Pengertian Kesetimbangan Kimia, Ciri, Jenis, Rumus, dan Contoh Soal

Quipperian, apakah Anda pernah menyelam di lautan? Kalau iya, tentu banyak terumbu karang yang bisa dilihat kan?

Tahukah anda, terbentuknya terumbu karang di lautan merupakan contoh reaksi kesetimbangan kimia, Kamu tahu. Kesetimbangan kimia adalah keadaan dalam reaksi kimia ketika konsentrasi produk dan reaktan tidak berubah dari waktu ke waktu.

Untuk informasi lebih jelas tentang kesetimbangan kimia mulai dari pengertian, jenis, rumus, hingga contoh soal bisa disimak pada ulasan berikut ini ya.

Definisi Kesetimbangan Kimia

Ada berbagai macam reaksi dalam kimia. Salah satunya adalah reaksi kesetimbangan kimia atau disebut juga kesetimbangan dinamis.

Reaksi kesetimbangan kimia adalah keadaan dalam reaksi kimia ketika konsentrasi produk dan reaktan tidak berubah seiring waktu. Kesetimbangan ini tercapai bila laju reaksi ke kanan (reaksi maju) sama dengan laju reaksi ke kiri (reaksi balik) pada waktu yang bersamaan.

Misalnya kita ibaratkan dengan migrasi penduduk dari satu desa ke desa lain. Kesetimbangan tercapai jika pada saat yang sama jumlah penduduk yang berpindah dari desa A ke desa B sama dengan jumlah penduduk yang berpindah dari desa B ke desa A. Dengan demikian jumlah penduduk di kedua desa tersebut tidak sama. tidak berubah.

Persamaan reaksi kesetimbangan kimia ini dapat ditulis dengan memasukkan panah bolak-balik (⇋). Panah menunjukkan bahwa reaksi berlangsung di kedua arah.

Reaksi ke kanan disebut reaksi maju, sedangkan reaksi ke kiri disebut reaksi balik.

Karakteristik Kesetimbangan Kimia

Ciri-ciri kesetimbangan kimia adalah sebagai berikut:

• Reaksi berlanjut ke arah yang berlawanan.
• Reaksi terjadi di ruangan tertutup, suhu dan tekanan konstan.
• Laju reaksi ke arah produk (disebut juga produk dan terletak di sebelah kanan persamaan) dan menuju reaktan (disebut juga reaktan dan terletak di sebelah kiri persamaan) adalah sama.
• Tidak ada perubahan makroskopik, yaitu perubahan yang dapat diukur atau dilihat.
• Perubahan mikroskopis (perubahan tingkat partikel) bertahan.
• Semua komponen tetap ada.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia

Menurut prinsip Le Chatelier, jika terjadi perubahan pada suatu kesetimbangan, akan terjadi reaksi terhadap perubahan tersebut.

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia adalah volume, tekanan, suhu, dan konsentrasi. Perubahan apa yang terjadi dalam reaksi kesetimbangan kimia jika dipengaruhi oleh faktor-faktor ini? Berikut penjelasannya.

1. Pengaruh volume pada kesetimbangan

Untuk reaksi kesetimbangan yang melibatkan gas, pengurangan volume akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah molekul yang lebih sedikit. Sebaliknya, peningkatan volume akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah dengan jumlah molekul yang lebih banyak sehingga kesetimbangan dapat tercapai.

2. Pengaruh tekanan pada kesetimbangan

Tekanan juga dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia. Ketika tekanan dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya lebih sedikit.

Sebaliknya, ketika tekanan berkurang, kesetimbangan akan bergeser ke arah dengan jumlah molekul yang lebih banyak.

3. Pengaruh suhu pada kesetimbangan

Menurut prinsip Le Chatelier, jika suhu kesetimbangan dinaikkan, kesetimbangan akan bergerak ke arah reaksi endoterm, yaitu reaksi kimia yang menyerap kalor (kalor).

Sebaliknya penurunan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah reaksi eksoterm, yaitu reaksi kimia yang menghasilkan kalor (kalor).

4. Pengaruh konsentrasi terhadap keseimbangan

Ketika konsentrasi salah satu reaktan atau produk dalam reaksi kesetimbangan diubah, komposisi campuran kesetimbangan juga akan berubah untuk meminimalkan efek perubahan konsentrasi.

