www.lagonlon.com

Tutorial

Rumus Tetapan Kesetimbangan (Kc dan Kp)



Dalam tutorial ini kita akan membahas cara menentukan rumus tetapan kesetimbangan (KC dan KP) suatu reaksi kesetimbangan dari persamaan reaksinya.



Mengenal reaksi kesetimbangan

Reaksi kesetimbangan adalah reaksi yang berlangsung dua arah (bolak-balik). Persamaan reaksi dituliskan dengan menggunakan tanda panah reaksi bolak-balik ().
Reaksi dikatakan telah mencapai kesetimbangan jika laju reaksi ke kiri sama dengan laju reaksi ke kanan.
Reaksi kesetimbangan dikatakan homogen, jika semua zat yang terlibat berada pada fasa yang sama.
Reaksi kesetimbangan dikatakan heterogen, jika zat yang terlibat tidak berada pada fasa yang sama.


Apa itu Fasa Zat..?

Fasa zat, bisa dibilang sama dengan wujud zat.
Perbedaannya, fasa zat terdiri dari 4 macam, sedangkan wujud zat ada tiga macam.
Berikut perbedaan fasa zat dan wujud zat:
Fasa ZatWujud zat
  • padat/solid (s)
  • cair/liquid (l)
  • gas (g)
  • larut dalam air/aqueous (aq)
  • padat/solid
  • cair/liquid
  • gas

Bagian-bagian dalam persamaan reaksi kesetimbangan

Sebelum melanjutkan, mari kita pahami terlebih dahulu bagian-bagian dalam persamaan reaksi. Persamaan reaksi kesetimbangan dapat dituliskan seperti pada contoh berikut:

4 A (s)  +  2 BC2 (l)    4 AC (aq)  +  B2 (g)
(hanya contoh penulisan, bukan reaksi yang sebenarnya)

Berdasar contoh persamaan reaksi kesetimbangan di atas, berikut adalah bagian-bagiannya:

  • panah reaksi()
    membagi persamaan menjadi dua ruas, ruas kiri dan ruas kanan.

  • Zat yang terlibat
    zat yang terlibat dalam persamaan reaksi di atas adalah:
    ruas kiri :  A dan BC2
    ruas kanan :  AC dan B2

  • Koefisien
    koefisien persamaan reaksi pada contoh di atas (berwarna merah) adalah: 4 - 2 - 4 -1, dengan perincian:
    koefisien A = 4
    koefisien BC2 = 2
    koefisien AC = 4
    koefisien B2 = 1
    (dalam persamaan reaksi, koefisien = 1 tidak perlu dituliskan)

  • fasa zat
    fasa zat-zat yang terlibat dalam persamaan reaksi di atas (warna biru) adalah:
    fasa zat A : s (solid/padat)
    fasa zat BC2 : l (liquid/cair)
    fasa zat AC : aq (aqueous/larut dalam air)
    fasa zat B2 : g (gas)


Tetapan kesetimbangan (K)

Tetapan kesetimbangan (K) merupakan konstanta (angka/nilai tetap) perbandingan zat ruas kanan dengan ruas kiri pada suatu reaksi kesetimbangan. Tiap reaksi memiliki nilai K yang khas, yang hanya berubah dengan pengaruh suhu.
Ada dua macam tetapan kesetimbangan, yaitu: KC dan KP.
Perbedaannya:
- KC diukur berdasarkan konsentrasi molar zat-zat yang terlibat.
- KP diukur berdasarkan tekanan parsial gas-gas yang terlibat (khusus fasa gas).

Simbol KC jarang digunakan. Ada beberapa simbol lain untuk KC, sesuai jenis reaksi kesetimbangannya, seperti:
- K, untuk reaksi kesetimbangan secara umum
- Ka, untuk reaksi kesetimbangan asam lemah
- Kb, untuk reaksi kesetimbangan basa lemah
- Kw, untuk reaksi kesetimbangan air (water) dan
- Kh, untuk reaksi kesetimbangan hidrolisis


Rumus tetapan kesetimbangan (KC)

Rumus tetapan kesetimbangan KC secara garis besar merupakan perbandingan (hasil bagi) antara konsentrasi molar ([ ]) zat-zat ruas kanan dengan konsentrasi molar zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisiennya.
Karena fasa padat (s) dan cair (l) tidak memiliki konsentrasi, maka kedua fasa ini tidak dilibatkan dalam rumus tetapan kesetimbangan KC (diberi nilai=1).
Perlu diingat:
tanda kurung siku ([  ]) merupakan simbol untuk konsentrasi molar zat.

KC  =  [zat ruas kanan]koefisien
[zat ruas kiri]koefisien

Mari kita perhatikan contoh berikut:

Contoh soal
Menentukan Rumus KC

  1. Diketahui persamaan reaksi kesetimbangan sebagai berikut:
    CaCO3 (s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2 (aq) + H2CO3 (aq)
    Tentukan rumus tetapan kesetimbangannya!

