KESETIMBANGAN KIMIA
I. Tujuan Percobaan
Untuk menentukan pengaruh konsentrasi dalam suatu reaksi kesetimbangan
II. Dasar Teori
Banyak reaksi tidak berlangsng hingga selesai tapi mendekati suada keadaan, dimana produk dan reaktan yang tidak terpakai kedua-keduanya terdapat dalam jumlah yang relatif tertentu banyaknya. Begitu kesetimbangan tercapai, tak akan ada lagi perubahan komposisi lebih lanjut yang terjadi. Keadaan kesetimbangan digambarkan secara kuantitatif melalui tetapan kesetimbangan reaksi yang tergantung pada suhu dimana reaksi berlangsung(Oxtoby,2011).
Peristiwa adsorpsi merupakan suatu fenomena permukaan, yaitu terjadinya penambahan konsentrasii komponen tertentu pada permukaan antara dua fase. Adsorpsi dapat dibedakan menjadi adsorpsi fisis(physical adsorption) dan adsorpsi kimia(chemical adsorption). Secara umum adsorpsi fisis mempunyai gaya intermolekular yang relatif lemah, sedangkan pada adsoprsi kimia terjadi pembentukan ikatan kimia antara molekul adsorbat dengan molekul yang terikat pada permukaan adsorben. Pertukaran ion adalah suatu fenomena atau suatu proses yang melibatkan pertukaran dapat balik antara ion-ion dalam larutan dengan ion yang terikat dalam bahan penukar ion. Pada proses itu, tidak ada perubahan secara permanen dalam struktur apdatan. Mekanisme pertukaran ini didasarkan pada sifat sorptif dari tempat yang bermuatan negatif dalam adsorben terhadap ion bermuatan positif yang terjadi karena interaksi gaya Coulomb. Pertukaran ion dapat dikategorikan juga sebagai proses soption seperti hanya adsorpsi, yaitu sejumlah tertentu bahan terlarut(solute) di fase fluida secara selektif tertransfer ke dalam suatu partikel yang tak larut. Pertukaran ion kadang disebut juga counterion adsorption(Zainab dkk,2016).
Suatu reaksi kesetimbangan adalah bersifat khusus dan mempunyai tetapan kesetimbangan yang berbeda-beda. Namun, harga dari tetapan kesetimbangan terbagi atas dua jenis berdasarkan fase reaksi yang terlibat dalam suatu reaksi yakni tetapan kesetimbangan(Kc) dan tetapan kesetimbangan tekanan(Kp). Harga Kc hanya ditentukan oleh zat-zat yang bersifat cair(liquid) dan gas. Sedangkan Kp hanya ditentukan oleh zat-zat yang berfase gas saja. Jika diketahui suatu reaksi :
p A(g) + q B(g) <-----> r C(g) + s D(g) ..........(1)
berada dalam kesetimbangan, maka harga kesetimbangan kimianya : (Krisnadwi,2014).
Secara kualitatif pengaruh suhu dalam kesetimbangan kimia terkait langsung dengan jenis reaksi eksoterm atau reaksi endoterm. Reaksi eksotermis adalah reaksi yang bersifat spontan, tidak memerlukan energi melainkan justru menghasilkan energi(∆H reaksi negatif), sedangkan reaksi endotermis adalah reaksi yang membutuhkan energi/kalor untuk bisa bereaksi(∆H reaksi positif). Sistem kesetimbangan yang bersifat eksotermis ke arah kanan dan endotermis kea rah kiri. Jika suhu dinaikkan, maka reaksi akan bergeser ke kiri yaitu reaksi yang bersifat endotermis. Sebaliknya bila suhu reaksi diturunkan maka reaksi akan bergeser ke kanan yaitu reaksi yang bersifat eksotermis. Menaikkan 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 endotermis, begitu juga sebaliknya(Keenan,1984).
Dalam suatu kesetimbangan suatu larutan, maka apabila jumlah koefisien di sebelah kiri sama dengan jumlah koefisien di sebelah kanan, faktor tekanan dan volume tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan dan jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan bergeser kea rah yang endotermis dan jika diturunkan maka kesetimbangan bergeser kea rah reaksi yang eksotermis(dalil Van’t Hoff). Air dan karbon tetraklorida(CCl4) memiliki perbedaan kepolaran dalam suatu kelarutan, dalam hal ini air merupakan pelarut polar sedangkan karbon tetraklorida merupakan pelarut non polar(Syukri,1999).
Hukum distribusi atau partisi dapat dirumuskan apabila suatu zat terlarut terdistribusi antara dua pelarut yang tidak dapat bercampur, maka pada suatu temperatur konstan antara kedua pelarut itu, dan angka banding distribusi ini tak bergantung pada spesi molekul lain apapun yang mungkin ada(Atkins,1997).
