LAPORAN PRAKTIKUM KESETIMBANGAN KIMIA

KESETIMBANGAN KIMIA

A.    Tujuan

1.      Memahami konsep kesetimbangan dan faktor-faktor yang mempengaruhinya

2.      Menghitung harga konstanta kesetimbangan berdasarkan percobaan

B.     Dasar Teori

Kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan sewaktu konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah terhadap waktu (Sujana : 2002 : 133). Pada umumnya suatu reaksi kimia yang berlangsung spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan kesetimbangan. Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu reaksi kimia, perubahan reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna, meskipun reaksi dilakukan dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan reaksi berlangsung, reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah reaksi berlangsung konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi konstan. Keadaan setimbang akan dicapai apabila dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar (Anisti : 2006 : 34).

Pada keadaan setimbang, jumlah molekul akan tetap. Oleh karena itu ketika keadaan kesetimbangan tercapai tidak terjadi perubahan sifat makroskopis zat. Akan tetapi reaksi penguraian dan pembentukan tetap berlangsung secara terus menerus tidak kunjung berhenti secara mikroskopis, sehingga reaksi kesetimbangan disebut dengan kesetimbangan dinamis. Dimana pada keadaan kesetimbangan dinamis, sekalipun secara makroskopis tidak terjadi perubahan, tetapi secara mikroskopis tetap terjadi perubahan yang terus-menerus.

Reaksi kesetimbangan dapat digolongkan berdasarkan fasa dari zat yang bereaksi dan hasil reaksinya, sehingga dikenal dua jenis reaksi kesetimbangan yaitu reaksi kesetimbangan homogen dan heterogen (Aris Kristianto : 1999 : 104).  Reaksi kesetimbangan homogen adalah reaksi kesetimbangan dimana fasa dari zat-zat yang bereaksi denga zat-zat hasil reaksi sama, yaitu gas atau larutan. Sedangkan kesetimbangan heterogen adalah reaksi kesetimbangan yang memiliki fasa reaktan dan produk yang tida sama (berbeda).

Tetapan kesetimbangan dilambangkan dengan K_c yang menyatakan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi (C = concentration) (Hariono : 2000 : 221). Tetapan kesetimbangan ini sering dilambangkan dengan K saja. Untuk kesetimbangan zat dalam wujud gas, tetapan kesetimbangan dilambangkan dengan K_p yang menyatakan tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan (P = pressure). Penentuan tetapan kesetimbangan tergantung pada jenis reaksi, homogen atau heterogen. Dalam kesetimbangan kimia, fasa padat tidak disertakan dalam persamaan konstanta kesetimbangan kimia karena konsentrasi padatan  relatif konstan.

Pada tahun 1864, Cato Guldberg dan Peter Waage ilmuan dari Norwegia merumuskan hubungan antara konsentrasi zat-zat yang berada dalam kesetimbangan (Saeful Rohman : 2003 : 90). Hubungan ini dikenal dengan Hukum Kesetimbangan Kimia atau Hukum Aksi Massa. Menurut Hukum Aksi Massa, ”untuk reaksi kimia pada suhu tertentu, perbandingan hasil kali konsentrasi zat-zat di ruas kanan dengan hasil kali konsentrasi zat-zat di ruas kiri, yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya, akan menghasilkan suatu bilangan yang tetap (konstan)” .

Dinyatakan : aA + bB  cC + dD dimana a, b, c, dan d adalah koefisien stokiometri dari A, B, C, dan D. Tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi tersebut pada suhu tertentu dapat dinyatakan :

Kc =

Harga tetapan kesetimbangan sangat berguna baik secara kuantitatif maupun kualitatif. Secara kuantitatif, memungkinkan untuk menghitung konsentrasi pereaksi ataupun hasil reaksi dalam sistem kesetimbangan, sedangkan secara kualitatif, dapat memberikan informasi tentang sejauh mana reaksi berlangsung kearah reaksi sempurna.

Untuk kesetimbangan homogen, hukum kesetimbangan secara umum dituliskan sebagai berikut:

mA  + nB pC + qD

Harga ketetapan kesetimbangannya:

K_c =

Henri Louis Le Chatelier (1884) berhasil menyimpulkan pengaruh faktor luar tehadap kesetimbangan dalam suatu azas yang dikenal dengan azas Le Chatelier sebagai berikut: ”Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi), maka sistem itu akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi pengaruh aksi tersebut”.

