Pengertian Kesetimbangan Kimia: Konsep Dasar, Faktor dan Contoh Soal

Mengenal pengertian kesetimbangan kimia – Kesetimbangan kimia adalah materi pelajaran kimia yang dipelajari di kelas 11 SMA. Sebagai pelajaran IPA ,biasanya Kimia mudah terlupa. Banyak yang mendadak amnesia.

Nah, Apalagi Bab kesetimbangan, saat mempelajarinya banyak yang mengaku langsung bimbang. Bimbang terus belajar karena pikiran langsung ambyar.

Yuk, kita coba bahas perlahan supaya kebimbangan sirna dan dapat pencerahan

Daftar Isi

Pengertian Kesetimbangan Kimia

Misalkan kita mau membuat adonan kue yang sederhana dari seperempat terigu dan 2 butir telur. Saat 0 detik baru punya bab niat, tentu terigu dan telur belum berkurang dan masih utuh. Lah belum dicampur kok!

Misalkan 30 detik kemudian kita tuangkan terigu ke dalam wadah, sehingga terigu berkurang setengahnya, lalu telur kita pecahkan satu. Kemudian kita mulai membuat adonan alias adonan mulai ada.

Misalkan 10 menit kemudian semua telur dan terigu sudah tak ada karena sudah bercampur menjadi adonan.

Jika kita terigu kita ibaratkan sejumlah A lalu akan kita campurkan dengan telur kita misalkan B maka kita ibaratkanlah adonan adalah C. secara Kimia reaksinya bisa ditulis seperti ini
A + B → C

A dan B yang posisinya di sebelah kiri panah bolak-balik kita sebut reaktan. Apabila A dan B tadi bercampur membentuk C berlangsung 10 menit.

Setelah 10 menit A dan B sudah tak ada karena semuanya sudah membentuk C. C yang ada di sebelah kanan panah disebut produk. Jadi setelah 10 menit adonan terbentuk.

Reaksi seperti ini disebut reaksi searah. Atau kalau hasil sudah terbentuk ya tamat alias the end. Jadi adonan atau si C adalah endingnya.

Contoh reaksi ini adalah, besi yang berkarat, kertas yang terbakar nasi yang berubah jadi basi. Semua reaksi itu reaksi 1 episode langsung tamat.

Nah,tapi ada juga reaksi kimia yang bolak balik, maksudnya bolak-balik kaya pacaran putus nyambung gitu? Issh kok jadi ke situ !

Begini , misalkan reaksi yang tadi kan A campur B membentuk C, nah jika ternyata beberapa detik kemudian, si C balik lagi membentuk A dan B maka reaksi inilah yang disebut reaksi bolak- balik, bahasa kerennya reversibel.

Jadi andaikan adonan kue bisa berpisah kembali jadi terigu dan adonan secara utuh, nah berarti reaksi membuat kue adalah reversibel ye kan? Tapi ngeri juga kalau iya terjadi!

Reaksi bolak balik Kalau ditulis seperti ini nih bentuk reaksinya. Ada panah dengan dua arah.
A + B ↔ C

Setelah beberapa detik A dan B terbentuk, eh dia balik lagi C, begitu terus sebaliknya. Reaktan jadi produk , balik lagi produk jadi reaktan.

Komponen sebelah kiri panah , reaktan atau pereaksi, mereka semakin lama semakin berkurang saat akan membentuk C. Laju A dan B Disebutnya laju pengurangan.

Kemudian C semakin lama semakin bertambah sehingga laju reaksi nya disebut laju pertambahan.

Perhatikan, ini dia grafiknya.

Garis A dan B terlihat turun, karena mereka berkurang dan mengalami laju pengurangan, sementara garis C terlihat naik, karena C bertambah dan mengalami laju pertambahan.

Eh sebentar, laju reaksinya belum dijelaskan ya? Laju reaksi untuk laju pengurangan berarti berkurangnya zat tersebut dalam hitungan waktu.

