Prinsip dari kesetimbangan kimia telah banyak diterapkan dalam berbagai bidang seperti industri yang melibatkan serangkaian proses dalam arti reaksi kimia. Oleh sebab itulah kesetimbangan kimia sangat berpengaruh terhadap kondisi termodinamika suatu sistem yang juga akan mempengaruhi efisiensi suatu karakteristik reaksi kimia.
Bahkan dalam dunia industri sendiri kesetimbangan kimia dapat dioptimalkan untuk menghasilkan produk dengan jumlah besar dalam waktu dan bahan yang minimalis. Selain itu pula banyak aplikasi kesetimbangan kimia dalam kehidupan sehari-hari baik yang kita sadari maupun tidak kita sadari.
Kesetimbangan Kimia
Suatu sistem dalam keadaan seimbang dapat diibaratkan seperti orang yang sedang berada diatas treadmil. Orang yang berada di treadmil akan selalu bergerak ataupun berjalan secara konsisten, namun orang tersebut tidak akan mengalami perubahan jarak baik maju ataupun mundur ketika pergerakan orang tersebut sesuai dengan pergerakan dari treadmil.
Hal itu dikarenakan keadaan orang bergerak tersebut dalam kesetimbangan dengan treadmil yang sedang berjalan. Sehingga proses reaksi dalam keseimbangan kimia pada umumnya dituliskan dengan anak panah yang menunjukkan arah reaksi dan umumnya berlangsung dalam satu arah sesuai arah baca, tetapi reaksi kimia juga dapat dibalik arahnya. Baik reaksi yang berlangsung maju ataupun mundur dapat terjadi dengan bergantung pada kondisi tertentu. Dalam sistem kesetimbangan kimia, reaksi maju dan mundur berada dalam tingkat yang sama.
Pengertian Kesetimbangan Kimia
Kesetimbangan kimia adalah kondisi dalam reaksi kimia yang reversibel atau dapat balik dimana tidak terdapat perubahan baik jumlah reaktan maupun jumlah produk yang terbentuk dalam reaksi tersebut, dimana khususnya pada reaksi reversibel adalah reaksi dimana produk yang terbentuk akan segera bereaksi kembali untuk menghasilkan reaktan awal.
Pada keadaan setimbang, dua reaksi yang berlawanan ini akan terjadi dalam kecepatan yang sama sehingga tidak akan terjadi perubahan jumlah dalam reaktan maupun produknya. Ketika suatu reaksi mencapai titik ini, maka dapat dikatakan bahwa reaksi tersebut telah selesai.
Pada kondisi kesetimbangan tertentu, reaksi dapat mencapai konversi reaktan menjadi produk yang maksimum. Dalam sistem tertutup, dimana produk hasil reaksi tidak dapat keluar maka akan didapatkan hasil akhir reaksi berupa campuran antara reaktan dan produk reaksi pada kesetimbangan.
Sebagai contoh yaitu reaksi berikut :
A ⇋ B + C
Pada keadaan setimbang, reaksi perubahan A menjadi B dan C akan sama cepatnya dengan reaksi antara B dan C untuk membentuk A. Dalam hal ini reaksi A menjadi B dan C merupakan reaksi maju dengan laju reaksi 1 sedangkan reaksi B dan C menjadi A merupakan reaksi balik dengan laju reaksi 2 dimana kedua laju reaksinya sama.
Pengertian Kesetimbangan Kimia Menurut Para Ahli
Adapun definisi kesetimbangan kimia menurut para ahli, antara lain;
- Chang (2005), Kesetimbangan kimia adalah posisi seimbang yang menjadi bagian final dari reaksi sehingga didalamnya terdapat campuran diantara produk dan reaktan yang biasanya tidak habis dalam bereaksi sehingga secara jumlah relatif tetap.
Ciri Kesetimbangan Kimia
Tidak semua reaksi akan langsung mencapai titik kesetimbangannya, berikut ini merupakan karakteristik suatu reaksi kimia dapat dikatakan telah mencapai kesetimbangan, antara lain;
- Reaksi dalam sistem setimbang terjadi dalam dua arah berlawanan dan berlangsung tanpa henti (dinamis)
- Laju reaksi ke kanan (reaksi maju) harus sama dengan laju reaksi ke arah kiri (reaksi balik)
- Kesetimbangan kimia hanya dapat terjadi dalam sistem tertutup
- Tidak terdapat perubahan yang dapat dilihat secara makroskopis dalam sistem reaksi tersebut
- Katalis tidak mempengaruhi kesetimbangan, melainkan hanya berperan dalam mempercepat laju reaksi
Faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia
Terjadinya kesetimbangan kimia dalam suatu reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut;
- Perubahan Konsentrasi
Berdasarkan prinsip Le Chatelier penambahan reaktan dalam sistem yang telah setimbang akan menggeser reaksi untuk bergerak ke arah kanan (ke arah produk) dan sebaliknya untuk pengurangan konsentrasi reaktan akan menggeser reaksi ke arah kiri (ke arah reaktan).
Hal yang sama juga berlaku pada produk, penambahan konsentrasi produk akan menyebabkan reaksi bergeser ke arah reaktan dan pengurangan produk akan menggeser reaksi ke arah produk. Dalam sektor industri, faktor ini dapat dimanfaatkan untuk mencapai tingkat konversi produk yang tinggi dan efisien dengan mengarahkan reaksi ke arah produk atau kanan.
