Dalam reaksi kimia terdapat dua jenis reaksi yaitu satu arah (irreversible) dan dua arah (reversibel). Nah, reaksi dua arah ini menyebabkan terjadinya kesetimbangan kimia. Sebab, di dalam reaksi dua arah terjadi perubahan jumlah antara sisi produk dan reaktan.
Apakah kesetimbangan kimia itu? Bagaimana dalam sebuah reaksi dapat mengalami kesetimbangan kimia? Sebelum lanjut ke dalam materi berikutnya, maka kalian harus mengenal terlebih dahulu perbedaan antara reaksi searah dan dua arah!
Perbedaan antara reaksi satu arah dan dua arah
Untuk lebih memahami perbedaan antara reaksi satu arah dengan reaksi dua arah, kalian dapat melihat tabel berikut.
| Reaksi Satu Arah | Reaksi Dua Arah |
| Penulisan persamaan reaksi ditulis menggunakan tanda anak panah dari arah reaktan menuju produk (kanan).Jika salah satu reaktan habis maka reaksi akan berhenti.Hasil dari reaksi tidak dapat berubah kembali seperti semula.Reaksi akan berlangsung tuntas | Penulisan persamaan reaksi ditulis menggunakan panah dua arah yang berlawanan.Hasil dari reaksi dapat berubah kembali seperti semula.Reaksi maju adalah reaksi ke arah produk. Sedangkan reaksi balik adalah reaksi ke arah reaktan. |
| Contoh : KOH(aq) + HCL(aq) menjadi KCL(aq) + H2O(l) | Contoh : 2NH3(g) menjadi N2(g) + 3H2(g) |
Dari tabel tersebut, sudahkah kalian memahami perbedaan di antara reaksi satu arah dan dua arah? Contoh gambaran dari reaksi satu arah adalah pembakaran kertas. Pernahkah kalian berpikir jika kertas yang terbakar dapat kembali ke bentuk semula?
Tentu abu dari kertas tersebut tidak dapat kembali menjadi kertas yang utuh, bukan? Namun, berbeda lagi dengan lilin yang terbakar. Apabila lilin terbakar, nantinya dapat kembali ke bentuk lilin seperti semula.
Itu artinya, dalam proses pembakaran lilin terjadi proses bolak-balik. Proses ini digambarkan sebagai reaksi dua arah atau bolak-balik.
Kesetimbangan Kimia
Proses terjadinya kesetimbangan kimia dapat kalian bayangkan dalam sebuah timbangan. Kedua sisi timbangan memiliki jumlah yang sama agar dapat seimbang. Itu artinya, jika sisi kanan kelebihan jumlahnya, maka harus dikurangi dan dipindahkan ke sisi kiri, begitu sebaliknya.
Dalam reaksi kimia, apabila laju reaksi ke arah produk sama dengan laju reaksi ke arah reaktan maka akan terjadi kesetimbangan kimia. Dalam keadaan setimbang, konsentrasi antara reaktan dan produk adalah sama (tetap).
Proses terjadinya kesetimbangan kimia akan berlangsung lama dan reaksi akan terjadi terus-menerus, apabila laju reaksi sama. Proses dengan kondisi inilah yang kemudian disebut kesetimbangan dinamis. Keberlangsungan reaksi dapat diamati dari perubahan suhu yang terjadi, tekanan, konsentrasi, dan warna.
Perlu diketahui, dalam suatu kesetimbangan kimia terdapat 3 kemungkinan yang terjadi. Apa saja 3 kemungkinan itu? Mari simak penjelasan berikut!
Misalnya, ada suatu reaksi dua arah yaitu H2(g) menjadi 2H(g).
1. Kemungkinan Pertama
Di awal, proses reaksi konsentrasi reaktan maksimal dan makin lama berkurang, sedangkan konsentrasi produk yang semula nol akan bertambah. Akibatnya, kemungkinan yang terjadi adalah tidak terjadinya perubahan jumlah konsentrasi antara reaktan dan produk.
2. Kemungkinan Kedua
Terjadi pula kemungkinan yaitu konsentrasi antara produk lebih kecil daripada konsentrasi reaktan.
3. Kemungkinan Ketiga
Bisa juga ketika reaksi mencapai kesetimbangan kimia, jumlah konsentrasi reaktan dengan produk adalah sama.
Macam-Macam Kesetimbangan Kimia
Jenis-jenis kesetimbangan kimia ini dibagi menjadi 2 macam, yaitu kesetimbangan homogen dan heterogen. Apa saja perbedaan di antara keduanya?
