Jurnal Praktikum KIMDAS Kesetimbangan Kimia

KESETIMBANGAN KIMIA

14 November 2014

MUHAMMAD RUSDIL FIKRI

11140162000033
UIN JAKARTA
Pendidikan Kimia

 

Abstrak

Dalam percobaan praktikum ini dilakukan untuk mengetahui konsep kesetimbangan kimia serta faktor-faktor yang mempengaruhinya dan menghitung harga tetapan kesetimbangan berdasarkan percobaan yang dilakukan. Pada percobaan ini metodologi yang digunakan pada perocobaan ini yaitu metodologi kualitatif, yakni praktikan mengamati bahwa sejumlah besar reaksi tidak dapat berlangsung secara sempurna tetapi lebih cenderung mendekati suatu keadaan atau posisi kesetimbangan. Menggunakan prinsip Le Chatelier pada percobaan ini. Kesetimbangan di pengaruhi oleh suhu, konsentrasi, volume, tekanan, dan katalisator. Tetapi dalam percobaan hanya membahas volume dan konsentrasi. Terdapat 2 kali percobaan, percobaan 1 yang dilakukan yaitu pencampuran atau reaksi antara besi (III) klorida dengan larutan kalium tiosianat yang menghasilkan ion besi (III) tiosianat, sedangkan pada percobaan 2 yang dilakukan yaitu mempelajari kesetimbangan besi (III) tiosianat (FeSCN²⁺).

Kata Kunci : Le Chatelier, Metodologi Kualitatif, Konsentrasi

 

 

 

A.    Pendahuluan

 

      Kesetimbangan kimia dalah proses dinamis ketika reaksi kedepan dan reaksi balik terjadi pada laju yang sama tetapi pada arah yang berlawanan. Konsentrasi pada setiap zat tinggal tetap pada suhu konstan. Banyak reaksi kimia tidak sampai berakhir, dan mencapai satu titik ketika konsentrasi zat-zat bereaksi dan produk tidak lagi berubah dengan  berubahnya waktu. Molekul-molekul tetap berubah dari pereaksi menjadi produk dan dari produk menjadi preaksi, tetapi tanpa perubahan netto konsentrasinya. (Stephen,2002 : 96).

 

     Kebanyakan reaksi kimia berlangsung secara reversible (dua arah). Ketika reaksi itu baru mulai, proses reversible hanya berlangsung kearah pembentukan produk, namun ketika molekul produk telah terbentuk maka proses sebaiknya yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk mulai berjalan. Kesetimbangan kimia tercapai bila kecepatan reaksi tekanan (molekul produk) telah sama dengan kecepatan reaksi ke kiri (pembentukan molekul reaktan) dan konsentrasi reaktan maupun konsentrasi produk tidak berubah-rubah lagi (konstan). Jadi, kesetimbangan kimia merupakan proses yang dinamis.

 (Purwoko, 2006 : 169).

 

    Banyak reksi-reaksi kimia yang berjalan tidak sempurna artinya reaksi-reaksi tersebut berjalan sampai pada suatu titik dan akhirnya berhenti dengan meninggalkan zat-zat yang tidak bereaksi. Pada temperatur, tekanan dan konsentrasi tertentu, titik pada saat reaksi tersebut berhenti sama. Hubungan antara konsentrasi peraksi dan hasil reaksi tetap. Pada saat ini reaksi dalam keadaan setimbang. Pada saat setimbang, kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri. Kesetimbangan disini merupakan kesetimbangan dinamis, bukan kesetimbangan statis. Jadi sebenarnya reaksi masih ada tetapi karena kecepatannya sama, seakan-akan reaksi berhenti. Atas dasar ini dapat dianggap hampir semua reaksi berhenti pada kesetimbangan. Untuk reaksi sempurna, kesetimbangan sangat berat disebelah kanan. Untuk reaksi yang sangat berat di sebelah kanan. (Sukardjo, 1997:220).

      Tanda “[ ]” adalah konsentrasi kesetimbangan. Kecepatan reaksi kimia pada suhu konstan sebanding dengan hasil kali konsentrasi zat yang bereaksi. Reaksi kimia bergerak menuju kesetimbangan yang dinamis, dimana terdapat reaktan dan produk, tetapi kedudukannya tidak lagi mempunyai kecenderungan untuk berubah. Kadang-kadang konsentrasi produk jauh lebih besar daripada konsentrasi reaktan yang belum bereaksi di dalam campuran kesetimbangan, sehingga reaksi dikatakan reaksi yang “sempurna”. G N Lewis memperkenalkan besaran termodinamika baru yaitu keaktifan yang bisa dipakai sebagai ganti konsentrasi. Sangat memudahkan jika keaktifan dianggap sebagai perkalian antara konsentrasi zat yang dimaksud dengan suatu koefisien keaktifan (Syukri,1999:75).