Artinya : Bila pada sistem kesetimbangan terdapat gangguan dari luar sehingga kesetimbangan dalam keadaan terganggu atau rusak maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga gangguan itu berkurang dan bila mungkin akan kembali ke keadaan setimbang lagi Cara sistem bereaksi adalah dengan melakukan pergeseran ke kiri atau ke kanan.

Pergeseran kesetimbangan dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain temperatur, konsentrasi, tekanan dan volume, penambahan katalis.

1.      Pengaruh konsentrasi

Jika konsentrasi salah satu komponen tersebut diperbesar, maka reaksi sistem akan mengurangi komponen tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu komponen diperkecil, maka reaksi sistem akan menambah komponen itu.

2.      Pengaruh suhu / temperatur

Jika suhu atau temperatur suatu sistem kesetimbangan dinaikkan, maka reaksi sistem menurunkan temperatur, kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (ke pihak reaksi endoterm). Sebaliknya jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi eksoterm.

3.      Pengaruh tekanan dan volume

Perubahan tekanan dan volume hanya berpengaruh pada kesetimbangan yang melibatkan gas. Pada suatu reaksi kesetimbangan, pengaruh penambahan tekanan sama dengan pengaruh pengurangan volume. Demikian pula pengaruh pengurangan tekanan sama dengan pengaruh penambahan volume.

4.      Pengaruh katalis

Katalis merupakan zat yang dapat mempercepat reaksi. Hal ini berlaku juga untuk reaksi kesetimbangan. Akan tetapi, Katalis tidak menggeser kesetimbangan melainkan hanya mempercepat tercapainya kesetimbangan. Dengan ada atapun tidak ada katalis, komposisi kesetimbangan akan tetap sama.

C.    Alat dan Bahan

1.      Alat

a.       Gelas kimia

b.      Gelas ukur

c.       Pipet tetes

d.      Tabung reaksi

2.      Bahan

a.       KSCN 0.002 M

b.      FeCl₃ 0.2 M

c.       KH₂PO₄ 0.2 M

D.    Prosedur Kerja

1.      Kesetimbangan besi (III) tiosianat

a.       Memasukkan 10 ml KSCN 0.002 M kedalam sebuah gelas kimia lalu menambahkan 2 tetes FeCl₃ 0.2 M kemudian diaduk

b.      Membagi larutan yang terbentuk kedalam 4 tabung reaksi sebanyak masing-masing 2 ml

1)        Tabung 1 sebagai pembanding

2)        Menambahkan 10 tetes KSCN 0.002 M kedalam tabung 2

3)        Menambahkan 3 tetes FeCl₃ 0.2 M kedalam tabung 3

4)        Menambahkan 5 tetes KH₂PO₄ 0.2 M kedalam tabung 4

c.       Mengamati dan mencatat semua perubahan yang terjadi

2.      Penentuan harga tetapan kesetimbangan

a.    Menyediakan 4 tabung reaksi (jenis tabung reaksi harus sama)

b.    Memasukan 5 ml KSCN 0.002 M kedalam masing-masing tabung

c.    Menambahkan 5 ml FeCl₃ 0.2 M kedalam tabung 1, simpan sebagai standar

d.   Masukan 10 ml FeCl₃ kedalam gelas kimia 100 ml dan menambahkan air sampai volume 25 ml. Memasukan 5 ml larutan ini kedalam tabung 2. Sisa larutan akan digunakan pada langkah berikutnya

e.    Mengambil 10 ml larutan FeCl₃ dari sisa percobaan langkah d dan menambahkan air sampai volume 25 ml. Memasukan 5 ml larutan ini kedalam tabung 3. Sisa  larutan akan digunakan pada langkah berikutnya

f.     Mengambil 10 ml larutan FeCl₃ dari sisa percobaan langkah e dan menambahkan air sampai volume 25 ml. Memasukan 5 ml larutan ini kedalam tabung 4. Sisa  larutan akan digunakan pada langkah berikutnya

g.     Membandingkan warna larutan pada tabung 2, 3, dan 4 dengan tabung 1 (sebagai setandar) untuk menghitung konsentrasi ion FeSCN²⁺.

