1. Konsep Kesetimbangan Dinamis
Reaksi kimia dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan arahnya:
- Irreversibel: Reaksi satu arah (tidak dapat balik). Contoh: pembakaran kayu.
- Reversibel: Reaksi dua arah (dapat balik). Ditandai dengan panah ⇄.
Kesetimbangan Dinamis adalah keadaan di mana:
- Laju reaksi ke kanan (v₁) sama dengan laju reaksi ke kiri (v₂).
- Secara Makroskopis (dilihat mata), konsentrasi zat tidak berubah.
- Secara Mikroskopis (level partikel), reaksi terus berlangsung tanpa henti.
- Terjadi dalam sistem tertutup, suhu, dan tekanan tetap.
2. Jenis-Jenis Kesetimbangan
- Kesetimbangan Homogen: Semua komponen memiliki fase yang sama.
- Contoh: N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ 2NH₃(g)
- Kesetimbangan Heterogen: Komponen memiliki fase yang berbeda.
- Contoh: CaCO₃(s) ⇄ CaO(s) + CO₂(g)
3. Tetapan Kesetimbangan (K)
A. Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (K꜀)
Berdasarkan hukum kesetimbangan, untuk reaksi: aA + bB ⇄ cC + dD
K꜀ = [C]ᶜ [D]ᵈ ∕ [A]ᵃ [B]ᵇ
Aturan Penting: Hanya zat berfase gas (g) dan larutan (aq) yang dimasukkan ke rumus. Zat padat (s) dan cair murni (l) diabaikan (nilainya dianggap 1).
B. Tetapan Kesetimbangan Tekanan (Kₚ)
Hanya berlaku untuk komponen berfase gas (g).
Kₚ = (P꜀)ᶜ (Pᵈ)ᵈ ∕ (Pₐ)ᵃ (Pᵦ)ᵇ
C. Hubungan K꜀ dan Kₚ
Kₚ = K꜀ (RT)ᵟⁿ
- R : Konstanta gas (0.082 L atm ∕ mol K)
- T : Suhu mutlak (Kelvin)
- Δn : (Σ koefisien produk gas) − (Σ koefisien reaktan gas)
4. Manipulasi Nilai K
Jika suatu persamaan reaksi dimodifikasi, nilai K akan berubah sebagai berikut:
- Jika reaksi dibalik: K_baru = 1 ∕ K_lama
- Jika reaksi dikali n: K_baru = (K_lama)ⁿ
- Jika reaksi dibagi n: K_baru = ⁿ√(K_lama)
- Jika reaksi dijumlahkan: K_total = K₁ × K₂
5. Pergeseran Kesetimbangan (Azas Le Chatelier)
Jika pada sistem kesetimbangan diberikan gangguan, sistem akan bergeser untuk meminimalkan gangguan tersebut.
| Faktor Gangguan | Tindakan | Arah Pergeseran |
| Konsentrasi | Ditambah | Bergeser menjauhi zat yang ditambah |
| Dikurangi | Bergeser mendekati zat yang dikurangi | |
| Suhu | Dinaikkan | Bergeser ke arah Endoterm (+ΔH) |
| Diturunkan | Bergeser ke arah Eksoterm (−ΔH) | |
| Tekanan | Diperbesar | Bergeser ke jumlah koefisien gas kecil |
| (Volume kecil) | Diperkecil | Bergeser ke jumlah koefisien gas besar |
| Katalis | Ditambah | Tidak bergeser, hanya mempercepat setimbang |
6. Derajat Disosiasi (α)
Menyatakan perbandingan molekul yang terurai dengan molekul mula-mula.
α = mol zat terurai ∕ mol zat mula-mula
7. Kesetimbangan dalam Industri
Dua proses utama yang menerapkan Azas Le Chatelier:
- Proses Haber-Bosch (Pembuatan Amonia):
- N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ 2NH₃(g) ΔH = −92.4 kJ
- Agar hasil maksimal: Tekanan tinggi, suhu optimal (400–500 °C), dan katalis Fe.
- Proses Kontak (Pembuatan Asam Sulfat):
- Oksidasi SO₂ menjadi SO₃ menggunakan katalis V₂O₅.