E-Modul Kesetimbangan Kimia Kelompok 156 KKN Institut Teknologi Sumatera [PDF]

Citation preview

KESETIMBANGAN KIMIA TIM KKN 156 By : DEBORA SILALAHI



TIMUntuk KKNSMA 156 N 8 BANDAR LAMPUNG INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



1



KATA PENGANTAR Pertama-tama kita ucapkan kehadirat Allah atas rahmatnya penulis dapat menyusun modul ini yang akan dijadikan sebagai bahan ajar Modul ini merupakan materi yang dapat digunakan sebagai buku ajar mata pelajaran Kimia untuk siswa di Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 8 bandar lampung. Modul ini memenuhi kebutuhan pembelajaranKimia yang membangun siswa agar memiliki sikap ilmiah, objektif, jujur, berfikir kritis, bisa bekerja sama maupun bekerja mandiri. Untuk memenuhi tujuan di atas maka modul ini disajikan dalam beberapa poin yaitu : penjelasan materi yang disesuaikan dengan pola berfikir siswa yaitu mudah diterima, contoh soal dan penyelesaian untuk mendukung pemahaman materi dengan disertai soal yang dapat dicoba, latihan baik dalam hitungan maupun teori untuk menguji kompetensi yang telah dikuasai, menoba membuat alat peraga sederhana dari konsep – konsep Kimia tersebut. Latihan sebagai media/wadah siswa untuk mencoba menyelesaikan suatu permasalahan yang bersifat membangun pola pikir siswa dalam menganalisis suatu persoalan atau masalah dilingkungannya rangkuman untuk kilas balik materi penting yang perlu dikuasai dan evaluasi mesti disajikan di akhir dengan memuat beberapa kompetensi dasar. Penulis menyadari bahwa buku ini masih ada kekurangan dalam penyusunannya, namun penyusun berharap modul ini dapat bermanfaat bagi siswa dalam proses belajar mengajar. Kritik dan saran dari semua pengguna modul ini sangat diharapkan. Sekian penulis ucapkan terima kasih.



Bandar Lampung, 13 Januari 2021 Penyusun,



Debora Silalahi Kelompok 156 KKN ITERA



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



2



DAFTAR ISI Halaman Pendahuluan…………………………………………………………………………….4 Sekilas tentang Kesetimbangan…….…………………………………………………..6 Reaksi Bolak-balik dan Kesetimbangan Kimia…………………………………...……8 Hukum Kesetimbangan dan Tetapan Kesetimbangan (K)…………………………….10 Pergeseran Kesetimbangan………………………………………………………….…13 Kesetimbangan Kimia dalam Industri………………………………………………....14 Rangkuman……………………………………………………………………….…....15 Contoh Soal…………………………………………………………….……………...18 Tugas (Soal Latihan)…………………………………………………….………….…20 Link Drive Video Pembelajaran …………………………….……………………......22 Link Materi, Latihan Soal & Penjelasannya………………………………………..…22 Link Kuis (Evaluasi)………………………………………………………………..…22 Kunci Jawaban…………………………………………………………….……..……23 Daftar Pustaka……………………………………………………………..…….….…25



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



3



Pendahuluan 1.1 Kompetensi Dasar dan IPK Materi pembelajaran



Kompetensi Dasar



Menghitung nilai tetapan Siswa



dapat



kesetimbangan Kc dan mengungkapkan Kp



persamaan



tetapan



kesetimbangan (Kc dan Kp) Siswa Pengaruh



dapat



suhu, mengungkapkan



arah



konsentrasi, volume dan pergeseran tekanan



terhadap kesetimbangan



Pergeseran



pengaruh



Kesetimbangan



konsentrasi, tekanan



akibat perubahan



dan



berdasarkan



suhu, volume azas



Le-



Chatelier 1.2 Deskripsi Singkat Materi Pada e-Modul dijelaskan secara sistematis apa itu Kesetimbangan Kimia, Tetapan Kesetimbangan, Jenis Reaksi Kimia dan Pengaruh suhu, konsentrasi dan tekanan terhadap pergeseran kesetimbangan. 1.3 Rasionalisasi dan Relevasi Modul ini akan sangat membantu siswa dalam mempelajari dan memahami mengenai konsep dasar Kesetimbangan Kimia dan Pengaplikasiannya terutama dalam dunia industri.



