Pergeseran kesetimbangan dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain temperatur, konsentrasi, tekanan dan volume, penambahan zat lain. Namun dalam sub bab ini akan lebih difokuskan pada tiga faktor saja yaitu pengaruh temperatur, pengaruh konsentrasi, pengaruh tekanan dan volume.
Apakah perlu dilakukan penambahan atau penurunan temperatur agar hasil suatu reaksi menjadi lebih besar? Untuk meramalkan adanya gangguan luar yang dapat mempengaruhi letak kesetimbangan suatu reaksi, marilah kita kaji bagaimana penerapan azas Le Chatelier terhadap pengaruh atau gangguan dari luar tersebut sehingga dapat terjadi pergeseran kesetimbangan.
Faktor yang mempengaruhi Pergeseran Kesetimbangan
Ada beberapa faktor yang biasanya dapat mempengaruhi beberapa pergeseran kesetimbangan, antara lain faktornya sebagai berikut:
1. Pengaruh temperatur
Sesuai dengan azas Le Chatelier, jika suhu atau temperatur suatu sistem kesetimbangan dinaikkan, maka reaksi sistem menurunkan temperatur, kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi yang menyerap kalor (ke pihak reaksi endoterm). Sebaliknya jika suhu diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke pihak reaksi eksoterm.
Contoh:
Ditentukan reaksi kesetimbangan :
- N2(g) + 3H2(g) <====> 2NH3(g) ; Delta H = – 92,2 kJ
- H2O(g) <====> 1/2 H2(g) + O2(g) ; Delta H = + 242 kJ
Ke arah manakah kesetimbangan bergeser jika temperatur dinaikkan ?
Jawab :
Pada kenaikan temperatur, kesetimbangan bergeser ke pihak reaksi endoterm :
Pada kesetimbangan (1), reaksi bergeser ke kiri.
Pada kesetimbangan (2), reaksi bergeser ke kanan.
Perubahan konsentrasi, tekanan atau volume akan menyebabkan pergeseran reaksi tetapi tidak akan merubah nilai tetapan kesetimbangan. Hanya perubahan temperatur yang dapat menyebabkan perubahan tetapan kesetimbangan. Reaksi Pembentukan NO2 dari N2O4 adalah proses endotermik, seperti terlihat pada persamaan reaksi berikut :
N2O4(g) —> 2NO2(g) ; Delta H=58 kJ
Dan reaksi sebaliknya adalah reaksi eksotermik
2NO2(g) —> N2O4(g) ; Delta H=-58 kJ
Perhatikan percobaan dalam Gambar 5 berikut:
Jika temperatur dinaikkan, maka pada proses endotermik akan menyerap panas dari lingkungan sehingga membentuk molekul NO2 dari N2O4. Kesimpulannya, kenaikan temperatur akan menyebabkan reaksi bergeser kearah reaksi endotermik dan sebaliknya penurunan temperatur akan menyebabkan reaksi bergeser kearah reaksi eksotermik.
- Dua tabung mengandung campuran gas NO2 dan N2O4 pada saat setimbang.
- Ketika salah satu tabung dimasukkan pada air dingin (kiri) warna menjadi bertambah terang, menunjukkan terbentuknya gas N2O4 yang tidak berwarna. Ketika tabung yang lain dimasukkan pada air panas (kanan), warnanya menjadi gelap, menunjukkan kenaikan konsentrasi NO2.
2. Pengaruh konsentrasi
Sesuai dengan azas Le Chatelier (Reaksi = – aksi) , jika konsentrasi salah satu komponen tersebut diperbesar, maka reaksi sistem akan mengurangi komponen tersebut. Sebaliknya, jika konsentrasi salah satu komponen diperkecil, maka reaksi sistem adalah menambah komponen itu. Oleh karena itu, pengaruh konsentrasi terhadap kesetimbangan berlangsung.
Contoh :
Ion besi (III) (Fe3+) berwarna kuning jingga bereaksi dengan ion tiosianat (SCN-) tidak berwarna membentuk ion tisianobesi (III) yang berwarna merah darah menurut reaksi kesetimbangan berikut :
Fe3+(aq) + SCN-(aq) FeSCN2+(aq)
Kuning-jingga tidak berwarna merah-darah Ke arah manakah kesetimbangan bergeser dan bagaimanakah perubahan warna campuran jika:
- ditambah larutan FeCl3 (ion Fe3+)
- ditambah larutan KSCN (ion SCN-)
- ditambah larutan NaOH (ion OH-)
- Larutan diencerkan
Jawab :
Azas Le Chatelier : Reaksi = – Aksi
- Ditambah larutan FeCl3 (ion Fe3+)
Aksi : menambah ion Fe3+
Reaksi : mengurangi ion Fe3+
Kesetimbangan : bergeser ke kanan
Perubahan warna: bertambah merah (karena ion FeSCN2+ bertambah)
- Aksi : menambah ion SCN
Reaksi : mengurangi ion SCN
Kesetimbangan : bergeser ke kanan
Perubahan warna : bertambah merah (karena ion FeSCN2+ bertambah)
- Aksi : menambah ion OH-. Ion ini akan mengikat ion Fe3+ membentuk Fe(OH)3 yang sukar larut.
