Sobat Materi Kimia SMA, apa yang dimaksud dengan kesetimbangan? Apa yang dimaksud kesetimbangan dinamis?
Ada beberapa istilah yang harus sobat pahami sebelum melangkah lebih jauh mempelajari kesetimbangan kimia. Istilah tersebut adalah reaksi satu arah (one way reaction), reaksi dapat balik (two way reaction), dan reaksi kesetimbangan (equilibrium reaction). Jika dalam suatu reaksi, zat-zat hasil reaksi tidak dapat bereaksi kembali menjadi pereaksi maka disebut reaksi satu arah.
Contoh:
Pembakaran metana berlangsung dalam satu arah. Persamaan reaksinya:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
Jika hasil reaksi (CO2 + H2O) direaksikan lagi, tidak akan membentuk pereaksi kembali (CH4 + O2), tetapi menjadi H2CO3. Kenyataan ini menunjukkan bahwa reaksi di atas adalah reaksi satu arah atau reaksi yang tidak dapat balik (irreversible).
Jika dalam suatu reaksi hasil-hasil reaksi dapat membentuk pereaksi lagi maka disebut reaksi dapat balik (reversible).
Contoh:
Jika gas N2 dan gas H2 direaksikan dalam reaktor tertutup akan terbentuk gas NH3. Persamaannya:
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Gas NH3 yang terbentuk dapat diuraikan kembali membentuk pereaksi. Persamaannya:
2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g)
Reaksi semacam ini menunjukkan bahwa reaksi dapat balik (reversible) atau reaksi dua arah.
Suatu reaksi dapat digolongkan ke dalam reaksi kesetimbangan dinamis (equilibrium reaction) jika reaksi yang dapat balik (reversible) berlangsung dengan kecepatan yang sama, baik kecepatan ke arah hasil reaksi maupun kecepatan ke arah pereaksi dan reaksinya tidak bergantung pada waktu (contoh analogi gambar disamping).
Dalam sistem kesetimbangan dinamis, reaksi yang menuju hasil reaksi dan reaksi yang menuju pereaksi berlangsung secara bersamaan dengan laju yang sama sehingga konsentrasi masing-masing zat dalam sistem kesetimbangan tidak berubah.
Jika sobat dapat melihat sistem kesetimbangan dinamis secara molekuler, akan tampak partikel-partikel dalam sistem kesetimbangan tidak tetap sebagai pereaksi atau hasil reaksi, melainkan bereaksi terus dalam dua arah secara dinamis. Pereaksi akan berubah menjadi hasil reaksi diimbangi oleh hasil reaksi berubah menjadi pereaksi. Jadi, kesetimbangan kimia dikatakan dinamis sebab secara molekuler (mikroskopik) zat-zat tersebut berubah setiap saat, tetapi secara keseluruhan (makroskopik) tidak ada perubahan sifat fisik, baik wujud maupun konsentrasi masing-masing zat.
Keadaan kesetimbangan dinamis dapat dianalogikan sebagai seseorang yang berjalan di eskalator, tetapi arahnya berlawanan dengan arah eskalator. Eskalator bergerak ke bawah dan orang tersebut bergerak ke atas dengan kecepatan yang sama. Akibatnya, orang tersebut seperti berjalan di tempat. Secara makrokospik, kedudukan orang tersebut tidak berubah sebab tidak bergeser dari posisinya, tetapi secara mikroskopik terjadi perubahan terus menerus, seperti ditunjukkan oleh gerakan eskalator yang diimbangi oleh gerakan orang tersebut dengan kecepatan yang sama (perhatikan gambar berikut).
Persamaan kimia untuk reaksi kesetimbangan dinyatakan dengan dua arah anak panah, misalnya pada reaksi pembentukan amonia, persamaan kimianya ditulis sebagai berikut:
Tinjau reaksi pembentukan belerang trioksida berikut.
Jika konsentrasi masing-masing zat dalam sistem kesetimbangan itu diukur. Kemudian hasilnya dituangkan ke dalam bentuk grafik hubungan antara konsentrasi zat dan waktu reaksi maka kurva yang terbentuk seperti pada gambar dibawah ini:
Bagaimanakah cara memahami makna kurva tersebut? Simak dengan saksama. Pada t= 0 detik, hanya terdapat pereaksi (SO2 dan O2) dengan konsentrasi awal tertentu. Dengan mengendalikan suhu dan tekanan, pereaksi mulai berubah menjadi hasil reaksi (SO3). Pada saat SO3 mulai terbentuk, sebagian SO3 terurai kembali menjadi pereaksi. Akan tetapi, karena jumlah molekul pereaksi lebih banyak, laju penguraian SO3 relatif lebih lambat dibandingkan laju pembentukan SO3 sehingga pembentukan SO3 masih dominan. Reaksi dalam dua arah berlangsung terus sampai mendekati waktu t1, laju ke dua arah ini hampir sama. Setelah mencapai waktu t1, laju pembentukan dan laju penguraian SO3 sama sehingga konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tidak berubah lagi terhadap waktu. Hal ini ditunjukkan oleh bentuk kurva yang mendatar.
