Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan

I

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan

Secara alamiah semua benda baik makhluk hidup maupun benda mati menginginkan dalam kondisi setimbang. Tetapi, adanya perubahan-perubahan alam menyebabkan tidak ada satu makhluk atau benda yang tetap dalam kondisi sama. Banyak faktor yang dapat menimbulkan terjadinya perubahan. Demikian pula halnya dengan kesetimbangan kimia. Kesetimbangan kimia merupakan keadaan setimbang yang diukur pada suhu tetap. Sehingga pada suhu yang berbeda akan terjadi kesetimbangan yang berbeda pula. Tidak hanya suhu, banyak faktor lain yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia. Factor apa sajakah itu?

Ilmuan Prancis, Henry Le Chatelier (1850-1936) berpendapat bahwa jika pada kesetimbangan kimia dilakukan gangguan, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan, tetapi sistem akan berusaha mempertahankan kesetimbangan tersebut sehingga pengaruhnya jadi sekecil mungkin. Pendapat Henry Le Chatelier ini dikenal sebagai asas Le Chatelier, yang berbunyi:

“Jika dalam sistem kesetimbangan dinamis dilakukan gangguan, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan dan membentuk kesetimbangan yan baru sehingga perubahan menjadi sekecil mungkin”.

Secara singkat, asas Le Chatelier dapat disimpulkan sebagai berikut :

Reaksi = - Aksi

Beberapa aksi yang dapat menimbulkan perubahan pada sistem kesetimbangan antara lain, perubahan konsentrasi, perubahan tekanan dan perubahan suhu.

1.       Perubahan konsentrasi

Perubahan konsentrasi baik produk maupun reaktan mengakibatkan terjadinya pergeseran kesetimbangan sistem. Berdasarkan asas Le Chatelier, apabila pereaksi atau produk reaksi berubah, maka kesetimbangan akan bergeser untuk mengurangi pengaruh perubahan konsentrasi yang terjadi sampai diperoleh kesetimbangan yang baru. Simak pengaruh perubahan konsentrasi terhadap kesetimbangan berikut ini.

      a.      Konsentrasi pereaksi atau produk reaksi diperbesar/diperkecil

Misal karbon dioksida direaksikan dengan air akan berada dalam kesetimbangan       berikut.

            CO_2(g)  + H₂O_(l)     ⇄     H₂CO_3(aq)

Jika konsentrasi gas karbon dioksida diperbesar, maka kesetimbangan akan terganggu. Kesetimbangan reaksi bergeser kearah hidrogen karbonat, kemudian akan terbentuk kembali kesetimbangan baru dalam rangka mengatasi adanya perubahan tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi hydrogen karbonat diperbesar, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah gas karbon dioksida. Perlu diketahui bahwa selama suhu dijaga tetap, maka nilai tetapan kesetimbangan tidak akan berubah. Kesetimbangan hanya mengalami pergeseran sedangkan nilai tetapan akan tetap.

Misal terdapat 1% hydrogen karbonat dan terdapat karbon dioksida sebanyak 99%, maka perbandingan hydrogen karbonat dengan karbon dioksida menjadi 1 : 99. Jika ini telah tercapai kesetimbangan, maka perbandingan ini akan selalu dipertahankan. Meskipun konsentrasi karbon dioksida diperbesar, maka hanya terjadi pergeseran saja, yaitu ke arah hydrogen karbonat, sedangkan nilai tetapan (perbandingan konsentrasi produk dan reaktan) akan selalu tetap 1 : 99.

    b.     Pengenceran

Pengenceran (penambahan pelarut cair seperti air) akan memperkecil konsentrasi zat-zat yang terlarut di dalamnya. Sesuia asas Le Chatelier, kesetimbangan akan bergeser ke arah total mol yang lebih besar guna memperbesar konsentrasi zat-zat sampai kesetimbangan baru dicapai. Untuk pengenceran reaksi kesetimbangan:

            aA + bB       ⇄      cC  + dD

·           Kesetimbangan akan bergeser ke arah reaktan apabila total mol pereaksi (a+b) > total mol produk reaksi (c + d).

·           Kesetimbangan akan bergeser ke arah produk apabila total mol produk reaksi (c + d) > total mol pereaksi (a + b).

·           Kesetimbangan tidak akan bergeser apabila total mol pereaksi (a + b) = total mol produk reaksi (c + d).

