KESETIMBANGAN HETEROGEN
Kesetimbangan
heterogen adalah kesetimbangan kimia dengan zat-zat yang berada dalam keadaan
setimbang mempunyai wujud zat yang berbeda (dua fasa atau lebih).
Contoh:
H2O(l) →→ H2O(g)
C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)
CaCO3(g) → CaO(s) + CO2(g)
Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)
Ag+ (aq) + Fe2+ (aq) → Ag(s) + Fe3+ (aq)
A. Pergeseran Kesetimbngan
Hubungan antara
reaksi yang timbul pada sistem kesetimbangan kimia dengan aksi atau pengaruh
yang di berikan dari luar di rumuskan oleh Hendri Louis Le Chatelier, hubungan
tersebut di kenal dengan asas le chatelier yaitu apabila pada
sistem kesetimbangan yang sedang berlangsung di lakukan suatu aksi ,maka timbul
reaksi dari sistem sehingga pengaruh aksi tersebut dapat diperkecil.
Faktor-Faktor Yang Dapat Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia Pada Reaksi
Heterogen :
1. Perubahan konsentrasi
Jika ke dalam kesetimbangan,konsentrasi
pereaksi ditambah atau diperbesar,maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan
(zat hasil) sehingga konsentrasi zat hasil bertambah sebaliknya, jika
konsentrasi pereaksi di kurangi atau diperkecil,maka kesetimbangan bergeser ke
kiri(pereaksi)sehingga konsentrasi pereaksi bertambah.
Pada sistem
kesetimbangan heterogen di dalam larutan,konsentrasi zat cair
adalah tetap. Dengan demikian,perubahan konsentrasi zat padat dan
zat cair dalam sistem kesetimbangan tidak berpengaruh terhadap
pergeseran kesetimbangan.
Contoh:
AB (s) → A+(aq) + B-(aq)
Kesetimbangan hanya di pengaruhi oleh perubahan konsentrasi zat A+ dan
B-,pada sistem kesetimbangan heterogen yang menyangkut fase gas, sistem
kesetimbangan hanya di pengaruhi oleh perubahan konsentrasi komponen yang
berwujud gas.Komponen yang berwujud padat dan cair, konsentrasinya adalah
tetap.
Contoh:
AB(s) → A(s)
+ B(g)
Kesetimbangan reaksi di atas hanya di pengaruhi oleh perubahan konsentrasi
zat B.
2.Perubahan tekanan / volume
Hukum Boyle : Jika dalam sistem
kesetimbangan volume ruang di perbesar (atau tekanan diperkecil) maka
kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang jumlah koefisiennya lebih
besar,sebaliknya dalam jika sistem kesetimbangan volume ruang di perkecil (atau
tekanan di perbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang
jumlah koefisiennya lebih kecil.
Pada sistem kesetimbangan heterogen pengaruh perubahan volume dan tekanan
pada pergeseran kesetimbangan tidak di pengaruhi oleh zat padat dan
zat cair,tetapi hanya di pengaruhi oleh komponen yang berwujud gas.
3.Perubahan temperatur
Van’t Hoff : Jika
dalam sistem kesetimbangan suhu ruang di naikkan kesetimbangan bergeser ke arah
reaksi yang membutuhka kalor(endoterm).Sebaliknya jika dalam sistem
kesetimbangan suhu ruang di turunkan, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi
yang mengeluarkan kalor (eksoterm).
Pada sistem kesetimbangan heterogen, pengaruh suhu sama dengan
pada sistem kesetimbangan homogen.Wujud zat tidak berpengaruh terhadap
perubahan suhu.
Contoh:
A(g) + B(g) → C(g) + D(g) ∆H=
-X Kj
Reaksi 1 adalah eksoterm, yaitu zat A dan B membebaskan kalor untuk membuat
zat C dan D, reaksi 2 adalah endoterm yaitu zat C dan D menyerap kalor untuk
membuat zat A dan B.
B. Tetapan Kesetimbangan
1.hukum kesetimbangan
Dalam suatu kesetimbangan kimia, berlaku hukum kesetimbangan (Hukum
Guldberg dan Waage) yang menyatakan sebagai berikut:
Dalam keadaan setimbang pada suhu tertentu,hasil kali
konsentrasi hasil reaksi di bagi hasil kali konsentrasi pereaksi yang ada dalam
sistem kesetimbangan,yang masing-masing di pangkatkan dengan koefisiennya
mempunyai harga tetap.
Hasil bagi tersebut disebut tetapan kesetimbangan kimia (K)
2.Penetapan harga tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi
Tetapan kesetimbangan pada
sistem heterogen dapat di bedakan menjadi :
a.Pada kesetimbangan heterogen yang menyangkut fasa larutan, tetapan
kesetimbangan hanya di tentukan oleh komponen-komponen yang berfasa larutan(aq)
sedangkan komponen-komponen yang berfasa padat atau cair dianggap tetap.
Contoh:
Cu2+ (aq)
+ 2H2O(l) → Cu(OH)2(s) + H+(aq)
Kc =( H+)2 / [Cu2+]
b.pada kesetimbangan heterogen yang menyangkut fasa gas,
ketetapan kesetimbangan hanya di tentukan oleh komponen-komponen yang berfasa
gas,komponen-komponen yang berfase padat dan cair dianggap tetap.
