Tampilkan postingan dengan label kesetimbangan kimia. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label kesetimbangan kimia. Tampilkan semua postingan

Reaksi Kesetimbangan dalam Industri

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi reaksi kesetimbangan dalam industri. Dalam industri, ada bahan-bahan yang dihasilkan melalui reaksi-reaksi kesetimbangan, misalnya industri pembuatan ammonia, pembuatan asam nitrat dan pembuatan asam sulfat. Masalah yang dihadapi adalah bagaimana memperoleh hasil yang berkualitas tinggi dalam jumlah banyak dengan menggunakan proses efisien dan efektif. Untuk memecahkan masalah tersebut, pengetahuan tentang kesetimbangan kimia sangat diperlukan. Berikut ini akan dibahas cara pembuatan ammonia, asam sulfat, dan asam nitrat yang efisien, efektif dan biaya yang tidak terlalu besar.

Pembuatan Amonia dengan Proses Haber-Bosch
       Unsur nitrogen terdapat di atmosfer dan menyusun sebanyak 78% dari volumenya, tetapi karena kelembaman nitrogen, senyawa-senyawa nitrogen tidak banyak terdapat di alam. Metode untuk menyintesis senyawa-senyawa nitrogen yang dikenal sebagai fiksasi nitrogen buatan, merupakan proses industri yang sangat penting. Metode utama adalah mereaksikan nitrogen dan hidrogen membentuk amonia. Amonia selanjutnya diubah menjadi senyawa nitrogen lainnya, seperti asam nitrat dan garam nitrat. Pupuk urea (CO(NH$_2)_2$) merupakan bahan kimia yang terbentuk melalui reaksi NH$_3$ dengan CO$_2$.

       Amonia juga digunakan dalam pembuatan bermacam-macam monomer yang mengandung nitrogen untuk industri nilon, polimer-polimer akrilat, dan busa poliutretan. Amonia juga digunakan dalam industri farmasi, macam-macam bahan organik, anorganik, detergen dan larutan pembersih, pupuk, dan bahan peledak (TNT atau trinitrotoluena).

       Dasar teori dari reaksi sintesis amonia dan uji laboratorisnya merupakan penelitian Fritz Haber (1908). Usaha pengembangan proses Haber menjadi proses besar-besaran. Usaha tersebut merupakan tantangan bagi insinyur-insinyur kimia pada saat itu. Hal ini karena metode tersebut mensyaratkan reaksi kimia dalam fasa gas pada suhu dan tekanan tinggi dengan katalis yang sesuai. Pekerjaan ini dipimpin oleh Carl Bosch di Badishe Anilin and Soda Fabrik (BASF). Pada tahun 1913, pabrik beroperasi dengan produksi 30.000 kg NH$_3$ per hari. Pabrik amonia modern saat ini mempunyai kapasitas 50 kali lebih besar.

Beberapa data relevan mengenai reaksi sintesis amonia adalah:
$N_2(g) + 3 H_2(g) \rightleftharpoons 2 NH_3(g) $
$ \Delta H $ = -92,38 kJ/mol, suhu = 298 K, Kp = 6,2 $\times 10^5 $

       Untuk setiap 1 mol gas nitrogen dan 3 mol gas hidrogen dihasilkan 2 mol gas amonia. Peningkatan tekanan menyebabkan campuran reaksi bervolume kecil dan menyebabkan terjadinya reaksi yang menghasilkan amonia lebih besar. Reaksi ke kanan bersifat eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik terjadi jika suhu diturunkan, sehingga reaksi bergeser ke kanan menghasilkan ammonia makin besar. Jadi kondisi optimum untuk produksi NH$_3$ adalah tekanan tinggi dan suhu rendah. Tetapi, keadaan optimum ini tidak mengatasi masalah laju reaksi. Sekalipun produksi kesetimbangan NH$_3$ lebih baik terjadi pada suhu rendah, namun laju pembentukannya sangat lambat, sehingga reaksi ini tidak layak. Salah satu cara untuk meningkatkan reaksi adalah dengan menggunakan katalis. Walaupun tidak mempengaruhi kesetimbangan, namun katalis dapat mempercepat reaksi. Keadaan reaksi yang biasa dilakukan dalam proses Haber-Bosch adalah pada suhu 550 $^\circ$C, tekanan dari 150 sampai dengan 500 atm, dan katalis biasanya besi dengan campuran Al$_2$O$_3$, MgO, CaO, dan K$_2$O. Cara lain untuk meningkatkan laju produksi NH$_3$ adalah memindahkan NH$_3$ dengan segera setelah terbentuk.

