Tahukah Anda bagaimana proses pembuatan amoniak?
Dalam prosesnya, ada beberapa aturan yang harus diterapkan agar jumlah amoniak yang dihasilkan maksimal. Salah satu caranya adalah dengan meningkatkan tekanan.
Bagaimana ini bisa terjadi?
Anda akan mengetahuinya setelah mempelajari bab berikut tentang kesetimbangan kimia.
Reaksi Kesetimbangan
Dalam reaksi kesetimbangan, ada reaksi satu arah (ireversibel) dan reaksi reversibel (reversibel).
Reaksi ireversibel disebut juga reaksi akhir, dimana reaksi berlangsung dari kiri ke kanan dalam persamaan kimia dan ketika salah satu reaktan habis maka reaksi akan berhenti.
Dalam tulisan itu dilambangkan dengan panah ke kanan. Contohnya adalah reaksi pembentukan natrium klorida (NaCl).
Reaksi : Reaktan (reaktan) → produk reaksi (produk)
NaOH + HCl → NaCl + H2HAI
Sedangkan reaksi reversibel adalah reaksi yang dapat berlangsung dalam dua arah, baik dari kiri ke kanan maupun dari kanan ke kiri.
Artinya setelah reaktan menghasilkan produk, produk tersebut dapat bereaksi membentuk reaktan (reaksi reversibel) secara mikroskopis (sedikit demi sedikit).
Reaksi reversibel ini pada akhirnya akan mencapai keadaan setimbang jika laju reaksi ke kanan sama dengan kelajuan reaksi ke kiri.
Dalam tulisan itu dilambangkan dengan arah panah bolak-balik. Contohnya adalah reaksi pembentukan gas amoniak (NH3).
Reaksi : Reaktan (reaktan) ⇄ produk reaksi (produk)
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (G)
Berdasarkan keadaan zat dalam reaksi setimbang, kesetimbangan dibagi menjadi dua, yaitu kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen.
Kesetimbangan homogen adalah reaksi seimbang dimana zat pereaksi, baik reaktan maupun produk, memiliki bentuk yang sama (satu fasa).
Contoh reaksi kesetimbangan homogen adalah sebagai berikut.
Reaksi: CH3COOH (aq) ⇄ CH3MENDEKUT– (aq) + H+ (SAYA)
Sedangkan kesetimbangan heterogen adalah reaksi setimbang di mana zat-zat pereaksi memiliki bentuk yang berbeda (dua fase atau lebih).
Contoh reaksi kesetimbangan heterogen adalah sebagai berikut.
Reaksi : 2NaHCO3 (s) ⇄ Na2BERSAMA3 (s) + CO22 (g) + H2O(g)
Kesetimbangan kimia bersifat dinamis dimana reaksi berlangsung terus menerus dalam Puncak-media.com tertutup dengan suhu dan tekanan konstan, serta proses perubahan konsentrasi mikroskopis.
Baca juga Gas mulia.
Pergeseran kesetimbangan
Berdasarkan Prinsip Le Chatelier yang berbunyi “Jika suatu aksi dilakukan pada kesetimbangan, sistem akan melakukan reaksi yang cenderung mengurangi efek aksi tersebut”, kesetimbangan dapat bergeser ketika diberi perlakuan.
Berikut ini adalah faktor-faktor yang mempengaruhi keseimbangan.
1. Perubahan Konsentrasi
Jika konsentrasi salah satu zat diperbesar, kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan dari zat itu. Namun, jika konsentrasi salah satu zat berkurang, kesetimbangan akan bergeser ke arah zat itu.
2. Perubahan Volume dan Tekanan
Jika volume diperbesar = tekanan diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang memiliki koefisien reaksi terbanyak. Sedangkan jika volume diperkecil = tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat dengan koefisien yang kecil.
3. Perubahan Suhu
Jika suhu dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm (memerlukan kalor). Sedangkan jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm (melepaskan kalor).