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) —–> Fe(OH)3(s)
Jadi, penambahan ion OH- sama dengan mengurangi ion Fe3+.
- Aksi : mengencerkan (memperbesar volume), memperkecil konsentrasi (jarak antar partikel dalam larutan makin renggang.
Reaksi : memperbesar konsentrasi (menambah jumlah partikel)
Kesetimbangan : bergeser ke kiri, ke arah yang jumlah partikelnya lebih besar (setiap ion FeSCN2+ dapat pecah menjadi dua ion, yaitu Fe3+ dan SCN-).
Perubahan warna : memudar (karena ion FeSCN2+ berkurang)
Gejala perubahan konsentrasi dapat diperhatikan [Fe(SCN)3] dalam air berwarna merah. Warna merah menunjukkan adanya ion FeSCN2+. Sehingga kesetimbangan yang terjadi adalah:
FeSCN2+(aq) —–> Fe3+(aq) + SCN-(aq)
merah ——–> kuning pucat + tak berwarna
Jika ditambahkan NaSCN pada larutan maka konsentrasi dari SCN- akan bertambah. Akibatnya ion Fe3+ akan bereaksi dengan ion SCN- dengan persamaan :
FeSCN2+(aq) —–> Fe3+(aq) + SCN-(aq)
Akibatnya warna merah dalam larutan akan bertambah tua. Jika ditambah H2C2O4 pada larutan awal ion C2O4-2 akan berikatan dengan Fe3+. Akibatnya ion Fe3+ akan membentuk ion Fe(C2O4)3 3- yang dapat dilihat dari warna kuning dalam larutan. Persamaan yang terjadi adalah:
FeSCN2+(aq) —-> Fe3+(aq) + SCN-(aq)
Dari eksperimen tersebut diatas dapat ditarik simpulan bahwa kesetimbangan reaktan dan produk terdapat dalam sistem, kenaikan konsentrasi produk akan menyebabkan kesetimbangan bergeser kearah kiri dan penurunan konsentrasi produk akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah kanan
- larutan Fe(SCN)3. Warna larutan antara merah FeSCN+ dan kuning Fe3+.
- Setelah penambahan NaSCN kesetimbangan bergeser ke kiri.
- Setelah penambahan Fe(NO3)3, kesetimbangan bergeser ke kiri.
- Setelah penambahan H2C2O4, kesetimbangan bergeser ke kanan. Warna kuning karena adanya ion Fe(C2O4)33-.
3. Pengaruh tekanan dan volume
Penambahan tekanan dengan cara memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi semua komponen. Sesuai dengan azas Le Chatelier, maka sistem akan bereaksi dengan mengurangi tekanan. Sebagaimana anda ketahui, tekanan gas bergantung pada jumlah molekul dan tidak bergantung pada jenis gas.
Oleh karena itu, untuk mengurangi tekanan maka reaksi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih kecil. Sebaliknya, jika tekanan dikurangi dengan cara memperbesar volume, maka sistem akan bereaksi dengan menambah tekanan dengan cara menambah jumlah molekul. Reaksi akan bergeser ke arah yang jumlah koefisiennya lebih besar.
Pengaruh penambahan tekanan (dengan cara memperkecil volume) pada kesetimbangan reaksi : CO+ 3H2(g) <====> CH4(g) + H2O(g)
Penambahan tekanan menggeser kesetimbangan ke kanan, ke arah reaksi yang jumlah koefisiennya terkecil, dengan tekanan akan berkurang.
Ketika volume diperkecil maka konsentrasi (rapatan) bertambah dan menyebabkan pertambahan tekanan. Akibatnya, reaksi bergeser ke kanan untuk mengurangi tekanan. Satu molekul CH4 dan 1 molekul H2O (4 molekul pereaksi hanya menghasilkan 2 molekul produk). Dengan berkurangnya jumlah molekul, maka tekanan akan berkurang.
Contoh :
Ditentukan kesetimbangan :
- N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
- 2HI(g) H2(g) + I2(g)
Ke arah manakah kesetimbangan bergeser jika tekanan diperbesar ?
Jawab :
- N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Kesetimbangan akan bergeser ke kanan, karena jumlah koefisien di ruas kanan (= 2) lebih kecil daripada di ruas kiri (= 4).
- 2HI(g) H2(g) + I2(g)
Kesetimbangan tidak bergeser karena jumlah koefisien gas pada kedua ruas sama (= 4).
Untuk memperjelas pengaruh tekanan dan volume, perhatikan persamaan gas berikut :
PV = nRT
P = n/V RT
dapat dilihat bahwa P dan V berhubungan dengan saling terbalik. Semakin besar tekanan maka volumenya akan semakin kecil. Dan sebaliknya. Jika terdapat kesetimbangan sistem
N2O4(g) —-> 2NO2(g)
Apa yang terjadi jika kita naikkan tekanan gasnya? Karena konsentrasi NO2 dikwadratkan maka kenaikan tekanan akan menyebabkan kenaikan nilai Qc.
Karena Qc > Kc maka reaksi akan bergeser kearah kiri. Dan sebaliknya penurunan tekanan (kenaikan volume) akan menyebabkan Qc <>