2.       Perubahan suhu

Kenaikan suhu reaksi dalam kesetimbangan kimia secara termodinamika akan menaikkan kecepatan reaksi. Pergeseran kesetimbangan akibat perubahan suhu harus dilihat dari sifat reaksi tersebut apa merupakan reaksi eksoterm atai endoterm. Sebagaimana dengan perubahan konsentrasi, maka menurut asas Le Chatelier, bahwa apabila suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi yang memerlukan panas (endoterm). Sebaliknya, jika suhu diturunkan, maka reaksi akan bergeser kearah reaksi yang mengeluarkan panas (eksoterm). Misal reaksi pembentukan gas SO₃ yang bersifat eksoterm. Persamaan reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut.

 2SO_2(g)  + O_2(g)      ⇄       2SO_3(g)  + kalor

Pada reaksi kesetimbangan ini, reaksi pembentukan SO₃ merupakan reaksi yang mengeluarkan panas (eksoterm). Apabila pada kesetimbangan tersebut dilakukan perubahan suhu, misal suhu dinaikkan, maka sistem berusaha mengatasi perubahan suhu tersebut dengan cara menyerap panas yang diberikan. Dengan demikian, kesetimbangan akan bergeser ke arah endoterm, yaitu ke arah reaktan. Sedangkan, jika suhu diturunkan, maka sistem kesetimbangan akan bergeser ke arah eksoterm, dalam hal ini ke arah pembentukan produk, yaitu gas SO₃.

Pada suhu tetap nilai tetapan kesetimbangan akan tetap sekalipun dilakukan perubahan konsentrasi dan tekanan. Tetapi, jika suhu berubah nilai tetapan kesetimbangan akan ikut berubah.

3.       Perubahan tekanan

Perubahan tekanan pada kesetimbangan reaksi akan mempengaruhi keadaan kesetimbangan. Pada suhu tetap, jika tekanan diubah, maka akan terjadi pergeseran kesetimbangan. Kesetimbangan yang dipengaruhi oleh tekanan adalah kesetimbangan homogen fase gas. Karena fase gas sangat mudah dipengaruhi tekanan. Menurut asas Le Chatelier, jika tekanan dalam sistem kesetimbangan diubah, maka sistem akan mengadakan aksi agar pengaruh tersebut berkurang. Perubahan tekanan tidak akan mengubah nilai tetapan kesetimbangan, karena pada sistem ini suhu dijaga tetap.

Sebagai contoh:

    ⇄                 2NO_2(g)           N₂O_4(g)  + energi

Pada sistem ini, jika tekanan sistem diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah zat yang memiliki jumlah mol lebih kecil. Jika tekanan diperbesar, maka sistem akan bergeser ke arah gas N₂O₄. Sebaliknya, jika tekanan diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah gas NO₂, karena jumlah mol yang lebih banyak.

Bagaimana jika jumlah mol reaktan sama dengan produk? Jika jumlah mol reaktan sama dengan produk, maka perubahan tekanan tidak akan mempengaruhi kesetimbangan.

Contoh :

   ⇄2HI_(g)        ⇄    I_2(g) + H_2(g)

Untuk reaksi tersebut jika tekanan diperbesar atau diperkecil, maka tidak akan menyebabkan terjadinya pergeseran kesetimbangan, karena jumlah mol reaktan adalah 2, jumlah mol produk juga 2 (dari 1 mol I₂ dan 1 mol H₂).

Contoh:

Suatu kesetimbangan kimia yang bersifat endoterm dapat dituliskan sebagai berikut.

      ⇄     PCl_5(g)              PCl_3(g)  + Cl_2(g)   - energi

Bagaimana pengaruh kesetimbangan jika pada sistem tersebut dilakukan :

a.       Penambahan Cl₂

b.      Tekanan dinaikkan

c.       Panas diturunkan

d.      Konsentrasi PCl₃ diperkecil

Jawab :

a.       Pengaruh penambahan konsentrasi Cl₂ akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri, yaitu ke arah reaktan PCl₅.

b.      Jumlah mol reaktan lebih kecil dari jumlah mol produk, maka adanya penambahan tekanan akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah reaktan.

c.       Penurunan panas akan menyebabkan perubahan nilai tetap kesetimbangan. Karena reaksi bersifat endoterm (menyerap panas), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaktan (reaksi eksoterm).

d.      Memperkecil  konsentrasi PCl₃ mengakibatkan kesetimbangan bergeser ke arah produk, yaitu ke arah penguraian PCl₅.

Video:

PPT:

Soal Uji Kompetensi: Lihat pada halaman soal latihan