Pengertian Kesetimbangan Kimia, Ciri, Jenis, Rumus, dan Contoh Soalnya

4.6K

Quipperian, apakah kamu pernah menyelam di lautan? Kalau pernah, tentu ada banyak sekali terumbu karang yang bisa dilihat, bukan?

Tahukah kamu, pembentukan terumbu karang di lautan tersebut merupakan salah satu contoh dari reaksi kesetimbangan kimia, lho. Kesetimbangan kimia sendiri merupakan suatu keadaan dalam reaksi kimia ketika konsentrasi produk dan reaktan tidak berubah dari waktu ke waktu. 

Untuk informasi lebih jelas mengenai kesetimbangan kimia, mulai dari pengertian, jenis, rumus, hingga contoh soalnya, kamu bisa menyimaknya dalam ulasan berikut ini, ya!

Pengertian Kesetimbangan Kimia

Ada berbagai macam reaksi dalam ilmu Kimia. Salah satunya adalah reaksi kesetimbangan kimia atau juga dikenal dengan kesetimbangan dinamis. 

Reaksi kesetimbangan kimia adalah suatu keadaan dalam reaksi kimia ketika konsentrasi produk dan reaktan tidak berubah dari waktu ke waktu. Kesetimbangan ini tercapai ketika laju reaksi ke kanan (reaksi maju) sama dengan laju reaksi ke kiri (reaksi balik) dalam waktu bersamaan. 

Sebagai contoh, kita ibaratkan dengan perpindahan penduduk suatu desa ke desa lain. Kesetimbangan tercapai jika pada waktu bersamaan, jumlah penduduk yang pindah dari desa A ke desa B sama dengan jumlah penduduk yang pindah dari desa B ke desa A. Dengan begitu, jumlah penduduk di kedua desa tersebut tidak berubah. 

Persamaan reaksi kesetimbangan kimia ini dapat ditulis dengan mencantumkan panah bolak-balik (⇋). Panah tersebut menyatakan bahwa reaksi berlangsung dua arah. 

Reaksi ke arah kanan disebut reaksi maju, sedangkan reaksi ke arah kiri disebut reaksi balik. 

Ciri-ciri Kesetimbangan Kimia

Adapun ciri-ciri dari kesetimbangan kimia adalah sebagai berikut:

• Reaksi berlangsung terus-menerus dengan arah yang berlawanan.
• Reaksi terjadi pada ruangan tertutup, suhu, dan tekanan tetap.
• Laju reaksi ke arah hasil reaksi (disebut juga produk dan terletak di sebelah kanan dari persamaan reaksi) dan ke arah pereaksi (disebut juga reaktan dan terletak di sebelah kiri dari persamaan reaksi) adalah sama. 
• Tidak terjadi perubahan makroskopis, yaitu perubahan yang dapat diukur atau dilihat. 
• Perubahan mikroskopis (perubahan tingkat partikel) tetap berlangsung.
• Semua komponen tetap ada. 

Faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia

Menurut prinsip Le Chatelier, jika terjadi perubahan pada suatu kesetimbangan, maka akan terjadi reaksi yang melawan perubahan tersebut. 

Adapun faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia adalah volume, tekanan, suhu, dan konsentrasi. Seperti apa perubahan yang terjadi pada reaksi kesetimbangan kimia jika dipengaruhi faktor-faktor tersebut? Berikut penjelasannya. 

1. Pengaruh volume terhadap kesetimbangan

Untuk reaksi kesetimbangan yang melibatkan gas, pengurangan volume akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya lebih sedikit. Sebaliknya, penambahan volume akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya lebih besar agar kesetimbangan bisa tercapai. 

2. Pengaruh tekanan terhadap kesetimbangan

Tekanan juga dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia. Ketika tekanan dinaikan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya lebih kecil.

Sebaliknya, ketika tekanan diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya lebih besar. 

3. Pengaruh suhu terhadap kesetimbangan

Menurut prinsip Le Chatelier, jika suhu kesetimbangan dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergerak ke arah reaksi endoterm, yaitu reaksi kimia yang menyerap kalor (panas). 

Sebaliknya, penurunan suhu akan menggeser kesetimbangan ke arah reaksi eksoterm, yaitu reaksi kimia yang menghasilkan kalor (panas). 

