Laporan Praktikum Kesetimbangan Kimia: Asas Le Chatelier dan Penentuan Ksp

Praktikum berjudul Kesetimbangan Kimia: Asas Le Chatelier dan Penentuan Ksp. Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk memahami yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia, memahami faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia, dan memahami faktor yang mempengaruhi pengendapan dan hubungannya dengan kesetimbangan kimia. Percobaan yang dilakukan yaitu pengaruh konsentrasi terhadap posisi kesetimbangan dan pengaruh kalor/panas terhadap kesetimbangan. Prinsip kerja yang digunkan pada praktikum kesetimbangan kimia adalah analisis kualitatif.

PRAKTIKUM DASAR-DASAR REAKSI KIMIA
“KESETIMBANGAN KIMIA”

 

A. Tujuan

1. Memahami yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia.
2. Memahami faktor apa saja yang mempengaruhi kesetimbangan kimia.
3. Memahami faktor apa saja yang mempengaruhi pengendapan dan hubungan dengan kesetimbangan kimia.

B. Dasar Teori

1. Reaksi Kimia

Reaksi kimia dapat berlangsung satu arah maupun dua arah, namun hanya sedikit reaksi kimia yang berlangsung satu arah. Kebanyakan merupakan reaksi reversible (bolak-balik). Pada awal proses reversible, reaksi berjalan maju ke arah pembentukan produk. Setelah beberapa molekul produk terbentuk proses balik berlangsung, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Jika laju reaksi maju dan reaksi balik sama besar dan konsentrasinya tidak lagi berubah dari reaktan dan produk seiring berjalannya waktu, maka tercapailah suatu kesetimbangan kimia (Chang, 2004).

• Ciri-Ciri Reaksi Kimia dan Contoh Perubahannya 

2. Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan kimia merupakan proses dinamik. Reaksi kesetimbangan kimia juga melibatkan zat-zat yang berbeda untuk reaktan dan produknya. Kesetimbangan antara dua fase dari zat yang sama dinamakan kesetimbangan fisis karena perubahan yang terjadi hanyalah proses fisis. Reaksi reversibel yang terjadi dalam zat kimia misalnya reaksi yang melibatkan nitrogen dioksida (NO₂) dan nitrogen tetroksida (N₂O₄) tahapan reaksinya sebagai berikut:

N₂O_4(g) ↔ 2NO_2(g)

N₂O₄ adalah gas tak berwarna, sementara NO₂ berwarna coklat gelap. Jika sejumlah N₂O₄ diinjeksikan ke dalam tabung kosong, warna coklat muda akan segera terlihat yang mengidentifikasikan pembentukan molekul NO₂. Dapat dimulai juga dengan NO₂ murni atau campuran dari NO₂ dan N₂O₄, maka akan terlihat perubahan warna pada awalnya yang disebabkan pembentukan NO₂ (jika warna semakin tua) atau oleh berkurangnya NO₂ (jika warna memudar) dan akhirnya tidak ada lagi perubahan warna NO₂. Bergantung pada suhu sistem bereaksi dan pada jumlah awal NO₂ dan N₂O₄ (Chang, 2004).

Banyak reaksi-reaksi kimia yang berjalan tidak sempurna, artinya reaksi-reaksi tersebut berjalan sampai pada suatu titik dan akhirnya berhenti dengan meninggalkan zat-zat yang tidak bereaksi. Pada temperatur, tekanan, dan konsentrasi tertentu titik pada saat reaksi tersebut berhenti sama. Hubungan antara konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi tetap. Pada saat ini reaksi dalam keadaan setimbang. Pada saat setimbang, kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri, sehingga kesetimbangan yang dimaksud adalah kesetimbangan dinamis. Jika sebenarnya reaksi masih ada tetapi karena kecepatannya sama, seakan-akan reaksi terhenti. Atas dasar ini dapat dianggap hampir semua reaksi berhenti pada saat kesetimbangan. Untuk reaksi sempurna, kesetimbangan sangat berat di sebelah kanan (Sukardjo, 1997).

