Bahan Ajar Pergeseran Kestimbangan [PDF]

Citation preview

1



Pergeseran KESETIMBANGAN KIMIA berdasarkan



ASAS LE CHATELIER dipengaruhi



KONSENTRASI



SUHU



apabila



Konsentrasi salah satu zat diperbesar



apabila Suhu diperbesar



apabila



Suhu diperkecil



kesetimbangan bergeser kesetimbangan bergeser Dari arah konsentrasi yang diperbesar



TEKANAN & VOLUME



Endoterm



Eksoterm



Tekanan diperbesar



Tekanan diperkecil



maka



maka



Volume diperkecil



Tekanan diperbesar



kesetimbangan bergeser



Koefisien kecil diaplikasikan



Penerapan Pergeseran Kesetimbangan Kimia dalam Industri



Koefisien besar



2



PENDAHULUAN Suatu sistem kesetimbangan dapat berubah, jika mendapat pengaruh dari luar. Perubahan tersebut bertujuan untuk mencapai kesetimbangan baru, sehingga disebut pergeseran kesetimbangan. Hal ini sesuai dengan hasil peneliltian yang dilakukan oleh Henry Louis Le Chatelier. Berkaitan dengan kesetimbangan ini, Allah telah memberikan ketentuannya dengan jelas dalam Q.S. Ar-Rahman ayat 7-9:



َ‫س َما ٓ َء‬ َّ ‫ض ََع َرفَعَ َها َوال‬ َ ‫ۡال ِم ۡيزَ انََ َو َو‬ 7. Dan langit telah ditinggikan-Nya dan Dia ciptakan keseimbangan,



َ‫ان فِى تَ ۡطغ َۡوا اَ َّّل‬ َِ َ‫ۡال ِم ۡيز‬ 8. agar kamu jangan merusak keseimbangan itu,



‫ط ۡال َو ۡزنََ َواَقِ ۡي ُموا‬ َِ ‫ّل ِب ۡال ِق ۡس‬ َ َ ‫ۡال ِم ۡيزَ انََ ت ُ ۡخس ُِروا َو‬ 9. dan tegakkanlah keseimbangan itu dengan adil dan janganlah kamu mengurangi keseimbangan itu.



KOMPETENSI INTI KI 3 Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.



KI 4 Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuan.



3



KOMPETENSI DASAR



KD 4.9 KD 3.9 Menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan dan penerapannya dalam industri.



Merancang, melakukan, dan menyimpulkan serta menyajikan hasil percobaan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan.



INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI



IPK dari KD 3 3.9.1 Menganalisis pengaruh konsentrasi zat terhadap pergeseran arah kesetimbangan. 3.9.2 Menganalisis pengaruh suhu terhadap pergeseran arah kesetimbangan. 3.9.3 Menganalisis pengaruh tekanan dan volume dalam pergeseran arah kesetimbangan. 3.9.4 Menjelaskan kondisi optimum untuk memproduksi amonia dan asam sulfat yang didasarkan pada reaksi kesetimbangan.



IPK dari KD 4 4.9.1 Mempresentasikan hasil diskusi mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan kimia. 4.9.2 Merancang percobaan pengaruh konsentrasi zat, suhu, tekanan, dan volume terhadap pergeseran arah kesetimbangan. 4.9.3 Melakukan percobaan pengaruh konsentrasi zat, suhu, tekanan, dan volume terhadap pergeseran arah kesetimbangan. 4.9.4 Menyimpulkan hasil percobaan pengaruh konsentrasi zat, suhu, tekanan, dan volume yang mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan. 4.9.5 Menyajikan hasil percobaan konsentrasi zat, suhu, tekanan, dan volume mempengaruhi pergeseran arah kesetimbangan.



4



TUJUAN PEMBELAJARAN



1. Diberikan data reaksi kesetimbangan, peserta didik dapat menganalisis pengaruh konsentrasi dalam pergeseran kesetimbangan dengan benar dan mengembangkan sikap bekerja sama. 2.



Diberikan data reaksi kesetimbangan, peserta didik dapat menganalisis pengaruh suhu dalam pergeseran kesetimbangan dengan benar dan mengembangkan sikap bekerja sama.



3.