 

       Dalam suatu sistem kesetimbangan, suatu katalis menaikkan kecepatan reaksi maju dan reaksi balik dengan sama kuatnya. Suatu katalis tidak mengubah kuantitas relatif yang ada dalam kesetimbangan nilai tetapan kesetimbangan tidaklah berubah. Katalis memang mengubah waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan. Reaksi yang memerlukan waktu berhari-hari atau berminggu-minggu untuk mencapai kesetimbangan, dapat mencapainya dalam beberapa menit dengan hadirnya katalis. Lagi pula, reaksi yang berlangsung dengan laju yang sesuai hanya pada temperatur yang sangat tinggi, dapat berjalan dengan cepat pada temperatur yang jauh lebih rendah bila digunakan katalis. Ini terutama penting jika temperatur tinggi mengurangi rendeman dari produk-produk yang diinginkan (Keenan,1984:593).

 

       Salah satu kegunaan konstanta kesetimbangan kimia adalah memprediksi arah reaksi. Untuk mempelajari kecenderungan arah reaksi, digunakan besaran Qc, yaitu hasil perkalian konsentrasi awal produk dibagi hasil perkalian konsentrasi awal reaktan yang masing-masing dipangkatkan dengan koefisien reaksinya. Jika nilai Qc dibandingkan dengan nilai Kc, terdapat tiga kemungkinan hubungan yang terjadi, antara lain :

 

1. Qc < Kc

Sistem reaksi reversibel kelebihan reaktan dan kekurangan produk. Untuk mencapai kesetimbangan, sejumlah reaktan diubah menjadi produk. Akibatnya, reaksi cenderung ke arah produk (ke kanan).

2. Qc =  Kc

Sistem berada dalam keadaan kesetimbangan. Laju reaksi, baik ke arah reaktan maupun produk, sama.

3. Qc > Kc

Sistem reaksi reversibel kelebihan produk dan kekurangan reaktan. Untuk mencapai kesetimbangan, sejumlah produk diubah menjadi reaktan. Akibatnya, reaksi cenderung ke arah reaktan (ke kiri). (Syukri,1999:75).

 

B.    Metodologi

v  Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada percobaan praktikum kali ini yaitu, 1 rak tabung reaksi, 8 buah tabung reaksi, 1 buah gelas ukur 10 ml, 4 buah pipet tetes, 1 buah gelas beker 100 ml. Bahan yang digunakan yaitu larutan KSCN 0,002 M, FeCl₃ 0,2M, NaH₂PO₄ 0,2M.

 

v  Cara Kerja

Dalam percobaan kali ini, hal yang pertama dilakukan yaitu menyiapkan semua alat dan bahan, pada percobaan pertama : masukkan 10 ml 0,002 M KSCN dan 2 tetes FeCl₃ 0,2 M kedalam gelas beker, siapkan 4 buah tabung reaksi masing-masing diisi 1,25 ml larutan yang ada di gelas beker, lalu tabung 2 tambah 10 tetes KSCN 0,002 M, tabung 3 tambah 3 tetes FeCl₃ 0,2M, tabung 4 tambah 5 tetes NaH₂PO₄ 0,2M, lalu amati perubahan warna yang terjadi. Pada percobaan kedua : masukkan 5 ml FeCl₃ 0,2M dengan 7,5 aquades dalam gelas beker, lalu siapkan 4 buah tabung reaksi, tabung reaksi 1, campurkan 2,5 ml KSCN dengan 2,5 ml FeCl₃, tabung reaksi 2, ambil 2,5 ml larutan dalam gelas beker kemudian tambah 2,5 ml KSCN 0,002 M, lalu tambah 2,5 ml aquades kedalam gelas beker, tabung reaksi 3, ambil 2,5 ml larutan dalam gelas beker kemudian tambah 2,5 ml KSCN 0,002 M, lalu tambah 2,5 ml aquades kedalam gelas beker, tabung reaksi 4, ambil 2,5 ml larutan dalam gelas beker kemudian tambah 2,5 ml KSCN 0,002 M.

