Brilio.net - Reaksi kimia yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari tidak selalu berlangsung sampai selesai. Ada reaksi yang dapat berbalik arah dan mencapai keadaan setimbang, di mana laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik. Keadaan setimbang ini dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti konsentrasi, tekanan, dan suhu.
Untuk mengetahui seberapa jauh reaksi berlangsung dan arah pergeseran setimbang, kita dapat menggunakan konstanta kesetimbangan, yang disimbolkan dengan K. Konstanta kesetimbangan dapat dinyatakan dalam bentuk konsentrasi molar (Kc) atau tekanan parsial (Kp).
BACA JUGA :
Rumus penurunan tekanan uap, pahami pengertian, indikator, dan cara mudah menghitungnya
Dalam artikel ini, brilio.net akan membahas tentang rumus KP dalam tetapan kesetimbangan Kimia, faktor yang mempengaruhi dan cara menghitungnya. Yuk simak artikel ini yang dilansir dari berbagai sumber pada Kamis (16/11).
Definisi dan rumus KP dalam tetapan kesetimbangan kimia.
foto: freepik.com
BACA JUGA :
Rumus alkana alkena dan alkuna berturut-turut adalah, pahami konsep dasar dan penerapannya
Tetapan kesetimbangan merupakan nilai perbandingan antara konsentrasi atau tekanan parsial produk dan reaktan dalam suatu reaksi kimia yang setimbang. Nilai tetapan kesetimbangan kimia hanya dipengaruhi oleh suhu, tidak oleh konsentrasi atau tekanan awal produk dan reaktan. Ada dua jenis tetapan kesetimbangan, yaitu Kc (berdasarkan konsentrasi) dan Kp (berdasarkan tekanan parsial).
Rumus umum tetapan kesetimbangan kimia berikut ini:
K = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b
Keterangan:
- [A], [B], [C], dan [D] adalah konsentrasi molar (M) atau tekanan parsial (atm) reaktan A, B, dan produk C, D.
- a, b, c, dan d adalah koefisien stoikiometri reaktan A, B, dan produk C, D dalam persamaan reaksi.
- K adalah tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc) atau tekanan parsial (Kp).
Rumus KP dalam tetapan kesetimbangan kimia.
foto: freepik.com
rumus KP dalam kesetimbangan kimia adalah konstanta kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial gas-gas yang terlibat dalam reaksi kimia reversibel. Nilai KP hanya dipengaruhi oleh suhu, tidak oleh konsentrasi atau tekanan awal gas-gas. Rumus KP adalah:
KP = (PC)^c (PD)^d / (PA)^a (PB)^b
Keterangan:
- (P_A), (P_B), (P_C), dan (P_D) adalah tekanan parsial (atm) reaktan A, B, dan produk C, D.
- (a), (b), (c), dan (d) adalah koefisien stoikiometri reaktan A, B, dan produk C, D dalam persamaan reaksi.
(KP) adalah tetapan kesetimbangan tekanan parsial dalam atm.
Contoh, untuk reaksi:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Rumus KP-nya adalah:
KP = (PNH3)^2 / (PN2 ) (PH2)^3
Faktor-faktor yang mempengaruhi rumus KP dalam tetapan kesetimbangan kimia.
foto: freepik.com
Terdapat beberapa faktor yang bisa mempengaruhi pergeseran kesetimbangan, yaitu:
1. Konsentrasi.
Jika konsentrasi salah satu reaktan atau produk berubah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang mengurangi perubahan tersebut. Hal ini sesuai dengan prinsip Le Chatelier. Misalnya, untuk reaksi:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Jika konsentrasi (N_2) ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk membentuk lebih banyak (NH_3). Sebaliknya, jika konsentrasi (NH_3) dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri untuk membentuk lebih banyak (N_2) dan (H_2).
2. Tekanan.
Jika tekanan sistem berubah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang mengurangi perubahan tersebut. Hal ini berlaku untuk reaksi yang melibatkan gas dengan jumlah mol yang berbeda di kedua sisi. Misalnya, untuk reaksi:
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
Jika tekanan ditingkatkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk mengurangi jumlah mol gas. Sebaliknya, jika tekanan dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri untuk meningkatkan jumlah mol gas.
3. Volume.
Jika volume sistem berubah, maka tekanan parsial gas-gas juga berubah. Hal ini berpengaruh pada kesetimbangan yang melibatkan gas dengan jumlah mol yang berbeda di kedua sisi12. Misalnya, untuk reaksi:
CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
Jika volume diperkecil, maka tekanan parsial gas-gas meningkat. Hal ini menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan untuk mengurangi jumlah mol gas. Sebaliknya, jika volume diperbesar, maka tekanan parsial gas-gas menurun. Hal ini menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri untuk meningkatkan jumlah mol gas.
4. Suhu.
Jika suhu sistem berubah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang mengurangi perubahan tersebut. Hal ini tergantung pada apakah reaksi bersifat eksotermik (melepaskan panas) atau endotermik (menyerap panas)12. Misalnya, untuk reaksi:
N2(g) + O2(g) 2NO(g) + panas
Jika suhu ditingkatkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri untuk menyerap panas yang berlebih. Sebaliknya, jika suhu dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk melepaskan panas yang kurang.