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



4



1.4 Petunjuk Penggunaan e– Modul a. Cara Menggunakan e– modul 1. Baca daftar isi, glosarium secara rinci. 2. Pada bagian bab 1 pendahuluan, terdapat petunjuk yang menjelaskan Tentang cara menggunakan modul, tujuan dari modul, deskripsi singkat Materi yang akan dipelajari. 3. Pada bagian bab 2 yaitu pembelajaran, terdapat uraian materi modul Sesuai sub bab yang akan dijelaskan. 4. Terdapat beberapa latihan yang bertujuan untuk mengasah kemampuan Siswa / siswi dan tidak lupa terdapat link google form yang telah diberikan di e- modul ini, sehingga bisa menjadi tolak ukur seberapa Jauh anda memahami materi yang ada di e – modul ini. 5. Carilah beberapa referensi jika anda mengalami kesulitan Dalam mengerjakan soal diatas. b. Sarana dan Prasarana. 1. Buku dan alat tulis 2. Handphone atau gadget 3. Kuota data 4. Jaringan yang mendukung c. Capaian Pembelajaran Siswa dapat menggunakan e-modul ini dan mampu memahami mata pelajaran kimia yang dapat diterapkan dalam kehidupan sehari – hari sehingga dapat belajar menganalisi kejadian – kejadian atau masalah dalam lingkungan kita baik lingkungan sekolah dan rumah.



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



5



1. Kesetimbangan 1.1. Sekilas tentang Kesetimbangan



Mengapa volume air dalam botol tetap? Volume air dalam botol tetap karena jumlah air



yang menguap sama dengan jumlah uap air yang mengembun kembali menjadi air. Dapat dikatakan bahwa di dalam botol tersebut laju penguapan air sama dengan laju pengembunan air. Proses ini disebut dengan Kesetimbangan Dinamis, yaitu Proses bolak-balik dengan laju yang sama untuk kedua arah. Proses Kesetimbangan dalam reaksi kimia terjadi apabila reaksinya merupakan reaksi bolak-balik (dapat balik) dan berlangsung dalam sistem tertutup, seperti halnya yang terjadi pada proses penguapan dan pengembunan air pada contoh tersebut. Proses kesetimbangan dinamis merupakan bukti kebesaran Tuhan Yang Maha Esa, yang telah menciptakan keteraturan dalam proses-proses yang terjadi di alam. 1.



Reaksi Kesetimbangan



Oke kita mulai dari ilustrasinya ya, bayangkan kita memiliki beberapa tahu dan beberapa bakso, lalu masing-masing tahu dan bakso kita masukkan ke dalam tusukkan sate, ya seperti gambar di bawah ini, yang artinya jika kita tidak suka tahu bisa kita kembalikkan lagi tahunya lalu mengisi kekosongan pada tahu dengan bakso. (TAHU)



(BAKSO) → WAAAH



(BAKSO + TAHU) +



TINGGAL



DIBAKAR YA…



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



6



Dalam suatu wadah direaksikan larutan yang mengandung 0,01 mol Fe3+ dengan larutan yang mengandung 0,01 mol ion SCN- hingga terjadi reaksi kesetimbangan : Fe3+ (aq) + SCN- (aq) → FeSCN2+ (aq)



Dalam keadaan setimbang ternyata terdapat ion Fe3+ sebanyak 0,004 mol. Hitunglaha berapa mol ion SCN- dan FeSCN2+ yang terdapat dalam sistem. Jawab : Reaksi



Fe3+ (aq)



+



SCN- (aq)



Mula-mula



0,01 mol



0,01 mol



Bereaksi



-0,006 mol



0,006 mol



FeSCN2+ (aq)



