KESETIMBANGAN HETEROGEN

Kesetimbangan heterogen adalah jenis kesetimbangan dimana semua zat-zat yang terlibat dalam reaksi kesetimbangan tersebut memiliki fase yang berbeda. Kesetimbangan heterogen ditandai adanya beberapa fase. Kesetimbangan ini berupa kesetimbangan fisika seperti kesetimbangan cairan dan uapnya, atau kesetimbagan kimia seperti disosiasi kalsium karbonat. Contoh dari kesetimbangan heterogen yaitu :

a.       Pemanasan CaCO3 dalam wadah tertutup

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) 

b.      Pelarutan endapan perak kromat

Ag2CrO4(s) → 2Ag(aq) + CrO42-(aq)

Kesetimbangan heterogen dapat dipelajari dengan 3 cara:

a.       Dengan mempelajari tetapan kesetimbangannya, cara ini dipakai untuk kesetimbangan kimia yang berisi gas.

b.      Dengan hukum distribusi Nernst, untuk kesetimbangan suatu zat dalam dalam dua pelarut yang tidak bercampur.

c.       Dengan hukum fase, untuk kesetimbangan yang umum.

Tetapan Kesetimbangan untuk Reaksi Heterogen

1.      Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan Konsentrasi

Untuk reaksi umum 

mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g)

maka Hukum Kesetimbangannya dapat dinyatakan sebagai berikut :

Dimana konsentrasi produk yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya dibagi dengan konsentrasi reaktan yang juga dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Kc merujuk pada konstanta kesetimbangan dimana besaran yang diperbandingkan adalah konsentrasi (concentration). Kc dapat memiliki satuan tetapi juga dapat tidak memiliki satuan, tergantung dari pangkat perbandingannya. Kc tidak memiliki satuan (dimensi) jika p + q = m+n.

Harga Kc dapat digunakan untuk mengetahui ketuntasan suatu reaksi, atau sejauh mana reaksi berlangsung ke arah sempurna. Jika Kc > 1 maka kesetimbangan lebih ke arah kanan tanda panah reaksi atau lebih ke arah produk, konsentrasi/tekanan parsial produk lebih besar dari reaktan. Sedangkan jika Kc < 1 maka kesetimbangan lebih ke arah reaktan. konsentrasi/tekanan parsial reaktan lebih besar dari produk. Harga Kc dipengaruhi oleh suhu. Untuk kesetimbangan heterogen, hanya zat yang berfase gas (g) dan larutan (aq), karena konsentrasi zat padat atau cairan murni adalah konstan.

1.      Tetapan Kesetimbangan Berdasarkan Tekanan

CuO_(s) + H₂O ⇌ Cu_(s) + H₂O_(g)

Aktivitas untuk zat padat atau zat cair murni = 1, jadi :

aCu=aCuO=1

Bila gas dianggap ideal, a=P

Kp disebut tetapan kesetimbangan terembun.

Contoh-contoh kesetimbangan heterogen :

1.      Disosiasi Kupri Oksida

2.      Disosiasi ammonium karbamat

3.      Disosiasi termal logam-logam karbonat

4.      Disosiasi termal logam-logam halide

5.      Oksidasi C menjadi CO atau CO₂

6.      Reduksi logam oksidasi dengan CO

Kegunaan Tetapan Kesetimbangan

1.      Memberikan reaksi tentang ketuntasan suatu reaksi Semakin besar harga Kc maupun Kp maka reaksi semakin mendekati tuntas atau sempurna, sebaliknya makin kecil Kc atau Kp maka reaksi tidak berlangsung tuntas (produk hanya sedikit)

2.      Meramalkan arah reaksi Jika kita mencampurkan semua zat reaktan dan produk dalam suatu wadah, maka ke arah mana reaksi akan berlangsung dapat diramalkan dengan menggunakan tetapan kesetimbangan. Perbandingan/nisbah konsentrasi dari produk dan reaktan yang persamaannya sama dengan persamaan Kc disebut kuosien reaksi (Qc).