Diberikan data reaksi kesetimbangan, peserta didik dapat menganalisis pengaruh tekanan dan volume dalam pergeseran kesetimbangan dengan benar dan mengembangkan sikap bekerja sama.



4.



Peserta didik dapat mempresentasikan faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan kimia berdasarkan data reaksi kesetimbangan dengan benar dan mengembangkan sikap percaya diri.



5.



Disediakan alat dan bahan, peserta didik dapat merancang percobaan pengaruh konsentrasi zat terhadap pergeseran arah kesetimbangan dengan mengembangkan sikap rasa tanggung jawab.



6.



Disediakan alat dan bahan, peserta didik dapat melakukan percobaan pengaruh konsentrasi zat terhadap pergeseran arah kesetimbangan dengan benar dan mengembangkan sikap tanggung jawab.



7.



Peserta didik dapat menyimpulkan pengaruh konsentrasi zat terhadap pergeseran arah kesetimbangan berdasarkan data hasil percobaan dengan benar dan mengembangkan sikap rasa tanggung jawab.



8.



Peserta didik dapat menyajikan hasil percobaan pengaruh konsentrasi zat terhadap pergeseran arah kesetimbangan berdasarkan data percobaan yang telah dilakukan dengan benar dan mengembangkan sikap percaya diri.



5



9.



Disediakan alat dan bahan, peserta didik dapat merancang percobaan pengaruh suhu terhadap pergeseran arah kesetimbangan dengan mengembangkan sikap rasa tanggung jawab.



10. Disediakan alat dan bahan praktikum, peserta didik dapat melakukan percobaan pengaruh suhu terhadap pergeseran arah kesetimbangan dengan tepat dan mengembangkan sikap rasa tanggung jawab. 11. Peserta didik dapat menyimpulkan pengaruh suhu terhadap pergeseran arah kesetimbangan berdasarkan data hasil percobaan dengan benar dan mengembangkan sikap rasa tanggung jawab. 12. Peserta didik dapat menyajikan hasil percobaan pengaruh suhu terhadap pergeseran arah kesetimbangan berdasarkan data percobaan dengan benar dan mengembangkan sikap percaya diri. 13. Disediakan alat dan bahan, peserta didik dapat merancang percobaan pengaruh tekanan dan volume terhadap pergeseran arah kesetimbangan dengan mengembangkan sikap rasa tanggung jawab. 14. Diberikan alat dan bahan praktikum, peserta didik dapat melakukan percobaan pengaruh tekanan dan volume terhadap pergeseran arah kesetimbangan dengan tepat dan mengembangkan sikap rasa tanggung jawab. 15. Peserta didik dapat menyimpulkan pengaruh tekanan dan volume terhadap pergeseran arah kesetimbangan berdasarkan data hasil percobaan dengan benar dan mengembangkan sikap tanggung jawab. 16. Peserta didik dapat menyajikan hasil percobaan pengaruh tekanan dan volume terhadap pergeseran arah kesetimbangan berdasarkan data percobaan dengan benar dan mengembangkan sikap percaya diri. 17. Diberikan wacana tentang pembuatan amonia dan asam sulfat, peserta didik dapat menjelaskan kondisi optimum untuk memproduksi amonia dan asam sulfat dengan benar dan mengembangkan sikap rasa ingin tahu.



6



PETUNJUK PENGGUNAAN BAHAN AJAR



1. Bacalah dengan seksama indikator pencapaian kompetensi dan tujuan pembelajaran untuk mengetahui apa yang akan diperoleh setelah mempelajari materi ini. 2. Bahan ajar ini memuat informasi tentang faktor-faktor yang mempengaruhi arah pergeseran kesetimbangan. 3. Pelajari dengan seksama semua materi yang disajikan secara berurutan, jika ada informasi yang kurang jelas atau mengalami kesulitan dalam mempelajari setiap materi, sebaiknya berkonsultasi pada guru. 4. Pelajari contoh-contoh soal yang disajikan dalam bahan ajar. 5. Kerjakan latihan/tugas yang terdapat pada akhir uraian materi dan kumpulkan kepada guru berdasarkan waktu yang disepakati.



