Diketahui:

• V = 2 L
• n awal N₂O₄ = 0,5 mol
• $\alpha$ = 30%

Ditanyakan:

$K_{\text{c}}?\$

Dijawab:

Tetapan Kesetimbangan ⟶ Pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi zat-zat produk yang dipangkatkan koefisien reaksinya, dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat reaktan yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.

Secara umum untuk reaksi kesetimbangan berikut:

aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)

rumusan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi ($K_{\text{c}}$) adalah 

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{C}\right]^c\left[\text{D}\right]^d}{\left[\text{A}\right]^a\left[\text{B}\right]^b}$

Keterangan:

•  [A] = konsentrasi kesetimbangan A
•  [B] = konsentrasi kesetimbangan B
•  [C] = konsentrasi kesetimbangan C
•  [D] = konsentrasi kesetimbangan D

*Zat padat murni (s) dan zat cair murni (l) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi.

Untuk reaksi:

N₂O₄(g) ⇌ 2NO(g) + O₂(g)   

Tetapan kesetimbangannya adalah

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{NO}\right]^2\left[\text{O}_2\text{}\right]}{\left[\text{N}_2\text{O}_4\right]}\ \ \$

• Tentukan mol pada saat reaksi (mol yang terdisosiasi)

$\alpha=\frac{\text{mol yang terdisosiasi}}{\text{mol mula−mula}}\times100\%\$

$\text{mol yang terdisosiasi}=\frac{\alpha\times\text{mol mula-mula}}{100\%}$

$\text{mol yang terdisosiasi}=\frac{30\%\times0,5\ \text{mol }}{100\%}\$

$\text{mol yang terdisosiasi}=0,15\ \text{mol }\ \$

• Buat persamaan reaksi kesetimbangan dan tentukan mol mula-mula, mol reaksi, dan mol saat setimbang

• Tentukan konsentrasi zat-zat saat setimbang

$M\ =\frac{n}{V}$

$\left[\text{N}_2\text{O}_4\right]=\frac{n\ \text{N}_2\text{O}_4\ \text{saat setimbang}}{V}=\frac{0,35\ \text{mol}}{2\ \text{L}}=0,175\ \text{M}=1,75\times10^{-1\ }\text{M}$

$\left[\text{NO}\right]=\frac{n\ \text{NO}\ \text{saat setimbang}}{V}=\frac{0,30\ \text{mol}}{2\ \text{L}}=0,15\ \text{M}=1,5\times10^{-1\ }\text{M}\$

$\left[\text{O}_2\right]=\frac{n\ \text{O}_2\ \text{saat setimbang}}{V}=\frac{0,15\ \text{mol}}{2\ \text{L}}=0,075\ \text{M}=7,5\times10^{-2\ }\text{M}$

• Hitung tetapan kesetimbangan

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{NO}\right]^2\left[\text{O}_2\text{}\right]}{\left[\text{N}_2\text{O}_4\right]}\ \ \ \$

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{1,5}\times10^{-1}\right]^2\left[\text{7,5}\times10^{-2}\text{}\right]}{\left[\text{1,75}\times10^{-1}\right]}\ \ \ \ \$

$K_{\text{c}}=\frac{\left(\text{2,25}\times10^{-2}\right)\left(\text{7,5}\times10^{-2}\text{}\right)}{\left(\text{1,75}\times10^{-1}\right)}\ \ \ \ \ \$

$K_{\text{c}}=\frac{\text{16,875}\times10^{-4}}{\text{1,75}\times10^{-1}}\ \ \ \ \ \ \$

$K_{\text{c}}=9,64\times\ 10^{-3}\ \ \ \ \ \ \$

Jadi K_c untuk soal di atas adalah 9,64 x 10^-3.

Diketahui:

• Persamaan reaksi: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)
• M awal H₂ = 1 M
• M awal I₂ = 1 M
• K_C = 16

Ditanyakan:

M HI saat setimbang

Dijawab:

Tetapan Kesetimbangan ⟶ Pada suhu tertentu, hasil kali konsentrasi zat-zat produk yang dipangkatkan koefisien reaksinya, dibagi dengan hasil kali konsentrasi zat-zat reaktan yang dipangkatkan dengan koefisien reaksinya.

