Untuk reaksi kesetimbangan peluang reaksi untuk pembentukan produk (ke arah kanan), atau sebaliknya, reaksi balik (ke arah kiri), dapat saja terjadi karena berbagai faktor. Bila tidak ada faktor dari luar reaksi kesetimbangan akan mempunyai kecenderungan ke kanan atau ke kiri, inilah yang dimaksud dengan kespontanan. Kespontanan reaksi ini dapat dilihat dari data atau hasil hitung tetapan kesetimbangan (K) reaksi tersebut. Bila K relatif besar ke arah tertentu maka reaksi ke arah tersebut bersifat spontan. Contoh soal terkait penentuan kespontanan reaksi ke arah tertentu (ke kiri atau ke kanan) dapat di hitung dengan menggunakan konsep seperti yang dibahas di catatan ini.
Ringkasan yang dapat dijadikan pedoman untuk bahasan ini:
Misal reaksi A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g) dengan tetapan kesetimbangan K- Bila reaksi tersebut di kali dua dari jumlah semula, menjadi
2A(g) + 2B(g) ⇌ 2C(g) + 2D(g)
maka nilai tetapan kesetimbangannya menjadi K2 - Bila reaksi tersebut dijadikan separuh atau setengah dari semula
½A(g) + ½B(g) ⇌ ½C(g) + ½D(g)
maka nilai tetapan kesetimbangannya menjadi K½ = √K - Bila reaksi semula dibalik mejadi
C(g) + D(g) ⇌ A(g) + B(g)
maka nilai tetapan kesetimbangannya menjadi $\frac{1}{K}$ - Bila reaksi semula dibalik kemudian diubah menjadi setengahnya
½C(g) + ½D(g) ⇌ ½A(g) + ½B(g)
maka nilai tetapan kesetimbangannya menjadi $\frac{1}{\sqrt{K}}$ - Bila reaksi merupakan hasil penjumlahan dari dua reaksi lain maka nilai K adalah hasil kali K dua reaksi tersebut.
A(g) + X(g) ⇌ C(g) dengan tetapan kesetimbangan K1
B(g) ⇌ D(g) + X(g) dengan tetapan kesetimbangan K2
maka penjumlah dua reaksi tersebut menjadi
A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g) dengan K = K1 × K2
- Bila nilai hasil hitung K bereksponen (berpangkat) positif maka reaksi ke arah kanan dapat berlangsung secara spontan dengan kata lain reaksi cenderung bergeser ke arah kanan (produk).
Sebaliknya bila nilai hasil hitung K bereksponen negatif maka reaksi ke arah kiri dapat berlangsung secara spontan dengan kata lain reaksi cenderung bergeser ke arah kiri (pereaksi).
Diketahui data Ka dan reaksi ionisasi beberapa asam berikut:
Reaksi ionisasi asam | Ka |
H2CO3 ⇌ HCO3– + H+ | 4,2 × 10–7 |
CH3COOH ⇌ CH3COO– + H+ | 1,8 × 10–5 |
HNO2 ⇌ NO2– + H+ | 4,5 × 10–5 |
HSO4– ⇌ SO42– + H+ | 1,2 × 10–2 |
Berdasarkan data tersebut, di antara reaksi berikut yang dapat berlangsung spontan ke kanan adalah:
A. HNO2 + CH3COO– ⇌ CH3COOH + NO2–
B. SO42– + HNO2 ⇌ HSO4– + NO2–
C. CH3COO– + H2CO3 ⇌ HCO3– + CH3COOH
D. NO2– + CH3COOH ⇌ HNO2 + CH3COO–
E. CH3COOH + SO42– ⇌ CH3COO– + HSO4–
Pembahasan Contoh Soal #1:
Menjumlahkan suatu reaksi = mengalikan nilai K, membalik persamaan reaksi berarti nilai K menjadi 1/K.
Dari alternatif jawaban maka diperoleh hasil hitung sebagai berikut.
Alternatif A:
HNO2 ⇌ H+ + NO2– | Ka = 4,5 × 10–5 |
CH3COO– + H+ ⇌ CH3COOH | 1/Ka = 1/(1,8 × 10–5) |
HNO2 + CH3COO– ⇌ CH3COOH + NO2– | K = 2,5 × 100 |
A. 4,5 × 10–5 : 1,8 × 10–5 = 2,5 × 100
B. 4,5 × 10–5 : 1,2 × 10–2 = 3,75 × 10–3
C. 4,2 × 10–7 : 1,8 × 10–5 = 2,33 × 10–2
D. 1,8 × 10–5 : 4,5 × 10–5 = 4,00 × 10–1
E. 1,8 × 10–5 : 1,2 × 10–2 = 1,50 × 10–3
Bila K bernilai besar (lihat eksponen positif atau tidak negatif) dibanding reaksi lain maka ini dianggap spontan ke kanan. Spontan ke kanan ini berarti pada reaksi kesetimbangan cenderung akan membentuk hasil reaksi (produk) lebih banyak dibanding bila nilai K lebih kecil. Jawaban yang paling tepat A.
Contoh Soal #2
Di antara reaksi kesetimbangan di bawah ini yang reaksi bergeser ke arah kiri (ke arah pereaksi) adalah….