       Titik didih gas NH$_3$ lebih tinggi daripada titik didih nitrogen dan hidrogen. Proses selanjutnya, gas amonia didinginkan sehingga mencair. Gas nitrogen dan gas hidrogen yang belum bereaksi dan gas amonia yang tidak mencair kemudian diresirkulasi, dicampur dengan gas nitrogen dan hidrogen, kemudian dialirkan kembali ke dalam tangki.
Sumber: Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern, Jilid 2, Ralph H. Petrucci, 1996.

Bagan pembuatan amonia secara sederhana dapat dilihat pada gambar berikut ini:

Pembuatan asam sulfat dengan proses kontak
       Salah satu cara pembuatan asam sulfat melalui proses industri dengan produk yang cukup besar adalah dengan proses kontak. Bahan yang digunakan pada proses ini adalah belerang dan melalui proses berikut:
a. Belerang dibakar di udara, sehingga bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan gas belerang dioksida.
$S(s) + O_2(g) \rightarrow SO_2(g) $
b. Belerang dioksida direaksikan dengan oksigen dan dihasilkan belerang trioksida.
$SO_2(g) + \frac{1}{2} O_2(g) \rightleftharpoons SO_3(g) $
Reaksi ini berlangsung lambat, maka dipercepat dengan katalis vanadium pentaoksida (V$_2$O$_5$) pada suhu $\pm$ 450 $^\circ$C.
c. SO$_3$ yang dihasilkan, kemudian dipisahkan, dan direaksikan dengan air untuk menghasilkan asam sulfat.
$SO_3(g) + H_2O(l) \rightarrow H_2SO_4(aq) $
d. Reaksi tersebut berlangsung hebat sekali dan menghasilkan asam sulfat yang sangat korosif. Untuk mengatasi hal ini, gas SO$_3$ dialirkan melalui menara yang di dalamnya terdapat aliran H$_2$SO$_4$ pekat, sehingga terbentuk asam pirosulfat (H$_2$S$_2$O$_7$) atau disebut "oleum". Asam pirosulfat direaksikan dengan air sampai menghasilkan asam sulfat.
$SO_3(g) + H_2SO_4(g) \rightarrow H_2S_2O_7(aq) $
$H_2S_2O_7(aq) + H_2O(l) \rightarrow 2 H_2SO_4(l) $

       Beberapa manfaat asam sulfat adalah untuk pembuatan pupuk, di antaranya pupuk superfosfat, detergen, cat kuku, cat warna, fiber, plastik, industri logam, dan pengisi aki. Asam sulfat kuat 93% sampai dengan 99% digunakan untuk pembuatan berbagai bahan kimia nitrogen, sintesis fenol, pemulihan asam lemak dalam pembuatan sabun, pembuatan asam fosfat dan tripel superfosfat. Oleum (H$_2$S$_2$O$_7$) digunakan dalam pengolahan minyak bumi, TNT (trinitrotoluena), dan zat warna serta untuk memperkuat asam lemah.

Berikut ini adalah diagram alir pabrik asam sulfat kontak yang menggunakan pembakaran belerang dan absorpsi tunggal dengan injeksi udara (pengenceran) antartahap.
 Gambar: proses kontak
Sumber: Austin, Goerge T. E. Jasjfi. 1996.

Pembuatan asam nitrat (HNO$_3$) dengan proses Ostwald
       Asam nitrat (HNO$_3$) merupakan asam oksidator kuat yang cukup berbahaya. Asam ini mudah bereaksi dengan logam membentuk gas beracun. Dalam kehidupan sehari-hari, asam nitrat sering digunakan sebagai dasar pembuatan pupuk sebagaimana dengan amoniak. Asam ini juga merupakan bahan dalam pembuatan bahan peledak. Pembuatan asam nitrat dikenal dengan proses Otswald. Proses ini berlangsung dalam 3 tahap, yaitu :
a. Pembentukan NO
Gas NO diperoleh dari mereaksikan amoniak dengan oksigen pada suhu 900 $^\circ$C tekanan 4 atm sampai 10 atm dengan adanya katalis Pt-Rh. Reaksi yang terjadi adalah
$4NH_3(g) + 5O_2(g) \rightleftharpoons 4NO(g) + H_2O(l) \, \, \Delta H$ = -907 kJ

b. Pembentukan NO$_2$
Setelah gas NO terbentuk, gas NO didinginkan dahulu sampai suhu mencapai 25-40 $^\circ$C kemudian direaksikan dengan gas oksigen pada tekanan 7-12 atm. Reaksi yang terjadi adalah
$2NO(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g) \, \, \, \, \Delta H $ = -114 kJ

c. Pembentukan HNO$_3$
Pada tahap ini, gas NO$_2$ direaksikan dengan air membentuk HNO$_3$ dan NO. Reaksi yang terjadi
$3NO(g) + H_2O(l) \rightleftharpoons 2HNO_3(g) + NO(g) \, \, \, \Delta H $ = -114 kJ