 

 

C.  Hasil dan Pembahasan

v Hasil

Pada percobaan pertama, Tabung 1 berwarna merah bata

Tabung 2 yang ditetesi KSCN pekat berwarna lebih pekat daripada tabung 1, sedankan  Tabung ke 3 berwarna merah bata tetapi lebih pekat dari tabung 1 dan 2 Sedangkan tabung ke 4 jernih dan ada endapan di dasar tabung.

Pada percobaan kedua, Tabung reaksi pertama yang menjadi standar berwarna merah kehitam-hitaman, Tabung reaksi kedua, warnya juga merah kehitam-hitaman tapi tidak sepekat tabung standar satu, lalu Tabung reaksi ketiga berwarna merah marun (merah kehitam-hitaman tapi lebih cerah dari tabung kedua, sedangkan Tabung reaksi keempat warna larutannya merah marun, lebih muda dari tabung ketiga.

 

v Pembahasan

Percobaan Pertama

     dimana tabung 1 dijadikan sebagai pembanding atau standar bagi tabung lainnya. Diperoleh data bahwa setelah larutan besi nitrat direaksikan dengan larutan ion tiosianat menghasilkan larutan yang berwarna hitam pekat. Reaksi yang terbentuk adalah:

 

Fe+(aq) + SCN- (aq)   FeSCN2+(aq)

 

Perubahan warna ini terjadi karena adanya perubahan konsentrasi larutan. Seperti yang diketahui bersama bahwa ada beberapa faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia yaitu perubahan konsentrasi, perubahan tekanan, perubahan volume dan perubahan suhu. Sedangkan katalis hanya berfungsi sebagai suatu zat yang mempercepat tercapainya keadaan setimbang. Jika dilakukan pada sistem tertutup sehingga dapat dikatakan katalis tidak mempengaruhi terhadap pergeseran kesetimbangan.

 

tabung kedua, ketika larutan awal ditambah (KSCN pekat) maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk.

 

tabung ketiga, larutan awal ditambah dengan larutan FeCl 0,2 M, warna laruta yang semula merah berubah menjadi hitam pekat dan lebih pekat daripada tabung 1 maupun tabung 2. Hal ini dikarenakan larutan atau zat yang ditambahkan pada tiap-tiap tabung berbeda konsentrasinya.

 

tabung keempat, Larutan awal ditambah dengan beberapa butir N₂HPO₄, hasilnya adalah warna yang semula merah menjadi bening dan terdapat endapan. Adanya endapan pada larutan tersebut terjadi karena adanyaunsur logam pada larutan FeSCN, sedangkan warna berubah menjadi bening karena adanya reaksi antara FeSCN³⁺ dengan NaHPO₄, dimana Fe³⁺ akan berikatan dengan ion PO₄ 3- membentuk FePO₄. Kemudian ion SCN^- akan diikat oleh H⁺ dan membentuk HSCN, sedangkan Na⁺ tidak berikatan dengan senyawa lain. Reaksi yang terbentuk adalah:

 

FeSCN₂⁺(aq) + Na₂HPO₄(s)   FePO₄(aq) + HSCN(aq) + 2Na⁺(aq)

 

Fe³⁺ berikatan dengan PO₄ 3- membentuk FePO₄ yang sukar larut. Penambahan PO₄ 3-  sama dengan mengurangi Fe³⁺ , sehingga intensitas warna larutan berkurang.

 

Percobaan Kedua

yaitu kesetimbangan besi (III) tiosianat ayng semakin encer. Dari tabung reaksi 1-4 terjadi pengurangan kepekatan atau intensitas warna. Hal ini disebabkan karena adanya penambahan volume aquades dari tabung reaksi 1-4. Pada saat perbandingan dan penyetaraan intensitas tabung standar (tabung 1) dengan tabung 2,3, dan 4 dengan cara mengurangi volume pada tabung pertama setetes demi setetes sehingga didapat persamaan warna. Hal ini membuktikan bahwa volume berpengaruh pada kesetimbangan. Dalam penyeragaman warna ini juga tidak dapat diamati dari samping tabung karena dengan cara ini akan menghalangi mata dalam mengamati warna pada tabung yaitu cahaya yang masuk ke dalam tabung akan di biaskan terlebih dahulu ke tabung reaksi lalu dibiaskan menuju mata sehingga larutan terlihat lebih pekat. Oleh karena itu dalam mengamati warna sebaiknya dari atas tabung agar cahaya yang dipantulkan ke dalam tabung akan langsung dibiaskan ke mata.