→



+ 0,006



mol + Saat setimbang 0,004 mol



0,004 mol



0,006 mol



Dari perhitungan ini dapat dijelaskan bahwa mula-mula yang ada adalah 0,01 mol ion Fe3+ dan 0,01 mol ion SCN- . Oleh karena itu pada saat setimbang ada 0,004 mol ion Fe3+ (diketahui), berarti Fe3+ yang bereaksi adalah 0,006 mol (mol mula-mula dikurangi mol yang masih ada). Berdasarkan persamaan reaksinya, setiap 1 mol Fe3+ akan bereaksi dengan 1 mol SCNmenghasilkan 1 mol FeSCN2+. Jika Fe3+ yang bereaksi 0,006 mol akan membutuhkan SCN- 0,006 mol juga, serta dihasilkan FeSCN2+ sebanyak 0,006 mol pula. Jadi pada keadaan setimbang, yang ada dalam sistem adalah ion Fe3+ = 0,004 mol (diketahui); ion SCN- = 0,004 mol dan FeSCN2+ = 0,006 mol. Meskipun hampir semua reaksi merupakan reaksi dapat balik, tetapi tidak semua reaksi dapat balik akan menjadi reaksi setimbang. Untuk dapat menjadi reaksi setimbang, diperlukan persyaratn lainnya, yaitu reaksinya bolak-balik, sistemnya tertutup dan bersifat dinamis.



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



7



1.2. Reaksi Bolak-balik dan Kesetimbangan Kimia



Proses penguapan dan pengembunan air di dalam botol dapat dikatakan kesetimbangan dinamis. Karena volume air dalam botol tetap, jumlah air yang menguap sama dengan jumlah air yang mengembun kembali menjadi air. Laju penguapan air sama dengan laju pengembunan air. Reaksi-reaksi homogen (wujud zat pereaksi dan hasil sama), misalnya reaksi-reaksi gas atau larutan, akan lebih mudah berlangsung bolak-balik dibandingkan reaksi heterogen. Umumnya, reaksi heterogen dapat berlangsung bolak-balik pada suhu tinggi. Contoh reaksi homogen yang berlangsung bolak-balik : N2 (g)



+



3H2 (g)



H2 (g)



+



I2 (g)



Fe3+(aq)



+ SCN-(aq)



→ 2 NH3 (g)



→ 2 HI(g)



→ FeSCN2+(aq)



Contoh reaksi heterogen yang dapat berlangsung bolak-balik pada suhu t CaCO3(s)



→



Fe2O3(s) + 3CO (g) →



2Fe



CaO



(s)



+



(s)



+



3CO2(g)



tinggi :



CO2 (g)



A. Sistem Tertutup Sistem tertutup adalah suatu sistem reaksi dimana zat-zat yang bereaksi dan zat-zat hasil reaksi tidak meninggalkan sistem. Sistem tertutup bukan berarti reaksi tersebut dilakukan pada ruang (wadah) yang tertutup (meskipun kadang-kadang diperlukan ruangan tertutup untuk reaksi yang melibatkan gas). B. Bersifat Dinamis Bersifat dinamis artinya secara mikroskopis reaksi berlangsung terus-menerus dalam dua arah dengan laju reaksi pembentukan sama dengan laju reaksi baliknya. Berlangsungnya suatu reaksi secara makroskopis dapat dilihat dari perubahan suhu, tekanan, konsentrasi atau warnanya. Sementara itu, perubahan dalam skala mikroskopis (molekul) tidak mungkin teramati. Secara makrosopis, reaksi dalam keadaan setimbang tidak menunjukkan adanya gejala-gejala tersebut. Justru gejala-gejala tersebut akan tampak pada saat reaksi belum setimbang kaena pada



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



8



saat itu konsentrasi zat-zat pereaksi mula-mula akan berkurang dan konsentrasi hasil reaksi akan bertambah. Untuk lebih jelasnya, perhatikan terjadinya kesetimbangan pada reaksi berikut : N2O4 (g) Tak berwarna (A)



→



2NO2 (g) Cokelat (B)



Grafik laju reaksi terhadap waktu dalam reaksi kesetimbangan. r1 = laju reaksi dari kiri ke kanan r2= laju reaksi dari kanan ke kiri