       Demikian pembahasan materi Reaksi Kesetimbangan dalam Industri dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan kesetimbangan kimia yang ada pada artikel terkait di bawah ini.


Faktor-faktor yang Mempengaruhi Reaksi Kesetimbangan

         Blog KoKim - Apakah yang akan terjadi bila simpanan air di bumi habis? Penggundulan hutan karena pohon-pohon ditebang untuk diambil kayunya atau membuka lahan untuk ladang. Tidak ada simpanan air tanah. Siklus air menjadi terganggu, sehingga system kesetimbangan air di alam juga akan terganggu. Kalau ada pengaruh dari luar, sistem kesetimbangan akan mengadakan aksi untuk mengurangi pengaruh atau gangguan tersebut. Pada artikel ini kita akan membahas materi Faktor-faktor yang Mempengaruhi Reaksi Kesetimbangan.

         Kalau ada pengaruh dari luar, sistem kesetimbangan akan terganggu. Untuk mengurangi pengaruh perubahan, sistem kesetimbangan akan mengadakan aksi misalnya terjadi lagi reaksi-reaksi di antara komponennya atau terjadi penguraian dari satu komponen, sehingga pengaruh tersebut akan berkurang. Henry Louis Le Chatelier, ahli kimia Prancis (1852 - 1911) mengemukakan suatu pernyataan mengenai perubahan yang terjadi pada sistem kesetimbangan jika ada pengaruh dari luar. Pernyataan ini dikenal sebagai Azas Le Chatelier.

         Azas Le Chatelier menyatakan: "Bila pada system kesetimbangan diadakan aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi sedemikian rupa, sehingga pengaruh aksi itu menjadi sekecil-kecilnya". Perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar itu dikenal dengan pergeseran kesetimbangan (Martin S. Silberberg, 2000). Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pergeseran reaksi kesetimbangan adalah:
1. perubahan konsentrasi salah satu zat
2. perubahan volume atau tekanan
3. perubahan suhu

Pengaruh perubahan konsentrasi pada reaksi kesetimbangan
       Untuk mempelajari pengaruh perubahan konsentrasi pada kesetimbangan, perhatikan percobaan penambahan ion-ion dan zat lain pada sistem kesetimbangan berikut.

       Sesuai dengan azas Le Chatelier jika salah satu zat konsentrasinya diperbesar, reaksi akan bergeser ke arah yang berlawanan, jika salah satu zat konsentrasinya diperkecil, reaksi akan bergeser kearah zat tersebut. Pada percobaan ini didapat bahwa penambahan ion Fe$^{3+}$ dan SCN$^-$ menyebabkan larutan standar menjadi lebih merah, berarti ion Fe(SCN)$^{2+}$ bertambah. Pada kesetimbangan ini adanya penambahan ion Fe$^{3+}$ dan ion SCN$^-$ menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah ion Fe(SCN)$^{2+}$.

       Pada penambahan kristal Na$_2$HPO$_4$, mengakibatkan warna merah pada larutan berkurang, sebab jumlah ion Fe(SCN)$^{2+}$ berkurang. Mengapa ion Fe(SCN)$^{2+}$ berkurang? Kristal Na$_2$HPO$_4$ berfungsi untuk mengikat ion Fe$^{3+}$, maka untuk menjaga kesetimbangan, ion Fe(SCN)$^{2+}$ akan terurai lagi membentuk ion Fe$^{3+}$ dan SCN$^-$ atau kesetimbangan bergeser ke arah ion Fe$^{3+}$ dan SCN$^-$. Dari eksperimen di atas dapat disimpulkan:
*). Jika pada sistem kesetimbangan salah satu komponen ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan.
*). Jika pada sistem kesetimbangan salah satu komponennya dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah komponen tersebut.