Secara umum untuk reaksi kesetimbangan berikut:

aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)

rumusan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi ($K_{\text{c}}$) adalah 

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{C}\right]^c\left[\text{D}\right]^d}{\left[\text{A}\right]^a\left[\text{B}\right]^b}$

Keterangan:

•  [A] = konsentrasi kesetimbangan A
•  [B] = konsentrasi kesetimbangan B
•  [C] = konsentrasi kesetimbangan C
•  [D] = konsentrasi kesetimbangan D

*Zat padat murni (s) dan zat cair murni (l) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi.

Untuk reaksi:

H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)

Tetapan kesetimbangannya adalah

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{HI}\right]^2}{\left[\text{H}_2\right]\left[\text{I}_2\right]}\$

• Buat persamaan reaksi kesetimbangan dan tentukan mol mula-mula, mol reaksi, dan mol saat setimbang

• Cari konsentrasi H₂ yang bereaksi (x) menggunakan rumus tetapan kesetimbangan

$K_{\text{c}}=\frac{\left[\text{HI}\right]^2}{\left[\text{H}_2\right]\left[\text{I}_2\right]}\ \$

$16=\frac{\left[\text{2x}\right]^2}{\left[\text{1-x}\right]\left[\text{1-x}\right]}\ \ \$

$16=\frac{\left(\text{2x}\right)^2}{\left(\text{1-x}\right)^2}\ \ \ \$

$\sqrt{16}=\sqrt{\frac{\left(\text{2x}\right)^2}{\left(\text{1-x}\right)^2}}$

$4=\frac{\text{2x}}{\text{1-x}}\ \ \ \ \ \$

$4-4\text{x}=2\text{x}$

$6\text{x}=4\$

$\text{x}=\frac{4}{6}=\frac{2}{3}$

Konsentrasi H₂ saat setimbang = $1-\frac{2}{3}=\frac{3}{3}-\frac{2}{3}=\frac{1}{3}\ \text{M}$

Jadi konsentrasi H₂ saat setimbang adalah $\frac{1}{3}$ M.

Pergeseran kesetimbangan pengaruh konsentrasi

Perubahan konsentrasi pada suatu sistem kesetimbangan akan berakibat pada pergeseran kesetimbangan ke arah spesi yang konsentrasinya lebih kecil. 

• Jika konsentrasi salah satu spesi ditambah, kesetimbangan akan berlangsung ke arah spesi yang tidak ditambah.
• Jika konsentrasi salah satu spesi dikurangi, maka kesetimbangan akan berlangsung ke arah spesi yang dikurangi tersebut.

Untuk reaksi:

6NO(g) + 4NH₃(g) ⇌ 5N₂(g) + 6H₂O(g)

NO pada reaksi di atas merupakan pereaksi sehingga apabila konsentrasi gas NO diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk. Jika kesetimbangan bergeser ke arah produk, maka konsentrasi gas NO dan gas NH₃ (ammonia) akan berkurang, sedangkan konsentrasi gas N₂ dan gas H₂O akan meningkat.

Jadi, jika konsentrasi gas NO diperbesar, pernyataan yang benar adalah produksi gas nitrogen meningkat.

Hubungan K_p dan K_c

$K_{\text{p}}=K_{\text{c}}\left(RT\right)^{\Delta n}\$

dengan:

• $\Delta n$ = jumlah koefisien gas produk dikurangi jumlah koefisien gas pereaksi
• T = suhu
• R = tetapan gas ideal

Untuk reaksi

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

$\Delta n\ =$ koefisien produk (kanan) - koefisien pereaksi (kiri)

$\Delta n\ =2-\left(1+3\right)=2-4=-2\$

$K_{\text{p}}=K_{\text{c}}\left(RT\right)^{\Delta n}\$

$K_{\text{p}}=K_{\text{c}}\left(RT\right)^{-2}\$

$K_{\text{p}}=\frac{K_{\text{c}}}{\left(RT\right)^2}\ \$

Jadi, untuk rekasi N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) berlaku $K_{\text{p}}=\frac{K_{\text{c}}}{\left(RT\right)^2}$.