Jika sejumlah gas N2O4 dimasukkan ke dalam botol tertutup, gas yang semula tak berwarna secara perlahann-lahan akan berubah menjadi warna cokelat. Pada awalnya, perubahan itu tidak tampak, tetapi secara bertahap akan menjadi semakin cokelat. Setelah beberapa saat, warna gas dalam tabung tidak berubah (tetap). Pada saat inilah terjadi kesetimbangan. Pada saat setimbang tersebut masih ada gas N2O4. Hal ini dapat dibuktikan dengan mendinginkan tabung tersebut. Pada saat didinginkan, warna cokelat semakin pekat. Hal ini menunjukkan bahwa gas NO2 yang terbentuk lebih banyak. Jadi pada saat setimbang, pereaksi dan hasil reaksi masih tetap ada dalam sistem. Laju reaks terurainya gas N2O4 mula-mula berlangsung cepat, kemudian turun sejalan dengan makin berkurangnya gas N2O4. Pada saat yang bersamaan, mulai terbentuk gas NO2 (warna cokelat mulai tampak). Pada saat itu juga gas NO2 yang terbentuk sebagian kembali menjadi gas N2O4. Laju reaksi terhadap gas NO2 (r NO2) semakin besar karena konsentrasi NO2 semakin besar (ingat bahwa laju reaksi dipengaruhi konsentrasi). Jadi r N2O4 terus menurun dan rNO2 meningkat sampai pada waktu tertentu (ts), terjadi kondisi saat laju reaksi peruraian N2O4 (rN2O4) sama dengan laju reaksi pembentukan gas N2O4 (rN2O4) kembali. Kondisi ini disebut keadaan setimbang. Proses ini berlangsung terus jika tidak ada pengaruh dari luar yang menyebabkan terjadinya ketidaksetimbangan. TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



9



Grafik kesetimbangan N2O4(g) → 2NO2(g)



a) Pada saat setimbang, konsentrasi N2O4 sama dengan konsentrasi NO2 b) Pada saat setimbang, konsentrasi N2O4 lebih kecil daripada konsentrasi NO2 c) Pada saat setimbang, N2O4 lebih besar daripada konsentrasi NO2 Pada kondisi setimbang, laju reaksi ke kanan sama dengan laju reaksi ke kiri atau r1=r2. Konsentrasi gas N2O4 dan konsentrasi gas NO2 juga tetap, meskipun dapat terjadi tiga kemungkinan, yaitu sebagai berikut : 1. 2.



3.



�2 �4 = ��2 gambar a



�2 �4 < ��2 gambar b �2 �4 > ��2 gambar c



1.3. Hukum Kesetimbangan dan Tetapan Kesetimbangan (K) Untuk reaksi kesetimbangan berikut : pA



+



qB



→



Maka nilai rumusnya :



K =



mC + nD



Cm Dn ApBq



Persamaan tersebut merupakan hukum aksi massa atau hukum kesetimbangan (K), yang menyatakan bahwa dalam keadaan setimbang, hasil kali konsentrasi zat-zat hasil reaksi yang dipangkatkan koefisiennya dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat pereaksi yang dipangkatkan koefisiennya akan mempunyai nilai yang tetap. Contoh : 2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g) Maka K =



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



SO3 2



SO2 2 O2



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



10



Nilai yang diperoleh dari perhitungan hukum kesetimbangan disebut tetapan kesetimbangan. Tetapan kesetimbangan adalah khas untuk suatu reaksi dan nilainya tetap pada suhu tertentu. Artinya, setiap reaksi akan mempunyai nilai tetapan kesetimbangan tertentu pada kondisi tertentu.



1.



Makna Nilai Tetapan Kesetimbangan Dengan mengetahui nilai tetapan kesetimbangan suatu reaksi pada suhu tertentu, maka



dapat diketahui banyak hal, diantaranya adalah untuk memprediksi arah reaksi dari suatu sistem reaksi kesetimbangan, untuk menentukan apakah suatu reaksi bolak-balik dan untuk menentukan komposisi (konsentrasi) zat-zat yang terdapat dalam sistem kesetimbangan. a.



Memprediksi arah reaksi Nilai tetapan kesetimbangan merupakan hasil bagi dari konsentrasi zat hasil reaksi



yang dipangkatkan koefisiennya dengan konsentrasi pereaksi yang dipangkatkan koefisiennya. Oleh karena konsentrasi hasil reaksi selalu sebagai pembilang, maka besar kecilnya nilai K menunjukkan besar kecilnya hasil reaksi pada suhu tertentu. Jika nilai K besar, besar hasil reaksinya banyak dan jika K kecil, berarti hasil reaksinya sedikit. b.



Menentukan apakah suatu reaksi bolak-balik berada dalam keadaan setimbang Jika nilai tetapan kesetimbangan suatu reaksi pada suhu tertentu sudah diketahui,



maka akan dapat diselidiki apakah pada suhu tersebut reaksi dengan komposisi tersebut berada dalam keadaan setimbang atau tidak. c.



Menentukan komposisi zat-zat dalam keadaan setimbang Dengan mengetahui nilai tetapan kesetimbangan suatu reaksi pada suhu tertentu,



maka gambaran tentang komposisi zat-zat yang ada pada kesetimbangan pada suhu tersebut juga dapat diketahui. 2.



Nilai Tetapan Kesetimbangan dan Tekanan Gas Untuk reaksi yang melibatkan gas, tetapan kesetimbangan dapat dinyatakan dari nilai



tekanan parsial masing-masing gas pada saat setimbang, sebab konsentrasi gas dalam suatu ruangan akan menentukan besarnya tekanan gas tersebut dalam ruangan. Untuk membedakan nilai tetapan kesetimbangan yang diperoleh dari nilai konsentrasi dan dari nilai tekanan parsial, TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



11



maka selanjutnya nilai tetapan kesetimbangan yang diperoleh berdasarkan konsentrasi diberi lamabng KC, sedangkan untuk tetapan kesetimbangan yang diperoleh dari nilai tekanan diperoleh dari nilai tekanan diberi lambang Kp. Untuk reaksi setimbang : mA(g)



+



nB(g) →



�� � �� �



�� =



xC(g) +



yD(g)



�� � �� �



Dengan :



= tekanan parsial gas A



��



�B



= tekanan parsial gas B



�D



= tekanan parsial gas D



= tekanan parsial gas C



�C ��+�B+�C+�D



= � total ruangan



Berdasarkan hukum tentang gas ideal, PV=nRT, dapat dicari hubungan antara nilai Kp dengan Kc. PV = n RT �



P = �RT



Untuk gas, besaran menjadi :



�



�



merupakan konsentrasi gas dalam ruangan sehingga dapat disubstitutikan



�� = � RT ; �B = � RT ; �� = � RT ; �� = � RT Maka : Kp = Atau Kp =



� � �� � � � �� �



� � �� � � � �� � � � � � �� (�+�)



� � � � �� (�+�)



Kp = Kc �� Jika



(�+�)−(�+�)



(� + �) − (� + �)



=



∆n yang menyatakan jumlah koefisien gas −



gas produk reaksi dikurangi dengan jumlah koefisiem gas − gas pereaksi, maka : Kp = Kc (RT)∆� TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



12



3.



Kesetimbangan Disosiasi dan Derajat Disosiasi



Reaksi disosiasi adalah reaksi peruraian suatu zat menjadi zat yang lebih sederhana. Apabila reaksinya merupakan kesetimbangan reaksi kesetimbangan disebut dengan kesetimbangan disosiasi. Di dalam sistem kesetimbangan disosiasi dikenal adanya derajat disosiasi (α) yang menyatakan banyaknya bagian zat yang terurai dan dinyatakan dengan : α=



�����ℎ ��� ��� ���� ������� �����ℎ ��� ��� ����−����



Derajat disosiasi mempunyai nilai antara 0 sampai 1, atau antara 0% sampai 100%. Apa artinya? Jika nilai α =0 atau 0% berarti tidak ada zat yang terurai dan jika α = 1 atau 100% berarti zat terurai sempurna atau semua zat mengalami disosiasi. Derajat disosiasi digunakan dalam perhitungan-perhitungan sistem kesetimbangan disosiasi.



1.4. Pergeseran Kesetimbangan



Suatu sistem dalam keadaan setimbang cenderung mempertahankan kesetimbangannya sehingga jika ada pengaruh dari luar, maka sistem tersebut akan berubah sedemikian rupa agar segera diperoleh keadaan kesetimbangan lagi. Dalam hal ini dikenal dengan asas Le Chatelier, yaitu jika dalam suatu sistem kesetimbangan diberikan aksi, maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi itu sekecil mungkin. Hal-hal apa saja yang dapar mempengaruhi kesetimbangan? Beberapa aksi yang dapat menimbulkan perubahan pada sistem kesetimbangan, diantaranya adalah perubahan konsentrasi, perubahan volume, perubahan tekanan dan perubahan suhu. 1.



Pengaruh Perubahan Konsentrasi



Jika salah satu komponen (zat)yang terdapat dalam sistem kesetimbangan konsentrasinya diperbesar , kesetimbangan akan bergeser dari arab komponen ( zat) yang konsentrasinya diperbesar . sebaliknya , jika salah satu komponen ( zat) dalam sistem dikurangi , reaksi ketesimbangan akan bergeser menuju ke arah komponen (zat) yang dikurangi(diturunkan konsentrasinya) 2.



Perubahan Volume



Menurut asas le chatelier , jika volume sistem ketesimbangan diperbesar,ketesimbangan akan bergeser ke arah ruas yang mempunyai jumlah partikel(koefision)yang besar . sebaliknya jika sistem volume diperkecil kesetimbangan bergeser ke arah jumlah partikel yang kecil 3.



Perubahan Tekanan



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



13



Untuk reaksi kesetimbangan yang jumlah partikel sebelum reaksi tidak sama dengan jumlah partikel sesudah reaksi , jika tekanan diperbesar , kesetimbangan akan bergeser ke jumlah koefision , (partikel) yang kecil , dan jika tekanan diperkecil, ketesimbangan akan bergeser ke jumlah koefisien (partikel)yang besar 4.



Perubahan Suhu



Jika sistem dalam kesetimbangan suhunya dinaikan , kesetimbangan bergeser ke arah reaksi endoterm atau ∆H positif dan jika suhu sistem kesetimbangan diturunkan , kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm atau ∆H negatif 5.



Pengaruh Katalis pada Reaksi Setimbang



Katalis akan mempercepat laju reaksi pembentukan NH3 , tetapi sekaligus juga akan mempercepat laju reaksi peruraiannya menjadi gas N2 dan gas H2 . pengaruh ini sama kuatnya sehingga dalam reaksi kesetimbangan , katalis tidak menggeser kesetimbangan, tetapi hanya mempercepat tercapainya keadaan setimbang.



1.5. Kesetimbangan Kimia dalam Industri



Proses industri umumnya akan mengikuti hukum ekonomi yaitu dengan biaya yang sekecilkecilnya untuk memperoleh keuntungan sebanyak-banyaknya. Dalam dunia industri yang menghasilkan barang, tentunya prinsip ini dapat diubah dengan usaha dan biaya yang seminimal mungkin untuk menghasilkan barang industri yang sebanyak-banyaknya. Oleh karena itu, faktorfaktor yang menghambat atau memperlambat suatu proses di industri diusahakan seminimal mungkin juga. 1.



Proses Haber pada Pembuatan Amonia



2.



Pembuatan Asam sulfat dengan Proses Kontak



Kedua bahan kimia tersebut dalam proses pembuatannya melibatkan reaksi kesetimbangan, yang merupakan tahap paling menentukan untuk kecepatan produksi.



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



14



2. INTISARI KESETIMBANGAN KIMIA



2.1. Rangkuman



Rangkuman Kesetimbangan Kimia



Penjelasan Untuk : mA + nB ← pC + qD



Kc =



� �. � �



� �. � �



1. Yang dimasukkan ke dalam rumus Kc, hanya zat-zat dengan fasa larutan (aq) dan gas (g) saja. 2. Harga K hanya akan berubah bila T berubah. 3. Untuk endoterm (∆H > 0) : T ↑→ K ↑ dan untuk eksoterm (∆H < 0) : T ↑→ K↓



Kp =



�� � . �� � �� � . �� �



��� �



pA = ��� ����� × ������



4. Yang dimasukkan ke dalam rumus Kp hanya zat-zat dengan fasa gas (g) saja 5. Konsentrasi atau tekanan yang dimasukkan dalam rumus K adalah konsentrasi atau tekanan saat setimbang R = 0,082 L.atm.mol-1.K-1 T= suhu absolut (K) ∆n =



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



koef. gas kanan −



koef. gas kiri



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



15



������ = �� + �� + �� + �� Kp = Kc. �� ∆� 6. Bila reaksi-reaksi yang memiliki harga K 1



 Dibalik, maka harga K menjadi �



 Dikali n, maka harga K menjadi �� �



 Dibagi n, maka harga K menjadi �  Dijumlah, maka harga K dikalikan Pergeseran Kesetimbangan Asas Le Chatelier : Bila pada suatu sistem kesetimbangan dilakukan suatu aksi maka reaksi akan berlangsung untuk menghilangkan pengaruh aksi tersebut. Derajat dissosiasi (�) α=



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



mol zat terurai (T) mol zat mula − mula (M)



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



16



No



Menggeser



Hal-hal yang harus dilakukan



Kesetimbangan ke 1.