Contoh:
a). $ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) $
*). Jika gas $ N_2 $ ditambahkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah NH$_3$.
*). Jika gas $ N_2 $ dikurangi, kesetimbangan akan bergeser ke arah N$_2$.

b). $ 2HCl (g) \rightleftharpoons H_2(g) + Cl_2(g) $
*). Jika gas HCl ditambahkan, kesetimbangan bergeser ke arah H$_2$ dan Cl$_2$.
*). Jika gas HCl dikurangi, kesetimbangan bergeser ke arah HCl.

Pengaruh perubahan tekanan dan volum pada kesetimbangan
       Jika dalam suatu sistem kesetimbangan dilakukan aksi yang menyebabkan perubahan volume (bersamaan dengan perubahan tekanan), maka dalam system akan mengadakan reaksi berupa pergeseran kesetimbangan sebagai berikut.
1. Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi kecil.
2. Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah koefisien reaksi besar.

Dengan catatan: Pada sistem kesetimbangan di mana jumlah koefisien reaksi sebelah kiri sama dengan jumlah koefisien reaksi sebelah kanan, maka perubahan tekanan atau volume tidak menggeser letak kesetimbangan.

Contoh:
1. Pada reaksi kesetimbangan: $N_2(g) + 3 H_2(g) \rightleftharpoons 2 NH_3(g) $
jumlah koefisien reaksi di kanan = 2
jumlah koefisien reaksi di kiri = 1 + 3 = 4
*). Bila pada sistem kesetimbangan tersebut tekanan diperbesar (volume diperkecil), maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan (jumlah koefisien kecil), yaitu ke arah hasil reaksi / produk NH$_3$
*). Bila pada sistem kesetimbangan tersebut tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri (jumlah koefisien besar), yaitu ke arah pereaksi / reaktan yaitu N$_2$ dan H$_2$.

2. Reaksi: $H_2(g) + I_2(g) \rightleftharpoons 2 HI(g) $
Jumlah koefisien reaksi di kanan = 2
Jumlah koefisien reaksi di kiri = 1 + 1 = 2
Perubahan tekanan atau volume pada kesetimbangan di atas tidak menyebabkan pergeseran kesetimbangan, sebab jumlah koefisien pereaksi sama dengan koefisien hasil reaksi.

Pengaruh suhu pada reaksi kesetimbangan
       Reaksi kesetimbangan dapat merupakan reaksi eksoterm maupun endoterm. Pada reaksi-reaksi ini perubahan suhu sangat berpengaruh. Menurut Van't Hoff:
1. Bila pada sistem kesetimbangan suhu dinaikkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membutuhkan kalor (ke arah reaksi endoterm).
2. Bila pada sistem kesetimbangan suhu diturunkan, maka kesetimbangan reaksi akan bergeser ke arah yang membebaskan kalor (ke arah reaksi eksoterm).

Contoh:
$ 2 NO(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2 NO_2(g) \, \, \, \Delta H = -216 $ kJ
(reaksi ke kanan eksoterm)

Reaksi ke kanan eksoterm berarti reaksi ke kiri endoterm.
*). Jika pada reaksi kesetimbangan tersebut suhu dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri (ke arah endoterm atau yang membutuhkan kalor).
*). Jika pada reaksi kesetimbangan tersebut suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan (ke arah eksoterm).

Pengaruh katalisator pada reaksi kesetimbangan
       Fungsi katalisator dalam reaksi kesetimbangan adalah mempercepat tercapainya kesetimbangan dan tidak merubah letak kesetimbangan (harga tetapan kesetimbangan Kc tetap). Hal ini disebabkan katalisator mempercepat reaksi ke kanan dan ke kiri sama besar.

       Demikian pembahasan materi Faktor-faktor yang Mempengaruhi Reaksi Kesetimbangan. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan reaksi kesetimbangan dalam industri.


Kesetimbangan Dissosiasi

         Blog KoKim - Tahukah kalian, apa kesetimbangan dissosiasi itu? Kesetimbangan dissosiasi adalah reaksi kesetimbangan dari reaksi penguraian gas. KC merupakan tetapan kesetimbangan molaritas, [A] dan [B], merupakan molaritas gas A dan gas B. Dalam buku lain juga menyebutkan istilah kesetimbangan dissosiasi sama dengan derajat dissosiasi, dimana maksudnya sama saja hanya perbedaan penyebutannya.