Kesetimbangan dibagi menjadi dua, yaitu kesetimbangan homogen dan heterogen. Homogen jika kesetimbangan terdapat dalam satu fase (gas, cairan tunggal, padat tunggal). Heterogen jika kesetimbangan terdapat lebih dari satu fase (gas, padat, gas cairan, padat cairan, atau padat-padat). Asas Le Chatelier yaitu jika dalam suatu sistem kesetimbangan diberikan aksi, maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi itu sekecil mungkin. Beberapa aksi yang dapat menimbulkan perubahan pada sistem kesetimbangan antara lain perubahan konsentrasi, perubahan volume, perubahan suhu, dan penambahan katalisator. Pergeseran sistem dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:

a. Perubahan konsentrasi

Bila ke dalam suatu sistem kesetimbangan, konsentrasi salah satu komponennya ditambah maka kesetimbangan akan bergeser dari arah penambahan itu dan bila salah satu komponen dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pengurangan itu. Contohnya sebagai berikut:

FeSCN²⁺_(aq) ↔ Fe³⁺_(aq) + SCN^-_(aq)
merah ↔ kuning pucat + tak berwarna

Jika natrium triosianat (NaSCN) ditambahkan ke dalam larutan berarti penambahan konsentrasi SCN^- (berasar dari penguraian NaSCN) maka beberapa ion Fe³⁺ bereaksi dengan ion SCN^- yang ditambahkan, sehingga reaksi bergeser ke arah kiri dari arah kanan (Chang, 2004).

b. Perubahan volume dan tekanan

Pada umumnya, peningkatan tekanan (penurunan volume) menghasilkan reaksi bersih yang menurunkan jumlah total mol gas (reaksi balik) dan penurunan tekanan (peningkatan volume) menghasilkan reaksi bersih yang meningkatkan jumlah mol gas (reaksi maju). Untuk reaksi yang tidak menghasilkan perubahan mol gas, perubahan tekanan tidak mempengaruhi kesetimbangan. Contoh reaksinya sebagai berikut:

N₂O_4(g) ↔ 2NO_2(g)

Qc > Kc, reaksi bersihnya bergeser ke arah kiri sampai Qc = Kc. Penurunan tekanan akan menghasilkan Qc < Kc, maka reaksi ke arah kanan (Chang, 2004).

c. Perubahan suhu

Perubahan konsentrasi, tekanan atau volume dapat mengubah posisi kesetimbangan, tetapi tidak dapat mengubah nilai konstanta kesetimbangan. Hanya perubahan suhu yang dapat mengubah konstanta kesetimbangan. Pembentukan NO₂ dari N₂O₄ adalah proses endotermik.

N₂O_4(g) ↔ 2NO_2(g)            ΔH = 58,0 kJ

Pada kesetimbangan, pengaruh kalor adalah mol karena tidak ada reaksi bersih. Namun jika sistem kesetimbangan dipanaskan maka menyebabkan terurainya molekul N₂O₄ menjadi NO₂ sehingga konstanta kesetimbangan meningkat dengan meningkatnya suhu (Chang, 2004).

d. Katalis

Katalis meningkatkan laju reaksi terjadinya reaksi. Untuk reaksi reversibel, katalis mempengaruhi laju reaksi maju sama besar dengan reaksi balik. Jadi keberadaan katalis tidak mengubah konstanta kesetimbangan dan tidak pula menggeser posisi sistem kesetimbangan. Akan tetapi mempercepat laju reaksi maju dan reaksi balik sehingga campuran kesetimbangan tercapai lebih cepat (Chang, 2004).

3. Konstanta Kesetimbangan

Konsentrasi kesetimbangan ditandai dengan “[  ]”. Kecepatan reaksi kimia pada suhu konstan sebanding dengan hasil kali konsentrasi zat yang bereaksi. Reaksi kimia bergerak menuju kesetimbangan yang dinamis, dimana terdapat reaktan dan produk, tetapi kedudukannya tidak lagi mempunyai kecenderungan untuk berubah. Konsentrasi produk jauh lebih besar daripada konsentrasi reaktan yang belum bereaksi di dalam campuran kesetimbangan, sehingga reaksi dikatakan reaksi yang sempurna (Syukri, 1999).

Konstanta kesetimbangan adalah bentuk matematis dari hukum aksi massa. Persamaan ini menghubungkan konsentrasi reaktan dan produk pada kesetimbangan yang dinyatakan dalam suatu kuantitas. Konstanta kesetimbangan dinyatakan berdasarkan atau sebagai hasil bagi. Pembilangnya adalah hasil kali antara konsentrasi-konsentrasi kesetimbangan produk, masing-masing dipangkatkan dengan koefisien stoikiometrinya dalam persamaan setara (Chang, 2004).

