Rumus KP dalam tetapan kesetimbangan kimia, pahami konsep dasar, unsur, contoh soal dan jawabannya

Faktor-faktor yang mempengaruhi rumus KP dalam tetapan kesetimbangan kimia.

foto: freepik.com

Terdapat beberapa faktor yang bisa mempengaruhi pergeseran kesetimbangan, yaitu:

1. Konsentrasi.

Jika konsentrasi salah satu reaktan atau produk berubah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang mengurangi perubahan tersebut. Hal ini sesuai dengan prinsip Le Chatelier. Misalnya, untuk reaksi:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Jika konsentrasi (N_2) ditambah, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk membentuk lebih banyak (NH_3). Sebaliknya, jika konsentrasi (NH_3) dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri untuk membentuk lebih banyak (N_2) dan (H_2).

2. Tekanan.

Jika tekanan sistem berubah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang mengurangi perubahan tersebut. Hal ini berlaku untuk reaksi yang melibatkan gas dengan jumlah mol yang berbeda di kedua sisi. Misalnya, untuk reaksi:

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

Jika tekanan ditingkatkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk mengurangi jumlah mol gas. Sebaliknya, jika tekanan dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri untuk meningkatkan jumlah mol gas.

3. Volume.

Jika volume sistem berubah, maka tekanan parsial gas-gas juga berubah. Hal ini berpengaruh pada kesetimbangan yang melibatkan gas dengan jumlah mol yang berbeda di kedua sisi12. Misalnya, untuk reaksi:

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

Jika volume diperkecil, maka tekanan parsial gas-gas meningkat. Hal ini menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kanan untuk mengurangi jumlah mol gas. Sebaliknya, jika volume diperbesar, maka tekanan parsial gas-gas menurun. Hal ini menyebabkan kesetimbangan bergeser ke kiri untuk meningkatkan jumlah mol gas.

4. Suhu.

Jika suhu sistem berubah, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah yang mengurangi perubahan tersebut. Hal ini tergantung pada apakah reaksi bersifat eksotermik (melepaskan panas) atau endotermik (menyerap panas)12. Misalnya, untuk reaksi:

N2(g) + O2(g) 2NO(g) + panas

Jika suhu ditingkatkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke kiri untuk menyerap panas yang berlebih. Sebaliknya, jika suhu dikurangi, maka kesetimbangan akan bergeser ke kanan untuk melepaskan panas yang kurang.

5. Katalis.

Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi tanpa ikut bereaksi. Katalis tidak mempengaruhi pergeseran kesetimbangan, hanya mempercepat tercapainya kesetimbangan.

Contoh soal rumus KP dalam tetapan kesetimbangan kimia dan pembahasannya.

foto: freepik.com

1. Diketahui reaksi kesetimbangan:

2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)

Jika pada saat setimbang tekanan parsial gas (SO_2) adalah 0,4 atm, tekanan parsial gas (O_2) adalah 0,2 atm, dan tekanan parsial gas (SO_3) adalah 0,8 atm, maka hitunglah nilai KP.

Jawaban:

Rumus KP adalah:

KP = (PSO3)^2 / (PSO2)^2 × (PO2)

Dengan mengganti nilai tekanan parsial gas-gas, kita dapat menghitung KP sebagai berikut:

KP = (0,8)^2 / (0,4)^2 × (0,2)
KP = 0,64 / 0,032
KP = 20

Jadi, nilai KP adalah 20.

2. Diketahui reaksi kesetimbangan:

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Jika pada saat setimbang tekanan total gas-gas adalah 10 atm, dan fraksi mol gas (NH_3) adalah 0,4, maka hitunglah nilai KP.

Jawaban:

Rumus KP adalah:

KP = (PNH3)^2 / (PN2) × (PH2)^3

Untuk menghitung tekanan parsial gas-gas, kita dapat menggunakan rumus:

Pi = xi × Ptotal

Keterangana:

- (P_i) adalah tekanan parsial gas ke-i
- (x_i) adalah fraksi mol gas ke-i
- (P_{total}) adalah tekanan total gas-gas

Dengan menggunakan rumus tersebut, kita dapat menghitung tekanan parsial gas (NH_3) sebagai berikut:

PNH3 = xNH3 × Ptotal
PNH3 = 0,4 × 10
PNH3 = 4

Untuk menghitung fraksi mol gas (N_2) dan (H_2), kita dapat menggunakan persamaan stoikiometri sebagai berikut:

N2 + 3H2 2NH3

xN2 + 3xH2 = 2xNH3

Karena jumlah fraksi mol gas-gas harus sama dengan 1, maka kita dapat menulis:

xN2 + xH2 + xNH3 = 1

Dengan menyelesaikan sistem persamaan tersebut, kita dapat menemukan nilai fraksi mol gas (N_2) dan (H_2) sebagai berikut:

xN2 = 0,2
xH2 = 0,1333

Dengan demikian, tekanan parsial gas (N_2) dan (H_2) adalah:

PN2 = xN2 × Ptotal

PN2 = 0,2×10

PN2 = 2

PH2 = xH2 × Ptotal

PH2 = 0,1333 × 10

PH2 = 1,333

Dengan mengganti nilai tekanan parsial gas-gas, kita dapat menghitung KP sebagai berikut:

KP = (PNH3)^2 / (PN2) × (PH2)^3

KP = (4)^2 / (2) × (1,333)^3

KP = 4,7416

KP = 3,37

Jadi, nilai KP adalah 3,37.

3. Diketahui reaksi kesetimbangan:

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

Jika pada saat setimbang tekanan total gas-gas adalah 2 atm, dan fraksi mol gas (PCl_5) adalah 0,6, maka hitunglah nilai KP.

Jawaban:

Rumus KP adalah:

KP = (PPCl3)×(PCl2) / (PPCl5)

Untuk menghitung tekanan parsial gas-gas, kita dapat menggunakan rumus:

Pi = xi × Ptotal

Keterangan:

- (P_i) adalah tekanan parsial gas ke-i
- (x_i) adalah fraksi mol gas ke-i
- (P_{total}) adalah tekanan total gas-gas

Dengan menggunakan rumus tersebut, kita dapat menghitung tekanan parsial gas (PCl_5) sebagai berikut:

PPCl5 = xPCl5 × Ptotal

PPCl5 = 0,6 × 2

PPCl5 = 1,2

Untuk menghitung fraksi mol gas (PCl_3) dan (Cl_2), kita dapat menggunakan persamaan stoikiometri sebagai berikut:

PCl5 PCl3 + Cl2

xPCl5 = xPCl3 + xCl2

Karena jumlah fraksi mol gas-gas harus sama dengan 1, maka kita dapat menulis:

xPCl5 + xPCl3 + xCl2 = 1

Dengan menyelesaikan sistem persamaan tersebut, kita dapat menemukan nilai fraksi mol gas (PCl_3) dan (Cl_2) sebagai berikut:

xPCl3 = 0,2
xCl2 = 0,2

Dengan demikian, tekanan parsial gas (PCl_3) dan (Cl_2) adalah:

PPCl3 = xPCl3 × Ptotal

PPCl3 = 0,2 × 2

PPCl3 = 0,4

PCl2 = xCl2 × Ptotal

PCl2 = 0,2 × 2

PCl2 = 0,4

Dengan mengganti nilai tekanan parsial gas-gas, kita dapat menghitung KP sebagai berikut:

KP = (PPCl3) × (PCl2) / (PPCl5)

KP = (0,4) × (0,4) / (1,2)

KP = 0,16 / 1,2

KP = 0,133

Jadi, nilai KP adalah 0,133.