- Perubahan Tekanan
Perubahan tekanan atau volume dalam sistem juga akan mengganggu sistem kesetimbangan yang sudah biasanya mudah terbentuk.
Apalagi ketika tekanan sistem meningkat atau volume berkurang, maka kesetimbangan akan bergeser ke sisi yang jumlah molnya lebih sedikit dan ketika tekanan berkurang atau volume meningkat, maka kesetimbangan akan bergeser ke sisi yang jumlah molnya lebih banyak. Dalam hal ini koefisien reaksi sangat berpengaruh karena koefisien akan menentukan jumlah mol dari suatu zat.
- Perubahan Suhu
Pengaruh suhu dalam suatu sistem setimbang berkaitan dengan panas reaksi dimana pada reaksi endoterm, maka panas akan diserap oleh reaksi sehingga akan menghasilkan nilai entalpi reaksi positif.
Ketika suhu sistem dinaikkan, maka kesetimbangan akan bergerser ke sisi yang merupakan reaksi endoterm atau menyerap panas. Sedangkan saat suhu diturunkan, maka reaksi akan bergeser ke sisi yang merupakan reaksi endoterm atau melepaskan panas.
Jenis Kesetimbangan Kimia
Berdasarkan jenis zat yang terlibat dalam suatu reaksi, kesetimbangan kimia dapat dibedakan menjadi 2 yaitu:
- Homogen
Kesetimbangan homogen merupakan kesetimbangan dimana baik reaktan maupun produk berada dalam satu fasa atau bentuk misalnya larutan sehingga akan menghasilkan campuran yang homogen.
Reaksi antar zat terlarut dalam suatu sistem larutan yang terjadi merupakan salah satu contoh kesetimbangan homogen. Dimana dalam proses untuk reaksi ini, spesi kimia yang terlibat dapat berbentuk ion, molekul, maupun campuran.
- Heterogen
Kesetimbangan heterogen adalah suatu sistem dimana reaktan dan produk berbeda fasa. Dalam hal ini fasa yang dimaksuda dapat berupa fasa padat, cair, gas, dan larutan. Namun dalam sistem kesetimbangan ini, fasa padat dan cairan murni (liquid) dapat diabaikan.
Contoh Aplikasi Kesetimbangan Kimia
Dengan keistimewaan dan sifat dari kesetimbangan kimia tersebut dapat dimanfaatkan dalam beberapa bidang kehidupan.
- Pembuatan Amonia (Industri)
Amonia (NH3) dibuat dengan mereaksikan gas nitrogen (N2) dengan gas hidrogen (H2) dengan perbandingan tertentu dimana akan dihasilkan reaksi kesetimbangan yang menghasilkan amonia dengan reaksi eksoterm.
Dalam industri, untuk meningkatkan efisiensi produksi maka kesetimbangan kimia dapat dimanipulasi dengan menambah konsentrasi reaktan, memperbesar tekanan, dan menurunkan suhu yang dimaksudkan untuk menggeser resaksi ke arah produk sehingga dihasilkan produk yang lebih tinggi dengan waktu yang minim. Selain dengan kesetimbangan, katalis juga dapat ditambahkan untuk mempercepat laju reaksi.
- Siklus Oksigen pada Tubuh Manusia
Ketika bernapas, secara tidak sadar kita juga telah menerapkan sistem kesetimbangan kimia. Sifat oksigen yang babes akan dihirup oleh manusia untuk masuk ke paru-paru dan akan diikat oleh hemoglobin. Dalam pengikatan ini terjadi reaksi antar hemoglobin dengan oksigen yang akan membentuk oksihemoglobin dengan melalui sistem kesetimbangan.
Pada paru-paru dimana terjadi pengikatan oksigen, maka konsentrasi oksigen akan tinggi sehingga kesetimbangan pada paru-paru akan bergeser ke arah produk atau kanan. Sedangkan pada sel atau jaringan dimana oksigen akan disalurkan oleh hemoglobin, maka konsentrasi oksigen dalam darah akan berkurang sehingga kesetimbangan akan berbalik ke arah kiri.
- Mengatur pH dalam Darah Manusia
Selain dalam pernapasan, prinsip kesetimbangan juga diterapkan dalam pengaturan pH darah manusia. Dalam tubuh manusia tepatnya darah, terdapat larutan penyanga atau bufer untuk mempertahankan pH darah dalam kondisi normal (pH 7.4).
Larutan tersebut yaitu H2CO3 dan ion HCO3– dimana keberadaan larutan tersebut juga dipengaruhi oleh pembentukan CO2 hasil respirasi sel.
CO2 (g) + H2O (l) ⇌ H2CO3 (aq)
H2CO3 (aq) ⇌ HCO3– (aq) + H+ (aq)
Ketika darah dalam suasana basa, maka jumlah ion H+ sedikit sehingga kesetimbangan akan bergeser ke arah kanan. Jika darah berada dalam suasana asam, maka ion H+ akan semakin banyak sehingga menyebabkan reaksi kesetimbangan bergeser ke arah kiri. Dalam mengatur pH darah, H2CO3 akan menurunkan pH darah sedangkan HCO3– akan menaikkan pH darah.
Nah, itulah tadi penjelasan secara lengkap mengenai pengertian kesetimbangan kimia menurut para ahli, ciri, faktor, jenis dan contohnya. Semoga materi yang dibagikan ini memberikan referensi kepada segenap pembaca yang sedang mencarinya, trimakasih.