Diketahui:
H2C2O4 : Ka1 = 6,0 × 10–2 dan Ka2 = 6,1 × 10–5
H3PO4 : Ka1 = 7,5 × 10–3; Ka2 = 6,2 × 10–8; dan Ka3 = 4,2 × 10–13
- H2C2O4(aq) + HPO42–(aq) ⇌ HC2O4– (aq) + H2PO4–(aq)
- H2C2O4(aq) + PO43–(aq) ⇌ HC2O4– (aq) + HPO42–(aq)
- HC2O4–(aq) + PO43–(aq) ⇌ C2O42– (aq) + HPO42–(aq)
- C2O42–(aq) + H3PO4(aq) ⇌ HC2O4– (aq) + H2PO4–(aq)
- HC2O4–(aq) + H3PO4(aq) ⇌ H2C2O4(aq) + H2PO4–(aq)
Pembahasan Contoh Soal #2:
Analisis dan hitungan K untuk setiap opsi jawaban:
Opsi A.
Reaksi: H2C2O4(aq) + HPO42–(aq) ⇌ HC2O4–(aq) + H2PO4–(aq)
1. Gunakan persamaan reaksi-1 dari H2C2O4.
2. Gunakan persamaan reaksi-2 dari H3PO4 dan membaliknya.
H2C2O4(aq) ⇌ HC2O4– (aq) + H+(aq) → Ka1 H2C2O4
HPO42–(aq) + H+(aq) ⇌ H2PO4–(aq) → 1/Ka2 H3PO4
H2C2O4(aq) + HPO42–(aq) ⇌ HC2O4–(aq) + H2PO4–(aq)
K = Ka1 H2C2O4 × 1/Ka2 H3PO4
K = [6,0 × 10–2] × [1/(6,2 × 10–8)]
K = 9,68 × 105
Nilai K bereksponen positif (dalam hal ini 10 pangkat 5, reaksi cenderung bergeser ke kanan.
Opsi B.
Reaksi: H2C2O4(aq) + PO43–(aq) ⇌ HC2O4– (aq) + HPO42–(aq)
1. Gunakan persamaan reaksi-1 dari H2C2O4.
2. Gunakan persamaan reaksi-3 dari H3PO4 dan membaliknya.
H2C2O4(aq) ⇌ HC2O4–(aq) + H+(aq) → Ka1 H2C2O4
PO43–(aq) + H+(aq) ⇌ HPO42–(aq) → 1/Ka3 H3PO4
H2C2O4(aq) + PO43–(aq) ⇌ HC2O4–(aq) + HPO42–(aq)
K = Ka1 H2C2O4 × 1/Ka3 H3PO4
K = [6,0 × 10–2] × [1/(4,2 × 10–13)]
K = 1,43 × 1011
Nilai K bereksponen positif (dalam hal ini 10 pangkat 11), reaksi cenderung bergeser ke kanan.
Opsi C.
Reaksi: HC2O4–(aq) + PO43–(aq) ⇌ C2O42–(aq) + HPO42–(aq)
1. Gunakan persamaan reaksi-2 dari H2C2O4.
2. Gunakan persamaan reaksi-3 dari H3PO4 dan membaliknya.
HC2O4–(aq) ⇌ C2O42–(aq) + H+(aq) → Ka2 H2C2O4
PO43–(aq) + H+(aq) ⇌ HPO42–(aq) → 1/Ka3 H3PO4
HC2O4–(aq) + PO43–(aq) ⇌ C2O42–(aq) + HPO42–(aq)
K = Ka2 H2C2O4 × 1/Ka3 H3PO4
K = [6,1 × 10–5] × [1/(4,2 × 10–13)]
K = 1,45 × 108
Nilai K bereksponen positif (dalam hal ini 10 pangkat 8), reaksi cenderung bergeser ke kanan.
Opsi D.
Reaksi: C2O42–(aq) + H3PO4(aq) ⇌ HC2O4– (aq) + H2PO4–(aq)
1. Gunakan persamaan reaksi-2 dari H2C2O4 dan membaliknya.
2. Gunakan persamaan reaksi-1 dari H3PO4.
C2O42–(aq) + H+(aq) ⇌ HC2O4–(aq) → 1/Ka2 H2C2O4
H3PO4(aq) ⇌ H2PO4–(aq) + H+(aq) → Ka1 H3PO4
C2O42–(aq) + H3PO4(aq) ⇌ HC2O4– (aq) + H2PO4–(aq)
K = 1/Ka2 H2C2O4 × Ka1 H3PO4
K = [1/(6,1 × 10–5)] × [7,5 × 10–3]
K = 1,23 × 102
Nilai K bereksponen positif (dalam hal ini 10 pangkat 2), reaksi cenderung bergeser ke kanan.
Opsi E.
Reaksi: HC2O4–(aq) + H3PO4(aq) ⇌ H2C2O4(aq) + H2PO4–(aq)
1. Gunakan persamaan reaksi-1 dari H2C2O4 dan membaliknya.
2. Gunakan persamaan reaksi-1 dari H3PO4.
HC2O4–(aq) + H+(aq) ⇌ H2C2O4(aq) → 1/Ka1 H2C2O4
H3PO4(aq) ⇌ H2PO4–(aq) + H+(aq) → Ka1 H3PO4
HC2O4–(aq) + H3PO4(aq) ⇌ H2C2O4(aq) + H2PO4–(aq)
K = 1/Ka1 H2C2O4 × Ka1 H3PO4
K = [1/(6,0 × 10–2)] × [7,5 × 10–3]
K = 1,25 × 10–1
Nilai K bereksponen negatif (dalam hal ini 10 pangkat –1), reaksi cenderung bergeser ke kiri.
Jawaban yang tepat E.
KSJSS, terima kasih.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar