Tetapan Kesetimbangan

tetapan kesetimbangan. Dalam keadaan setimbang, perbandingan konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tergantung pada suhu dan jenis reaksi kesetimbangan. Cato Maximilian Guldberg dan Peter Waage, dua ahli kimia dari Norwegia, menyatakan bahwa dalam reaksi kesetimbangan berlaku hukum kesetimbangan.

Bunyi Hukum Kesetimbangan

       Dalam keadaan setimbang pada suhu tertentu, hasil perkalian konsentrasi hasil reaksi dibagi perkalian konsentrasi pereaksi yang masing-masing dipangkatkan koefisiennya mempunyai nilai konstan.

         Sesuai dengan prinsip Le Chatelier pada pelajaran sebelumnya, jika dalam reaksi kesetimbangan dilakukan aksi, maka kesetimbangan akan bergeser dan sekaligus mengubah komposisi zat-zat yang ada untuk kembali mencapai kesetimbangan. Secara umum dapatlah dikatakan bahwa tetapan kesetimbangan merupakan perbandingan hasil kali molaritas reaktan dengan hasil kali molaritas produk yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisiennya. Dalam kesetimbangan homogen, rumusan Kc dihitung dari konsentrasi semua zat yang terlibat dalam reaksi. Perhatikan reaksi berikut.

Untuk menghitung besar Kc pada kesetimbangan homogen, dipergunakan rumus berikut.

Sedangkan untuk kesetimbangan heterogen, rumusan Kc dihitung dari:
1. Untuk campuran gas dengan padat, yang diperhitungkan hanya zat yang berfasa gas.
2. Untuk campuran larutan dengan padat, yang diperhitungkan hanya larutan saja.

       Tetapan kesetimbangan seperti penjelasan sebelumnya berlaku untuk senyawa berwujud cair atau gas. Khusus untuk wujud gas mempunyai harga tetapan kesetimbangan sendiri. Untuk sistem kesetimbangan yang melibatkan gas, pengukuran dilakukan terhadap tekanan bukan molaritas. Tetapan kesetimbangan diberi harga dalam tekanan parsial gas. M isalpada suhu (T) tetap terdapat kesetimbangan antara gas A dan gas B seperti persamaan reaksi berikut.

Hubungan antara tekanan parsial gas A dipangkatkan koefisien gas A dan tekanan parsial gas B yang juga dipangkatkan dengan koefisien gas B dapat dituliskan sebagai berikut.

Jika tekanan parsial gas A dikalikan dengan tetapan, maka tanda (~) dapat berubah menjadi tanda (=), yaitu:

KP merupakan tetapan kesetimbangan gas. Harga tetapan kesetimbangan gas dapat dihitung dengan rumus berikut:
$ \begin{align} K_p = \frac{P_B^b}{P_A^a} \end{align} $
dengan KP = tetapan kesetimbangan gas
PA = tekanan parsial gas A ............ (atm)
PB = tekanan parsial gas B ............ (atm)

Tekanan parsial gas dapat dihitung dengan rumus berikut.

dengan X = fraksi mol
Pt = tekanan total ... (atm)
X merupakan simbol dari fraksi mol. Fraksi mol merupakan perbandingan mol gas suatu zat dengan mol total.

Dengan mengasumsikan bahwa gas merupakan gas ideal dapat diperoleh hubungan antara KP dan KC. Misal persamaan reaksi kesetimbangan

Persamaan gas ideal $PV = nRT$
$ \begin{align} P = \frac{nRT}{V} \end{align} $
Dimana $ \frac{n}{V} \, $ adalah konsentrasi molar atau molaritas. Karena:
$ \begin{align} K_p = \frac{P_B^b}{P_A^a} \end{align} $
maka :

Jadi $\Delta n = b-a$, maka:
$ \begin{align} K_P = K_C(RT)^{\Delta n} \end{align} $
Keterangan :
$K_P$ = tetapan kesetimbangan gas
$K_C$ = tetapan kesetimbangan cair
R = tetapan suhu .... (0,08206 L atm mol$^{-1}$ K$^{-1}$)
T = suhu..... (Kelvin)

contoh soal Kesetimbangan:

1. Campuran gas dengan komposisi 0,3 mol gas A; 0,45 gas B; dan 0,75 mol gas C disimpan dalam suatu tempat. Tempat tersebut mempunyai tekanan 6 atm. Hitung tekanan parsial masing-masing gas.
Jawab:

2. Gas amoniak terurai menjadi gas hidrogen dan nitrogen menurut reaksi
$2NH_3(g) \rightleftharpoons N_2(g) + 3H_2(g) $
Tekanan parsial gas NH$_3$, N$_2$, dan H$_2$ masing-masing 1,5 atm; 0,5 atm; dan 1,5 atm. Tentukan harga tetapan kesetimbangan gas tersebut.
Jawab:

3. Persamaan kesetimbangan antara dinitrogen tetraoksida dan nitrogen dioksida dapat dituliskan sebagai berikut.
$N_2O_4 (g) \rightleftharpoons 2NO_2 (g) \, $ K$_P$ = 0,660 pada 319 K
Hitung K$_C$ dengan mengaplikasikan hubungan antara K$_P$ dan K$_C$.
Jawab:

       Demikian pembahasan materi Tetapan Kesetimbangan dan contoh-contohnya.