B.  Pergeseran Arah Kesetimbangan

Suatu reaksi kesetimbangan dapat kita geser kearah yang dikehendaki, dengan cara melakukan tiga macam aksi atau tindakan:

1.      Mengubah konsentrasi salah satu zat

2.      Mengubah suhu

3.      Mengubah tekanan atau volume gas.

Jika kita ingin memperbanyak hasil reaksi, kita harus menggeser reaksi kesetimbangan kearah kanan. Sebaliknya, jika kita ingin mengurangi hasil reaksi, kita harus menggeser reaksi ke arah kiri.

Untuk mengetahui akibat dari masing-masing aksi atau tindakan di atas, kita menggunakan suatu asas yang dirumuskan oleh Henry-Louis Le Chatelier (1850 – 1936) dari Perancis dalam bukunya Recherches sur les Equilibres Chimiques (Penelitian mengenai kesetimbangan Kimia) tahun 1888. Asas tersebut kini dikenal sebagai Asas Le Chatelier.

Jika terhadap suatu kesetimbangan dilakukan aksi tertentu, maka kesetimbangan itu akan bergeser untuk menghilangkan pengaruh aksi tersebut (membentuk kesetimbangan yang baru).

 

 

 

_↔

 

 

 

            Maka Asas Le Chatelier dapat disederhanakan sebagai berikut.

Jika diberi, dia memberi Jika diambil, dia mengambil.

 

 

 

 

               1.  Perubahan Konsentrasi

 

Mari kita perhatikan pembentukan gas amonia dari unsur-unsurnya:

 

                               N_2(g)  +  3H_{2(g)  ↔}   2NH_3(g)

 

Jika gas N₂ditambah (konsentrasi gas N₂ diperbesar), maka reaksi akan bergeser dari arah N₂ yaitu ke kanan, sehingga mengakibatkan gas NH₃ lebih banyak terbentuk.

            Jika gas H₂dikurangi atau dipisahkan dari campuran (konsentrasi gas H₂ diperkecil), maka reaksi akan bergeser kearah H­₂, yaitu ke kiri, sehingga mengakibatkan berkurangnya gas NH₃.

Jika salah satu konsentrasi zat diperbesar reaksi akan bergeser dari arah zat tersebut. Jika salah satu konsentrasi zat diperkecil, reaksi  akan bergeser kearah zat tersebut.

 

 

 

 

            Kaidah ini perlu diperhatikan pada bidang industri kimia, yang banyak melibatkan reaksi-reaksi kesetimbangan. Agar hasil reaksi terbentuk sebanyak mungkin, zat ruas kiri (pereaksi) harus ditambahkan terus-menerus ke dalam campuran, dan pada saat yang sama zat ruas kanan (hasil reaksi) harus segera dipisahkan dari campuran.

            Dalam kehidupan sehari-hari, Asas Le Chatelier dapat menjelaskan proses kerusakan gigi. Lapisan email gigi mengandung zat perekat hidroksiapatit, Ca₅(PO₄)₃OH. Pada mulut kita terdapat reaksi kesetimbangan:

                       

                                    Ca₅(PO₄)₃OH_(s) ↔   5Ca²⁺_(aq)  +  3PO₃^3-_(aq)  +  OH^-_(aq)

 

            Jika mulut kita terlalu banyak mengandung asam (H⁺), misalnya terlalu sering menikmati empek-empek yang berkuah cuka (asam asetat) atau terlalu doyan mengunyah permen yang dapat terurai menjadi asam, maka ion H⁺ akan mengikat OH^- menjadi air, serta mengikat PO₄^3- menjadi HPO₄^2- dan H₂PO₄^-. Berkurangnya OH^- dan PO₄^3- mengakibatkan reaksi kesetimbangan di atas bergeser ke kanan, sehingga lapisan Ca₅(PO₄)₃OH pada gigi sebagian akan larut dan menyebabkan kerusakan gigi. Malapetaka ini dapat dikurangi dengan bantuan ion fluorida (F^-) dalam pasta gigi, yang dapat menggantikan OH^- pada hidroksiapatit. Lapisan yang terbentuk pada gigi, Ca₅(PO₄)₃F atau fluoroapatit, lebih tahan terhadap serangan asam.

 

 

  2. Perubahan Suhu

 

Perhatikanlah reaksi pembentukan ammonia yang kini dilengkapi dengan harga ∆H.

 

N_2(g)  +  3H_2(g) ↔  2NH_3(g)        ∆H = -92 kJ

 

Dari harga ∆H kita mengetahui bahwa reaksi pembentukan amonia (reaksi maju) bersifat ekosterm, dan sudah tentu reaksi penguraian ammonia (reaksi balik) bersifat endoterm.

