KeSeTiMbAnGaN HeTeRoGeN

 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)  +  CO_2(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.        CaCO_{3 (s)}                CaO _(s)   +  CO_2(g)

Kc=[CO₂]

Kp=PCO₂

2.      BiCl_3(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)  +  O_2(g)               SO_2(g)

Gas SO₂ yang ada kemudian di alirkan melalui pipa katalis menurut reaksi sebagai berikut

2SO_2(g)  +  O_2(g)                  2SO_3(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.