E.     Hasil Pengamatan

Menghitung Fe³⁺ mula-mula 2 x

Tabung 1 = 0.2

Tabung 2 : (Fe³⁺) mula-mula 2 x

0.2 x 2 x 0.2 = 0.08

Tabung 3 : (Fe³⁺) mula-mula 2 x

0.08 x 2 x 0.2 = 0.032

Tabung 4 : (Fe³⁺) mula-mula 2 x

0.032 x 2 x 0.2 = 0.0128

KSCN             K⁺          +          SCN^-

0.002               0.002               0.002

Pembagi tinggi

D₁ / d_x

Tabung 1 : 5 / 5 = 1

Tabung 2 : 5 / 5.2 = 0.96

Tabung 3 : 5 / 5.1 = 0.98

Tabung 4 : 5 / 5.5 = 0.90

[FeSCN²⁺]stb (A)

Tabung 1 : 1 x [0.2 + 0.02] = 0.11

                             2

Tabung 2 : 0.96 x [0.08 + 0.02] = 0.048

                             2

Tabung 3 : 0.98 x [0.032 + 0.02] = 0.025

                             2

Tabung 4 : 0.90 x [0.128 + 0.02] = 0.014

                             2

[SCN^-]stb (B)

[SCN]mula-mula – [FeSCN²⁺]

Tabung 1. 0.002 - 0.11 = -0.108

Tabung 2. 0.002 - 0.048 = -0.046

Tabung 3. 0.002 – 0.025 = -0.023

Tabung 4. 0.002 – 0.014 = -0.012

[Fe³⁺]stb (C)

[Fe³⁺]mula-mula - [FeSCN²⁺]stb

Tabung 1. 0.2 – 0.11 = 0.09

Tabung 2. 0.08 - 0.048 = -0.032

Tabung 3. 0.32 – 0.025 = -0.295

Tabung 4. 0.128 – 0.014 = 0.0012

1.      Kesetimbangan besi (III) Tiosianat

Seketsa langkah kerja	Pengamatan
	Tabung ke	Warna larutan
10 ml KSCN + 2 tetes FeCl3	1	Kuning pias
10 ml KSCN + 2 tetes FeCl3 + 10 tetes KSCN	2	Bening
10 ml KSCN + 2 tetes FeCl3 + 3 tetes FeCl3	3	Coklat
10 ml KSCN + 2 tetes FeCl3 + 5 tetes KH2PO4	4	Kuning pias

2.      Penentuan Harga Tetapan Kesetimbangan

Seketsa Langkah Kerja	Pengamatan
	Tabung ke	Warna larutan
5 ml KSCN + 5 ml FeCl3	1	Coklat pekat
5 ml larutan FeCl3 + air	2	Coklat
5 ml larutan FeCl3 + air	3	Kuning
5 ml larutan FeCl3 + air	4	Kuning pias

  

Tabung	[Fe3+] mula 2 x	[SCN] mula 2 x	D1 / dx	[FeSCN2+]stb A	[SCN]stb B	[Fe3+] C
1	0.2	0.002	1	0.11	-0.108	0.09
2	0.08	0.002	0.96	0.048	-0.046	0.032
3	0.032	0.002	0.98	0.025	-0.023	0.295
4	0.0128	0.002	0.90	0.014	-0.012	-0.0012

Tabung	A x B x C	(A x B) / C	A / (B x C)
1	-0.00106	-0.132	-0.088
2	-0.00007	-0.069	-0.030
3	-0.00016	-0.0019	0.271
4	0.0000002	0.14	0.001

F.     Pembahasan

Kesetimbangan adalah ketika dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar. Praktikum mengenai kesetimbangan kimia ini bertujuan agar mahasiswa dapat memahami konsep kesetimbangan dan faktor-faktor yang mempengaruhinya serta dapat menghitung harga konstanta kesetimbangan berdasarkan percobaan yang akan dilakukan.

