Hukum Kesetimbangan dan Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)

Kompetensi Dasar

3.8 Menjelaskan reaksi kesetimbangan di dalam hubungan antara pereaksi dan hasil reaksi

Tujuan Pembelajaran

Peserta didik dapat:

1. Menjelaskan hukum kesetimbangan
2. Menentukan tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)

Sumber: commons.wikimedia.org

Hukum Kesetimbangan

Dalam keadaan kesetimbangan pada suhu tetap, maka hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi dibagi dengan hasil kali konsentrasi pereaksi yang tersisa dan selanjutnya masing-masing konsentrasi itu dipangkatkan dengan koefisien reaksinya adalah tetap

Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)

Pada reaksi:   mA + nB  ⇄ pC + qD
harga Kc dirumuskan sebagai:

\(\large Kc\:=\:\frac{[C]^{p}[D]^{q}}{[A]^{m}[B]^{n}}\)

[A], [B], [C], dan [D] adalah konsentrasi zat dan yang dimasukkan ke dalam persamaan Kc hanyalah untuk zat yang berwujud gas (g) dan larutan (aq) saja.

Catatan Penting Tentang Kc

1. Jika suatu reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga \(\large K^1\:=\:\frac {1}{K}\)
2. Jika suatu reaksi kesetimbangan di kali x, maka harga \(\large K^1\:=\:K^x\)
3. Jika suatu reaksi kesetimbangan di bagi x, maka harga \(\large K^1\:=\:\sqrt [x]{K}\)
4. Jika beberapa reaksi kesetimbangan digabungkan, maka harga-harga K -nya dikalikan

Derajat Disosiasi (α) dan Hubungannya Dengan Kc

• Derajat disosiasi (α) dapat bermakna seberapa banyak (seberapa persen) keteruraian suatu pereaksi menghasilkan produk
• Derajat disosiasi (α) dihitung dari:

\(\large \alpha = \frac{jumlah\:mol\:terurai}{jumlah\:mol\:semula}\)

• Derajat disosiasi (α) dapat digunakan untuk menghitung berapa banyak jumlah mol yang bereaksi



\(\large \Sigma\:mol\:terurai\:=\:\alpha\:.\:\Sigma\:mol\:semula\)

a. Contoh dan Pembahasan

Penentuan persamaan Kc

Tentukanlah persamaan tetapan ksetimbangan (Kc) untuk reaksi kesetimbangan berikut:

1. C (s) + CO₂ (g)  ⇄  2CO(g)



Perhatikan, wujud zat C adalah solid (s) sehingga tidak dimasukkan ke dalam rumus Kc.

\(\large Kc\:=\:\frac{[CO]^2}{[CO_2]}\)

2. 2HI (g)  ⇄ H₂ (g) + I₂ (g)



\(\large Kc\:=\:\frac {[H_2][I_2]}{[HI]^2}\)

3. CH₃COO^— (aq) + H₂O (l) ⇄ CH₃COOH (aq) + OH^— (aq)



\(\large Kc\:=\:\frac{[CH_3COOH][OH^-]}{[CH_3COO^-]}\)

\(\large H_2O\) tidak dimasukkan kepada rumus tersebut karena wujudnya adalah liquid (l)

b. Penentuan harga Kc

Dalam ruang satu liter, satu mol zat AB direaksikan dengan satu mol zat CD menurut persamaan reaksi:
AB (g) + CD (g)  ⇄ AD (g) + BC (g)
setelah kesetimbangan tercapai, ternyata tersisa 0,25 mol gas CD. Tentukan tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi tersebut.