Seorang ahli matematika dan kimia dari Norwegia mengemukakan hukum kesetimbangan kimia atau dinamakan sebagai hukum aksi massa bahwa pada suhu dan tekanan tertentu perbandingan hasil kali konsentrasi zat-zat di sebelah kanan anak panah persamaan reaksi (zat hasil reaksi) dengan konsentrasi zat-zat sebelah kiri (pereaksi) yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya adalah tetap.

aA + bB → cC + dD

[C]c . [D]d : [A]a . [B]b = tetap = k

Harga tetapan k merupakan ukuran sampai seberapa jauh suatu reaksi dapat berlangsung. Harga k besar menunjukkan bahwa zat hasil reaksi banyak terbentuk dan sebaliknya (Syukri, 1999).

Harga suatu tetapan kesetimbangan juga dipengaruhi oleh suhu. Besarnya harga tetapan kesetimbangan suatu sistem yang sama tetapi temperatur yang berbeda dapat ditulis dalam hubungan:

ΔG = ΔH -TΔS

Jika harga ΔH dan tetapan kesetimbangan pada temperatur lain dapat dihitung. Sebaliknya, jika harga k untuk dua macam suhu diketahui maka harga ΔH dapat diketahui (Syukri, 1999).

Kelarutan suatu senyawa didefinisikan sebagai jumlah terbanyak yang akan larut dalam kesetimbangan dalam volume pelarut tertentu pada suhu tertentu. Meskipun pelarut-pelarut selain air digunakan dalam banyak aplikasi, larutan dalam air adalah yang paling banyak digunakan (Petrucci, 1987).

Dalam kimia terdapat hubungan antara konstanta kesetimbangan dengan persamaan reaksi yang disebut hukum kesetimbangan atau konstanta kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan konsentrasi adalah hasil kali antara zat hasil reaksi dibagi dengan perkalian konsentrasi zat pereaksi dan masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya (Syukri, 1998).

Rumus tetapan kesetimbangan yang menggambarkan kesetimbangan antara senyawa ion yang sedikit larut dengan ion-ionnya dalam larutan berair dinamakan tetapan hasil kali kelarutan disingkat Ksp. Ksp merupakan hasil kali konsentrasi tiap ion dipangkatkan dengan koefisien masing-masing. Nilai Ksp Ba(OH)₂ pada 25^oC adalah 5.10^-3 (Petrucci, 1987).

C. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah gelas beaker 50 mL, gelas beaker 100 mL, gelas beaker 250 mL, gelas ukur 5 mL, gelas ukur 10 mL, gelas ukur 100 mL, gelas arloji, pengaduk gelas, buret 50 mL, statif, klem, erlenmeyer 100 mL, corong gelas, tabung reaksi, penjepit tabung reaksi, magnetic stirrer, hot plate, bunsen spirtus, korek api, kertas saring, sendok sungu, dan botol akuades. Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah larutan NaOH, larutan HCl, larutan I₂, larutan kanji, Ba(OH)₂ padat, indikator pp, dan akuades.

D. Cara Kerja

Percobaan pertama yang dilakukan adalah Asas Le Chatelier. Langkah pertama yaitu pengaruh konsentrasi terhadap posisi kesetimbangan dengan cara akuades 2 mL dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditambah 3 tetes indikator pp. Kemudian ditetesi larutan NaOH hingga berubah warna. Setelah itu ditetesi larutan HCl hingga warna merah muda menjadi hilang. Selanjutnya ditentukan pengaruh konsentrasi terhadap kesetimbangan. Langkah kedua yaitu pengaruh kalor pada kesetimbangan dengan cara larutan I₂ dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditambahkan 2 tetes larutan kanji. Kemudian dipanaskan menggunakan Bunsen spirtus. Setelah itu didinginkan dan diamati hasil larutannya.

Percobaan kedua yang dilakukan adalah penentuan Ksp Ba(OH)₂ dengan metode titrasi. Ba(OH)₂ sebanyak 3 gram ditambahkan akuades 100 mL. Larutan Ba(OH)₂ jenuh dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambah 2 tetes indikator pp. Kemudian dititrasi menggunakan HCl 0,1M hingga warna merah menjadi hilang. Titrasi dilakukan sebanyak 3 kali dan dilakukan perhitungan Ksp Ba(OH)₂.