Kanan



 Menambah (+) zat-zat di ruas Kiri  Mengurangi (-) zat-zat dari ruas Kanan



2.



Kiri



 Menambah (+) zat-zat di ruas Kanan  Mengurangi (-) zat-zat dari ruas Kiri



3.



Endoterm



4.



(∆� > �)



5. 6.



Eksoterm (∆� < �) Jumlah



Menaikkan suhu (↑ T)



Menurunkan suhu (↓ T)



Memperbesar volume = memperkecil tekanan



Koefisien Besar



(P)



Jumlah



Memperkecil volume = memperbesar tekanan



Koefisien Kecil



(P)



Menghitung Kc dari konsentrasi kesetimbangan Ketika semua konsentrasi pada kesetimbangan diketahui Gunakan angka banding reaksi untuk menghubungkan konsentrasi dengan Kc Dua jenis perhitungan Diketahui konsentrasi kesetimbangan, menghitung K Diketahui konsentrasi awal dan satu konsentrasi akhir Menghitung konsentrasi kesetimbangan dari spesi yang lain Kemudian menghitung K



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



17



2.2. Contoh Soal Contoh Soal : 1. N2O4(g) ←



2NO2(g)



Jika ada 0.0350 mol N2O4 dalam labu 1 L pada kesetimbangan, berapa Kc? [N2O4]eq = 0.0292 M [NO2]eq = 0.0116 M Kc =



��2 2 �2 �4



=



(0,0116)2 (0,0292)



Kc = 4.61x10–3 2. 2SO2(g) +



O2(g) ←



2SO3(g)



1.000 mol SO2 dan 1.000 mol O2 ditempatkan dalam labu 1.000 L pada 1000 K. SO3 terbentuk.



Pada saat kesetimbangan 0.925 mol



Hitung Kc untuk reaksi ini.



Pertama hitung konsentrasi masing-masing Initial [SO2 ] = [O2 ] = Equilibrium [SO3 ] =



1.00 ��� 1.00 �



= 1.00 M



0.925 mol 1. 00 �



=0.925 M



Penyelesaian :



Dibuat tabel konsentrasi Berdasarkan : Perubahan konsentrasi harus sama dengan perbandingan koefisien persamaan kesetimbangan Tentukan persamaan kesetimbangan kimia Initial concentrations TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



18



Ditentukan oleh penentu percobaan Changes in concentrations Ditentukan oleh stoikiometri reaksi Equilibrium concentrations Change in Equilibrium Initial = Concentration Concentration Concentration



Tabel Konsentrasi :



2SO2(g) Initial Conc. (M)



1.000



+ O2(g) 1.000



Changes in Conc. (M) –0.925



– 0.462



Equilibrium Conc. (M) 0.075



0.538



2SO3(g) 0.000 +0.925 0.925



[SO2] terkonsumsi = jumlah SO3 yang terbentuk = [SO3] pada kesetimbangan = 0.925 M[O2] terkonsumsi = ½ jumlah SO3 yang terbentuk= 0.925/2 = 0.462 M [SO2] pada kesetimbangan = 1.000 – 0.975 = 0.075 [O2] pada kesetimbangan = 1.00 – 0.462 = 0.538 M Terakhir hitung Kc pada 1000 K Kc = Kc =



��3 2



��2 2 �2



0,925 2



0,075 2 0,538



Kc = 2,8 x 102 =280 3. Pada pembuatan asam sulfat dengan menggunakan proses kontak terdapat reaksi : 2SO2(g) + O2(g) ← 2SO3(g)



Bagaimanakan kondisi ideal yang tepat agar didapatkan hasil sebanyak-banyaknya? Jawab : Memperkecil volume, memperbesar tekanan dan memperbesar SO2 dan O2



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



19



2.3. Tugas (Soal Latihan) TUGAS (SOAL LATIHAN) 1. Tuliskan pembagi (quotient) reaksi, Qc, untuk setiap reaksi berikut: (a) CH4(g) + CO2(g) ⇄ CO(g) + H2(g) (b)H2S(g) + SO2(g) ⇄ S(s) + H2O(g) (c) HCN(aq) + NaOH(aq) ⇄ NaCN(aq) + H2O(l) 2. Pada 338 K, reaksi X(g) ⇄ Y(g) mempunyai Kc = 1,4. Penampilan di bawah ini menunjukkan campuran yang berbeda pada 338 K, dengan X adalah jingga dan Y adalah hijau. In which direction does the reaction proceed (if at all) for each mixture to reach equilibrium?