7



TAHUKAH ANDA …



SIKLUS OKSIGEN DI ALAM Oksigen merupakan unsur yang vital bagi kehidupan di bumi. Siklus oksigen penting untuk makhluk hidup seperti manusia dan hewan. Siklus oksigen adalah serangkaian proses rumit dimana semua atom oksigen hadir di bumi beredar. Siklus oksigen secara sederhana antara tumbuhan dan manusia dapat digambarkan sebagai berikut: Tumbuhan menandai awal siklus oksigen. Tumbuhan dapat menggunakan energi sinar matahari untuk mengubah karbon dioksida dan air untuk membentuk zat gula dan oksigen dalam proses yang disebut fotosintesis. Reaksi fotosintesis : 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + O2 Manusia membutuhkan oksigen untuk respirasi. Pada proses respirasi ini, manusia menggunakan oksigen yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk mengolah makanan dalam tubuh sehingga menghasilkan energi dan selama proses ini karbon dioksida dilepaskan dalam atmosfer. Selanjutnya karbon dioksida digunakan kembali oleh tumbuhan untuk melakukan fotosintesis. Apa yang terjadi apabila banyak pohon ditebang??



8



FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERGESERAN KESETIMBANGAN Apabila ada aksi dari luar, maka suatu sistem kesetimbangan akan mengadakan reaksi berupa pergeseran untuk menghilangkan pengaruh aksi tersebut, dengan kata lain membuat kesetimbangan baru. Misalnya untuk menginginkan produk bertambah banyak, maka harus melakukan aksi agar terjadi pergeseran ke arah kanan. Sebaliknya, jika ingin mengurangi jumlah produk, maka aksi dilakukan agar kesetimbangan bergeser ke arah kiri. Pada tahun 1884, Henri Louis Le Chatelier mengusulkan beberapa faktor luar yang mempengaruhi kesetimbangan, yang dikenal dengan asas Le Chatelier.



Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu aksi (tindakan), maka sistem akan mengadakan reaksi sehingga pengaruh aksi tersebut dapat diperkecil. Reaksi = - Aksi



TAHUKAH ANDA …



Henry Louis Le Chatelier Henry Louis Le Chatelier[2] (pengucapan bahasa Prancis: [ɑ̃ʁi lwi lə ʃɑtlje]; 8 Oktober 1850 – 17 September 1936) ialah seorang kimiawan yang berasal dari Prancis. Pada 1888 ia menerbitkan buku yang berjudul Recherches sur les Equilibre Chimiques (Penelitian Mengenai Kesetimbangan Kimia). Dalam bukunya, ia berhasil merumuskan hubungan antara reaksi yang terjadi pada sistem kesetimbangan kimia dengan aksi atau pengaruh yang diberikan dari luar. Hubungan yang lebih dikenal dengan asas yang diberi nama dengan namanya itulah yang lebih memopulerkan namanya, Asas itu berbunyi bahwa "apabila pada sistem kesetimbangan yang sedang berlangsung dilakukan suatu aksi, timbul reaksi dari sistem sehingga pengaruh aksi tersebut dapat diperkecil". (sumber: https://id.wikipedia.org/wiki/Henry_Louis_Le_Chatelier)



9



Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan adalah KONSENTRASI, SUHU, TEKANAN, DAN VOLUME.



1 Untuk mempelajari pengaruh perubahan konsentrasi pada kesetimbangan, perhatikan gambar eksperimen yang menunjukkan reaksi antara ion feri (Fe3+) dengan tiosianat (SCN-) berikut! Reaksi: Fe3+(aq) + SCN–(aq) kuning