Biasanya sih per detik. Jika laju pertambahan berarti bertambahnya suatu zat dalam hitungan waktu, ngerti ya?

Simpelnya begini, misalkan si A asalnya 4 mol . Oya, mol adalah satuan yang biasa digunakan dalam reaksi kimia.
Nah setelah 10 detik eh tinggal 2 mol berarti laju pengurangan A tinggal kita kurangi aja

Laju A= mol akhir-mol awal
Detik
Laju A= 4mol-2mol
10 detik
= 0,2 mol/detik

Jika kita bicara laju pertambahan berarti ya nyaris sama , kita menghitung selisih mol awal dan mol akhir, setelah itu dibagi waktu.
Laju C= mol akhir-mol awal Waktu

Kalau masih susah gini deh, terigu yang seperempat atau 250 gram tadi, misalnya setelah 30 detik tinggal 125 gram , telur asalnya dua tinggal 1.

Berkurang kan si terigu dan telur? Nah kita katakan laju pengurangan terigu 125 gram per 10 detik sementara telur 1 butir per 10 detik

Sementara jika setelah 10 detik ada adonan sebanyak 130 gram terbentuk berarti laju pertambahan adonan 130 gram per detik,

Bisa dipahami kan mengapa A dan B disebut laju Pengurangan sementara C laju pertambahan, ok sip pintar semua!

Kedepannya kita ganti A , B dan C semua ya biar terasa lebih kimiawi.

Grameds dapat mempelajari kesetimbangan kimia maupun materi kimia kelas 11 lainnya pada buku SMA/MA Kelas 11 Sains Kimia oleh Tine Maria Kuswati dan Sri Rahayu Ningsih dibawah ini.

Konsep Dasar Kesetimbangan Kimia

Kita lihat lagi reaksi pembentukkan C dari A dan B
A + B ↔ C

Ketika laju pengurangan A dan B sama dengan laju pertambahan C maka kondisi inilah yang disebut keadaan setimbang.

Meskipun mungkin hanya sesaat namun seolah-olah reaksi berhenti saat laju pengurangan dan laju pembentukan sama.

Tapi ini tingkat makroskopis (secara kasat mata) ya, sebenarnya tingkat mikroskopis alias molekul reaksi tetap berlangsung.

Grameds juga dapat mempelajari konsep dasar kimia lainnya yaitu lingkungan pada buku Konsep Dasar Kimia Lingkungan Edisi 3 yang di dalamnya membahas pengaruh faktor lingkungan terhadap organisme dan benda mati di sekelilingnya.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan

Jika memang reaksi sudah ada dalam keadaan setimbang apakah reaksi itu akan terus seperti itu? bisakah kesetimbangan itu diganggu? Bisa dong kan kata Ariel Noah dalam lagunya “Tak ada yang abadi”, begitupun kesetimbangan

Nah yang pernah memikirkan hal ini sampai jauh adalah Henri Louis Le Chatelier (1850-1936). Dia mempunyai teori bahwa :

” Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi) maka sistem itu akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi pengaruh aksi tersebut”

Caranya dia bisa geser ke kiri yaitu arah reaktan atau geser ke kanan yaitu arah produk.

Ya analoginya gini;

Kalau ada yang sudah pacaran/ menikah lama, dan sama-sama cocok tiba-tiba ada yang mencoba mengganggu hubungan entah wanita/laki-laki lain , maka akan ada usaha untuk mengembalikan kembali keharmonisan hubungan mereka, ya kan? Ga mungkin dibiarkan, begitu pula reaksi kesetimbangan.

Nah apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kesetimbangan?