4. Pengaruh konsentrasi terhadap kesetimbangan

Ketika konsentrasi salah satu reaktan atau produk dalam reaksi kesetimbangan diubah, maka komposisi campuran kesetimbangan juga akan berubah untuk meminimalkan efek perubahan konsentrasi. 

Jadi, jika konsentrasi reaktan ditambahkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk. Sementara itu, jika konsentrasi produk ditambahkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah reaktan. 

Jenis-jenis Kesetimbangan Kimia

Berdasarkan wujudnya, kesetimbangan kimia dibedakan menjadi dua jenis, yaitu kesetimbagnan homogen dan heterogen. Apakah perbedaan antara dua jenis kesetimbangan kimia tersebut?

1. Kesetimbangan homogen

Kesetimbangan homogen adalah reaksi kesetimbangan kimia di mana zat-zat yang terlibat di dalamnya memiliki wujud yang sama. Contoh:

• Kesetimbangan antara larutan dengan larutan
  Contoh: Fe³⁺ _(aq) + SCN^– _(aq) ⇋ [Fe(SCN)]²⁺ _(aq)

• Kesetimbangan antara gas dengan gas
  Contoh: N_{2 (g)} + O_{2 (g)} ⇋ ₂NO _(g)

2. Kesetimbangan heterogen

Kebalikan dari kesetimbagnan homogen, kesetimbangan heterogen adalah reaksi kesetimbangan kimia di mana zat-zat yang terlibat di dalamnya memiliki wujud yang berbeda. Contoh:

• Kesetimbangan antara zat padat dengan gas
  Contoh: CaCO_{3 (s)} ⇋ CaO _(s) + CO_{2 (g)}

• Kesetimbangan antara gas dengan zat cair
  Contoh: CO_{2 (g)} + H_{2 (g)} ⇋ CO _(g) + H₂O _(l)

• Kesetimbangan antara zat padat dengan larutan
  Contoh: BaSO_{4 (s)} ⇋ Ba²⁺ _(aq) + SO^2-_{4 (aq)}

• Kesetimbangan antara gas, zat padat, dan zat cair
  Contoh: NaHCO_{3 (s)} ⇋ Na₂CO_{3 (s)} + H₂O_(l) + CO_{2 (g)}

Rumus Kesetimbangan Kimia

Dalam reaksi kesetimbangan kimia homogen, berlaku rumus sebagai berikut:

mA _(g) + nB _(g) ⇋ pC _(g) + qD _(g)

Sementara dalam reaksi kesetimbangan kimia heterogen, berlaku rumus:

mA _(g) + nB _(s) ⇋ pC _(g) + qD _(g)

Dari rumus diatas, maka diperoleh sejumlah rumus dalam kesetimbangan kimia, antara lain:

1. Tetapan kesetimbangan konsentrasi (Kc)

Adapun rumus tetapan kesetimbangan (Kc) adalah:

Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi zat (Kc) hanya berlaku untuk zat-zat berwujud larutan (aq) dan gas (g). Sementara zat berwujud padat (s) dan cair (liquid) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan. 

Contoh:

2. Tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp)

Tetapan kesetimbangan tekanan parsial hanya berlaku untuk zat-zat yang berwujud gas (g). Sementara zat-zat yang berwujud padat (s) dan cair (liquid) tidak disertakan dalam persamaan tetapan kesetimbangan. 

Berikut rumus tetapan kesetimbangan tekanan parsial (Kp).

Keterangan: 

• P_A = tekanan parsial zat A
• P_B = tekanan parsial zat B
• P_C = tekanan parsial zat C
• P_D = tekanan parsial zat D

Contoh Kesetimbangan Kimia dalam Kehidupan Sehari-hari

Tanpa disadari, reaksi kesetimbangan kimia sebenarnya cukup sering kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Apa saja itu? Yuk, simak contoh kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari berikut ini. 

1. Derajat keasaman (pH) darah dan jaringan tubuh

Dalam darah dan jaringan tubuh terjadi reaksi kesetimbangan antara asam karbonat dalam darah dengan ion hidrogen karbonat dan ion hidrogen.