tidak berwarna



FeSCN2+(aq) merah bata



Keterangan: a. Larutan FeSCN2+ mula-mula b. Larutan FeSCN2+ setelah ditambah FeCl3 c. Larutan FeSCN2+ setelah ditambah KSCN d. Larutan FeSCN2+ setelah ditambah NaOH Penambahan zat-zat pereaksi (Fe3+ atau SCN-) akan mengubah konsentrasi zat-zat pereaksi (Fe3+ atau SCN-) dalam kesetimbangan menjadi lebih banyak. Secara spontan, warna larutan menjadi lebih tua, ini menunjukkan konsentrasi ion FeCSN 2+ bertambah (lihat Gambar 1b dan 1c). Eksperimen ini menunjukkan bahwa penambahan zat-zat pereaksi akan menggeser kesetimbangan ke arah hasil reaksi (kanan). Kesetimbangan juga dapat bergeser ke arah zat-zat pereaksi dengan cara mengurangi zatzat pereaksi atau menambah zat hasil reaksi. Kesetimbangan di atas dapat juga bergeser ke arah zat pereaksi (kiri) dengan mengurangi konsentrasi Fe3+ atau SCN-, misalnya menambahkan NaOH sehingga warna berubah menjadi lebih muda (Gambar 1d). NaOH akan bereaksi dengan Fe3+ membentuk ion Fe(OH)3 sehingga konsentrasi ion Fe3+ berkurang dan menggeser kesetimbangan ke kiri. Berkurangnya ion Fe3+ membuat warna larutan menjadi lebih kuning karena berkurangnya ion FeSCN2+. Pada kesetimbangan heterogen, perubahan konsentrasi hanya berlaku untuk zat yang berwujud larutan dan gas. Zat yang berwujud padat dan cair tidak terpengaruh oleh perubahan konsentrasi. Sesuai dengan asas Le Chatelier (reaksi = - aksi), jika konsentrasi salah



10



satu komponen diperbesar, maka reaksi sistem adalah mengurangi komponen tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu komponen diperkecil, maka reaksi sistem adalah menambah komponen tersebut.



Jika konsentrasi pereaksi diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan sampai kesetimbangan baru tercapai. Jika konsentrasi pereaksi diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri sampai kesetimbangan baru tercapai. CONTOH: Dalam suatu wadah tertutup berlangsung reaksi kesetimbangan berikut: N2(g) + 3H2(g)



2NH3(g)



Tentukan arah pergeseran kesetimbangan jika: a. N2 ditambahkan b. H2 dikurangi Penyelesaian: a. Penambahan



N2



akan



menaikkan



konsentrasi



pereaksi



sehingga



kesetimbangan bergeser ke arah kanan. b. Pengurangan H2 akan menurunkan konsentrasi pereaksi sehingga kesetimbangan bergeser ke arah kiri.



TAHUKAH ANDA …



Kesetimbangan dalam Mulut Reaksi kesetimbangan terjadi juga dalam mulut. Email gigi mengandung senyawa kalsium hidroksiapatit, Ca5(PO4)3OH. Di dalam mulut, zat itu akan mengalami reaksi kesetimbangan sebagai berikut: Ca5(PO4)3OH(s)



5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH-(aq)



Reaksi kesetimbangan yang terjadi akan mengalami pergeseran jika kita mengkonsumsi makanan yang mengandung asam. Makanan asam mengandung ion H+ sehingga ion tersebut akan mengikat ion PO43- dan OH-. Akibatnya, reaksi kesetimbangan akan bergeser ke kanan (konsentrasi Ca5(PO4)3OH berkurang). Pergeseran reaksi tersebut menyebabkan lapisan email menjadi keropos sehingga timbul sakit gigi.



11



2



Pengaruh perubahan suhu terhadap kesetimbangan berkaitan dengan jenis reaksi kesetimbangan, yaitu eksoterm dan endoterm. Jadi, persamaan reaksi kesetimbangan harus disertai dengan hargaَ∆H-nya. Reaksi endoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem. Dalam reaksi ini, kalor diserap oleh sistem dari lingkungannya. Sedangkan reaksi eksoterm adalah reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari lingkungan ke sistem. Dalam hal ini, sistem melepaskan kalor ke lingkungan. Perhatikan gambar berikut:



2NO2(g) Kecoklatan



N2O4(g)



∆H = -58,0 kJ



tidak berwarna



Pada reaksi di atas, reaksi kesetimbangan gas NO2 dan N2O4 memiliki harga perubahan entalpi negatif. Hal tersebut menunjukkan bahwa reaksi ke kanan adalah reaksi melepas kalor atau eksoterm, sedangkan reaksi ke kiri menyerap kalor atau endoterm. Ketika suhu dinaikkan, kesetimbangan gas tersebut akan bergeser ke arah reaksi yang menyerap kalor (endoterm) yakni ke arah reaktan. Akibatnya gas NO2 yang berwarna cokelat semakin banyak terbentuk dan menyebabkan warna semakin cokelat. Sebaliknya ketika, suhu sistem diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang melepas panas yaitu eksoterm, sehingga gas N2O4 yang tidak berwarna akan semakin banyak terbentuk dan warna cokelat semakin memudar. Sesuai dengan asas Le Chatelier, jika suhu sistem kesetimbangan dinaikkan, maka reaksi sistem adalah menurukan suhu, kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (endoterm). Sebaliknya, jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang melepaskan kalor (eksoterm).