1. Kesetimbangan Homogen
Keseimbangan homogen yaitu kesetimbangan yang mana hanya tersusun atas satu macam wujud zat di dalamnya. Misalnya, jika zat yang mengalami reaksi adalah gas saja atau larutan saja. Jadi, tidak terjadi perubahan wujud atau perbedaan wujud antara reaktan.
Contoh :
H2 (g) + Cl2 (g) menjadi 2HCl(g)
2. Kesetimbangan Heterogen
Jika keseimbangan homogen zat penyusunnya sama, maka penyusun kesetimbangan heterogen adalah zat-zat yang berwujud berbeda. Misalnya, tersusun atas gas(g), padat(s), cair(l), dan larutan (aq).
Contoh :
C(s) + H2O menjadi CO (g) + H2 (g)
Tetapan Kesetimbangan Kimia
Hukum kesetimbangan dalam reaksi kimia dikemukakan oleh dua orang ilmuwan kimia, bernama Guldberg dan Waage. Bunyi hukum kesetimbangan kimia tersebut adalah:
“Di dalam kondisi yang seimbang dengan suhu tertentu, hasil kali antara konsentrasi produk dibagi hasil kali konsentrasi pereaksi yang terdapat dalam sistem kesetimbangan kimia dengan masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya sehingga mempunyai harga tetap.”
Hasil bagi tersebut dinamakan sebagai “tetapan kesetimbangan” dengan lambang Kc. Untuk jenis wujud zat yang masuk dalam kesetimbangan kimia yang berdasarkan pada Kc hanya dalam fase gas (g) dan larutan (aq).
Contoh :
H2 (g) + Cl2 (g) menjadi 2HCl (g)
Rumus Kc = [HCl]2/ [H2][ Cl2]
Pergeseran Kesetimbangan Kimia
Suatu reaksi mengalami kesetimbangan apabila laju reaksi kanan sama dengan laju reaksi kiri. Maka untuk menghasilkan produk yang maksimal atau minimal sesuai dengan harapan, maka ada beberapa faktor yang harus diubah.
Seorang ilmuwan kimia berkebangsaan Perancis bernama Henry Louis Le Chatelier (1850-1936), pada tahun 1884 menyatakan “Jika dalam sebuah kesetimbangan diberikan tindakan/aksi maka sistem kesetimbangan tersebut akan mengadakan reaksi sehingga pengaruhnya dapat diperkecil”
Pernyataan dari Henry Louis tersebut dikenal sebagai Asas Le Chatelier atau hukum pergeseran kesetimbangan kimia. Dari asas tersebut disimpulkan bahwa suatu sistem kesetimbangan akan senantiasa berusaha mempertahankan kesetimbangannya.
Akibatnya, apabila terjadi suatu aksi maka terjadilah pergeseran kesetimbangan. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan kimia adalah sebagai berikut :
1. Perubahan Konsentrasi
Perubahan konsentrasi hanya terjadi pada fase larutan (aq) dan gas (g) di dalam kesetimbangan heterogen. Sementara itu, dalam fase padat (s) dan cair (l) tidak terpengaruhi oleh perubahan konsentrasi.
Contoh :
A (s) + B2 (g) menjadi AB2 (g)
Dalam reaksi di atas penambahan konsentrasi A tidak memberikan pengaruh terhadap jumlah B dan AB2. Sehingga kesetimbangannya tidak mengalami pergeseran. Namun, apabila konsentrasi B2 ditambah maka kesetimbangan akan mengalami pergeseran menuju arah produk.
Dari penjelasan diatas dapat ditarik kesimpulan jika konsentrasi zat ditambah maka kesetimbangannya akan bergeser dari arah zat tersebut (kiri). Sebaliknya, jika konsentrasi zat dikurangi maka kesetimbangannya akan bergeser ke arah zat tersebut (kanan).
2. Perubahan Volume dan Tekanan
Berdasarkan hukum Boyle, dinyatakan bahwa dalam suhu tetap hasil kali tekanan dan volume selalu konstan (P. V = C). Dengan begitu, faktor volume dan tekanan memiliki sifat berkebalikan satu satu sama lain. Perubahan volume dan tekanan tidak mempengaruhi zat dalam fase padat maupun cair di dalam kesetimbangan heterogen.
Perhatikan reaksi kesetimbangani berikut :
A (g) + B2 (g) menjadi AB2 (g)
Dalam reaksi tersebut diketahui bahwa koefisien ruas kiri dianggap 2 yaitu dari zat A dan B2 dan ruas kanan dianggap 1. Jika volume diperbesar maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan, yaitu menuju reaktan (kiri).
Namun, jika volume suatu sistem kesetimbangan ditambah, maka tekanan yang dihasilkan pun menjadi kecil. Besarnya tekanan ini juga berpengaruh terhadap kesetimbangan dalam larutan.
