KESETIMBANGAN DINAMIS

KESTIMBANGAN KIMIA

Ketika kita membakar kertas, kertas yang terbakar akan menjadi abu. Perubahan kertas menjadi abu termasuk reaksi kimia. Dari abu yang diperoleh, tidak bisa kita hasilkan kembali kertas. Sehingga reaksi tersebut berlangsung satu arah, seperti ketika mereaksikan:

HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H₂O (l)

Namun, secara faktual ada reaksi dimana produk yang dihasilkan dapat mengalami reaksi kembali membetuk zat pereaksi. Reaksi tersebut adalah reaksi dapat balik (reversible). Misalnya reaksi penguraian padatan CuSO₄.5H₂O.

CuSO₄.5H₂O (s) → CuSO₄ (s) + H₂O (l)

CuSO₄ (s) + H₂O (l) → CuSO₄.5H₂O (s)

Ketika CuSO₄.5H₂O (s) yang berwarna biru dipanaskan dalam suatu wadah tertutup, lama-kelamaan akan berangsur-angsur memudar menjadi padatan berwarna putih (CuSO₄) dan akan terbentuk uap air (H₂O) pada bagian bawah penutup wadah. Namun, ketika uap air menetes jatuh pada padatan CuSO₄ akan diperoleh kembali padatan yang berwarna biru yang menandakan terbentuknya CuSO₄.5H₂O (s) seperti sedia kala.

Selain reaksi Penguraian CuSO₄.5H₂O (s), pembentukan gas amoniak (NH₃) juga merupakan contoh reaksi dapat balik.

N₂ (g) + H₂ (g) →NH₃ (g)

NH₃ (g) → N₂ (g) + H₂ (g)

Namun, dalam praktiknya pembuatan amoniak (pada keadaan tertutup, suhu dan tekanan tetap) ditemukan suatu kecenderungan bahwa ternyata laju reaksi pembentukan NH₃ (ke kiri) sama dengan laju reaksi penguraian NH₃ (ke Kanan). Dan reaksi ini berlangsung secara terus menerus sehingga setiap komponen baik zat pereaksi maupun zat hasil reaksi tetap ada. Reaksi dapat balik dengan kondisi seperti ini dinamakan reaksi kesetimbangan kimia. Penulisan Reaksi kesetimbangan di atas dapat disederhanakan menjadi:

N₂ (g) + H₂ (g)  NH₃ (g)

Fenomena ini dapat digambarkan melalui grafik berikut ini:

Contoh reaksi:    

P (g) + Q (g)  R (g) + S (g)

Keterangan:

P dan Q : Reaktan

R dan S : Produk

Gambar (a) : [Reaktan] < [Produk]

Gambar (b) : [Reaktan] = [Produk]

Gambar (c) : [Reaktan] > [Produk]

Reaksi kesetimbangan kimia bersifat dinamis, artinya secara makroskopis kita tidak melihat suatu perubahan apapun, sedangkan secara mikroskopis terjadi pergerakan molekul-molekul yang berlangsung terus menerus.

Dalam sistem kesetimbangan dinamis, reaksi yang menuju produk dan reaksi yang menuju reaktan berlangsung secara bersamaan dengan laju yang sama sehingga konsentrasi masing-masing zat dalam sistem kesetimbangan tidak berubah.

Jika kita dapat melihat sistem kesetimbangan dinamis secara molekuler, akan tampak partikel-partikel dalam sistem kesetimbangan tidak tetap sebagai pereaksi atau hasil reaksi, melainkan bereaksi terus dalam dua arah secara dinamis. Pereaksi akan berubah menjadi hasil reaksi diimbangi oleh hasil reaksi berubah menjadi pereaksi. Jadi, kesetimbangan kimia dikatakan dinamis sebab secara molekuler (mikroskopik) zat-zat tersebut berubah setiap saat, tetapi secara keseluruhan (makroskopik) tidak ada perubahan sifat fisik, baik wujud maupun konsentrasi masing-masing zat.

Gambar. Analogi Kesetimbangan Dinamis

Keadaan kesetimbangan dinamis dapat dianalogikan sebagai seseorang yang berjalan di eskalator, tetapi arahnya berlawanan dengan arah eskalator. Eskalator bergerak ke bawah dan orang tersebut bergerak ke atas dengan kecepatan yang sama. Akibatnya, orang tersebut seperti berjalan di tempat. Secara makrokospik, kedudukan orang tersebut tidak berubah sebab tidak bergeser dari posisinya, tetapi secara mikroskopik terjadi perubahan terus menerus, seperti ditunjukkan oleh gerakan eskalator yang diimbangi oleh gerakan orang tersebut dengan kecepatan yang sama (perhatikan gambar di bawah ini).

 

Beberapa karakteristik kesetimbangan dinamis, antara lain:

1.   Reaksi berlangsung terus-menerus dengan arah yang berlawanan.

2.   Terjadi pada ruang tertutup, suhu, dan tekanan tetap.

3. Kecepatan reaksi ke arah produk (hasil reaksi) sama dengan kecepatan reaksi kearah reaktan (zat-zat pereaksi).

4.  Tidak terjadi perubahan makroskopis, yaitu perubahan yang dapat dilihat, tetapiterjadi perubahan mikroskopis, yaitu perubahan tingkat partikel (tidak dapatdilihat).

5.   Setiap komponen tetap ada.

6.   Peka terhadap perubahan.

Berdasarkan wujudnya, Reaksi kesetimbangan dibagi menjadi dua, yaitu:

1.      Kesetimbangan Homogen

Kesetimbangan homogen adalah kesetimbangan kimia dimana seluruh zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud sama. Misalnya:

N₂(g) + 3H₂(g)  2 NH₃(g)

Fe³⁺ (aq) + SCN^- (aq)    FeSCN²⁺(aq)

2.      Kesetimbangan Heterogen

Kesetimbangan heterogen adalah kesetimbangan kimia dimana zat-zat yang terlibat dalam persamaan reaksi mempunyai wujud berbeda-beda. Misalnya:

CaO(s) + SO₂(g)  CaSO₃(s)

Fe₃O₄(s) + 4CO(g)    3Fe(s) + 4CO₂(g)