Mengenal Kesetimbangan Kimia, Materi Pembelajaran Kimia Kelas XI SMA
Dalam pelajaran ilmu kimia di jenjang kelas XI SMA atau Madrasah aliyah, kita akan menemukan pembahasan mengenai kesetimbangan kimia. Secara definisi, kesetimbangan kimia bermakna pencampuran antar zat A dan B yang menghasilkan reaksi pada kedua arah, tapi perubahannya tidak signifikan pada sistem lebih lanjut.
Kesetimbangan kimia bisa diartikan sebagai perubahan seiring berjalannya waktu, tapi tidak terjadi perubahan konsentrasi baik pada reaktan maupun produk meskipun reaksi masih tetap berlangsung. Keadaan ini hanya dapat terjadi pada reaksi yang reversible, senyawa dapat berperan sebagai reaktan maupun produk sehingga menghasilkan konsentrasi yang konstan.
Selain itu, potensi keadaan kesetimbangan kimia ini tidak dapat dipengaruhi oleh adanya penambahan katalis meskipun terdapat perbedaan waktu untuk mencapai keadaan yang setimbang. Kesetimbangan juga merupakan proses yang dinamis atau selalu berlangsung tanpa ada henti secara mikroskopis.
Melansir Materi Kimia Kelas XI yang diterbitkan oleh Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, konsep kesetimbangan dapat dibagi menjadi dua berdasarkan arah reaksi jenis kimia, antara lain:
1. Reaksi irreversibel (tidak dapat balik): hanya berlangsung satu arah, contoh: reaksi pembakaran.
2. Reaksi reversibel (dapat balik): berlangsung dua arah. Pereaksi semula dapat terbentuk kembali dari zat-zat hasil reaksi.
contoh:
N₂ (g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)
H₂(g) + I₂(g) 2HI(g)
Konsep Dasar Kesetimbangan Kimia
Bila dalam keadaan kesetimbangan dinamis, kesetimbangan terjadi karena adanya perubahan dari dua arah. Meskipun dari arah maju maupun arah mundur dimana disimbolkan sebagai ó.
Sebagai contoh, jika ada reaksi
aA(g) ↔ bB(g)
Suhu reaksi tersebut tetap dan kedua senyawa baik senyawa A dan senyawa B dalam keadaan setimbang, hal itu berarti bahwa kecepatan atau waktu yang diperlukan untuk senyawa A membentuk 1 mol senyawa B memiliki nilai yang sama dengan waktu yang diperlukan untuk senyawa B dapat membentuk 1 mol senyawa A.
Asal Usul Kesetimbangan Kimia
Salah seorang ilmuan dalam bidang kimia yang bernama Henri Louis Le Chatelier pada tahun 1884 mengemukakan tentang faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia yang kini akrab disebut sebagai Asas Le Chatelier.
Dilansir dari penelitian yang dilakukan oleh Chatelier, bahwasanya kesimpulan yang didapatkan adalah jika dilakukan suatu perbuatan atau aksi pada suatu kesetimbangan maka sistem yang diberikan tindakan tersebut akan memberikan reaksi yang mengurangi pengaruh dari aksi tersebut. Jika dijabarkan menggunakan kata – kata yang mudah dipahami, ini berarti melakukan pergeseran reaksi baik ke arah kiri atau ke arah kanan.
Konsep asas Le Chatelier ini kemudian digunakan untuk dapat memanipulasi kesetimbangan kimia dari reaksi bolak – balik dengan tujuan untuk memperbanyak produk yang diinginkan. Adapun faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia di antaranya adalah:
Perubahan konsentrasi
Bila Anda menggunakan asas Le Chatelier, penambahan reaktan yang akan berdampak terhadap perubahan konsentrasi reaktan menjadi lebih tinggi akan menggeser reaksi ke arah kanan (arah produk) dan begitu juga sebaliknya.
Faktor ini menjadi pilihan yang sering diambil pada sektor industri untuk memperbanyak produk dan meningkatkan efisiensi dari proses pembentukkan produk tersebut.
Perubahan suhu
Jika suhu suatu sistem meningkat, kesetimbangan kemudian akan bergeser ke arah reaksi yang menyerap atau menggunakan panas (reaksi endotermis) karena mempengaruhi panas reaksi. Perubahan atau pergeseran arah reaksi akan terjadi ke arah reaksi eksotermis (melepaskan atau memproduksi) panas jika suhu pada sistem menurun.
Perubahan tekanan
Dalam konsep kesetimbangan kimia, saat perubahan tekanan sistem terjadi maka reaksi akan bergerak ke arah reaksi dengan jumlah mol yang sedikit, hal itu terjadi karena pada senyawa berfase gas perubahan tekanan diikuti dengan perubahan volume.