Perubahan tekanan hanya akan berpengaruh pada konsentrasi gas-gas yang ada pada kesetimbangan. Oleh karena itu, pada sistem reaksi setimbang yang tidak melibatkan gas, perubahan tekanan tidak menggeser letak kesetimbangan.

• Jika tekanan dinaikkan, kesetimbangan ke arah koefisien lebih kecil.
• Jika tekanan diturunkan, kesetimbangan ke arah koefisien lebih besar.

Pada reaksi:

A. Br₂(g) ⇌ 2Br(g)

koefisien gas kiri (pereaksi) = 1

koefisien gas kanan (produk) = 2

koefisien gas pereaksi < koefisien gas produk ⟶ dipengaruhi oleh tekanan

B. NH₄HS(s) ⇌ NH₃(g) + H₂S(g) 

koefisien gas kiri (pereaksi) = 0

koefisien gas kanan (produk) = 1 + 1 = 2

koefisien gas pereaksi < koefisien gas produk ⟶ dipengaruhi oleh tekanan

C. CaCO₃(s) ⇌ CaO(s) + CO₂(g)

koefisien gas kiri (pereaksi) = 0

koefisien gas kanan (produk) = 1

koefisien gas pereaksi < koefisien gas produk ⟶ dipengaruhi oleh tekanan

D. N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g)

koefisien gas kiri (pereaksi) = 1

koefisien gas kanan (produk) = 2

koefisien gas pereaksi < koefisien gas produk ⟶ dipengaruhi oleh tekanan

E. Fe³⁺(aq) + SCN^-(aq) ⇌ FeSCN²⁺(aq)

koefisien gas kiri (pereaksi) = 0

koefisien gas kanan (produk) = 0

reaksi kesetimbangan tidak melibatkan gas ⟶ perubahan tekanan tidak menggeser letak kesetimbangan.

Jadi reaksi kesetimbangan yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tekanan adalah reaksi Fe³⁺(aq) + SCN^-(aq) ⇌ FeSCN²⁺(aq).

Kesetimbangan dapat dipengaruhi oleh beberapa keadaan yang terkait dengan beberapa variabel berikut:

1) Konsentrasi

Perubahan konsentrasi pada suatu sistem kesetimbangan akan berakibat pada pergeseran kesetimbangan ke arah spesi yang konsentrasinya lebih kecil. 

• Jika konsentrasi salah satu spesi ditambah, maka kesetimbangan akan berlangsung ke arah spesi yang tidak ditambah (jika spesi yang ditambah pada posisi reaktan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk).
• Jika konsentrasi salah satu spesi dikurangi, maka kesetimbangan akan berlangsung ke arah spesi tersebut (jika spesi yang dikurangi pada posisi reaktan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaktan).

2) Suhu

Kenaikan suhu erat kaitannya dengan data entalpi reaksi yang menunjukkan reaksi tersebut berlangsung secara eksoterm atau endoterm.

• Jika suhu dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm (∆H = +).
• Jika suhu diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi eksoterm (∆H = -).

3) Volume dan tekanan

Kedua faktor ini memiliki hubungan yang berkebalikan dan erat kaitannya dengan koefisien total dari spesi yang bereaksi pada posisi produk dan pada posisi reaktan.

• Jika volume dinaikkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah spesi yang koefisien totalnya lebih besar.
• Jika volume diturunkan, kesetimbangan akan bergeser ke arah spesi yang koefisien totalnya lebih kecil.

Berkebalikan dengan perubahan tekanan.

• Jika tekanan dinaikkan, kesetimbangan ke arah koefisien kecil.
• Jika tekanan diturunkan, kesetimbangan ke arah koefisien besar.

Adapun penambahan katalis dapat mempercepat tercapainya keadaan setimbang, tetapi tidak menggeser kesetimbangan.