Percobaan pertama, kita masukkan 10 ml KSCN 0.002 M kedalam sebuah gelas kimia lalu ditambahkan 2 tetes FeCl₃ 0.2 M kemudian diaduk. Setelah itu kita siapkan 4 buah tabung reaksi kecil, 4 tabung tersebut kita isi dengan larutan yg telah terbentuk pada langkah pertama. Tabung 1 kita jadikan sebagai pembanding, pada tabung 2 kita tambahkan larutan KSCN 0.002 M sebanyak 10 tetes, pada tabung 3 kita tambahkan larutan FeCl₃ 0.2 M sebanyak 3 tetes, dan pada tabung 4 kita tambahkan larutan KH₂PO₄ 0.2 M sebanyak 5 tetes.

Pada awalnya semua larutan yang berada di semua tabung berwarna kuning pias sebelum ditambahkan larutan lain. Tabung  2 setelah ditambahkan larutan KSCN 0.002 M warnanya menjadi bening, tabung 3 setelah ditambahkan larutan FeCl₃ 0.2 M warnanya menjadi coklat, dan tabung 4 setelah ditambahkan larutan KH₂PO₄ 0.2 M warnanya tetap kuning pias. Perubahan warna larutan tersebut menandakan bahwa sistem telah mencapai kondisi setimbang.

Percobaan kedua, kita siapkan 4 tabung reaksi dengan ukuran yang sama. Setelah itu kita masukkan larutan KSCN 0.002 M sebanyak 5 ml kedalam tiap-tiap tabung tersebut lalu kita tambahkan larutan FeCl₃ 0.2 M sebanyak 5 ml kedalam tabung 1 dan simpan sebagai standar. Kemudian kedalam gelas kimia 100 ml kita masukkan larutan FeCl₃ sebanyak 10 ml dan ditambahkan dengan air sebanyak 15 ml. Dari larutan tersebut kita ambil sebanyak 5 ml kemudian kita masukkan kedalam tabung 2 dan sisanya kita ambil 10 ml larutan tersebut dan ditambahkan air sebanyak 15 ml kemudian kita ambil kembali sebanyak 5 ml untuk dimasukkan kedalam tabung 3. Sisa larutan tersebut kita ambil sebanyak 10 ml kemudian kita tambahkan air kembali sebanyak 15 ml dan kita ambil 5 ml dari larutan tersebut untuk dimasukkan kedalam gelas kimia 4.

Setelah itu kita bandingkan warna larutan dari ke 4 tabung tersebut dengan tabung 1 sebagai standar warnanya. Larutan pada tabung 1 berwarna coklat pekat, larutan pada tabung 2 berwarna coklat, larutan pada tabung 3 berwarna kuning, dan larutan pada tabung 4 berwarna kuning pias. Dari hasil tersebut dapat kita simpulkan bahwa konsentrasi dapat mempengaruhi kesetimbangan. Selain kita bandingkan warna larutan dari ke 4 tabung tersebut, kita ukur pula tinggi larutannya. Karena tabung 1 kita gunakan sebagai standar maka yang pertama kita ukur yaitu larutan pada tabung 1 dan mendapat hasil setinggi 5 cm. Tabung 2 setinggi 5.2 cm, tabung 3 setinggi 5.1 cm, dan tabung 4 setinggi 5.5 cm.

G.    Kesimpulan

1.      Kesetimbangan adalah ketika dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar.

2.      Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan antara lain, konsentrasi, suhu, tekanan, volume, dan katalis.

3.      Pada hasil percobaaan pertama, larutan pada tabung 1 berwarna kuning pias, larutan pada tabung 2 berwarna bening, larutan pada tabung 3 berwarna coklat, dan larutan pada tabung 4 berwarna kuning pias.

4.      Perubahan warna larutan tersebut menandakan bahwa sistem telah mencapai kondisi setimbang.

5.      Pada hasil percobaan kedua, larutan pada tabung 1 berwarna coklat pekat, larutan pada tabung 2 berwarna coklat, larutan pada tabung 3 berwarna kuning, dan larutan pada tabung 4 berwarna kuning pias.

6.      larutan pada tabung 1 setinggi 5 cm, larutan pada tabung 2 setinggi 5.2 cm, larutan pada tabung 3 setinggi 5.1 cm, dan larutan pada tabung 4 setinggi 5.5 cm.