Jika suhu dinaikan (kalor bertambah), maka sistem akan menyerap kalor tersebut dan kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm. Jika suhu diturunkan (kalor berkurang), maka sistem akan melepas kalor tersebut dan kesetimbangan bergeser ke arah reaksi eksoterm.



12



CONTOH: Diketahui reaksi kesetimbangan berikut: 1. N2(g) + 3H2(g) 2. 2H2O(g)



2NH3(g) ∆H = -92,4 kJ



2H2(g) + O2(g) ∆H = +483 kJ



Tentukan arah pergeseran kesetimbangan jika suhu diturunkan! Penyelesaian: 1. Pada reaksi 1) keَarahَkananَmerupakanَreaksiَeksotermَkarenaَ∆Hَ(-) sehingga bila suhu diturunkan maka kesetimbangan bergeser ke arah kanan. 2. Pada reaksi 2) keَarahَkananَmerupakanَreaksiَendotermَkarenaَ∆Hَ(+)َsehinggaَbilaَ suhu diturunkan kesetimbangan bergeser ke arah kiri.



TAHUKAH ANDA …



Homeostasis dan Pengaruh Suhu Lingkungan Homeostasis merupakan mekanisme pengaturan mempertahankan kestabilan atau kesetimbangan dinamis internal tubuh yang konstan. Homeostasis dipertahankan oleh berbagai proses pengaturan yang melibatkan semua sistem organ tubuh melalui pengaturan kesetimbangan yang sangat halus namun bersifat dinamis. Sederhananya, homeostasis adalah tubuh sendiri mengatur lingkungan internal untuk menjaga kestabilan. Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kestabilan tubuh adalah suhu lingkungan yang ekstrim misalnya terlalu panas ataupun terlalu dingin. Untuk beradaptasi dengan perubahan suhu udara tersebut, organ-organ tertentu pada tubuh akan berfungsi untuk mengimbangi, mengatur, menstabilkan, dan menyesuaikan lingkungan tubuh supaya berada dalam keadaan yang stabil agar sel-sel terus aktif dan berfungsi secara optimum dengan cara memberikan respon tertentu. Mekanisme ini diatur oleh otak terutama hipotalamus, yang bila terangsang akan mengaktifkan koordinasi tubuh secara terus menerus sehingga lingkungan dinamis dalam tubuh berada pada kondisi normal. Apabila cuaca panas, maka sistem kulit tubuh akan merespon dengan mengeluarkan keringat melalui kelenjar keringat pada epidermis kulis untuk mencegah suhu darahnya meningkat, pembuluh darah akan mengembang untuk mengeluarkan panas ke sekitarnya, sehingga menyebabkan kulit berwarna merah. Sebaliknya ketika cuaca dingin, maka sistem kulit tubuh akan merespon dengan menggigil. Karena respon menggigil dapat menghangatkan tubuh di lingkungan yang dingin sehingga suhu darah tidak menurun dan peredaran darah dapat berfungsi.



13



3 Pada kesetimbangan heterogen, perubahan tekanan pada fase padat atau cair tidak berpengaruh, tetapi untuk sistem yang melibatkan fase gas, perubahan tekanan terhadap sistem kesetimbangan sangat berpengaruh. Sesuai hukum Boyle yang menyatakan bahwa pada suhu tetap hasil kali tekanan dan volume selalu konstan (P.V = C), sehingga faktor tekanan dan volume bersifat kebalikan. Untuk reaksi yang memiliki jumlah partikel sebelum reaksi sama dengan jumlah partikel setelah reaksi, maka perubahan tekanan tidak akan menggeser kesetimbangan. Sesuai dengan asas Le Chatelier, dengan penambahan tekanan maka terjadi pengurangan volume, maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan dan memperbesar volume sehingga reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien lebih kecil. Sebaliknya, jika tekanan dikurangi dan volume diperbesar, maka sistem akan bereaksi dengan menambah tekanan dan mengurangi volume dengan cara menambah jumlah molekul sehingga reaksi akan bergeser ke arah jumlah koefisien lebih besar.



Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien terkecil atau jumlah mol terkecil. Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien terbesar atau jumlah mol terbesar. Perhatikan gambar berikut:



14



Gambar tersebut menunjukkan pengaruh tekanan dan volume pada kesetimbangan: N2(g) + 3H2(g)



2NH3(g)



(a) campuran gas N2, H2, dan NH3 pada kesetimbangan (b) ketika tekanan diperbesar dengan memperkecil volum, campuran gas tidak lagi setimbang (c) setelah beberapa saat kesetimbangan bergeser ke arah kanan dimana jumlah molekul gas NH3 bertambah Pergeseran kesetimbangan ke arah produk karena dari reaksi diketahui bahwa jumlah koefisien reaktan adalah 4 dan produk adalah 2. Ketika tekanan diperbesar dan volum diperkecil, maka keadaan molekul pada sistem berdesak-desakan, sehingga untuk mengembalikan sistem pada keadaan normal kembali dengan cara memperkecil jumlah molekul dalam sistem dan hal ini dilakukan dengan cara menggeser kesetimbangan ke arah jumlah koefisien lebih kecil yakni ke arah kanan atau produk sehingga pembentukan NH3 bertambah dan molekul reaktan N2 dan H2 berkurang.



CONTOH: Pada sistem reaksi kesetimbagan: H2O(g) + C(s)



CO(g) + H2(g)



Perkirakan pergeseran kesetimbangan yang terjadi, jika: a) volume diperbesar b) tekanan diperbesar Penyelesaian: a. Jumlah koefisien di ruas sebelah kiri = 1 (C adalah padatan sehingga tidak mempengaruhi pergeseran), sedangkan di ruas sebelah kanan = 2, maka ketika volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke jumlah koefisen besar yaitu ke arah kanan / produk. b. Jumlah koefisien di ruas sebelah kiri = 1 (C adalah padatan sehingga tidak mempengaruhi pergeseran), sedangkan di ruas sebelah kanan = 2, maka ketika tekanan diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser ke jumlah koefisen kecil yaitu ke arah kiri / reaktan.



15



TAHUKAH ANDA …



Hypoxia Symptom dan Kadar Hemoglobin Di dalam tubuh manusia terdapat suatu sistem kesetimbangan yang berperan dalam menjaga fungsi fisiologis tubuh untuk beradaptasi dengan lingkungannya. Salah satu proses adaptasi yang dilakukan oleh tubuh manusia adalah beradaptasi terhadap perubahan ketinggian yang tiba-tiba. Jika seseorang yang bertempat tinggal di Jakarta dengan ketinggian 0 km di atas permukaan laut pergi dengan pesawat terbang ke Mexico City dengan ketinggian 2,3 km di atas permukaan laut, maka setelah tiba di Mexico City akan merasa pusing, mual, atau rasa tidak nyaman lainnya. Kondisi ini disebut dengan Hypoxia symptom, yaitu kondisi sindrom kekurangan oksigen pada jaringan tubuh yang terjadi akibat pengaruh perbedaan ketinggian. Pada kasus yang fatal bisa berakibat koma, bahkan sampai kematian. Namun, setelah beberapa saat tubuh akan segera beradaptasi dan berangsur-angsur normal kembali. Oleh karena itu, kasus hypoxia ini tidak terjadi pada penduduk setempat yang sudah biasa hidup di daerah daratan tinggi tersebut. Hal ini juga dapat dialami oleh pendaki gunung. Oleh sebab itu, disediakan pos-pos pemberhentian untuk para pendaki gunung agar tubuh dapat beradaptasi dengan baik. Keadaan ini dapat dijelaskan berdasarkan sistem reaksi kesetimbangan pengikatan oksigen oleh hemoglobin: Hb(aq) + O2(aq)



HbO2(aq)