    Penyelesaian:

    Koefisien persamaan reaksi: 1 - 2 - 1 -1

    KC  =  [Ca(OH)2]1 x [H2CO3]1
    1 x 1
     
     =  [Ca(OH)2][H2CO3]

    Catatan:
    CaCO3 dan H2O tidak disertakan dalam rumus tetapan kesetimbangan, karena memiliki fasa padat (s) dan cair (l). Masing-masing diberi nilai = 1.



  2. Diketahui persamaan reaksi kesetimbangan sebagai berikut:
    2 S2O3 (g) + O2 (g) 4 SO2 (g)
    Tentukan rumus tetapan kesetimbangan KC untuk reaksi tersebut!

    Penyelesaian:

    Koefisien persamaan reaksi: 2 - 1 - 4

    KC  =  [SO2]4
    [S2O3]2 x [O2]1
     
     =  [SO2]4
    [S2O3]2 [O2]

Rumus tetapan kesetimbangan gas (KP)

Rumus tetapan kesetimbangan KP merupakan perbandingan (hasil bagi) antara tekanan parsial (PX) zat-zat ruas kanan dengan tekanan parsial zat ruas kiri yang dipangkatkan dengan koefisien masing-masing..
Hanya zat yang berfasa gas (g) yang diperhitungkan dalam rumus tetapan kesetimbangan KP.
Zat dengan fasa selain gas (S, l, dan aq) tidak dicantumkan dalam rumus tetapan kesetimbangan, tetapi diberi nilai = 1.

KP  =  (tekanan parsial zat ruas kanan)koefisien
(tekanan parsial zat ruas kiri)koefisien
Untuk lebih jelasnya, mari kita lihat contoh berikut:

Contoh soal
Menentukan Rumus KP

  1. Diketahui persamaan reaksi kesetimbangan sebagai berikut:
    CO2 (aq) CO2 (g)
    Tentukan rumus tetapan kesetimbangan KP untuk reaksi tersebut!

    Penyelesaian:

    Koefisien persamaan reaksi: 1 - 1

    KP  =  (PCO2)1
    1
     
     =  (PCO2)

    Catatan:
    Rumus KP hanya berlaku untuk zat yang berfasa gas, sehingga CO2 pada ruas kiri (aq) tidak dilibatkan, hanya diberi nilai = 1.



  2. Diketahui persamaan reaksi kesetimbangan sebagai berikut:
    2 S2O3 (g) + O2 (g) 4 SO2 (g)
    Tentukan rumus tetapan kesetimbangan KP untuk reaksi tersebut!

    Penyelesaian:

    Koefisien persamaan reaksi: 2 - 1 - 4

    KP  =  (PSO2)4
    (PS2O3)2 x (PO2)1
     
     =  (PSO2)4
    (PS2O3)2 (PO2)

Menghitung KC

Perhitungan KC dilakukan dalam satuan molar (mol/liter).

Contoh Soal
Menghitung KC

5. Pada suhu tertentu dalam volume 4 liter terdapat masing masing 0,2 mol SO3, 0,4 mol SO2 dan 0,1 mol O2. Jika diketahui reaksi kesetimbangannya:
2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3
hitunglah nilai Kc dari kesetimbangan tersebut!

Penyelesaian:

Kita sudah mengetahui volume ruang (4 liter), maka kita dapat menentukan molaritas dari tiap zat (mol/liter).
Sebaiknya molaritas jangan langsung dihitung, belakangan saja. siapa tahu bisa dicorat coret...

Kc= [SO3]2
[SO2]2[O2]
 
= (0,2/4)2
(0,4/4)2(0,1/4)
 
= (0,04/16)
(0,16/16)(0,1/4)
 
= 0,04 x 4
0,16 x 0,1
 
= 0,16
0,16 x 0,1
 
= 1
0,1
 
= 10

Jawaban:

Kc = 10


Contoh Soal
Menghitung KP

6. Garam oksalat La2(C2O4)3 dimasukkan dalam bejana 10 liter, dan terurai menurut reaksi:

La2(C2O4)3 (s) La2O3 (s) + 3 CO (g) + 3 CO2 (g)

pada suhu tetap. Jika pada keadaan setimbang tekanan total = 0,4 atm, tentukan nilai Kp..!

Penyelesaian:

  • Persamaan reaksi sudah setara.
    Jumlah mol garam oksalat yang terurai tidak diketahui.
    Untuk mennetukan nilai Kp, hanya fasa gas (g) yang diperhitungkan.
    Kita umpamakan garam oksalat yang terurai sebesar a mol.

  • Tabel stoikiometri untuk kesetimbangan tersebut adalah:

    La2(C2O4)3 (s) La2O3 (s)+ 3 CO (g) + 3 CO2 (g)
    Mula-mula: ..? - - -
    Terurai: a a 3a 3a

    Setimbang: ..? a 3a 3a


  • Jumlah mol gas gas pada keadaan setimbang:
    mol gas CO= 3a mol
    mol gas CO2= 3a mol
    mol gas total= 6a mol

  • Catatan:
    La2(C2O4)3 merupakan zat berfasa padat (s=solid),
    sehingga tidak memiliki tekanan parsial gas.
    Jumlah mol La2(C2O4)3 tidak perlu diketahui.