 

D.  Kesimpulan

 

Kesimpulan yang dapat ditarik adalah kesetimbangan kimia dipengaruhi oleh konsentrasi dan volume zat yang ditambahkan pada saat pencampuran dan pengenceran. Perubahan konsentrasi dapat ditandai dengan perubahan warna larutan. Jika konsentrasi pereaksi ditambahkan maka kesetimbangan akan bergeser ke arah produk. Pengaruh konsentarsi pada kesetimbangan akan lebih kuat dibandingkan pengaruh volume. Diperoleh juga nilai ketetapan kesetimbangan yang tidak konstan dikarenakan oleh ketidaktelitian dalam menyetarakan warna sehingga dalam mengukur volume juga berpengaruh.

 

E.  Daftar Pustaka

Keenan, W. Charles. 1984.Kimia Untuk Universitas.Jakarta : Erlangga.

Purwoko, Agus. 2006. Kimia Dasar 1. NTB : Mataram University Press.

Stephen, Bresnick. 2002. Istilah Kimia Umum. Jakarta: Erlangga.

Sukardjo. 1997. Kimia Fisika. Yogyakarta: Rineka Cipta.

Syukri, S dan Sadijah Achmad. 1999. Kimia Dasar jilid dua. Bandung:         ITB Press.

 

 

 

F.   Lampiran

i.   Analisis Perhitungan Data

 

Percobaan pertama

 

Konsentrasi pada percobaan pertama

Tabung 1 (standar) =      M x V _fecl3 = M x V_KSCN

                                     M x 0,05 ml = 0,002 x 5 ml

                                                     M = 0,2 M

 

                      n FeCl₃ = M x V_fecl3

                                   = 0,2 M x 0,005 ml = 0,01

                      n KSCN = M x V_kscn

                                    = 0,002 M x 5 ml  = 0,01

              konsentrasi FeSCN²⁺ = 0,01 x 0,01 = 2 x 10^-5 M

                                                      5, 05 ml

 

Tabung 2     =  M x V   =  M x V_kscn

                 M x  1,25 ml = 0,002 M x 0,25 ml

                               M   =  0,0004 M

Tabung 3  = M x V  = M x V_fecl3

                   M x 1,25 ml = 0,2 M x 0,075 ml

                            M = 0,012 M

Tabung 4  =  M x V = M x V_NaH2PO4

                    M x 1,25 ml = 0,2 M x 0,125 ml

                             M = 0,02 M

 

Percobaan Kedua

 

a.     Perbandingan tinggi tabung

Tabung reaksi	Tinggi Larutan awal	Tinggi Larutan setelah ditetesi KSCN 0.002M
Tabung 1 (control)	3.0 cm	3.0 cm
Tabung 2	3.2 cm	3.7 cm
Tabung 3	3.3 cm	3.8 cm
Tabung 4	3.4 cm	4.0       cm

 

 

b.   Perhitungan konsentrasi pengenceran FeCl₃

Tabung 2 =   M1 x V1  =  M2 x V2

                0,2 M x 5 ml = M x 12,5 ml

                                M  =  8x10^-2 m

 

Tabung 3 =  M2 x V2  =  M3 x V3

            8x10^-2 x 10 ml = M x 12,5 ml

                               M = 6,4 x 10^-2 m

 

Tabung 4 =  M3 x V3  =  M4 x V4

         6,4x10^-2 x 10 ml = M x 12,5 ml

                               M  =  5,1x 10^-2 m

 

c.   Menghitung Konsentrasi  FeSCN²⁺

Tabung 1 = a. mmol FeCl₃ = 0,2 M x 2,5 ml = 0,5 mmol

                   b. mmol KSCN = 0,002 M x 2,5 ml = 0,005 mmol

 

[ FeSCN2+] =  0,5 x 0,005 = 5x10^-4 M

                                   5

 

     Tabung 2 = a. mmol FeCl₃ = 8x10^-2 M x 2,5 ml = 0,2 mmol

                         b. mmol KSCN = 0,002 M x 2,5 ml = 0,005 mmol

 

    [ FeSCN²⁺] =  0,2 x 0,005 = 2x10^-4 M

                                   5

 

      Tabung 3 = a. mmol FeCl₃ = 6,4 x 10^-2 x 2,5 ml = 0,16 mmol

                         b. mmol KSCN = 0,002 M x 2,5 ml = 0,005 mmol

 

 

    [ FeSCN²⁺] = 0,16 x 0,005 = 1,6x10^-4 M

                                   5

 

      Tabung 4 = a. mmol FeCl₃ = 5,1x10^-2 M x 2,5 ml = 0,13 mmol

                         b. mmol KSCN = 0,002 M x 2,5 ml = 0,005 mmol

 