Senyawa HbO2 merupakan oksihemoglobin yang berperan membawa oksigen ke seluruh jaringan tubuh termasuk otak. Pada ketinggian sekitar 3 km, tekanan oarsial gas oksigen sekitar 0,14 atm, sedangkan di permukaan laut tekanan parsial gas oksigen sebesar 0,2 atm. Berdasarkan asas Le Chatelier dengan berkurangnya gas oksigen berarti kesetimbangan akan bergeser ke kiri dan berakibat konsentrasi HbO2 di dalam darah akan menurun. Akibat yang ditimbulkan adalah suplai oksigen ke seluruh jaringan akan berkurang dan inilah yang mengakibatkan rasa mual dan pusing, serta perasaan tidak nyaman pada tubuh. Kondisi tersebut akan mengakibatkan tubuh berusaha beradaptasi dengan memproduksi hemoglobin sebanyak-banyaknya. Dengan meningkatnya konsentrasi Hb akan menggeser kembali kesetimbangan ke kanan dan HbO2 akan meningkat kembali seperti semula. Penyesuaian berlangsung kurang lebih 23 minggu. Dari penelitian, diketahui bahwa kadar Hb rata-rata penduduk yang bertempat tinggal di dataran tinggi akan lebih tinggi daripada penduduk yang bertempat tinggal di dataran rendah.



16



PENERAPAN PERGESERAN KESETIMBANGAN DALAM INDUSTRI TAHUKAH ANDA …



ASAM SULFAT Asam sulfat (H2SO4), merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Kegunaan utamanya termasuk pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemroresan air limbah dan pengilangan minyak. Asam sulfat murni yang tidak diencerkan tidak dapat ditemukan secara alami di bumi oleh karena sifatnya yang higroskopis. Walaupun demikian, asam sulfat merupakan komponen utama hujan asam, yang terjadi karena oksidasi sulfur dioksida di atmosfer dengan keberadaan air (oksidasi asam sulfit). Sulfur dioksidasi adalah produk sampingan utama dari pembakaran bahan bakar seperti batu bara dan minyak yang mengandung sulfur (belerang).



Sebagian besar proses pembuatan zat kimia melibatkan reaksi kesetimbangan. Kondisi reaksi yang diusahakan adalah yang dapat menghasilkan produk yang maksimum, dengan cara menggeser kesetimbangan ke arah produk dan meminimalkan reaksi balik. Berikut akan dibahas bagaimana prinsip kesetimbangan yang diterapkan pada pembuatan ammonia dan asam sulfat. 1. Pembuatan Amonia Menurut Proses Haber-Bosch Pada awalnya, sintesis langsung ammonia (NH3) dari gas nitrogen dan hydrogen murni telah terjadi tetapi NH3 yang dihasilkan sangat sedikit. Pada tahun 1908, seorang ahli kimia Jerman Fritz Haber menemukan teori pembuatan ammonia dari gas nitrogen dan hidrogen. Sedangkan, Carl Bosch menemukan proses industri pembuatan ammonia secara besar-besaran. Oleh karena itulah, proses pembuatan ammonia diberi nama proses Haber-Bosch.



Gambar Haber dan Bosch Berdasarkan asas Le Chatelier, sintesis NH3 bersifat eksoterm, memerlukan suhu rendah dan tekanan tinggi agar kesetimbangan bergeser ke kanan. Berikut adalah persamaan termokimia reaksi sintesis ammonia: N2(g) + 3H2(g)



2NH3(g) ∆H = -92,4 kJ



17



Berdasarkan eksperimen-eksperimen yang telah dilakukan, diketahui pada suhu rendah produk yang dihasilkan lebih banyak namun laju reaksi terlalu lambat sehingga tidak ekonomis. Suhu optimum yang diperoleh yaitu sekitar 400-600oC dimana laju reaksi cukup besar. Sedangkan tekanan proses sintesis yang digunakan adalah sekitar 150-300 atm dengan katalis serbuk besi dicampur Al2O3, MgO, CaO, dan K2O. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hydrogen dikondisikan sehingga mencapai tekanan yang diinginkan, kemudian dipanaskan dalam suatu ruangan bersama katalis sehingga terbentuk ammonia. Gas ammonia yang diperoleh kemudian didinginkan sehingga terbentuk ammonia cair. Gas nitrogen dan hidrogen yang belum bereaksi diresirkulasi sehingga membentuk ammonia kembali. Berikut merupakan gambar skema pembuatan ammonia dari gas nitrogen dan hidrogen (proses Haber Bosch).