5. Katalis.
Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi tanpa ikut bereaksi. Katalis tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan, hanya mempercepat tercapainya kesetimbangan.
Contoh soal rumus KP dalam tetapan kesetimbangan kimia dan pembahasannya.
foto: freepik.com
1. Diketahui reaksi kesetimbangan:
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
Jika pada saat setimbang tekanan parsial gas (SO_2) adalah 0,4 atm, tekanan parsial gas (O_2) adalah 0,2 atm, dan tekanan parsial gas (SO_3) adalah 0,8 atm, maka hitunglah nilai KP.
Jawaban:
Rumus KP adalah:
KP = (PSO3)^2 / (PSO2)^2 (PO2)
Dengan mengganti nilai tekanan parsial gas-gas, kita dapat menghitung KP sebagai berikut:
KP = (0,8)^2 / (0,4)^2 (0,2)
KP = 0,64 / 0,032
KP = 20
Jadi, nilai KP adalah 20.
2. Diketahui reaksi kesetimbangan:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Jika pada saat setimbang tekanan total gas-gas adalah 10 atm, dan fraksi mol gas (NH_3) adalah 0,4, maka hitunglah nilai KP.
Jawaban:
Rumus KP adalah:
KP = (PNH3)^2 / (PN2) (PH2)^3
Untuk menghitung tekanan parsial gas-gas, kita dapat menggunakan rumus:
Pi = xi Ptotal
Keterangana:
- (P_i) adalah tekanan parsial gas ke-i
- (x_i) adalah fraksi mol gas ke-i
- (P_{total}) adalah tekanan total gas-gas
Dengan menggunakan rumus tersebut, kita dapat menghitung tekanan parsial gas (NH_3) sebagai berikut:
PNH3 = xNH3 Ptotal
PNH3 = 0,4 10
PNH3 = 4
Untuk menghitung fraksi mol gas (N_2) dan (H_2), kita dapat menggunakan persamaan stoikiometri sebagai berikut:
N2 + 3H2 2NH3
xN2 + 3xH2 = 2xNH3
Karena jumlah fraksi mol gas-gas harus sama dengan 1, maka kita dapat menulis:
xN2 + xH2 + xNH3 = 1
Dengan menyelesaikan sistem persamaan tersebut, kita dapat menemukan nilai fraksi mol gas (N_2) dan (H_2) sebagai berikut:
xN2 = 0,2
xH2 = 0,1333
Dengan demikian, tekanan parsial gas (N_2) dan (H_2) adalah:
PN2 = xN2 Ptotal
PN2 = 0,210
PN2 = 2
PH2 = xH2 Ptotal
PH2 = 0,1333 10
PH2 = 1,333
Dengan mengganti nilai tekanan parsial gas-gas, kita dapat menghitung KP sebagai berikut:
KP = (PNH3)^2 / (PN2) (PH2)^3
KP = (4)^2 / (2) (1,333)^3
KP = 4,7416
KP = 3,37
Jadi, nilai KP adalah 3,37.
3. Diketahui reaksi kesetimbangan:
PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
Jika pada saat setimbang tekanan total gas-gas adalah 2 atm, dan fraksi mol gas (PCl_5) adalah 0,6, maka hitunglah nilai KP.
Jawaban:
Rumus KP adalah:
KP = (PPCl3)(PCl2) / (PPCl5)
Untuk menghitung tekanan parsial gas-gas, kita dapat menggunakan rumus:
Pi = xi Ptotal
Keterangan:
- (P_i) adalah tekanan parsial gas ke-i
- (x_i) adalah fraksi mol gas ke-i
- (P_{total}) adalah tekanan total gas-gas
Dengan menggunakan rumus tersebut, kita dapat menghitung tekanan parsial gas (PCl_5) sebagai berikut:
PPCl5 = xPCl5 Ptotal
PPCl5 = 0,6 2
PPCl5 = 1,2
Untuk menghitung fraksi mol gas (PCl_3) dan (Cl_2), kita dapat menggunakan persamaan stoikiometri sebagai berikut:
PCl5 PCl3 + Cl2
xPCl5 = xPCl3 + xCl2
Karena jumlah fraksi mol gas-gas harus sama dengan 1, maka kita dapat menulis:
xPCl5 + xPCl3 + xCl2 = 1
Dengan menyelesaikan sistem persamaan tersebut, kita dapat menemukan nilai fraksi mol gas (PCl_3) dan (Cl_2) sebagai berikut:
xPCl3 = 0,2
xCl2 = 0,2
Dengan demikian, tekanan parsial gas (PCl_3) dan (Cl_2) adalah:
PPCl3 = xPCl3 Ptotal
PPCl3 = 0,2 2
PPCl3 = 0,4
PCl2 = xCl2 Ptotal
PCl2 = 0,2 2
PCl2 = 0,4
Dengan mengganti nilai tekanan parsial gas-gas, kita dapat menghitung KP sebagai berikut:
KP = (PPCl3) (PCl2) / (PPCl5)
KP = (0,4) (0,4) / (1,2)
KP = 0,16 / 1,2
KP = 0,133
Jadi, nilai KP adalah 0,133.