Jadi, jika konsentrasi reaktan ditambahkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah produk. Sedangkan jika konsentrasi produk ditambahkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaktan.

Jenis Kesetimbangan Kimia

Berdasarkan bentuknya, kesetimbangan kimia dibagi menjadi dua jenis, yaitu kesetimbangan homogen dan heterogen. Apa perbedaan antara dua jenis kesetimbangan kimia?

1. Kesetimbangan homogen

Kesetimbangan homogen adalah reaksi kesetimbangan kimia di mana zat yang terlibat memiliki keadaan yang sama. Contoh:

• Kesetimbangan antara larutan dan larutan
  Contoh: Fe³⁺ _(SAYA) + SCN^– _(SAYA) ⇋ [Fe(SCN)]²⁺ _(SAYA)

• Kesetimbangan antara gas dan gas
  Contoh: N_2(g) + O_2(g) ⇋ ₂TIDAK _(G)

2. Kesetimbangan heterogen

Kebalikan dari kesetimbangan homogen, kesetimbangan heterogen adalah reaksi kesetimbangan kimia di mana zat yang terlibat memiliki keadaan yang berbeda. Contoh:

• Kesetimbangan antara padatan dan gas
  Contoh: CaCO_{3 (S)} ⇋ CaO _(S) + CO_2(g)

• Kesetimbangan antara gas dan cairan
  Contoh: CO_2(g) + H_2(g) ⇋ CO _(G) + H₂HAI _(l)

• Kesetimbangan antara padatan dan larutan
  Contoh: BaSO_4(s) ⇋ Ba²⁺ _(SAYA) + JADI^2-_{4 (aq)}

• Kesetimbangan antara gas, padat dan cair
  Contoh: NaHCO_3(s) ⇋ Na₂BERSAMA_3(s) + H₂HAI_(l) + CO_2(g)

Rumus Kesetimbangan Kimia

Dalam reaksi kesetimbangan kimia homogen, rumus berikut berlaku:

mA _(G) + nB _(G) ⇋ buah _(G) + qD _(G)

Sedangkan pada reaksi kesetimbangan kimia heterogen, berlaku rumus:

mA _(G) + nB _(S) ⇋ buah _(G) + qD _(G)

Dari rumus di atas, diperoleh beberapa rumus dalam kesetimbangan kimia, antara lain:

1. Tetapan konsentrasi kesetimbangan (Kc)

Rumus konstanta kesetimbangan (Kc) adalah:

Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi suatu zat (Kc) hanya berlaku untuk zat yang berupa larutan (aq) dan gas (g). Sedangkan zat padat (s) dan cair (cairan) tidak termasuk dalam persamaan konstanta kesetimbangan.

Contoh:

2. Tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp)

Konstanta kesetimbangan tekanan parsial hanya berlaku untuk zat yang berwujud gas (g). Sedangkan zat yang padat (s) dan cair (cairan) tidak termasuk dalam persamaan konstanta kesetimbangan.

Berikut adalah rumus tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp).

Informasi:

• P_A = tekanan parsial zat A
• P_B = tekanan parsial zat B
• P_C = tekanan parsial zat C
• P_D = tekanan parsial zat D

Contoh Kesetimbangan Kimia dalam Kehidupan Sehari-hari

Tanpa disadari, reaksi kesetimbangan kimia sebenarnya cukup sering terjadi dalam kehidupan kita sehari-hari. Apakah mereka? Yuk, simak contoh kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari berikut ini.

1. Derajat keasaman (pH) darah dan jaringan tubuh

Di dalam darah dan jaringan tubuh, terjadi reaksi kesetimbangan antara asam karbonat dalam darah dan ion hidrogen karbonat dan ion hidrogen.

H₂HAI _(l) + CO_2(g) ⇋ H₂BERSAMA_{3 (aq)} ⇋ HCO₃^– _(SAYA) + H⁺ _(SAYA)

Jika darah bersifat asam, jumlah ion H⁺ meningkat sehingga kesetimbangan reaksi bergeser ke kiri. Sebaliknya, bila bersifat basa, jumlah ion H⁺ berkurang sehingga kesetimbangan reaksi bergeser ke kanan.

