika kesetimbangan
• 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
Tetapan Kesetimbangan dan DG0
• 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)
Ungkapan tetapan kesetimbangan reaksi
dalam fasa gas
• 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) 2 x (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
Kesetimbangan Heterogen
• Perhatikan reaksi :
CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g)
Kc 
[CaO][CO 2 ]
[CaCO 3 ]
Cairan dan padatan murni memiliki aktifitas yang tetap
Kc 
[constant 1][CO 2 ]
[constant 2]
or K c
constant 2
constant 1
 K c  [CO 2 ]
'
Tetapan Kesetimbangan dan
Kuosien Reaksi (Q)
Untuk reaksi : aA + bB
Kc 
p
q
a
b
[ P ] [Q ]
[ A] [ B ]
• Kc konstan pada
temperatur tertentu
pP + qQ
Q 
[ P ] [Q ]
p
q
a
b
[ A] [ B ]
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 ammoniak 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

similar documents