E. Data Hasil Pengamatan

1. Asas Le Chatelier

a. Pengaruh konsentrasi terhadap posisi kesetimbangan

Larutan	Pengaruh
	Indikator pp	NaOH	HCl
Akuades 2 mL	-   3 tetes -   Larutan tidak berwarna	-  2 tetes -  Berubah warna menjadi merah muda	-   5 tetes -   Berubah menjadi tidak berwarna

b. Pengaruh kalor/panas pada kesetimbangan

Larutan	Pengaruh
	Kanji	Pemanasan	Pendinginan
Iodin 2 mL	-   2 tetes -   Berubah warna menjadi coklat kehitaman	Berubah warna menjadi kuning jernih	Berubah warna menjadi coklat kehitaman

2. Penentuan Ksp Ba(OH)₂ dengan metode titrasi

Larutan	Indikator pp	V HCl 0,1 M
		V1	V2	V3
Ba(OH)2 10 mL	-  2 tetes -  Berubah warna merah muda	-   14 mL -   Larutan menjadi tidak berwarna	-    18 mL -    Larutan menjadi tidak berwarna	-    19 mL -    Larutan menjadi tidak berwarna

F. Pembahasan

Percobaan yang dilakukan berjudul Kesetimbangan Kimia: Asas Le Chatelier dan Penentuan Ksp. Tujuan dari percobaan ini yaitu untuk memahami yang dimaksud dengan kesetimbangan kimia, memahami faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia, dan untuk memahami faktor yang mempengaruhi pengendapan dan hubungannya dengan kesetimbangan kimia. Untuk menjawab tujuan tersebut maka dilakukan percobaan mengenai asas le chatelier dengan dua macam percobaan yaitu pengaruh konsentrasi terhadap posisi kesetimbangan dan pengaruh kalor/panas terhadap kesetimbangan. Praktikum ini menggunakan prinsip analisis kualitatif karena tidak ada ukuran pasti yang digunakan dan hanya identifikasi zat-zat kimia atau perubahannya.

Percobaan kedua yaitu penentuan Ksp Ba(OH)₂ dengan metode titrasi. Prinsip kerja yang digunakan pada percobaan ini adalah reaksi kesetimbangan asam-basa dan titrasi larutan Ba(OH)₂ dengan larutan HCl. Kesetimbangan tercapai apabila laju reaksi maju dan balik sama besar dengan konsentrasi reaksi produk tidak lagi berubah seiring berjalannya waktu. Titrasi pada percobaan ini bertujuan untuk menentukan Ksp Ba(OH)₂ yang didapatkan dari perhitungan molaritas ion-ionnya dipangkatkan koefisien masing-masing ion. Dalam menentukan Ksp Ba(OH)₂ kita memerlukan konsentrasi dari Ba(OH)₂ itu sendiri sehingga dilakukan titrasi.

Percobaan pertama adalah pengaruh konsentrasi terhadap kesetimbangan. Akuades ditambahkan indikator pp tidak terjadi perubahan warna pada larutan. Setelah penambahan NaOH 0,1M warna larutan berubah menjadi merah muda yang menandakan bahwa NaOH memiliki pH di kisaran basa. Kemudian ditambahkan HCl 0,1M larutan yang semula berwarna merah muda berubah menjadi bening (merah muda menghilang) karena larutan menjadi asam dan indikator memiliki trayek asam. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

OH - indikator ↔ indikator + OH^-
Merah muda ↔ tidak berwarna

Ketika terjadi penambahan HCl dalam reaksi, reaksi akan bergeser ke arah kanan menjadi tidak berwarna, namun jika dilakukan penambahan NaOH kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri dan larutan menjadi berwarna merah muda.

Fungsi dari indikator pp adalah ketika pp di dalam air akan terdisosiasi atau terurai menjadi H⁺ dan basa konjugat (indikator). Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

H - In_(aq) ↔ H⁺_(aq) + In^-_(aq)

Dari reaksi tersebut dapat diartikan sudah terjadi kesetimbangan, namun karena jumlah produk yang terbentuk hanya sedikit, pp masih berwarna bening dalam sistem tersebut. Selanjutnya saat dilakukan penambahan larutan NaOH 0,1M dalam sistem tersebut H⁺ dari peruraian pp bereaksi dengan OH^- sehingga [H⁺] berkurang. Hal ini menyebabkan adanya pergeseran kesetimbangan ke arah kanan yang ditandai dengan adanya perubahan warna dari bening menjadi merah muda. Pada tahap selanjutnya, ketika ditambahkan dengan HCl 0,1M sistem tersebut akan bertambah banyak. Sehingga [H⁺] akan bertambah dan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah kiri yang ditandai dengan bening (tidak berwarna). Hal tersebut membuktikan bahwa teori dari asas le chatelier yakni konsentrasi mempengaruhi kesetimbangan kimia adalah benar.