Yang ditanyakan pada soal yakni faktor apa yang dapat membuat kesetimbangan dapat cepat tercapai. Faktor konsentrasi, suhu, tekanan, dan volume akan menggeser sebuah kesetimbangan, tetapi tidak mempercepat kesetimbangan tercapai. Sebaliknya, penambahan katalis dapat mempercepat tercapainya keadaan setimbang, tetapi tidak menggeser kesetimbangan.

Jadi, jawaban yang paling tepat yakni kesetimbangan dapat cepat tercapai apabila digunakan katalis.

Katalis mempercepat tercapainya kesetimbangan, tetapi tidak menggeser kesetimbangan karena tidak mengubah komposisi kesetimbangan.

Berikut ini merupakan beberapa pengaruh katalis pada reaksi kesetimbangan.

• Katalis adalah zat yang dapat mempercepat reaksi, tetapi tidak ikut bereaksi.
• Mempercepat tercapainya proses kesetimbangan, dengan cara mempercepat reaksi maju dan reaksi balik sama besar.
• Fungsi katalisator pada awal reaksi (sebelum kesetimbangan tercapai).
• Jika kecepatan reaksi maju = kecepatan reaksi balik, maka katalis berhenti berfungsi.

Jadi berdasarkan penjelasan di atas, pernyataan yang kurang tepat mengenai peran katalis pada reaksi kesetimbangan adalah penambahan katalis dapat menggeser kesetimbangan ke arah produk.

Diketahui:

• Persamaan reaksi:  N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)  
• T = 477 ^oC + 273 = 750 K
• K_C = 1,25 x 10^-2
• R = 0,082

Ditanyakan:

K_P​? 

Dijawab:

Hubungan K_p dan K_c

$K_{\text{p}}=K_{\text{c}}\left(RT\right)^{\Delta n}\$

dengan:

• $\Delta n$ = jumlah koefisien gas produk dikurangi jumlah koefisien gas pereaksi
• T = suhu
• R = tetapan gas ideal

Untuk reaksi

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)  

$\Delta n=$ koefisien produk $-$ koefisien pereaksi

$\Delta n\ =2-4=-2$

$K_{\text{p}}=K_{\text{c}}\left(RT\right)^{\Delta n}\$

$K_{\text{p}}=1,25\times10^{-2}\left(0,082\times750\right)^{-2}\ \$

$K_{\text{p}}=\frac{1,25\times10^{-2}}{\left(0,082\times750\right)^2}\ \ \$

$K_{\text{p}}=\frac{1,25\times10^{-2}}{\left(61,5\right)^2}\ \ \ \$

$K_{\text{p}}=\frac{12,5\times10^{-3}}{3,78\times10^3}\ \ \ \ \$

$K_{\text{p}}=3,30\times10^{-6}\ \ \ \ \$

Jadi K_P untuk soal di atas adalah 3,30 x 10^-6.

Diketahui:

• K_p = 1/9
• P_total = 5 atm

Ditanyakan:

$\alpha?$

Dijawab:

K_p ⟶ tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan parsial.

Secara umum untuk reaksi kesetimbangan berikut:

aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g) + dD(g)

rumusan tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan ($K_{\text{p}}$) adalah 

$K_{\text{P}}=\frac{\left(P_{\text{C}}\right)^c\left(P_{\text{D}}\right)^d}{\left(P_{\text{A}}\right)^a\left(P_{\text{B}}\right)^b}\ \$

Keterangan:

• 𝑃_𝐴 = Tekanan parsial zat A saat setimbang
• 𝑃_𝐵 = Tekanan parsial zat B saat setimbang
• 𝑃_C = Tekanan parsial zat C sat setimbang
• 𝑃_𝐷 = Tekanan parsial zat D saat setimbang 

*HANYA fasa gas (g) yang disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan berdasarkan tekanan.

