Simulasi Interaktif Efek Suhu Reaksi Kesetimbangan 2NO2(g) ⇌ N2O4(g)

Simulasi ini memodelkan reaksi kesetimbangan kimia antara nitrogen dioksida (NO₂) dan dinitrogen tetroksida (N₂O₄), yang dituliskan sebagai:

$$2\text{NO}_2(g) \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4(g)$$

Reaksi ini bersifat eksotermik, yang berarti pelepasan panas terjadi saat pembentukan N₂O₄. Menurut prinsip Le Chatelier, perubahan suhu memengaruhi posisi kesetimbangan.

Pada suhu rendah, kesetimbangan bergeser ke arah N₂O₄ (produk), sedangkan pada suhu tinggi, kesetimbangan bergeser ke arah NO₂ (reaktan).

Konstanta kesetimbangan (K) untuk reaksi ini didefinisikan sebagai:

$$K = \frac{[\text{N}_2\text{O}_4]}{[\text{NO}_2]^2}$$

Simulasi menggunakan rasio Van’t Hoff (NO₂:N₂O₄) untuk menggambarkan perubahan komposisi kesetimbangan berdasarkan suhu.

Data rasio ini diinterpolasi secara linier untuk menyesuaikan jumlah partikel NO₂ dan N₂O₄ dalam simulasi. Selain itu, simulasi mempertahankan jumlah total atom nitrogen (N) dan oksigen (O) untuk memastikan konservasi massa.

Partikel dalam simulasi digambarkan sebagai molekul yang bergerak acak, bertumbukan dengan dinding wadah dan antar partikel.

NO₂ terdiri dari satu atom nitrogen (biru) dan dua atom oksigen (merah), sedangkan N₂O₄ terdiri dari dua atom nitrogen dan empat atom oksigen, diatur secara simetris.

Cara Menggunakan Simulasi

1. Buka Simulasi:
   Akses simulasi melalui antarmuka yang disediakan. Simulasi akan menampilkan wadah dengan partikel NO₂ dan N₂O₄, legenda warna, penggeser suhu, dan indikator jumlah partikel serta atom.
   
   
2. Atur Suhu:
   Gunakan penggeser suhu (berkisar dari 0°C hingga 100°C) untuk mengubah suhu sistem. Suhu awal diatur pada 49,2°C, di mana rasio NO₂:N₂O₄ adalah 1:1.
   
   
3. Amati Perubahan:
   Saat suhu diubah, jumlah partikel NO₂ dan N₂O₄ akan disesuaikan secara otomatis untuk mencerminkan rasio kesetimbangan baru. Perhatikan perubahan warna latar belakang (lebih cokelat saat NO₂ dominan) dan pembaruan pada indikator rasio serta jumlah atom.
   
   
4. Pantau Indikator:
   • Rasio NO₂:N₂O₄:
     Menunjukkan perbandingan jumlah molekul NO₂ terhadap N₂O₄.
     
     
   • Jumlah NO₂ dan N₂O₄:
     Menampilkan jumlah molekul masing-masing spesies.
     
     
   • Total Atom N dan O:
     Menunjukkan jumlah total atom nitrogen dan oksigen, yang tetap konstan untuk menjaga konservasi massa.

Cara Menginterpretasikan Hasil Simulasi

Hasil simulasi memberikan wawasan tentang bagaimana suhu memengaruhi kesetimbangan kimia. Berikut adalah panduan untuk menginterpretasikan hasil:

• Perubahan Suhu dan Rasio:
  • Pada suhu rendah (misalnya, 0°C), rasio NO₂:N₂O₄ kecil (misalnya, 0,24:1), menunjukkan dominasi N₂O₄.
    Ini terlihat dari banyaknya molekul N₂O₄ (lebih besar, dengan dua atom N dan empat atom O) di dalam wadah.
    
    
  • Pada suhu tinggi (misalnya, 100°C), rasio meningkat (misalnya, 7:1), menunjukkan dominasi NO₂.
    Jumlah molekul NO₂ (lebih kecil, dengan satu atom N dan dua atom O) akan lebih banyak, dan latar belakang wadah akan tampak lebih cokelat.
    
    
• Konservasi Massa:
  Total atom nitrogen dan oksigen tetap konstan, meskipun jumlah molekul NO₂ dan N₂O₄ berubah. Ini mencerminkan hukum kekekalan massa dalam reaksi kimia.
  
  Misalnya, satu molekul N₂O₄ dapat diuraikan menjadi dua molekul NO₂, dan sebaliknya, tanpa mengubah jumlah total atom.
  
  
• Warna Latar Belakang:
  Warna latar belakang wadah berubah dari cokelat muda (dominasi N₂O₄) ke cokelat tua (dominasi NO₂) seiring kenaikan suhu.
  
  Ini memberikan indikasi visual tentang pergeseran kesetimbangan.
  
  
• Implikasi Kimia:
  Simulasi menunjukkan bahwa reaksi eksotermik (pembentukan N₂O₄) lebih disukai pada suhu rendah, sedangkan reaksi endotermik (penguraian N₂O₄ menjadi NO₂) lebih disukai pada suhu tinggi. Ini sesuai dengan prinsip Le Chatelier.

Dengan memahami indikator ini, pengguna dapat menghubungkan perubahan suhu dengan pergeseran kesetimbangan dan memvisualisasikan dinamika molekuler dalam sistem kimia.

Simulasi Reaksi Kesetimbangan Gas
2NO₂ ⇌ N₂O₄
Efek Perubahan Suhu
Dirancang oleh urip.info

Nitrogen (N)

Oksigen (O)

Suhu: 49,2°C

Rasio NO₂:N₂O₄ = 1:1

Jumlah NO₂: 20 | Jumlah N₂O₄: 20

Total Atom N: 60 | Total Atom O: 100