Perhatikan reaksi berikut:
(reaksi satu arah) 3P(aq) + Q2 (l) menjadi 2PQ (aq) + P(s)
Reaksi di atas diketahui jika jumlah koefisien ruas kiri 3 (zat P) dikarenakan zat Q2 sedang dalam fase cair sehingga tidak terpengaruh dengan perubahan tekanan dan volume. Sementara itu, koefisien kanan berjumlah 2 (zat PQ) dan zat P dalam fase padat.
Jika tekanan kesetimbangan diperkecil, maka kesetimbangannya akan bergeser menuju arah koefisien yang lebih besar. Berbeda lagi jika sistem kesetimbangan homogen, maka tidak terpengaruh dengan perubahan tekanan dan volum, sehingga tidak mengalami pergeseran kesetimbangan.
Dari penjelasan diatas dapat ditarik kesimpulan berupa tabel berikut :
| Jumlah Mol | Volume | Tekanan | Pergeseran Kesetimbangan |
| Reaktan > Produk | Kecil | Besar | Kanan |
| Reaktan > Produk | Besar | Kecil | Kiri |
| Reaktan < Produk | Kecil | Besar | Kiri |
| Reaktan < Produk | Besar | Kecil | Kanan |
3. Perubahan Suhu
Suhu mempengaruhi jenis reaksi yang terjadi dalam reaksi kesetimbangan yaitu reaksi eksoterm atau endoterm. Maka dari itu, untuk mengetahui pengaruh dari perubahan suhu harus diketahui perubahan entalpinya (∆H).
Perhatikan contoh persamaan reaksi kimia berikut :
N2(g) + 3H2(g) menjadi 2NH3(g) ∆H=-92,2kJ
Reaksi di atas merupakan reaksi eksoterm (melepas kalor)
2NH3(g) menjadi N2(g) + 3H2(g) ∆H=+92,2kJ
Reaksi di atas merupakan reaksi endoterm yaitu kebalikan dari reaksi eksoterm (menyerap kalor)
Jika di dalam reaksi kesetimbangan suhu dinaikkan, sistem akan menyerap kalor. Akibatnya, kesetimbangan akan bergeser menuju reaksi endoterm. Dari penjelasan diatas dapat ditarik kesimpulan yaitu berupa tabel berikut:
| Jenis Reaksi | Suhu | Pergeseran Kesetimbangan |
| Endoterm | Naik | Kanan |
| Endoterm | Turun | Kiri |
| Eksoterm | Naik | Kiri |
| Eksoterm | Turun | Kanan |
4. Pengaruh Katalis
Katalis digunakan untuk mempercepat laju reaksi, tetapi tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan kimia dalam sistem. Dengan begitu, dapat disimpulkan jika katalisator hanya berperan untuk mempercepat terjadinya kesetimbangan sistem.
Hubungan Kuantitatif antara Reaktan dan Produk
Setelah kalian belajar mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia, selanjutnya kalian akan belajar mengenai hubungan kuantitatif yang terjadi antara reaktan dan produk. Bagaimana hubungan antara reaktan dan produk? Mari simak penjelasan berikut!
1. Tetapan Kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc)
Terjadinya perubahan pada konsentrasi zat tidak mempengaruhi perubahan harga tetapan kesetimbangan, melainkan hanya mengubah komposisi zat padat dalam keadaan setimbang. Namun, terdapat penemuan adanya hubungan tetap antara konsentrasi komponen dalam kesetimbangannya oleh Cato Gulberg dan Peter Waage pada tahun 1864.
Hubungan tersebut dirumuskan ke dalam rumus yaitu :
Kc = [A2B2]z/[A2]x[B2]y
Akibatnya, diperoleh satuan konsentrasi yaitu molar (M) dan satuan Kc diturunkan dari persamaan menjadi:
Satuan Kc = Mz-(x+y)
Dalam kesetimbangan heterogen tetapan kesetimbangannya ditentukan oleh zat berfase gas (g) dan larutan(aq).
2. Manipulasi persamaan reaksi untuk menentukan Kc
Harga Kc di dalam beberapa reaksi kimia memiliki perbandingan satu sama lain. Bentuk hubungan perbandingannya dapat diuraikan dalam ketentuan berikut ini:
- Apabila persamaan reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga Kc juga dibalik atau menjadi 1/Kc
- Apabila koefisien reaksi dikalikan dengan faktor x, maka harga Kc-nya adalah Kcx
- Apabila koefisien reaksi dibagi faktor y, maka harga Kc adalah akar pangkat y dari harga Kc lama.
- Harga Kc akan dikalikan, jika masing-masing reaksi saling dijumlahkan.