3.      Misal :

Maka :

Jika :

·         Qc < Kc maka reaksi bersih berlangsung ke kanan sampai Qc = Kc

·         Qc > Kc maka reaksi bersih berlangsung ke kiri sampai Qc = Kc

·         Qc = Kc maka campuran berada pada kesetimbangan.

Faktor-Faktor Yang Dapat Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia Pada Reaksi Heterogen :

1. Perubahan konsentrasi

        Jika ke dalam kesetimbangan,konsentrasi pereaksi ditambah atau diperbesar,maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan (zat hasil) sehingga konsentrasi zat hasil bertambah sebaliknya, jika konsentrasi pereaksi di kurangi

atau diperkecil,maka kesetimbangan bergeser ke kiri(pereaksi)sehingga konsentrasi pereaksi bertambah.

          Pada sistem kesetimbangan heterogen di dalam larutan,konsentrasi zat cair adalah  tetap. Dengan demikian,perubahan konsentrasi zat padat dan zat cair  dalam sistem kesetimbangan tidak berpengaruh terhadap pergeseran kesetimbangan.

Contoh:

AB (s) ⇌ A⁺(aq)  +  B^-(aq)

Kesetimbangan hanya di pengaruhi oleh perubahan konsentrasi zat A+ dan B-,pada sistem kesetimbangan heterogen yang menyangkut fase gas, sistem kesetimbangan hanya di pengaruhi oleh perubahan konsentrasi komponen yang berwujud gas.Komponen yang berwujud padat dan cair, konsentrasinya adalah tetap.

Contoh:

AB(s) ⇌ A(s) + B(g)

Kesetimbangan reaksi di atas hanya di pengaruhi oleh perubahan konsentrasi zat B.

2.Perubahan tekanan / volume

       Hukum Boyle : Jika dalam sistem kesetimbangan volume ruang di perbesar (atau tekanan diperkecil) maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang jumlah koefisiennya lebih besar,sebaliknya dalam jika sistem kesetimbangan volume ruang di perkecil (atau tekanan di perbesar), maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang jumlah koefisiennya lebih kecil.

Pada sistem kesetimbangan heterogen pengaruh perubahan volume dan tekanan pada pergeseran kesetimbangan tidak  di pengaruhi oleh zat padat dan zat cair,tetapi hanya di pengaruhi oleh komponen yang berwujud gas.

3.Perubahan temperatur

         Van’t Hoff : Jika dalam sistem kesetimbangan suhu ruang di naikkan kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang membutuhka kalor(endoterm).Sebaliknya jika dalam sistem kesetimbangan suhu ruang di turunkan, kesetimbangan bergeser ke arah reaksi yang mengeluarkan kalor (eksoterm).

Pada  sistem kesetimbangan heterogen, pengaruh suhu sama dengan pada sistem kesetimbangan homogen.Wujud zat tidak berpengaruh terhadap perubahan suhu.

Contoh:

A(g)  +  B(g) ⇌ C(g)  +  D(g)   ∆H= -X Kj

Reaksi 1 adalah eksoterm, yaitu zat A dan B membebaskan kalor untuk membuat zat C dan D, reaksi 2 adalah endoterm yaitu zat C dan D menyerap kalor untuk membuat zat A dan B.

4.Kesetimbangan Hidrat-Hidrat

            Dalam keadaan tertentu hidrat-hidrat berdisosiasi menjadi hidrat-hidrat yang lebih rendah atau zat anhidrous. Uap yang terjadi di atas zat padat, mempunyai tekanan tetap pada temperatur tertentu.

Misal : Na₂HPO₄.12H₂O ⇌ Na₂HPO₄.7H₂O_(s) + 5 H₂O_(g)

            Na₂HPO₄.7H₂O ⇌ Na₂HPO₄.2H₂O_(s) + 5 H₂O_(g)

            Na₂HPO₄.2H₂O ⇌ Na₂HPO_{4 (s)} + 2 H₂O_(g)

Sesuai dengan kesetimbangan heterogen :

                    x : jumlah mole uap air

                                    Y : tekanan uap air

Selama terdapat kesetimbangan hidrat pada temperatur yang tetap, tekanan uap air juga tetap.