2. Pembuatan Asam Sulfat Menurut Proses Kontak Industri lain yang menggunakan reaksi kesetimbangan adalah pembuatan asam sulfat melalui proses kontak. Pembuatan asam sulfat (H2SO4) melalui proses kontak dibagi menjadi tiga tahap, yaitu: a. Tahap I: Pembentukan SO2 Belerang direaksikan dengan oksigen membentuk belerang dioksida: S(s) + O2(g)َ→َSO2(g) b. Tahap II: Pembentukan SO3



18



Belerang dioksida direaksikan dengan oksigen pada suhu sekitar 500oC dengan tekanan 2-3 atm menggunakan katalis V2O5 dengan reaksi berikut: 2SO2(g) + O2(g)



2SO3(g)



c. Tahap III: Pembentukan H2SO4 Belerang trioksida dilarutkan dalam asam sulfat pekat (98%) membentuk asam pirosulaf (oleum). Reaksi: SO3(g) + H2SO4(aq)



H2S2O7(l)



Asam pirosulfat direaksikan dengan air membentuk asam sulfat pekat. Reaksi: H2S2O7(l) + H2O(l)



H2SO4(aq)



LATIHAN 1. Jelaskan bagaimana pengaruh aksi (tindakan) berikut terhadap kesetimbangan? a. Menaikkan temperature b. Menambah salah satu zat pereaksi c. Mengurangi salah satu produk d. Memperbesar tekanan dengan memperkecil volume 2. Diketahui reaksi kesetimbangan sebagai berikut: N2(g) + O2(g)



2NO(g)



Bagaimana arah kesetimbangan jika tekanan diperbesar? 3. Pada reaksi kesetimbangan: PCl5(g)َََ∆Hَ=َ+aَkJ



PCl3(g) + Cl2(g)



Ke arah manakah reaksi akan bergeser apabila: a. Gas Cl2 ditambahkan ke dalam campuran b. Gas PCl5 ditambahkan ke dalam campuran c. Suhu dinaikkan d. Tekanan diperbesar 4. Karbon monoksida dibentuk ketika karbon dioksida bereaksi dengan karbon padat dalam bentuk grafit. Persamaannya: CO2(g) + C(s)



2COََََ∆Hَ=َ-172,5 kJ



Pada suhu tinggi atau suhu rendah pembentukan karbon monoksida lebih banyak? Jelaskan! 5. Pada reaksi kesetimbangan: Fe2O3(s) + 3CO(g)



2Fe(s) + 3CO2(g)ََ∆Hَ=َ+24,8َkJ



Jelaskan cara apa yang dapat digunakan agar memperoleh hasil yang optimum (kesetimbangan bergeser ke kanan)!



19



DAFTAR PUSTAKA



Muchtaridi. 2017. Kimia SMA Kelas XI. Jakarta: Yudhistira. Qurniawati, Annik, dkk. 2019. Kimia untuk SMA/MA Kelas XI Semester 1. Yogyakarta: Intan Pariwara. Sudarmo, Unggul. 2017. Kimia untuk SMA/MA Kelas XI. Surakarta: Erlangga. Umiyati, Nurhalimah. 2016. Kimia Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam untuk SMA/MA Kelas XI. Surakarta: Erlangga. https://2012books.lardbucket.org/books/principles-of-general-chemistry-v1.0/s21-03-theformation-of-complex-ions.html https://www.unf.edu/~michael.lufaso/chem2046H/2046chapter15.pdf https://slide-finder.com/view/Chapter-14-Chemical-Equilibrium.224710.html https://www.scribd.com/doc/244950388/Kesetimbangan-Kimia-Dalam-Konteks-Ayat-AyatKauniyah-Qauliyah https://www.academia.edu/4405370/PROSES_TERJADINYA_SIKLUS_OKSIGEN https://id.wikipedia.org/wiki/Henry_Louis_Le_Chatelier https://kalam.sindonews.com/surah/55/ar-rahman http://raw.cdn.baca.co.id/a44142a0-8532-4e65-abc6-3659687274a4 https://www.climbing.com/skills/learn-this-understanding-altitude-illness/ http://steamism.com/wp-content/uploads/2017/12/homeostasis.jpg https://www.academia.edu/14885520/HOMEOSTASIS_MAKALAH_ok https://id.wikipedia.org/wiki/Proses_Haber https://id.wikipedia.org/wiki/Homeostasis