3. Tetapan kesetimbangan berdasarkan tetapan parsial (Kp)
Apa yang dimaksud dari tetapan kesetimbangan berdasarkan tetapan parsial? Yaitu, hasil kali dari tekanan parsial gas produk reaksi yang dibagi dengan hasil perkalian dari tekanan gas pereaksi. Tetapan ini dihitung setelah masing-masing sudah dipangkatkan dengan koefisiennya.
Perhatikan contoh berikut ini :
xA(g) + yB(g) menjadi A2B2(g)
Maka dapat dirumuskan Kp sebagai berikut :
Kp = (PA2B2)z/(PA2)2(PB2)2
Jumlah tekanan parsial (P) adalah jumlah total dari tekanan (Ptotal) dirumuskan sebagai berikut :
Ptotal = PA2 + PB2 + PA2B2 dalam satuan atm
Menurut hukum persamaan gas ideal, PV = nRT, jika diketahui bahwa volume dan suhu tetap, tekanan parsial berbanding lurus dengan jumlah mol. Akibatnya, apabila suatu gas memiliki jumlah mol yang besar, maka tekanan gasnya juga besar.
Rumus dari tekanan parsial gas adalah:
Jumlah mol gas/mol total gas x tekanan total
4. Hubungan antara Kc dan Kp
Hubungan antara Kc dengan Kp dirumuskan dalam rumus sebagai berikut :
Kp= Kc (RT)∆n
Keterangan :
R = 0,082 (L atm K-1mol-1)
T = suhu mutlak (Kelvin)
∆n = selisih jumlah koefisien produk dan reaktan yang berfase gas
5. Derajat disosiasi (a)
Apa yang dimaksud dari disosiasi itu? Disosiasi dapat diartikan sebagai reaksi yang menguraik suatu zat lebih sederhana. Di dalam sistem tertutup, disosiasi akan menghasilkan reaksi kesetimbangan yang disebut sebagai kesetimbangan disosiasi.
Rumus dari Kesetimbangan disosiasi adalah :
a = jumlah mol zat terurai/jumlah mol zat awal
Harga a di antara 0-1 atau 0<a<1, sehingga dapat diketahui kesimpulannya sebagai berikut :
- Jika a = 0, zat awal belum terurai, sehingga tidak mengalami disosiasi.
- Jika a = 1, seluruh zat sudah terurai dan mengalami disosiasi sempurna.
- Jika 0<a<1, artinya terjadi disosiasi sebagian pada zat.
Contoh Soal Menentukan Harga Tetapan Kesetimbangan (Kc)
Dalam bejana yang memiliki volume 2 liter dimasukkan 1 mol gas SO2 dan 1 mol gas O2, sehingga terjadi reaksi kesetimbangan yaitu sebagai berikut :
2SO2 + O2 menjadi 2SO3
Reaksi tersebut memiliki sisa 0,6 mol gas O2 setelah mencapai kesetimbangan. Tentukan berapa harga Kc!
Penyelesaian
2SO2 + O2 menjadi 2SO3
Mula : 1 mol + 1 mol = –
Reaksi : 0,8 mol + 0,4 mol = 0,8 mol
dikurangi
Setimbang : 0,2 mol + 0,6 mol = 0,8 mol
Disederhanakan : 0,1 mol + 0,6 mol = 0,4 mol
Kc = [SO3]2/[SO2]2[O2]
Lalu substitusikan jumlah mol setiap zat ke dalam rumus.
[0,4]2/[0,1]2[0,3] = 53,3 M-1
Bagaimana? Apakah kalian sudah memahami mengenai kesetimbangan kimia? Dari penjelasan materi di atas, kalian mungkin memiliki beberapa pertanyaan seperti berikut ini:
Video Pembelajaran Kesetimbangan kimia
Untuk menambah referensi, kalian dapat menonton video pemebalajaran berikut ini.
Kesimpulan
Jadi kesimpulan dari pembahasan kali ini yaitu kesetimbangan kimia adalah suatu kondisi dimana jumlah mol antara ruas kanan dan kiri dalam reaksi kimia bernilai sama atau tetap. Hal ini dikarenakan terjadinya laju reaksi bolak-balik yang besarnya sama.
Daftar Pustaka
- Buku Kimia Kelas 11 Semester 1 Penerbit PT Intan Pariwara
- www.studiobelajar.com/kesetimbangan-kimia/
- www.kelaspintar.id/blog/ tips-pintar/karakteristik-dan -jenis-kesetimbangan-kimia-3230/
- blog.ruangguru.com/kesetimbangan -kimia-jenis-jenis- reaksi-dan-tetapan
- www.quipper.com/id/blog/ sbmptn/kimia-sbmptn/ pengertian-kesetimbangan -kimia/