    [ FeSCN²⁺] = 0,13 x 0,005  = 1,3x10^-4 M

                                  5

 

d.   Menghitung Harga K (tetapan kesetimbangan) dari konsentrasi [ FeSCN3+]

 

Tabung 1 =

mmol FeCl₃ = 0,2 M x 2,5 ml = 0,5 mmol

mmol KSCN = 0,002 M x 2,5 ml = 0,005 mmol

mmol [ FeSCN2+] = 5x10^-4 x 5 ml = 0,0025 mmol

 

      Fe³⁺(aq)    +  KSCN^-(aq)     FeSCN²⁺.(aq) + K⁺ (aq)

Mula-mula     0,5                0,005                   -

Bereaksi        0,0025          0,0025           0,0025               0,0025

Setimbang     0,4975                   0,0025           0,0025              0,0025

             

K =  [ FeSCN2+] [K⁺]  =  0,0025 x   =  5,03x10^-3 M

        [ Fe³⁺]  [KSCN]        0,4975 x 0,0025

 

Tabung 2 =

mmol FeCl₃ = 0,2 M x 2,5 ml = 0,5 mmol

mmol KSCN = 0,002 M x 2,5 ml = 0,005 mmol

mmol [ FeSCN2+] = 2x10^-4 x 5 ml = 0,001 mmol

 

      Fe³⁺(aq)    +  KSCN^-(aq)     FeSCN²⁺.(aq) + K⁺ (aq)

Mula-mula     0,5                0,005                   -

Bereaksi        0,001            0,001               0,001               0,001

Setimbang     0,499            0,004             0,001              0,001

 

 

K =  [ FeSCN2+] [K⁺]  =  0,001 x   =  5x10^-4 M

        [ Fe³⁺]  [KSCN]        0,499 x 0,001

 

Tabung 3 =

mmol FeCl₃ = 0,2 M x 2,5 ml = 0,5 mmol

mmol KSCN = 0,002 M x 2,5 ml = 0,005 mmol

mmol [ FeSCN2+] = 1,6x10^-4 x 5 ml = 0,0008 mmol

 

      Fe³⁺(aq)    +  KSCN^-(aq)     FeSCN²⁺.(aq) + K⁺ (aq)

Mula-mula     0,5                0,005                   -                     -

Bereaksi        0,0008          0,0008            0,0008            0,0008

Setimbang     0,4992           0,0042          0,0008            0,0008

 

K =  [ FeSCN2+] [K⁺]  =  0,0008 x   =  3,05x10^-4 M

        [ Fe³⁺]  [KSCN]        0,4992 x 0,0008

 

Tabung 4 =

mmol FeCl₃ = 0,2 M x 2,5 ml = 0,5 mmol

mmol KSCN = 0,002 M x 2,5 ml = 0,005 mmol

     mmol [ FeSCN2+] = 1,3x10^-4 x 5 ml = 6,5x10^-4 mmol

 

      Fe³⁺(aq)    +  KSCN^-(aq)     FeSCN²⁺.(aq) + K⁺ (aq)

Mula-mula     0,5                0,005                   -                     -

Bereaksi        0,00065        0,00065           0,00065          0,00065

Setimbang     0,49935        0,00435         0,00065            0,00065

 

K =  [ FeSCN2+] [K⁺]  =  0,00065 x   =  2 x10^-4 M

        [ Fe³⁺]  [KSCN]        0,49935 x 0,00435

 

 

 

 

e.     Perhitungan Konstanta

 

Ka = [Fe³⁺] [FeSCN²⁺][SCN^-]

Kb = [Fe³⁺] [[FeSCN²⁺] / [SCN^-]

Kc=  [FeSCN²⁺] / [Fe³⁺][SCN^-]

 

 

ii.      Tabel Pengamatan

Percobaan 1

No. Tabung	Konsentrasi FeSCN2+	Perubahan                  warna
1   2   3   4	2x 10-5 M      4 x 10-4 M     1,2 x 10-2 M     2 x 10-2 M	Orange/jingga    Jingga Muda    Merah Tua    Kuning

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Percobaan 2

No. Tabung	Konsentrasi Pengenceran FeCl3	Konsentrasi FeSCN2+	Tetapan Kesetimbangan  FeSCN+
1   2   3   4	2 x 10-1 M     8 x 10-2 M     6,4 x 10-2 M     5,1 x 10-2 M	5 x 10-4 M    2 x 10-4 M    1,6 x 10-4 M    1,3 x 10-4 M	5,03 x 10-3    5 x 10-4    3,05 x 10-4    2 x 10-4