Kesetimbangan kimia merupakan topik sentral program kimia fisik. Pada kesetimbangan kimia terdapat prinsip Le Chatelier yang memiliki hubungan kuat untuk memprediksi secara kualitatif respon sistem pada kesetimbangan dengan perubahan kondisi eksternal. Banyak peneliti yang meneliti tentang denaturasi protein dan beberapa hasil dari penelitian tersebut berkaitan dengan reaksi kesetimbangan(Moroni dkk,2015).
Persamaan kesetimbangan kimia secara matematis dirumuskan oleh dua ahli kimia berkebangsaan Norwegia, yaitu Cato Guildberg dan Peter Wooge pada tahun 1864. Persamaan ini merupakan pernyataan matematis dari hukum aksi massa(Law of Mass Action) yang menyatakan bahwa pada reaksi reversible(bolak-balik, 2 arah) uang mencapai keadaan kesetimbangan pada temperatur tertentu, perbandingan konsentrasi reaktan dan produk memiliki nilai tertentu(konstan)(Mickey,1980).
Suatu katalis tidak mengubah kuantitas relatif yang ada dalam kesetimbangan nilai tetapa kesetimbangan tidaklah berubah. Katalis memang mengubah waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan. Reaksi yang memerlukan waktu berhari-hari atau berminggu-minggu untuk mencapai kesetimbangan, dapat mencapainya dalam beberapa menit dengan hadirnya katalis. Ini terutama penting jika temperatur tinggi mengurangi rendeman dari produk-produk yang diinginkan(Sukardjo,1997).
III. Metodologi Percobaan
3.1 Alat dan Bahan
a. Tabung reaksi (2 buah)
b. Gelas ukur (1 buah)
c. Corong pemisah (1 buah)
d. Akuades (1/2 tabung reaksi)
e. Kertas indikator universal(3 buah)
f. Indikator metil jingga (secukupnya)
g. NH4OH 2M (10 ml)
h. NH4Cl (0,2 gram)
i. HCl 0,1M (2,5 ml)
j. NaOH 0,1M (2,5 ml)
k. CH3COOH 2M (10 ml)
l. CH3COONa padat (secukupnya)
m. K2CrO4 0,1M (5 ml)
n. Fe(NO3)3 0,2M (2 tetes)
o. KCNS 0,2M (beberapa tetes)
p. NaF 0,2M (beberapa tetes)
q. K2HPO4 0,2M (beberapa tetes)
r. KI 0,2M (20 ml)
s. CuSO4 0,2M (10 ml)
t. K2Cr2O7 0,1 M (5 ml)
u. CCl4 (20 ml)
3.2 Gambar Alat
-3.2 Gambar Alat
3.3 Cara Kerja
3.3.1 Sistem amonia(NH3) dalam air
3.3.2 Sistem asam asetat(CH3COOH) dalam air
3.3.3 Sistem kromat bikromat(K2CrO4) dalam air
3.3.4 Sistem Fe(III) dan ion tiosianat dalam air
3.3.5 Sistem ion Cu(II) iodida dalam air
IV. Data dan Analisa
4.1 Data Percobaan
4.2 Analisa Data
Prinsip pada percobaan ini adalah dengan cara menambahkan konsentrasi zat pada suatu larutan dan diamati perubahan akhirnya akibat dari pengaruh penambahan konsentrasi zat tersebut. Larutan yang hasil akhirnya mengalami perubahan, pastinya mengalami pergeseran kesetimbangan karena sistem dari larutan tersebut berusaha melawan gaya aksi yang diberikan pada larutan, yaitu berupa pergeseran untuk menghilangkan pengaruh dari gaya aksi tersebut. Dalam percobaan ini pergeseran kesetimbangan ditandai dengan perubahan warna pada larutan yang diuji melalui indikator universal.
Rekomendasi Laporan lain:
Tabel 1 pada percobaan sistem amonia(NH3) dalam air menunjukkan perubahan warna ungu ketika NH4OH ditambah dengan fenolftalein pada tabung reaksi 1. Ketika NH4OH ditambah dengan NH4Cl padat perubahan warna yang terjadi adalah ungu muda. Reaksinya adalah :
NH4OH(aq) + NH4Cl(s) -----> NH4Cl(aq) + (NH3)H2O(aq)
Hal ini disebabkan oleh penambahan ion NH4+ yang menyebabkan nilai reaktan bertambah dan nilai produk berkurang. Meskipun reaksi tersebut telah ditambahkan air tetapi hal tersebut tak mempengaruhi kesetimbangan. Karena penambahan atau pengurangan komponen yang berupa cairan tidak mengubah konsentrasi, sebab jarak antar partikel dalam cairan adalaht tetap.