1. Volume

Jika volume tambahkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki koefisien lebih besar
Sebaliknya Jika volume dikurangi,maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih kecil

Contoh : reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen ( H2) membentuk amonia (NH3)
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)

Jika volume ditambahkan,maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih besar

Kita hitung ya koefisien reaksinya
Jumlah koefisien reaksi kiri
1 N2(g) + 3 H2(g)

N2=1 H2= 3
jadi jumlah koefisien reaksi= koefisien reaksi N2 + koefisien reaksi H2= 1+3=4

Koefisien kanan
2NH3
NH3= 2
Koefisien reaksi kiri=4
Koefisien reaksi kanan=2
Koefisien reaksi kiri > Koefisien reaksi kanan
Maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri

2. Tekanan

Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke koefisien kecil

sebaliknya Jika tekanan diperbesar maka kesetimbangan bergeser ke koefisien reaksi besar

Contoh :
reaksi Nitrogen (N2) dan hidrogen ( H2) membentuk amonia (NH3)
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g)

Jika tekanan ditambahkan,maka pergeseran kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki jumlah koefisien lebih kecil

Kita hitungnya koefisien reaksinya
Jumlah koefisien reaksi kiri
1 N2(g) + 3 H2(g)

N2=1 H2= 3
jadi jumlah koefisien reaksi= koefisien reaksi N2 + koefisien reaksi H2= 1+3=4

Koefisien kanan
2NH3
NH3= 2
Koefisien reaksi kiri=4
Koefisien reaksi kanan=2
Koefisien reaksi kanan< Koefisien reaksi kiri
Maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan

3. Suhu

Jika suhu dinaikkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang menyerap endoterm.

Ciri reaksi ini adalah harga ∆H nya positif (+).∆H adalah harga perubahan panas atau kalor

Jika suhu diturunkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukkan senyawa-senyawa yang melepas panas eksoterm. Ciri reaksi ini adalah harga ∆H nya negatif (-)

Agar terbayang begini nih ya reaksinya:
N2(g) + 3H2(g) ↔2NH3(g) ∆H=-90 kJ
Reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm (∆H nya negatif ya)

Kebalikan dari reaksi eksoterm adalah endoterm. Jika reaksi pembentukan NH3 adalah eksoterm, maka reaksi B2 dan h2 adalah endoterm.

Maka jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser ke arah N2 dan H2 karena mereka endoterm

4. Konsentrasi

Jika konsentrasi unsur/senyawa di salah satu ruas ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan

Misalnya: N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

Jika N2 atau H2 ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 (kanan/ produk)

Sebaliknya jika NH3 ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 atau H2 reaktan (kiri)

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

Jika konsentrasi unsur/senyawa di salah satu ruas dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah dirinya sendiri

Misalnya
N2 atau H2 kita kurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah N2 dan H2 (kiri)
Sebaliknya jika NH3 dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah NH3 (kanan)

Besaran dan Rumus Kesetimbangan Kimia

Karena reaksi kesetimbangan berlaku untuk reaksi bolak balik yang tak pernah usai maka, ada harga K konstanta atau tetapan kesetimbangan yang akan didapatkan dari reaksi kesetimbangan. K ini didapat dengan membandingkan kondisi panah dengan produk.

K = produk Reaktan

Ada dua harga K dihitung pada reaksi kesetimbangan yaitu tetapan konsentrasi (Kc)
Dan tetapan tekanan (Kp)

Kc
Harga Kc hanya dipengaruhi oleh senyawa dengan wujud larutan (aq) atau gas (g) saja.

Rumusan menghitung Kc adalah sebagai berikut:

Misalkan ada reaksi:
2A(g) + 3B(s) ↔ A2B3(aq)

Karena B berbentuk solid alias padatan ,maka B tidak masuk pada persamaan K

Kp
Harga Kp hanya dipengaruhi oleh senyawa/ unsur dengan wujud gas saja.
Rumusan persamaan Kp :

Misalnya:
perhatikan reaksi berikut
2A(g) + 3B(aq) ↔ AB3(g)
Maka untuk persamaan Kp, B tidak akan masuk ke dalam persamaan karena larutan (aq).