2. Keseimbangan di dalam mulut

Selain darah dan jaringan tubuh, keseimbangan juga terjadi di mulut. Hal ini dikarenakan enamel gigi mengandung senyawa kalsium hidroksiapatit (Ca₅(PO₄)₃OH).

ca₅(PO₄)₃OH ⇋ 5 Ca₂⁺ _(SAYA) +3PO₄^3- _(SAYA) + OH^– _(SAYA)

Ketika Anda makan makanan asam, ion H⁺ dalam makanan akan mengikat OH^– dan PO₄^3-. Pengikatan tersebut menyebabkan konsentrasi OH^– dan PO₄^3- menurun sehingga reaksi bergeser ke kanan dan konsentrasi Ca₅(PO₄)₃OH berkurang. Hal inilah yang menyebabkan enamel gigi rusak sehingga menyebabkan sakit gigi.

3. Peredaran oksigen dalam tubuh

Contoh lain dari keseimbangan kimiawi dalam kehidupan sehari-hari adalah peredaran oksigen dalam tubuh manusia. Oksigen yang masuk ke dalam darah diikat oleh hemoglobin (Hb) menurut persamaan reaksi kesetimbangan, yaitu:

Hb + O₂ ⇋ HbO₂

Selanjutnya akan terjadi reaksi kesetimbangan di paru-paru dimana reaksi berlangsung ke kanan, yaitu oksigen di udara terikat menjadi HbO₂.

4. Perubahan wujud air

Anda pasti pernah merebus air dalam wadah tertutup bukan? Ini juga termasuk salah satu contoh reaksi kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari, Kamu tahu.

Saat merebus air dalam wadah tertutup, keadaan air berubah dari cair menjadi uap. Selain itu, Anda juga bisa mengamati proses kondensasi uap air yang terbentuk sehingga air yang berbentuk uap kembali menjadi cair.

Jika Anda menulis persamaan kesetimbangan untuk perubahan keadaan air ini, akan terlihat seperti berikut.

H₂HAI_(l) ⇋ H₂HAI _(G)

Contoh Soal dan Pembahasan Kesetimbangan Kimia

Yuk, simak beberapa contoh soal dan pembahasan tentang kesetimbangan kimia di bawah ini agar kamu lebih paham tentang materi pelajaran Kimia ini.

Contoh 1

Dalam ruangan 2 L terjadi reaksi kesetimbangan:

2SO_3(g) ⇋ 2SO_2(g) + O_2(g)

Keadaan Substansi	JADI3 (mol)	JADI2 (mol)	HAI2 (mol)
Seimbang	0,2	0,2	0,1

Tentukan harga tetapan kesetimbangan (Kc) dari data tersebut!

Diskusi

2SO_3(g) ⇋ 2SO_2(g) + O_2(g)

Jadi, harga tetapan kesetimbangan (Kc) untuk reaksi tersebut adalah 5 x 10^-2

Contoh 2

Pada reaksi kesetimbangan:

4NH_3(g) +5O_2(g) ⇋ 4TIDAK_(G) +6N₂ΔH = -904 kJ

Jika amonia ditambahkan pada suhu konstan, ke arah manakah kesetimbangan akan bergeser?

Diskusi

4NH_3(g) +5O_2(g) ⇋ 4TIDAK_(G) +6N₂ΔH = -904 kJ

Jika konsentrasi amoniak (NH₃) ditambahkan, kesetimbangan akan bergeser ke kanan karena reaksi berlangsung pada suhu tetap, sehingga nilai Kc tetap.

Contoh 3

Reaksi kesetimbangan:

2 jam₂S_(G) +3O_2(g) ⇋ 2H₂HAI_(G) +2SO_2(g)

Jika tekanan diperbesar, ke arah manakah kesetimbangan akan bergeser?

Diskusi

Jika tekanan dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke zat yang jumlah molekulnya lebih sedikit, yaitu ke kanan dan gas SO2₂ dan gas H₂Wahai meningkat.

Ini adalah pembahasan tentang kesetimbangan kimia. Semoga bisa menambah pemahaman kalian tentang materi pelajaran Kimia ini ya.