4. Efek Katalis
Katalis tidak mengubah posisi kesetimbangan karena harga kesetimbangan Kc tetap. Namun katalis dapat mempercepat tercapainya kesetimbangan baik reaksi dari kiri ke kanan maupun sebaliknya dengan kecepatan yang sama.
Baca juga Sifat Koligatif Larutan.
Pengaturan Ekuilibrium
Konstanta kesetimbangan kimia (K) adalah rasio produk data produk terhadap produk data reaktan, masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya.
Konstanta kesetimbangan ini memiliki harga tetap. Pada bab ini akan dibahas tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc) dan tetapan kesetimbangan tekanan (Kp).
1. Konstanta Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)
Konstanta ini didasarkan pada data konsentrasi reaktan dan produk. Dalam perhitungannya, nilai Kc bergantung pada apakah reaksi tersebut merupakan reaksi kesetimbangan homogen atau heterogen.
Dalam reaksi kesetimbangan homogen, rumus berikut berlaku.
pA (g) + qB (g) ⇄ rC (g) + sd (g)
Sementara itu, dalam reaksi kesetimbangan heterogen, berlaku rumus berikut.
pA (g) + qB (s) ⇄ rC (g) + sD (g)
Dalam reaksi heterogen, ada beberapa ketentuan untuk menghitung nilai Kc, antara lain;
- Dalam fase gas dan padat, penentu Kc adalah fase gas
- Fasa gas dan cair, penentu Kc adalah fasa gas
- Fasa padat dan larutan, penentu Kc adalah fasa gas
- Dalam fase gas, cair, dan padat, penentu Kc adalah fase gas
2. Pengaturan Kesetimbangan Tekanan (Kp)
Konstanta ini didasarkan pada data tekanan reaktan dan produk. Dalam perhitungannya, nilai Kp hanya bergantung pada zat yang memiliki fasa gas, baik dalam reaksi homogen maupun heterogen.
Rumus Kp adalah sebagai berikut.
pA (g) + qB (g) ⇄ rC (g) + sd (g)
Di mana :
- PA = tekanan parsial zat A
- PB = tekanan parsial zat B
- PC = tekanan parsial zat C
- PD = tekanan parsial zat D
Dari perhitungan Kc dan Kp di atas, terdapat hubungan antara keduanya. Ini diperoleh berdasarkan persamaan gas ideal, di mana
P.V = n . R.T ↔ P = N/ay . R.T ↔ P = M . R.Q
Jadi, berdasarkan reaksi kesetimbangan berikut:
pA (g) + qB (g) ⇄ rC (g) + sd (g), kita dapatkan
Kp = Kc . (RT)(r+s)-(p+q)
Baca juga Elektrolisa.
Contoh Masalah Kesetimbangan Kimia
1. Berikut reaksi pembuatan NH3 menurut proses Haber Bosch.
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g), ∆H = -188,19 kJ
Agar produk NH3 dapat dihasilkan secara optimal, maka perlakuan yang tepat adalah…
Menjawab
- Kecilkan volumenya
- Meningkatkan tekanan
- Turunkan suhunya
- Meningkatkan konsentrasi N2 dan H2
- Kurangi konsentrasi NH3
2. 5 mol gas PCl3 dan 5 mol gas Cl2 diperlukan untuk membentuk 3 mol gas PCl5. Tekanan total diketahui 2,1 atm. Tentukan harga Kp.
Diskusi
Persamaan reaksi: PCl3 (g) + Cl2 (g) ⇄ PCl5 (G)
Perhitungan:
| PCl3 (G) | + | kl2 (G) | ⇄ | PCl5 (G) | |
| Pertama | 5 mol | 5 mol | – | ||
| Pada reaksi | 3 mol | 3 mol | 3 mol | ||
| Akhir reaksi | 2 mol | 2 mol | 3 mol |
mol total = mol PCl3 + mol Cl2 + mol PCl5
jumlah mol = 2 mol + 2 mol + 3 mol
jumlah mol = 7 mol
Jadi, nilai Kp untuk reaksi kesetimbangan adalah 2,5.
Ini adalah pembahasan tentang kesetimbangan kimia. Semoga bermanfaat. Baca juga Korosi.