Semua reaksi kesetimbangan dapat dinyatakan dalam bentuk grafik dengan bentuk yang berbeda bergantung pada sifat reaksinya, seperti ditunjukkan pada kurva dibawah ini:
Itulah uraian tentang kesetimbangan dinamis yang sobat pelajari di kelas XI ini, materi selanjutnya yaitu Hukum Kesetimbangan Kimia
Ada beberapa istilah yang harus sobat pahami sebelum melangkah lebih jauh mempelajari kesetimbangan kimia. Istilah tersebut adalah reaksi satu arah (one way reaction), reaksi dapat balik (two way reaction), dan reaksi kesetimbangan (equilibrium reaction). Jika dalam suatu reaksi, zat-zat hasil reaksi tidak dapat bereaksi kembali menjadi pereaksi maka disebut reaksi satu arah.
Contoh:
Pembakaran metana berlangsung dalam satu arah. Persamaan reaksinya:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
Jika hasil reaksi (CO2 + H2O) direaksikan lagi, tidak akan membentuk pereaksi kembali (CH4 + O2), tetapi menjadi H2CO3. Kenyataan ini menunjukkan bahwa reaksi di atas adalah reaksi satu arah atau reaksi yang tidak dapat balik (irreversible).
Jika dalam suatu reaksi hasil-hasil reaksi dapat membentuk pereaksi lagi maka disebut reaksi dapat balik (reversible).
Contoh:
Jika gas N2 dan gas H2 direaksikan dalam reaktor tertutup akan terbentuk gas NH3. Persamaannya:
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Gas NH3 yang terbentuk dapat diuraikan kembali membentuk pereaksi. Persamaannya:
2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g)
Reaksi semacam ini menunjukkan bahwa reaksi dapat balik (reversible) atau reaksi dua arah.
Suatu reaksi dapat digolongkan ke dalam reaksi kesetimbangan dinamis (equilibrium reaction) jika reaksi yang dapat balik (reversible) berlangsung dengan kecepatan yang sama, baik kecepatan ke arah hasil reaksi maupun kecepatan ke arah pereaksi dan reaksinya tidak bergantung pada waktu (contoh analogi gambar disamping).Dalam sistem kesetimbangan dinamis, reaksi yang menuju hasil reaksi dan reaksi yang menuju pereaksi berlangsung secara bersamaan dengan laju yang sama sehingga konsentrasi masing-masing zat dalam sistem kesetimbangan tidak berubah.
Jika sobat dapat melihat sistem kesetimbangan dinamis secara molekuler, akan tampak partikel-partikel dalam sistem kesetimbangan tidak tetap sebagai pereaksi atau hasil reaksi, melainkan bereaksi terus dalam dua arah secara dinamis. Pereaksi akan berubah menjadi hasil reaksi diimbangi oleh hasil reaksi berubah menjadi pereaksi. Jadi, kesetimbangan kimia dikatakan dinamis sebab secara molekuler (mikroskopik) zat-zat tersebut berubah setiap saat, tetapi secara keseluruhan (makroskopik) tidak ada perubahan sifat fisik, baik wujud maupun konsentrasi masing-masing zat.
Keadaan kesetimbangan dinamis dapat dianalogikan sebagai seseorang yang berjalan di eskalator, tetapi arahnya berlawanan dengan arah eskalator. Eskalator bergerak ke bawah dan orang tersebut bergerak ke atas dengan kecepatan yang sama. Akibatnya, orang tersebut seperti berjalan di tempat. Secara makrokospik, kedudukan orang tersebut tidak berubah sebab tidak bergeser dari posisinya, tetapi secara mikroskopik terjadi perubahan terus menerus, seperti ditunjukkan oleh gerakan eskalator yang diimbangi oleh gerakan orang tersebut dengan kecepatan yang sama (perhatikan gambar berikut).
Persamaan kimia untuk reaksi kesetimbangan dinyatakan dengan dua arah anak panah, misalnya pada reaksi pembentukan amonia, persamaan kimianya ditulis sebagai berikut:
Tinjau reaksi pembentukan belerang trioksida berikut.
Jika konsentrasi masing-masing zat dalam sistem kesetimbangan itu diukur. Kemudian hasilnya dituangkan ke dalam bentuk grafik hubungan antara konsentrasi zat dan waktu reaksi maka kurva yang terbentuk seperti pada gambar dibawah ini:
Bagaimanakah cara memahami makna kurva tersebut? Simak dengan saksama. Pada t= 0 detik, hanya terdapat pereaksi (SO2 dan O2) dengan konsentrasi awal tertentu. Dengan mengendalikan suhu dan tekanan, pereaksi mulai berubah menjadi hasil reaksi (SO3). Pada saat SO3 mulai terbentuk, sebagian SO3 terurai kembali menjadi pereaksi. Akan tetapi, karena jumlah molekul pereaksi lebih banyak, laju penguraian SO3 relatif lebih lambat dibandingkan laju pembentukan SO3 sehingga pembentukan SO3 masih dominan. Reaksi dalam dua arah berlangsung terus sampai mendekati waktu t1, laju ke dua arah ini hampir sama. Setelah mencapai waktu t1, laju pembentukan dan laju penguraian SO3 sama sehingga konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tidak berubah lagi terhadap waktu. Hal ini ditunjukkan oleh bentuk kurva yang mendatar.Semua reaksi kesetimbangan dapat dinyatakan dalam bentuk grafik dengan bentuk yang berbeda bergantung pada sifat reaksinya, seperti ditunjukkan pada kurva dibawah ini:
Itulah uraian tentang kesetimbangan dinamis yang sobat pelajari di kelas XI ini, materi selanjutnya yaitu Hukum Kesetimbangan Kimia