Percobaan kedua adalah pengaruh kalor/panas terhadap kesetimbangan. Percobaan dilakukan dengan masukkan larutan I₂ ke dalam tabung reaksi dan ditambah dengan larutan kanji maka warna larutan menjadi coklat kehitaman. Kemudian larutan dipanaskan dan warnanya menjadi kuning bening (warna iodin). Pada saat didinginkan, terjadi perubahan warna lagi yaitu menjadi coklat kehitaman. Persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut:

I₂ + kanji ↔ senyawa kompleks
kuning + tidak berwarna ↔ biru kehitaman

Campuran dari iodin ditambah kanji menghasilkan senyawa kompleks. Saat dipanaskan larutan berubah warna menjadi kuning bening. Pengaruh panas ini menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah endoterm, maka reaksi di atas merupakan eksoterm karena saat pemanasan yang terbentuk adalah reaktan awalnya dan setelah didinginkan kembali ke produk.

Percobaan ketiga adalah penentuan Ksp Ba(OH)₂ dengan metode titrasi. Percobaan diawali dengan penimbangan padatan Ba(OH)₂ dilarutkan dengan akuades. Larutan Ba(OH)₂ disaring dengan kertas saring dan diambil 10 mL dan ditambahkan indikator pp untuk tiga enlermeyer. Kemudian larutan dititrasi dengan HCl 0,1M hingga warna merah muda hilang (bening). Titrasi dilakukan sebanyak tiga kali. Fungsi indikator pp pada langkah ini adalah untuk mengetahui perbedaan warna yang terjadi pada saat titrasi dan sebagai tolak ukur kapan dihentikannya titrasi.

Dari data hasil percobaan diperoleh volume HCl dari titrasi yang dilakukan yaitu titrasi pertama dibutuhkan HCl 0,1M sebanyak 14 mL. Titrasi kedua dibutuhkan HCl 0,1M sebanyak 18 mL. Titrasi ketiga dibutuhkan HCl 0,1M sebanyak 19 mL. dari titrasi tersebut diperoleh volume rata-rata HCl 0,1M sebanyak 17 mL. persamaan reaksi yang terjadi sebagai berikut:

Ba(OH)_2(aq) + 2HCl_(aq) ↔ BaCl_2(aq)­ + 2H₂O_(l)

Penentuan Ksp Ba(OH)₂ dapat ditentukan dengan menghitung konsentrasi OH^- terlebih dahulu. Konsentrasi OH^- ditentukan menggunakan rumus:

V₁ . M₁ . n₁ = V₂ . M₂ . n₂

Berdasarkan rumus tersebut didapatkan hasil Ksp Ba(OH)₂ yaitu 2,4565x10^-3, sedangkan Ksp Ba(OH)₂ yaitu 5x10^-3. Perbedaan hasil Ksp Ba(OH)₂ disebabkan adanya perbedaan suhu ruang. Penyebab lainnya adalah pengambilan larutan jenuh pada percobaan seharusnya menggunakan pipet ukur buka gelas ukur karena penentuan nilai Ksp dilakukan secara kuantitatif.

G. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan Kesetimbangan Kimia: Asas Le Chatelier dan Penentuan Ksp dapat disimpulkan bahwa:

1. Kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan yang tidak adanya perubahan pada suatu reaksi kimia seiring berjalannya waktu dan tetap memiliki konsentrasi yang sama pada reaktan maupun produk.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia antara lain perubahan konsentrasi, perubahan tekanan, perubahan volume, perubahan suhu, dan katalis yang dapat mempercepat reaksi kesetimbangan.
3. Faktor yang mempengaruhi pengendapan adalah pengaruh pH, pengaruh hidrolisis, pengaruh ion kompleks, dan harga Ksp. Hubungan antara kesetimbangan dengan pengendapan yaitu terlihat pada Ksp. Nilai Ksp berguna untuk menentukan keadaan senyawa ion jenuh, belum jenuh, atau lewat jenuh (terjadi pengendapan).

H. Daftar Pustaka

• Chang, R. 2004. Kimia Dasar: Konsep-konsep Inti Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
• Petrucci, R. H. 1987. Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga.
• Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Yogyakarta: Rineka Cipta
• Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 1. Bandung: ITB.

Berbagi :