         Dalam persamaan reaksi kesetimbangan, harus diketahui dengan pasti berapa molaritas zat-zat setelah tercapai keadaan setimbang. Reaksi penguraian gas tidak pernah habis. Oleh karena itu, gas yang terurai dalam keadaan setimbang mempunyai harga yang menyatakan bagian yang terdisosiasi. Harga ini dikenal dengan istilah derajat disosiasi atau derajat peruraian. Derajat disosiasi didefinisikan sebagai banyaknya bagian yang terurai dibagi dengan bagian mula-mula dan mempunyai simbol $\alpha$ . Secara matematika dapat dituliskan sebagai berikut:

Contoh soal 1:
Dalam reaksi disosiasi N$_2$O$_4$ berdasarkan persamaan reaksi:
$ N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2 NO_2(g) $
banyaknya mol N$_2$O$_4$ dan NO$_2$ pada keadaan setimbang adalah sama. Pada keadaan ini, berapakah harga derajat disosiasinya?
Jawab:
*). Misalkan pada keadaan setimbang mol N$_2$O$_4$ = mol NO$_2$ = 2 mol
*). Pada produk NO$_2$, mol zat sisa = mol zat yang bereaksi = 2 mol
*). Perbandingan mol = perbandingan koefisien
$\begin{align} \text{Mol } N_2O_4 \, \text{ yang bereaksi } & = \frac{koefisien \, N_2O_4}{koefisien \, NO_2} \times mol \, NO_2 \\ & = \frac{1}{2} \times 2 \\ & = 1 \, mol \end{align} $
*). Mol N$_2$O$_4$(g) sisa = mol N$_2$O$_4$(g) mula-mula $ - $ mol N$_2$O$_4$(g) bereaksi atau
Mol N$_2$O$_4$(g) mula-mula = mol N$_2$O$_4$(g) sisa + mol N$_2$O$_4$(g) bereaksi = 2 + 1 = 3 mol

Contoh soal 2:
Pada reaksi kesetimbangan:
$PCl_5(g) \rightleftharpoons PCl_3(g) + Cl_2(g) $
bila dalam ruang 2 liter, 8 mol gas PCl$_5$ berdisosiasi 75%, tentukan besarnya harga tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)!
Jawab:

       Demikian pembahasan materi Kesetimbangan Dissosiasi dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan.


Tetapan Kesetimbangan

         Blog KoKim - Pada artikel ini kita akan membahas materi 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)

Untuk lebih memahaminya, perhatikan beberapa contoh soal berikut ini:
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. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan kesetimbangan dissosiasi.


Kesetimbangan Kimia

         Blog KoKim - Pernahkan kalian membeli beras di warung atau pasar? Apakah penjual menimbang beras yang kalian beli? Jika kalian membeli beras 1 kg, maka anak timbangan yang dipakai juga mempunyai massa 1 kg. Beras sama dengan 1 kg jika telah terjadi kesetimbangan dengan anak timbangan tersebut. Secara garis besar kesetimbangan dapat dibedakan menjadi kesetimbangan statis dan kesetimbangan dinamis. Apa kesetimbangan statis dan dinamis itu? Jawaban pertanyaan tersebut akan kita bahas dalam artikel kesetimbangan kimia.
Gambar: timbangan yang menerapkan kesetimbangan statis

         Mengapa benda yang diletakkan di atas meja tidak jatuh? Mengapa adik dapat berdiri di atas tanah? Semua benda yang diam dan tidak bergerak dikatakan dalam keadaan setimbang. Keadaan setimbang benda-benda yang tidak bergerak merupakan keadaan setimbang statis. Dalam kesetimbangan statis jumlah gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol atau tidak ada kerja dalam kesetimbangan. Coba kalian dorong buku di atas meja. Pasti buku tersebut bergerak, bukan?

         Coba lakukan kegiatan pembakaran kertas atau kayu. Apa yang terjadi jika kertas atau kayu dibakar? Kayu atau kertas yang dibakar akan menghasilkan arang dan abu. Arang dan abu tidak akan dapat kembali lagi menjadi kertas. Proses berubahnya kayu atau kertas menjadi arang dan abu dinamakan reaksi kimia yang berkesudahan, karena reaksi tersebut tidak dapat kembali seperti semula.