2. Mempelajari reaksi antara ammonia dan oksigen, 4NH3(g) + 7O2(g) ⇄ 2N2O4(g) + 6H2O(g) dalam labu diisi dengan larutan NH3 2,40 M dan larutan O2 2,40 M pada temperatur biasa; reaksi berjalan, dan pada kesetimbangan [N2O4] = 0,134 M. Hitung Kc. 3. Dalam percobaan “etching” gelas, ahli kimia mencoba reaksi antara pasir (SiO2) dan hidrogen fluorida pada 150 oC: SiO2(s) + 4HF(g) ⇄ SiF4(g) + 2H2O(g). Perkirakan efek pada [SiF4] jika: (a) H2O(g)dikeluarkan; (b) beberapa air cair ditambahkan; (c) HF dikeluarkan; (d) beberapa pasir dikeluarkan. 4. Perkirakan efek menaikkan volume (menurunkan P) kontainer, terhadap hasil produk dalam setiap reaksi berikut: a) CH4(g) + CO2(g) ⇄ 2CO(g) + 2H2(g) TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



20



b) NO(g) + CO2(g) ⇄ NO2(g) + CO(g) c) 2H2S(g) + SO2(g) ⇄ 3S(s) + 2H2O(g) 5. Reaksi 2NO(g) + Br2(g) ⇄ 2NOBr(g) memiliki nilai Kc 1,3 x 10-2 pada 1000 K. Hitung Kc untuk reaksi berikut: (a)4NOBr(g) ⇄ 4NO(g) + 2Br2(g) (b)½ NO(g) + 1/4 Br2(g) ⇄ ½ NOBr(g)



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



21



3. EVALUASI 3.1. Link Drive Video Pembelajaran Link Penjelasan Materi : https://drive.google.com/drive/folders/1hR5bcjffl3uBeubCQqz4mtwCdvUQmom?usp=sharing



3.2. Link Materi, Latihan dan Penjelasannya Link Drive Pembahasan Latihan Soal : https://drive.google.com/drive/folders/1OuJFNNvw0qf7V0MPTNivrzNFSzvZaZU?usp=sharing



3.3. Link Kuis (Evaluasi) Link Kuis (Evaluasi) : https://quizizz.com/join/quiz/600c2b9864bf70001b258dab/start?studentShar e=true Kode join : 0816764



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



22



3.5. Kunci Jawaban Kunci Jawaban : Multiple Choice : Reaksi berlangsung dua arah dengan laju reaksi yang sama Reaksi terus berlangsung ke kanan dan ke kiri, tetapi tidak dapat diamati Kc = ��2 0,5 mol



Menaikkan suhu 9 atm 50,0 % 27 4



Jumlah ion FeSCN2+akan bertambah 40% 1 2



Konsentrasi gas SO3 menjadi lebih kecil dari konsentrasi semula Bergeser ke kanan dan konsentrasi C bertambah



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



23



Essay A. Bergeser ke kiri B. Bergeser ke kanan C. Tidak bergeser



a) Tidak mengalami perubahan b) Tidak mengalami perubahan c) Semakin banyak d) Kp semakin besar e) Kp semakin kecil



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



24



DAFTAR PUSTAKA Bodner, G. M. and Pardue H.L. 1995. Chemistry An Experimental Science 2/e. Singapore : John Wiley & Sons Briggs, J. G. R. 1999. A level Guides Chemistry 3nd ed. Singapore : Addison Wesley Longman Chang, R. 2005. Chemistry, 8th ed. New York : Mc Graw-Hill Keenan, Charles W, et. al -Pudjaatmaka. 1999. Ilmu Kimia Universitas (Terjemahan). Jakarta : Penerbit Erlangga. Petrucci, Ralp H-Suminar. 1999. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jakarta : Penerbit Erlangga



TIM KKN 156 INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA



e-modul Kesetimbangan Kimia SMA N 8 BANDAR LAMPUNG



25