Dalam penentuan ini, reaksi harus berada dalam keadaan stoikiometris, dimana koefisien senyawa pada reaksi sama dengan jumlah mol yang terlibat.
Manfaat Kesetimbangan kimia
Pengaplikasian konsep kesetimbangan kimia sangat beragam, diantaranya adalah:
Siklus oksigen di tubuh manusia
Saat manusia bernapas, kita menggunakan konsep sistem kesetimbangan kimia dimana oksigen bebas yang kita hirup kemudian akan masuk ke dalam paru – paru dan kemudian diikat hemoglobin, dimana terjadi reaksi yang melalui sistem kesetimbangan reaksi yaitu:
Hb(aq) + O2(aq) ↔ HbO2(aq)
Industri ammonia
Reaksi pembuatan ammonia (NH3) menggunakan gas hidrogen (H2) dan gas nitrogen (N2), dimana untuk meningkatkan efisiensi reaksi, konsentrasi reaktan ditingkatkan, suhu diturunkan dan tekanan ditingkatkan sehingga kemudian reaksi akan bergeser ke kanan, dimana reaksi yang terjadi adalah:
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g
Selain 2 manfaat kesetimbangan kimia tersebut, sebenarnya masih banyak lagi manfaat dari kesetimbangan kimia pada kehidupan kita sehari – hari. semoga materi yang Burhan jelaskan kepada kamu kali ini dapat menambah pengetahuan dan rasa ingin tahu kamu ya teman.
Faktor Pembawa Pengaruh dalam Kesetimbangan Kimia
Setelah mempelajari mengenai konsep dasar dalam kesetimbangan kimia, ada beberapa faktor yang mempengaruhi kesetimbangan. Henri Louis Chatelier juga pernah mengatakan bahwa teori yang dia cetuskan tersebut memiliki beberauh yang dapay mengurangi aksi dari kesetimbangan.
Adapun faktor-faktor tersebut antara lain:
1. Volume
Apabila volume tambahkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki koefisien dengan lebih besar.
Lain halnya bila volume dikurangi, maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih kecil
Contoh : reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen ( H2) membentuk amonia (NH3)
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)
Jika volume ditambahkan,maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih besar
Kita hitung ya koefisien reaksinya
Jumlah koefisien reaksi kiri
1 N2(g) + 3 H2(g)
N2=1 H2= 3
jadi jumlah koefisien reaksi= koefisien reaksi N2 + koefisien reaksi H2= 1+3=4
Koefisien kanan
2NH3
NH3= 2
Koefisien reaksi kiri=4
Koefisien reaksi kanan=2
Koefisien reaksi kiri > Koefisien reaksi kanan
Maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri
2. Tekanan
Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke koefisien kecil
sebaliknya Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke koefisien reaksi besar
Contoh :
reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen ( H2) membentuk amonia (NH3)
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)
Jika tekanan ditambahkan,maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih kecil.
Jumlah koefisien reaksi kiri
1 N2(g) + 3 H2(g)
N2=1 H2= 3
Jadi, jumlah koefisien reaksi= koefisien reaksi N2 + koefisien reaksi H2= 1+3=4
Koefisien kanan
2NH3
NH3= 2
Koefisien reaksi kiri=4
Koefisien reaksi kanan=2
Koefisien reaksi kanan< Koefisien reaksi kiri
Maka, kesetimbangan akan bergeser ke kanan
3. Suhu
Jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang menyerap endoterm.
Ciri reaksi ini adalah harga ∆H nya positif (+).∆H adalah harga perubahan panas atau kalor. Jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang melepas panas eksoterm. Ciri reaksi ini adalah harga ∆H nya negatif (-).
Berikut contoh reaksinya:
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g) ∆H=-90 kJ
Reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm (∆H nya negatif ya)
Kebalikan dari reaksi eksoterm adalah endoterm. Jika reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm, maka reaksi B2 dan h2 adalah endoterm. Makanya jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah N2 dan H2 karena mereka endoterm.
4. Konsentrasi
Jika konsentrasi unsur/senyawa di salah satu ruas ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan, misalnya:
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)
Jika N2 atau H2 ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 (kanan/ produk). Sebaliknya jika NH3 ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 atau H2 reaktan (kiri)
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)
Jika konsentrasi unsur/senyawa di salah satu ruas dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah dirinya sendiri.
Misalnya: N2 atau H2 kita kurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 dan H2 (kiri)
Sebaliknya jika NH3 dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 (kanan).