Untuk reaksi:

2HI(g) ⇌ H₂(g) + I₂(g) 

Tetapan kesetimbangannya adalah

$K_{\text{p}}=\frac{\left(\text{P}_{\text{H}_2}\right)\left(\text{P}_{\text{I}_2}\right)\text{}\text{}}{\left(\text{P}_{\text{HI}}\right)^2}\ \$

• Buat persamaan reaksi kesetimbangan dan tentukan mol mula-mula, mol reaksi, dan mol saat setimbang

misal mol awal HI = 1 mol dan mol HI saat bereaksi = x, maka:

n total = mol pereaksi pada saat setimbang + mol produk pada saat setimbang

n total = mol HI + mol H₂ + mol I₂

n total = (1-x) + 1/2x + 1/2x

n total = 1 mol

• Tentukan tekanan parsial masing-masing zat

$P=\frac{\text{mol gas yang ditanyakan}}{\text{mol gas total}}\times P_{\text{total}}\$

$P_{\text{HI}}=\frac{\text{mol HI }}{\text{mol gas total}}\times P_{\text{total}}$ $=\frac{\text{1 - x }}{\text{1}}\times5\ \text{atm = }\ 5-5\text{x}\ \text{atm}\$

$P_{\text{H}_2}=\frac{\text{mol H}_2}{\text{mol gas total}}\times P_{\text{total}}$ $=\frac{\frac{1}{2}\text{x }}{\text{1}}\times5\ \text{atm = }2,5\text{x}\text{ atm}$

$P_{\text{I}_2}=\frac{\text{mol I}_2}{\text{mol gas total}}\times P_{\text{total}}$ $=\frac{\frac{1}{2}\text{x }}{\text{1}}\times5\ \text{atm = 2,}5\text{x}\ \text{atm}$

• Tentukan mol yang bereaksi (x) dari rumus K_p

$K_{\text{p}}=\frac{\left(P_{\text{H}_2}\right)\left(P_{\text{I}_2}\right)\text{}\text{}}{\left(P_{\text{HI}}\right)^2}\ \$

$\frac{1}{9}=\frac{\left(\text{2,5x}\right)\left(\text{2,5x}\right)\text{}\text{}}{\left(\text{5 - 5x}\right)^2}$

$\sqrt{\frac{1}{9}\ \ }=\frac{\sqrt{\left(\text{2,5 x}\right)^2}}{\sqrt{\left(\text{5-5x}\right)^2}}\ \ \ \$

$\frac{1}{3}=\frac{2,5\ \text{x}}{5-\text{5x}}\ \ \$

$5-\text{5x}=7,5\text{x}\ \ \$

$12,5\text{x}\ =5\ \ \ \$

$\text{x}=\frac{5}{12,5}$

$\text{x}=0,4\$

mol HI saat bereaksi = x = 0,4

• Tentukan % HI yang terurai

$\alpha=\frac{\text{mol yang terdisosiasi}}{\text{mol mula−mula}}\times100\%\$$=\frac{0,40}{1}\times100\%\ =\ 40\%$

Jadi banyaknya HI yang terurai adalah 40%.

Pergeseran kesetimbangan pengaruh konsentrasi

Perubahan konsentrasi pada suatu sistem kesetimbangan akan berakibat pada pergeseran kesetimbangan ke arah spesi yang konsentrasinya lebih kecil. 

• Jika konsentrasi salah satu spesi ditambah, kesetimbangan akan berlangsung ke arah spesi yang tidak ditambah.
• Jika konsentrasi salah satu spesi dikurangi, maka kesetimbangan akan berlangsung ke arah spesi tersebut.

Untuk reaksi:

N₂O_4(g) ⇌  2NO_2(g)

_{Tak berwarna             cokelat-merah}

apabila konsentrasi N₂O₄ diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pereaksi atau N₂O₄. Pada reaksi ini, N₂O₄ merupakan pereaksi yang tak berwarna sehingga warna larutan akan semakin memudar.

Jadi, pada reaksi dalam soal apabila gas N₂O₄ diperkecil maka kesetimbangan bergeser ke arah pereaksi dan warna cokelat menjadi semakin memudar.