            Jika suhu dinaikkan (kalor ditambahkan pada campuran reaksi), maka kalor itu akan diberikan kepada reaksi yang memerlukan kalor (endoterm). Artinya, reaksi di atas bergeser ke kiri, sehingga jumlah NH₃ berkurang.

            Jikasuhu diturunkan (kalor dikurangi), maka yang akan berlangsung adalah reaksi yang menghasilkan kalor (eksoterm), untuk mengimbangi kalor yang berkurang tadi. Artinya, reaksi di atas bergeser ke kanan, sehingga jumlah NH₃ bertambah.

Jika suhu dinaikkan, reaksi akan bergeser kea rah reaksi endoterm. Jika suhu diturunkan, reaksi akan bergeser kea rah reaksi eksoterm.

 

 

 

 

 

            Di laboratorium kita dapat mengamati eksperimen reaksi penguraian gas N₂O₄ yang tidak berwarna menjadi gas NO₂ yang berwarna coklat.

 

                        N₂O_4(g) ↔  2NO_2(g)           ∆H = +58 kJ

 

            Campuran gas N₂O₄ dan gas NO₂ yang berada dalam kesetimbangan memperlihatkan warna coklat muda. Jika campuran kita panaskan, warna berubah menjadi coklat tua, sebab reaksi bergeser ke kanan (gas NO₂ bertambah). Jika campuran didinginkan, warna coklat akan memudar, sebab reaksi bergeser ke kiri (gas NO₂ berkurang).

 

 

   

         3. Perubahan Konsentrasi

 

Sekarang, marilah kita perhatikan kembali reaksi pembentukan gas ammonia:

 

                            N_2(g)  +  3H_2(g) ↔ 2NH_3(g)

 

            Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), maka reaksi akan bergeser ke arah yang dapat mengurangi tekanan yang bertambah itu, yaitu ke arah jumlah mol yang lebih kecil. Atinya, reaksi di atas bergeser ke kanan, sehingga jumlah  NH₃ bertambah.

            Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), maka reaksi akan bergeser kearah jumlah mol yang lebih besar.Artinya, reaksi di atas bergeser ke kiri, sehingga jumlah NH₃ berkurang.

 

Jika tekanan diperbesar (volume diperkecil), reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil. Jika tekanan diperkecil (volume diperbesar), reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih besar.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            Pada reaksi H_2(g)  +  I_2(g)   ↔          2HI_(g), jumlah mol gas di ruas kiri dan ruas kanan sama banyak. Untuk reaksi semacam ini, perubahan tekanan atau volume tidak menggeser kesetimbangan.

 

 

 

Contoh Soal 5.1

Pada reaksi kesetimbangan

 

                       2C₂H_2(g)  +  5O_2(g) ↔   4CO_2(g)  +  2H₂O_(g)           ∆H = - 900 kJ

Tindakan apa sajakah yang dapat dilakukan agar gas CO₂ terbentuk sebanyak mungkin?

 

Jawab:

Agar gas CO₂ terbentuk sebanyak mungkin, kita harus menggeser reaksi ke kanan. Berdasarkan Asas Le Chatelier, kita dapat melakukan tindakan sebagai berikut.

a.         Konsentrasi gas C₂H₂ dan O₂ selalu diperbesar, dengan cara mengalirkan kedua gas ini terus – menerus ke dalam campuran.

b.        Konsentrasi gas CO₂ dan uap air selalu diperkecil dengan cara memisahkan kedua gas ini dari campuran.

c.         Karena reaksi ke kanan bersifat eksoterm, maka suhu harus diperkecil.

d.        Karena jumlah mol gas di ruas kanan lebih kecil, maka tekanan harus diperbesar.

 

 

 

Contoh Soal 5.2

Pada reaksi kesetimbangan

 

Fe₂O_3(s)  +  3CO_(g) ↔  2Fe_(s)  +  3CO_2(g)∆H = +30 kJ

 

Ke arah mana reaksi akan bergeser apabila tindakan di bawah ini dilakukan?

a.         Gas CO ditambahkan ke dalam campuran.

b.        Gas CO₂ ditambahkan ke dalam campuran.

c.         Suhu dinaikkan.

d.        Tekanan diperbesar.

 

 

Jawab:

a.         Penambahan CO akan menggeser reaksi ke kanan.

b.        Penambahan CO₂ akan menggeser reaksi ke kiri.

c.         Peningkatan suhu akan menggeser reaksi kea rah yang endoterm, yaitu ke kanan.

Perubahan tekanan tidak mempengaruhi kesetimbangan, sebab jumlah mol gas di ruas kiri dan di ruas  kanan sama banyak.