         Perhatikan proses pendidihan air di rumah kalian. Amati dengan baik pada saat air mendidih, maka terjadi perubahan dari wujud cair menjadi wujud gas, yaitu uap air. Uap air yang terjadi jika terkena tutup atau benda lain dapat berubah menjadi air lagi. Proses berubahnya air berbentuk cair menjadi uap dan sesudahnya dapat menjadi air lagi merupakan proses dapat balik. Jika kecepatan berubahnya air menjadi uap air sama dengan proses berubahnya uap air menjadi air, maka peristiwa tersebut merupakan proses keset imbangan. Kesetimbangan yang terjadi karena adanya perubahan dua arah inilah yang dinamakan kesetimbangan dinamis.

         Sama halnya ketika besi berkarat, sangat sulit untuk mengubah kembali karat tersebut menjadi besi, meskipun dapat dilakukan, digunakan jalan reaksi yang berbeda dengan proses perkaratannya. Reaksi seperti ini dikatakan berlangsung satu arah atau reaksi ireversibel.

         Reaksi-reaksi kimia pada umumnya berlangsung satu arah. Tetapi ada juga reaksi yang dapat berlangsung dua arah atau dapat balik. Pada reaksi ini hasil reaksi dapat berubah lagi menjadi zat-zat semula. Reaksi semacam ini disebut juga dengan reaksi reversibel. Reaksi reversibel adalah reaksi yang dapat dibuat ke arah reaksi sebaliknya pada kondisi tertentu, misalkan jika kamu lewatkan uap air pada besi panas, uap air akan bereaksi dengan besi membentuk endapan berwarna hitam yang merupakan Fe$_3$O$_4$.
$ 3 Fe(s) + 4 H_2O(g) \rightarrow Fe_3O_4(s) + 4 H_2(g) $

         Pada kondisi yang lain, hasil dari reaksi ini akan bereaksi kembali, dimana hidrogen dilewatkan kembali di atas Fe$_3$O$_4$ sehingga terbentuk Fe dan H$_2$O.
$ Fe_3O_4(s) + 4 H_2(g) \rightarrow 3 Fe(s) + 4 H_2O(g) $
Sehingga dalam wadah berapa lama pun reaksi ini berlangsung akan selalu diperoleh Fe dan uap air yang seolah-olah tidak dapat bereaksi lagi. Untuk mencegah hal itu biasanya hasil reaksi seperti uap air harus dikeluarkan.

         Reaksi dapat balik terjadi dalam satu sistem dan laju reaksi ke arah hasil atau sebaliknya sama disebut reaksi dalam keadaan setimbang atau sistem kesetimbangan. Sistem kesetimbangan banyak terjadi pada reaksi-reaksi dalam wujud gas. Reaksi di atas dapat ditulis dalam suatu persamaan reaksi sebagai :
$ 3 Fe(s) + 4 H_2O(g) \rightleftharpoons Fe_3O_4(s) + 4 H_2(g) $

         Lalu,bagaimana jika reaksi kesetimbangan dengan wujud yang berbeda? Apakah bisa terjadi reaksi kesetimbangan atau tidak. Berdasarkan wujud zatnya reaksi kesetimbangan dikelompokkan menjadi kesetimbangan homogen dan kesetimbangan heterogen. Kesetimbangan homogen adalah sistem kesetimbangan yang komponennya mempunyai wujud yang sama.
Contoh:
a. Reaksi kesetimbangan yang terdiri atas gas-gas
$ 2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g) $
$N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) $
b. Reaksi kesetimbangan yang terdiri atas ion-ion
$ Fe^{3+}(aq) + SCN^-(aq) \rightleftharpoons Fe(SCN)^{2+}(aq) $
c. Reaksi kesetimbangan yang terdiri atas zat berwujud cair
$CH_3COOH(l) + CH_3CH_2OH(l) \rightleftharpoons CH_3COOCH_2CH_3(l) + H_2O(l) $

Sedangkan Kesetimbangan heterogen adalah sistem kesetimbangan yang komponennya terdiri atas zat-zat dengan wujud yang berbeda.
Contoh:
a. Reaksi kesetimbangan yang terdiri atas zat cair, gas, dan larutan
$CO_2(g) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_2CO_3(aq) $
b. Reaksi kesetimbangan yang terdiri atas zat padat dan gas
$ C(s) + 2N_2O(g) \rightleftharpoons CO_2(g) + 2N_2 (g) $
c. Reaksi kesetimbangan yang terdiri atas zat padat, cair, dan gas
$ ICl(l) + Cl_2(g) \rightleftharpoons ICl_3(g) $

       Demikian pembahasan materi Kesetimbangan Kimia dan contoh-contohnya. Silahkan juga baca materi lain yang berkaitan dengan Tetapan Kesetimbangan.