H₂O _(l) + CO_{2 (g)} ⇋ H₂CO_{3 (aq)} ⇋ HCO₃^– _(aq) + H⁺ _(aq)

Jika darah bersifat asam, jumlah ion H⁺ bertambah sehingga reaksi kesetimbangan bergeser ke sebelah kiri. Sebaliknya, ketika bersifat basa, jumlah ion H⁺ berkurang sehingga reaksi kesetimbangan bergeser ke sebelah kanan.

2. Kesetimbangan dalam mulut

Selain dalam darah dan jaringan tubuh, kesetimbangan juga terjadi dalam mulut. Sebab, lapisan email gigi mengandung mengandung senyawa kalsium hidroksiapatit (Ca₅(PO₄)₃OH). 

Ca₅(PO₄)₃OH ⇋ 5 Ca₂⁺ _(aq) + 3PO₄^3- _(aq) + OH^– _(aq)

Ketika kamu memakan makanan yang mengandung asam, ion H⁺ dalam makanan akan mengikat OH^– dan PO₄^3-. Pengikatan tersebut menyebabkan konsentrasi OH^– dan PO₄^3-   berkurang sehingga reaksi bergeser ke kanan dan konsentrasi Ca₅(PO₄)₃OH berkurang. Hal inilah yang menyebabkan lapisan email gigi rusak sehingga menimbulkan sakit gigi.

3. Peredaran oksigen dalam tubuh

Contoh kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari lainnya adalah peredaran oksigen di dalam tubuh manusia. Oksigen yang masuk ke dalam darah diikat oleh hemoglobin (Hb) sesuai dengan persamaan reaksi kesetimbangan, yakni:

Hb + O₂ ⇋ HbO₂

Selanjutnya, reaksi kesetimbangan akan terjadi di dalam paru-paru di mana reaksi berlangsung ke arah kanan, yakni oksigen di udara diikat menjadi HbO₂.

4. Perubahan wujud air

Kamu tentu pernah mendidihkan air dalam wadah tertutup, bukan? Ini juga termasuk salah satu contoh reaksi kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari, lho. 

Ketika mendidihkan air dalam wadah tertutup, terjadi perubahan wujud air dari cair menjadi uap. Selain itu, kamu juga bisa mengamati adanya proses pengembunan uap air yang terbentuk sehingga air yang berwujud uap kembali berubah menjadi cair. 

Jika dituliskan persamaan kesetimbangan perubahan wujud air ini, akan terlihat seperti berikut ini. 

H₂O_(l) ⇋ H₂O _(g)

Contoh Soal dan Pembahasan Kesetimbangan Kimia

Yuk, simak beberapa contoh soal dan pembahasan mengenai kesetimbangan kimia berikut ini supaya kamu semakin paham dengan materi pelajaran Kimia ini. 

Contoh 1 

Dalam ruangan 2 L terjadi reaksi kesetimbangan: 

2SO_{3 (g)} ⇋ 2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}

Keadaan Zat	SO3 (mol)	SO2 (mol)	O2 (mol)
Setimbang	0,2	0,2	0,1

Tentukan harga tetapan kesetimbangan (Kc) dari data tersebut!

Pembahasan

2SO_{3 (g)} ⇋ 2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)}

Jadi, harga tetapan kesetimbangan (Kc) dari reaksi tersebut adalah 5 x 10^-2

Contoh 2

Pada reaksi kesetimbangan:

4NH_3(g) + 5O_2(g) ⇋ 4NO_(g) + 6N₂O ΔH = -904 kJ

Jika pada suhu tetap ditambahkan amonia, maka kemanakah arah kesetimbangan akan bergeser?

Pembahasan

4NH_3(g) + 5O_2(g) ⇋ 4NO_(g) + 6N₂O ΔH = -904 kJ

Jika konsentrasi amonia (NH₃) ditambahkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan karena reaksi berlangsung pada suhu yang tetap, maka harga Kc tetap. 

Contoh 3

Reaksi kesetimbangan:

2H₂S_(g) + 3O_2(g) ⇋ 2H₂O_(g) + 2SO_2(g)

Jika tekanan diperbesar, maka kemanakah arah kesetimbangan akan bergeser?

Pembahasan

Jika tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke zat yang jumlah molekulnya lebih kecil, yaitu ke arah kanan dan gas SO₂ dan gas H₂O bertambah. 

Demikian pembahasan mengenai kesetimbangan kimia. Semoga bisa meningkatkan pemahaman kamu mengenai materi pelajaran Kimia ini, ya.