Jadi persamaan Kp nya seperti ini :

Contoh Soal Kesetimbangan Kimia

Berbagai soal kimia SMA lainnya dapat Grameds temukan pada buku Sma/Ma/Smk Kls.X-Xi-Xii Cerdas Menjawab Soal Kimia yang sangat tepat untuk dijadikan pegangan yang bisa kamu dapatkan di Gramedia.

Nah setelah secara teorinya kita baca, yuk kita belajar menghitung tetapan kesetimbangan ya :

Kc
Contoh Soal 1:
pada volume 1 liter
2A(g) + 3B(aq) ↔ A2B3(aq)
Jika pada saat setimbang ada 2 mol A bereaksi dengan 2 mol B menghasilkan 2 mol A2B3 tentukan harga KC!

Nah pada kesetimbangan dalam reaksinya kita menuliskan kondisi awal yang kita tuis m (mula-mula), kemudian kita tambahkan juga kondisi r (reaksi) dan kondisi saat setimbang (s)

Untuk contoh soal di atas, diketahui reaksinya sudah dalam keadaan setimbang, maka kita bisa langsung menulis di kondisi s, kemudian kita hitung konsentrasinya dan setelah itu bisa dimasukkan ke rumus Kc.

Begini pembahasan soalnya:

Kita coba soal lain

Contoh soal 2:
Jika Nitrogen 3 mol direaksikan dengan Hidrogen 5 mol kemudian saat setimbang didapat Amonia 2 mol menurut persamaan:
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

Tentukan harga Kc
Pembahasan:
Kita tuliskan reaksi dan pasangkan kondisi mula-mula, reaksi, dan setimbang.

Kemudian kita isi mol N2, H2 sesuai dengan soal yang diketahui. Diisi di mula-mula atau baris m N2 sebanyak 3 mol dan H2 sebanyak 5 mol. Kemudian NH3 diisi kondisi saat setimbangan atau s yang diketahui di soal 2 mol.

Mol NH3 saat kondisi setimbang dan reaksi adalah sama,karena NH3 (please, inget lagi si adonan tadi) awalnya NH3 tidak ada.

Ingat NH3 sebagai produk mengalami pertambahan!

Untuk N2 dan H2 di kondisi reaksi bisa dicari mol adalah sebagai berikut:
Mol N2= koefisien reaksi N2 x mol NH3
Koefisien reaksi NH3
= 1 x 2 mol
2
Mol N2= koefisien reaksi H2 x mol NH3
Koefisien reaksi NH3
= 3 x 2 mol
2
= 3 mol

Setelah itu isi kondisi setimbang untuk N2 dan H2 adalah
(mol awal-mol saat reaksi)
Berikut pemaparannya:

Karena untuk Kc yang dibutuhkan adalah molaritas, dimana untuk mencari Molaritas kita harus membagi mol dengan liter
M = mol
Liter
Maka kita Hitung M untuk N2,H2 dan NH3
Setelah itu kita bisa mencari Kc :

Kp
Contoh soal
pada volume 1 liter
2A(g) + 3B(aq) ↔ A2B3(aq)
Jika pada saat setimbang ada 2 mol A bereaksi dengan 2 mol B menghasilkan 2mol A2B3 tentukan harga Kp jika tekanan total 12 atm

Pengerjaan untuk mencari Kp nyaris sama dengan Kc pada beberapa langkah awal yaitu,
Pertama Kita tuliskan reaksi dan pasangkan kondisi mula-mula, reaksi, dan setimbang

Kemudian kita isi mol N2, H2 sesuai dengan soal yang diketahui. Diisi di kondisi mula-mula atau baris (m). N2 sebanyak 3 mol dan H2 sebanyak 5 mol.

Kemudian karena NH3 diketahui saat setimbang maka kita isi di kondisi saat setimbang (s) sebanyak 2 mol.

Mol NH3 saat setimbang dan reaksi sama,karena NH3 karena awalnya NH3 tidak ada. Untuk N2 dan H2 cara mencari mol adalah sebagai berikut:
Mol N2= koefisien reaksi N2 x mol NH3
koefisien reaksi NH3
= 1 x 2 mol
2
Mol N2= koefisien reaksi H2 x mol NH3
koefisien reaksi N2
= 3 x 2 mol
2
= 3 mol
Setelah itu isi kondisi setimbang untuk N2, H2 dan NH3

Untuk menghitung Kp langkah selanjutnya adalah kita hitung mol total pada saat setimbang.

Setelah mendapatkan mol total kita cari P parsial atau P masing-masing gas.
Caranya adalah membandingkan koefisien reaksi yang dicari dengan koefisien reaksi yang diketahui lalu kalikan mol total.

Begini pengerjaannya:

Jika harga P masing-masing sudah didapatkan ,kita bisa menghitung Kp.

Contoh Kesetimbangan Kimia dalam Kehidupan Sehari-hari

Apakah reaksi kesetimbangan ada dalam kehidupan sehari-hari? Tentu saja ada, apa sajakah?

1. Pengaturah pH darah

Dalam tubuh , pH darah yang harus dipertahankan sekitar 7,4. Yang akan mempertahankannya adalah larutan penyangga, yaitu asam karbonat H2CO3.

Plasma darah memiliki gas karbon dioksida CO2. Gas CO2 membentuk pasangan asam-basa konjugasi antara asam karbonat (H2CO3) dengan ion hidrogen (H+) untuk mempertahankan pH.

C02(g) + H2O(ℓ) ↔ H2C03(aq)

Jika darah bersifat basa, jumlah ion H+ akan berkurang sebab diikat ion OH- basa akibatnya kesetimbangan bergeser ke kanan.

Namun jika darah bersifat asam, kesetimbangan bergeser ke kiri karena ion H+ dari asam menambah konsentrasi ion H+ pada H2CO3

Jadi jika sedikit saja pH darah terganggu maka bisa berbahaya bagi tubuh karena mengganggu pengikatan oksigen

2. Siklus oksigen dalam tubuh

Dalam tubuh Oksigen diangkut dan diikat oleh hemoglobin dalam darah. Proses ini berlangsung dalam reaksi kesetimbangan ini:

Hb(aq) + O2(aq) ↔ HbO2(aq)

Oksigen diangkut oleh darah menuju paru-paru. Semakin lama, jumlah oksigen dalam darah semakin bertambah banyak.

Nah, Di dalam paru-paru kesetimbangan bergeser ke kanan. Kesetimbangan akan bergeser ke kiri jika oksigen berada dalam jaringan.

Kesetimbangan ke kiri mengeluarkan oksigen yang dipakai untuk proses pembakaran.

3. Proses Fotosintesis

Seperti yang kita tahu, tumbuhan mendapatkan makanan dari proses fotosintesis .
Reaksinya:

6CO₂ + 6H2O ↔ C6H12O6 + 6O2.

Fotosintesis pada tumbuhan hijau, proses pernapasan (respirasi) pada hewan dan manusia ternyata juga merupakan reaksi kesetimbangan.

Reaksi kesetimbangan mengarah ke ke kanan merupakan reaksi fotosintesis.

Saat kesetimbangan bergeser ke kanan reaksi , maka jumlah oksigen akan bertambah.

Oksigen ini akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk bernapas atau proses respirasi.

Saat kesetimbangan bergeser ke kiri, proses respirasi akan berlangsung cepat, mengeluarkan gas CO2. Gas CO2 selanjutnya dipakai lagi oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis.

Proses ini berlangsung terus-menerus membentuk siklus sehingga di alam terjadi kesetimbangan antara gas O2 dan gas CO2.

Nah itu tadi bahasan tentang kesetimbangan kimia. Semoga penjelasan ini bisa membuat kamu mengerti ya