Pembahasan:

Data yang diketahui dari soal:
Volume ruang = 1 liter
Jumlah mol gas AB dan gas CD mula-mula masing-masing = 1 mol
Pada saat kesetimbangan jumlah mol gas CD = 0,25 mol

Reaksi kesetimbangan	AB (g)	+	CD (g)	⇄	AD (g)	+	BC (g)
Jumlah mol semula	1 mol		1 mol		—		—
Jumlah mol bereaksi	0,75 mol		0,75 mol		0,75 mol		0,75 mol
Jumlah mol setimbang	0,25 mol		0,25 mol		0,75 mol		0,75 mol
Molaritas (M = mol/L)	0,25 M		0,25 M		0,75 M		0,75 M

Catatan:
Molaritas \((M)\:=\:\frac {mol}{L}\), dan berdasarkan data diketahui volume ruang adalah 1 liter, sehingga sebagai contoh molaritas gas AB pada saat setimbang \(\large =\:\frac {0,25\:mol}{1\:L}\:=\:0,25\:M\) demikian juga untuk menghitung molaritas gas lainnya pada keadaan setimbang

Karena semua berwujud gas sehingga semua konsentrasinya dimasukkan ke dalam rumus Kc reaksi tersebut.

\(\large Kc\:=\:\frac{[AD][BC]}{[AB][CD]}\)

\(\large Kc\:=\:\frac{[0,75 M][0,75 M]}{[0,25M][0,25M]}\)

\(\large Kc\:=\:9\)

c. Derajat disosiasi (α)

Pada reaksi disosiasi N₂O₄ berdasarkan persamaan reaksi:
N₂O₄ (g) ⇄ 2NO₂(g)
ditemukan bahwa banyaknya mol gas N₂O₄ dan gas NO₂ pada keadaan setimbang adalah sama.
Pada keadaan ini, berapakah harga derajat disosiasinya?

Pembahasan

Data yang diketahui dari soal

Reaksi kesetmbangan: N₂O₄ (g) ⇄ 2NO₂(g)
Pada saat setimbang mol N₂O₄ = mol NO₂

Untuk menentukannya kita misalkan pada saat setimbang mol N₂O₄ = mol NO₂ = 1 mol
(bebas, dimisalkan dengan x juga boleh)

Reaksi kesetimbangan	N2O4 (g)	⇄	2NO2(g)
Σ mol semula			—
Σ mol bereaksi
Σ mol setimbang (misal)	1 mol		1 mol

Pada keadaan semula jumlah mol gas NO₂ tentu belum ada, sehingga jika pada keadaan setimbang jumlah mol NO₂ = 1 mol, maka artinya jumlah mol NO₂ yang dihasilkan pada reaksi tersebut adalah sebanyak 1 mol, sehingga jumlah mol gas N₂O₄ yang bereaksi dapat dihitung dari perbandingan koefisien gas N₂O₄ dengan koefisien gas NO₂ sebagai berikut
mol gas N₂O₄ \(\large =\:\frac{Koef\:N_2O_4}{Koef\:NO_2}.mol\:NO_2\)
mol gas N₂O₄ \(\large =\:\frac{1}{2}.1\:mol\:=\:0,5\:mol\)
sehingga jika pada saat setimbang jumlah mol gas N₂O₄ = 1 mol, maka jumlah mol gas tersebut pada saat awal reaksi tentu sama dengan
mol N₂O₄ semula = mol N₂O₄ setimbang + mol N₂O₄ bereaksi
mol N₂O₄ semula = 1 mol + 0,5 mol = 1,5 mol
sehingga harga derajat disosiasi reaksi tersebut adalah

\(\large \alpha\:=\:\frac {mol\:bereaksi/terurai}{mol\:semula}\)

\(\large \alpha\:=\:\frac {0,5\:mol}{1,5\:mol}\:=\:\frac {1}{3}\)

(Semoga Bermanfaat - Ahmad Fata)

Referensi

1. Utami, Budi dkk, Kimia 2 : Untuk SMA/MA Kelas XI, Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, 2009

Lihat Video Pembahasan Materi dan Soal di Kanal Kimia Fata

Seri Materi Hukum Kesetimbangan dan Kc di YouTube

Menentukan Persamaan Tetapan Kesetimbangan