Contoh:
C(s) + CO2(g) → 2CO(g)
Kc=[CO]2 / [CO]
c. tetapan kesetimbangan berdasar tekanan persial(Kp)
Tetapan kesetimbangan
untuk reaksi gas dapat di nyatakan dengan tekanan persial.Tekanan persial
adalah tekanan bagian tiap-tiap gas ,tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan
persial (Kp) adalah hasil kali tekanan persial gas-gas hasil reaksi dibagi
dengan hasil kali tekanan persial gas-gas pereaksi setelah masing –masing di
pangkatkan dengan koefisiennya.
Tetapan
kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (Kc) dalam kesetimbangan heterogen
ditentukan oleh zat yang berfase gas dan larutan,sedangkan tetapan kesetimbangan
berdasarkan konsentrasi (Kp) dalam kesetimbangan heterogen hanya ditentukan
oleh zat yang berfase gas saja.
Contoh:
1. CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2(g)
Kc=[CO2]
Kp=PCO2
2. BiCl3(aq) + H2O(l) → BiOCl(s) + 2HCl(aq)
Kc= - (tidak ada fase gas)
Kc=[HCl]2/[BiCl3]
BiOCl(s) dan H2O(l) tidak disertakan dalam persamaan Kc dan Kp.
Hubungan Kp dan Kc
Hubungan antara harga Kp dan Kc dapat di nyatakan sebagai berikut:
Kp = Kc. (RT)∆n
Dimana:
R = 0,082 L.atm.K-1.mol-1
T = Suhu mutlak kelvin (tºC + 273)K
∆n = Jumlah koefisien gas produk (kanan)- jumlah koefisien gas
rekatan(kiri)
C. Kesetimbangan Disosiasi (penguraian)
Disosiasi adalah peristiwa penguraian suatu zat menjadi beberapa zat lain
yang lebih sederhana dan peristiwa penguraian merupakan reaksi
kesetimbangan.Derajat disosiasi (α) adalah perbandingan jumlah mol yang
berdisosiasi dengan jumlah mol zat mula-mula sebelum disosiasi, secara
sistematis dapat di rumuskan :
( α ) = ∑ mol
zat yang berdisosiasi
∑
mol zat mula-mula
Harga α berkisar antara 0 sampai dengan 1.Dengan demikian ,kesetimbangan
disosiasi akan terjadi jika α memiliki harga 0< α <1, jika α=0 berarti
zat belum berdisosiasi, α=0,5 berarti zat berdisosiasi separuh dari jumlah zat
mula-mula,dan α=1 berarti zat berdisosiasi sempurna.
C. Sistem Kesetimbngan Dalam Industri
Prinsip sistem
kesetimbangan kimia banyak digunakan dalam industri kimia.Agar proses dalam
industri bernilai ekonomis tinggi,harus di ciptakan kondisi yang tepat.Hal ini
di maksudkan agar hasil yang terbentuk maksimum,berkualitas tinggi,berlangsung
cepat dan efisien dalam penggunaan bahan baku.Agar maksimum ,reaksi
kesetimbangan di buat bergeser ke arah produk atau zat hasil.Agar hasil
berkualitas tinggi dengan bahan baku sehemat mungkin, kemurnian bahan baku
harus terjamin dan terbentuknya residu dapat di hindari.Agar reaksi berlangsung
cepat biasanya di gunakan katalis yang tepat.Kondisi demikian disebut keadaan
optimum.Dengan demikian,faktor konsentrasi,volume,tekanan,dan suhu harus di
perhatikan berdasarkan asas le chatelier .Contoh penggunaan
prinsip sistem kesetimbangan kimia dalam industri kimia yaitu pembuatan asam
sulfat melalui proses kontak.
Pembuatan asam
sulfat(H2SO4) melalui proses kontak yaitu dengan
mengoksidasi SO2 dengan gas O2 dari udara
dengan katalis vanadium pentaoksida (V2O5). Gas SO2 di
peroleh dengan cara membakar belerang di udara menurut reaksi sebagai berikut:
S(s) + O2(g) → SO2(g)
Gas SO2 yang ada kemudian di alirkan melalui pipa katalis
menurut reaksi sebagai berikut
2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g) ∆H
= -45,2 kkal
Suhu optimum yang di gunakan 400ºC Gas SO3 yang
terbentuk di alirkan dalam larutan asam sulfat encer sehingga terbentuklah asam
pirosulfat (H2S2O7) menurut reaksi
sebagai berikut:
H2SO4(aq) + SO3(g) → H2S2O7(l)
Asam piro sulfat yang terbentuk di aliri air sehingga terbentuk
asam sulfat menurut reaksi:
H2S2O7(l) + H2O(l) → 2H2SO4(l)
Asam sulfat murni merupakan zat cair tak berwarna, agar kental ,
mudah larut dalam air , korosif,penggunaan asam
sulfat antara lain:
1.pembuatan pupuk amonium sulfat
2. pemurnian minyak tanah
3. pada industri baja untuk menghilangkan kerak besi sebelum bajanya di
lapisi timah atau seng
4. pada pembuatan zat warna
5. pada industri tekstil,cat,plastik,aki,dan bahan peledak.