Percobaan kedua adalah sistem asam asetat(CH3COOH) dalam air pada tabel 2. Tabung 1 CH3COOH ditambahkan dengan metil jingga dan larutan menghasilkan warna pink. Pada tabung ke dua CH3COOH ditambahkan dengan metil jingga dan CH3COONa menghasilkan warna pink memudar. Reaksinya adalah :
CH3COOH(aq) + CH3COONa(aq) ------> CH3Na + (CH2)H2O(aq)
ion [CH3COO-] bertambah pada reaktan yang mengakibatkan warnanya menjadi pink memudar dan konsentrasi dari produk berkurang.
Pada percobaan ketika sistem kromat bikromat(K2CrO4) dalam air dengan membandingkan pH dari larutan K2CrO4 dan K2CrO7 ditambah dengan beberapa larutan lain. Pada tabel 3 larutan 1 dihasilkan pH dari K2CrO4 sebesar 7 atau netral dan pH dari K2CrO4 + K2CrO7 sebesar 8. Kenaikan pH ini dari keadaan netral sampai menjadi basa disebabkan oleh penambahan ion basa [OH-] yang berlebih dari K2CrO7. Larutan 2 adalah pencampuran K2CrO4 + HCl yang menghasilkan pH sebesar 6 dan K2CrO4 + HCl + NaOH yang menghasilkan pH sebesar 10. Ketika K2CrO4 + HCl, pH larutan menjadi asam karena HCl menyumbangkan ion [H+] pada K2CrO4 yang netral, namun ketika larutan K2CrO4 + HCl + NaOH, larutan ini menjadi basa disebabkan oleh ion [OH-] yang berasal dari NaOH.
Tabel 4 sistem Fe(III) dan ion tiosianat dalam air dapat dilihat ada 5 larutan yang masing-masing akan ditambah dengan KCNS atau Fe(NO3)3 secara bervariasi, hasil warnanya beragam tetapi bisa dikelompokkan menjadi warna bening atau pekat. Warna bening pada pencampuran larutan menunjukkan bahwa reaksi kesetimbangan bergeser ke arah reaktan dan warna pekat menunjukkan bahwa reaksi kesetimbangan bergeser ke arah produk. Hal ini terjadi karena ion-ion yang dicampurkan memberi tambahan konsentrasi pada reaktan atau produk, sehingga terjadi perubahan warna pekat atau semakin pudar(bening).
Pada tabel 5 sistem ion Cu(II) iodida dalam air, larutan KI + CuSO4 menghasilkan warna coklat tua yang menunjukkan pergeseran kesetimbangan ke arah produk karena CuSO4 menambahkan [OH-] pada KOH sehingga reaksi menjadi semakin pekat. Selanjutnya larutan CuSO4 + akuades dan menghasilkan warna biru muda karena penambahan atau pengurangan komponen yang berupa cairan tidak mengubah konsentrasi, sebab jarak antar partikel dalam cairan adalah tetap. Larutan terakhir adalah larutan CuSO4 + akuades + KI menghasilkan 3 warna layer yang berbeda yaitu hijau, kuning, dan coklat. Perbedaan warna 3 layer ini disebabkan oleh komposisi yang tidak sesuai pada volume dan konsentrasi sehingga larutan tidak mengalami pergeseran kesetimbangan sehingga warna yang dihasilkan hanya terlarut oleh air.
V. Kesimpulan
Penambahan konsentrasi pada larutan menyebabkan adanya pergeseran kesetimbangan. Bila ke dalam reaksi suatu sistem kesetimbangan konsentrasi salah satu komponennya ditambah maka kesetimbangan akan bergeser dari arah penambahan ini dan bila salah satu komponen dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pengurangan itu.V. Kesimpulan
VI. Daftar Pustaka
Atkins, P.1990. Kimia Fisika Edisi ke 4 Jilid II. Jakarta : Erlangga.
Keenan.1999. Kimia Untuk Universitas. Jakarta : Erlangga.
Krisnadwi.2014. Istilah Kimia Umum. Bandung : Kimia FMIPA.
Mickey, C.1980. Chemical Physics. Chemical Equilibrium. Texas : University Of Gavelsion. Vol 57(11) : 801.
Moroni, L ; Gelkini.C ; Salvi.P.2015. Thermal Denaturation Of Proteins And Chemical Equilibrium. World Journal Of Chemical Education. Haly : University Di Furenza. Vol 3(3) : 59.
Oxtoby, D.2001. Prinsip-Prinsip Kimia Modern. Jakarta : Erlangga.
Sukardjo.1997. Kimia Fisika. Yogyakarta : Rineka Cipta.
Syukri.1997. Kimia Fisika Edisi 2. Jakarta : Erlangga.
Zainab, I ; Valerie.D ; Tariq.M.2016. Chemical Equilibrium Analysis Of Hydrogen Production From Shale Gas. Journal Of Process Control. Czech Republic : The University Of Leeds. Vol 2(3) : 128-144.
VII. Bagian Pengesahan
-
VIII. Lampiran