  • Menghitung tekanan parsial gas CO
    PCO=(mol CO/mol total) x Ptotal
    =(3a/6a) x 0,4 atm
    =0,2 atm


  • Menghitung tekanan parsial gas CO2
    PCO2=(mol CO2/mol total) x Ptotal
    =(3a/6a) x 0,4 atm
    =0,2 atm


  • Menghitung nilai Kp
    Kp=(PCO)3(PCO2)3
    =(0,2)3 x (0,2)3
    =1,6 x 10-5



Jawaban:

Kp = 1,6 x 10-5


Contoh soal
Penurunan Rumus Konversi KC - KP

7. Bagaimanakah penurunan rumus konversi Kc dan Kp..?

Jika diketahui persamaan reaksi kesetimbangan :

a X (g) b Y (g) + c Z (g)



Penyelesaian:

Rumus tetapan kesetimbangan (Kc dan Kp) untuk persamaan tersebut adalah:
Kc = [Y]b[Z]c
[X]a
.............................. (1)

dan

Kp = (PY)b(PZ)c
(PX)a
.............................. (2)

Keterangan:
[ ] = molaritas zat (mol/liter)
P = tekanan parsial gas (atm)
a, b, c = koefisien persamaan reaksi

Kita dapat menurunkan persamaan baru untuk menghubungkan besaran Kc dan Kp.
Kita mulai dengan meninjau persamaan gas ideal:

PV = nRT
 
P = nRT
V
.............................. (3)

karena n/V merupakan konsentrasi molar (mol/liter), maka persamaan (3) dapat ditulis sebagai:

P = MRT   atau   P = [ ]RT .............................. (4)

dimana:
P = tekanan gas (atm)
V = volume gas (liter)
n = jumlah mol gas
R = tetapan gas ideal (= 0,082 L atm/mol K)
T = suhu (K)
[ ] atau M = molaritas zat (mol/liter)

Kita substitusikan persamaan (4) kedalam persamaan (2):

Kp = (PY)b(PZ)c
(PX)a
 
Kp = ([Y]RT)b([Z]RT)c
([X]RT)a
 
Kp = [Y]b[Z]c
[X]a
(RT)(b+c-a).............................. (5)

Bagian berwarna merah pada persamaan (5) merupakan rumus Kc seperti pada persamaan (1), sehingga bisa kita tulis ulang menjadi:

Kp = KC (RT)(b+c-a).............................. (6)

(b+c-a) merupakan selisih koefisien persamaan reaksi (kanan dikurang kiri). Kita menggunakan simbol Δn untuk menyatakan selisih koefisien persamaan reaksi. sehingga kita dapat menulis ulang persamaan 6 menjadi:

Kp = KC (RT)Δn.............................. (7)

Demikian.. kita telah menurunkan persamaan hubungan Kc dan Kp.

Perlu diperhatikan, disini kita menggunakan simbol n untuk 2 besaran yang berbeda.
Pada persamaan gas ideal, simbol n digunakan untuk menyatakan jumlah mol gas.
Di bagian akhir penurunan rumus ini, kita menggunakan simbol Δn sebagai selisih koefisien reaksi.


Contoh Soal
Menghitung KP dari KC

8. Diketahui reaksi kesetimbangan:

N2O4 (g) 2 NO2 (g)


Pada suhu 300 K, reaksi di atas memiliki KC = 0,3 mol/L.
Jika R = 0,082 L atm/mol K,
maka harga KP pada suhu 300 K untuk reaksi di atas adalah ....

Penyelesaian:

Konversi KC - KP, hanya dapat dilakukan untuk zat berfasa gas (g).

Dik.T=300 K
R=0,082 L atm/mol K
KC=0,3 mol/L
nkanan=2
nkiri=1

Dit.KP=...?

Jwb.Δn=nkanan - nkiri
=2 - 1
=1
 
KP=KC (RT)Δn
=0,3 mol/L x (0,082 L atm/K x 300 K)1
= 0,3 mol/L x 0,082 L atm/mol K x 300 mol K
= 7,38 atm

Keterangan :
T=Suhu mutlak (Kelvin)
R=Tetapan gas ideal
KC=Tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi
nkanan=jumlah koefisien zat berfasa gas di ruas kanan
nkiri=jumlah koefisien zat berfasa gas di ruas kiri
Δn=nkanan - nkiri

Jawaban: KP = 7,38 atm





Kuis

Klik link berikut untuk mengikuti kuis/latihan soal:









Catatan:

Mohon dimaklumi, jika materi dalam tutorial ini dirasa kurang lengkap dan menyeluruh.
Tutorial ini dibuat sebagai fitur bantuan bagi peserta dalam mengerjakan mata kuis di www.lagonlon.com.
Namun demikian, penyajian yang mudah dipahami merupakan tujuan utama kami.
Masukan dari anda, akan sangat membantu kami dalam melakukan perbaikan.
Terimakasih atas kunjungan anda.



open your eyes, you will see nothing
open your mind, you will be confused
open your hearth, you will see


Pengunjung:
2 6 2 2 5
www.lagonlon.com