Pengertian Kesetimbangan Kimia dan Sistemnya

Pengertian Kesetimbangan Kimia dan Sistemnya

Reaksi kimia adalah perubahan spontan pereaksi menjadi hasil reaksi menuju kesetimbangan. Suatu kesetimbangan kimia mempunyai konstanta kesetimbangan yang nilainya bergantung pada suhu dan jenis kesetimbangan. Keadaan setimbang sistem dengan lingkungan yang ditandai kesamaan gaya, suhu, atau potensial listrik disebut dengan kesetimbangan statis karena tidak terjadi perpindahan materi antara sistem ke lingkungan. Sedangkan kesetimbangan yang terjadi dalam sistem itu sendiri dan bukan sistem dengan lingkungan disebut kesetimbangan dinamis, karena di dalam sistem terus berlangsung perubahan. (Syukri, 1999)

Kesetimbangan kimia merupakan proses dinamik. Bila laju reaksi maju dan reaksi balik sama besar dan konsentrasi reaktan dan produk tidak lagi berubah seiring berjalannya waktu, maka tercapailah kesetimbangan kimia (chemical equilibrium). Kesetimbangan kimia melibatkan zat-zat yang berbeda untuk reaktan dan produknya. Kesetimbangan antara dua fasa dari zat yang sama dinamakan kesetimbangan fisis (physical equilibrium) karena perubahan yang terjadi hanyalah proses fisis.

Sistem kesetimbangan dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Kesetimbangan Homogen (homogeneus equilibrium), berlaku untuk reaksi yang semua spesi bereaksinya berada pada fasa yang sama. Contoh dari kesetimbangan fasa gas homogen adalah penguraian N2O4.
2. Kesetimbangan Heterogen (heterogeneus equilibrium), reaksi reversibel yang melibatkan reaktan dan produk yang fasanya berbeda. Sebagai contoh, ketika kalsium karbonat dipanaskan dalam wadah tertutup, kesetimbangan berikut akan tercapai:

 CaO (s) + CO2 (g)DCaCO3 (s)

(Raymond Chang, 2001).  

Kelarutan suatu senyawa dalam suatu pelarut didefinisikan sebagai jumlah terbanyak (yang dinyatakan baik dalam gram atau dalam mol) yang akan larut dalam kesetimbangan dalam volume pelarut tertentu. Meskipun pelarut-pelarut selain air digunakan dalam banyak aplikasi, larutan dalam air adalah yang paling penting dan bagus disini. Garam menunjukkan interval kelarutan yang besar dalam air. (Oxtoby, 2001)

Kelarutan dapat dipengaruhi oleh suhu dan tekanan. Suatu larutan lewat jenuh merupakan kesetimbangan dinamis. Kesetimbangan itu dapat bergeser bila suhu dinaikkan. Pada umumnya kelarutan zat padat dalam larutan bertambah bila suhu dinaikkan, karena umumnya proses pelarutan bersifat endotermik. Akan tetapi ada zat yang bersifat eksotermik dalam melarut. Sedangkan pengaruh tekanan udara, tekanan udara di atas cairan berpengaruh kecil sekali terhadap kelarutan zat padat dan cair dalam pelarut cair. Akan tetapi kelarutan suatu gas bertambah dalam larutan bila tekanan parsial gas tersebut di permukaan bertambah besar. (Syukri, 1999)

Larutan jenuh suatu garam, yang juga mengandung garam tersebut yang tak larut, dengan berlebihan, merupakan suatu sistem kesetimbangan terhadap mana hukum kegiatan massa dapat diberlakukan. Misalnya, jika endapan perak klorida ada dalam kesetimbangan dengan larutan jenuhnya, maka kesetimbangan yang berikut terjadi :

 Ag + + Cl -D    AgCl

Ini merupakan kesetimbangan heterogen, karena AgCl ada dalam fase padat, sedang ion Ag + dan Cl – ada dalam fase terlarut. Tetapan kesetimbangan dapat ditulis sebagai

Konsentrasi perak klorida dalam fase padat tak berubah, dan karenanya dapat dimasukkan ke dalam suatu tetapan baru, Ksp, yang dinamakan hasil kali kelarutan :

Ksp = [Ag+] [Cl-]

Jadi, dalam larutan jenuh perak klorida, pada suhu konstan (dan tekanan konstan), hasil kali konsentrasi ion perak dan ion klorida, adalah konstan.

Apa yang telah dikatakan untuk perak klorida, dapat diperluas secara umum. Untuk larutan jenuh suatu elektrolit AvABvB, yang ter-ion menjadi ion-ion vAAm+ dan vBBn- :

vAAm+ + vBBn-D    AvABvB

Hasil kali kelarutan (Ksp) dapat dinyatakan sebagai :

Ksp = [Am+]vA x [Bn-]vB

Jadi dapat dinyatakan, bahwa dalam larutan jenuh suatu elektrolit yang sangat sedikit larut, hasil kali konsentrasi dari ion-ion pembentuknya untuk setiap suhu tertentu adalah konstan, dengan konsentrasi ion pangkat dengan bilangan yang sama dengan jumlah masing-masing ion bersangkutan yang dihasilkan oleh disosiasi dari satu molekul elektrolit. Prinsip ini mula-mula dinyatakan oleh W.Nerst pada tahun 1889. (Svehla, 1999)

Hasil kali kelarutan dihitung hanya untuk garam-garam yang sedikit dapat larut, karena hubungan Ksp berlaku tepat hanya untuk larutan encer. Kebanyakan garam ini dapat disebut tak-dapat-larut. Jika substitusi konsentrasi-konsentrasi ion yang diketahui ke dalam rumus hasil kali kelarutan menghasilkan harga perhitungan yang kurang dari Ksp untuk garam tersebut, dapatlah disimpulkan bahwa tak terbentuk endapan. Jelas dari hubungan hasil kali kelarutan bahwa suatu ion tak dapat sepenuhnya dibuang dari larutan dengan membentuk endapan tak-dapat-larut dengan suatu ion lain. Tetapi, penambahan satu ion dengan sangat berlebihan dapat mengurangi konsentrasi ion lain sampai ke titik yang dapat diabaikan. (Keenan,1992)

Apabila larutan jenuh dibuat pada suhu tertentu kemudian suhu diturunkan maka akibatnya adalah pengendapan kelebihan zat terlarut dalam larutan. Tetapi dalam beberapa kejadian semua zat terlarut tetap dalam keadaan larut. Karena kuantitas zat terlarut dalam hal ini lebih besar daripada larutan jenuh normal pada suhu tertentu, larutan demikian dinamakan larytan lewat jenuh (supersaturated). (Petrucci, 1999)

Pertanyaan  mendasar yang dapat diajukan mengenai reaksi pengendapan ialah apakah reaksi ini dapat terjadi pada suatu keadaan tertentu.  Jika Q adalah nilai hasil kali ion-ion yang terdapat dalam larutan, maka kesimpulan yang lebih umum mengenai pengendapan dasar larutan adalah :

Pengendapan terjadi jika Q > Ksp

Pengendapan tak terjadi jika Q < Ksp

Larutan tepat jenuh jika Q = Ksp