I.
II.
Judul Praktikum
: Kesetimbangan Kimia
Tujuan
:
1. Menjelaskan pengaruh konsentrasi pereaksi pada kesetimbangan kompleks besi (III) tiosulfat 2. Menjelaskan pengaruh ion sesama pada kesetimbangan 3. Menghitung kelarutan zat berdasarkan harga Ksp 4. Menjelaskan pengaruh suhu terhadap kelarutan zat
III.
Dasar Teori
3.1 Kesetimbangan Kimia Kesetimbangan kimia adalah proses dinamis ketika laju reaksi ke kanan (menghasilkan produk) sama dengan laju reaksi ke kiri (ke arah pereaksi). Pada kesetimbangan kimia, molekul-molekul tetap berubah dari pereaksi menjadi produk dan produk menjadi pereaksi, tetapi tanpa terjadi perubahan konsentrasinya. konsentrasinya. Bila pada sistem kesetimbangan diadakan aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi sedemikian rupa sehingga pengaruh aksi itu menjadi sekecil-kecilnya. Cepat lambatnya suatu reaksi mencapai kesetimbangan bergantung pada laju reaksinya. Semakin besar laju reaksi, semakin cepat kesetimbangan tercapai. Henri Louis Le Chatelier (1884) berhasil menyimpulkan pengaruh faktor luar tehadap kesetimbangan dalam suatu azas yang dikenal dengan azas Le Chatelier sebagai berikut : “ Bila terhadap suatu kesetimbangan dilakukan suatu tindakan (aksi), (aksi), maka sistem itu akan mengadakan reaksi yang cenderung mengurangi pengaruh aksi tersebut. “
Secara singkat azas Le Chateleir dapat dinyatakan sebagai : Reaksi = - Aksi
Artinya bila pada sistem kesetimbangan dinamik terdapat gangguan dari luar sehingga kesetimbangan dalam keadaan terganggu atau rusak, maka sistem akan berubah sedemikian rupa sehingga gangguan itu berkurang dan bila mungkin akan kembali dalam keadaan setimbang lagi. Cara sistem bereaksi adalah dengan melakukan pergeseran ke kiri atau ke kanan. Kesetimbangan dalam fase cair terbatas pada zat-zat yang terlarut dalam pelarut tertentu. Untuk larutan elektrolit, zat dalam larutan adalah berupa ion-ion yang terdapat dalam larutan. Contoh : Fe 3+ + SCN- ↔ FeSCN2+. Pada kondisi standar, zat terlarut
dinyatakan dalam konsentrasi 1,0 M dengan sifat larutan pada pengenceran tak terhingga, sehingga koefisien aktifitas = 1 dan besarnya K = Kc. Pada reaksi kesetimbangan tersebut, besarnya tetapan tetapan kesetimbang kesetimbangan an : Kc = [FeSCN2+])/[Fe3+][SCN-]
(harga K tetap pada suhu tetap).
Tetapan kesetimbangan reaksi dapat ditentukan setiap suhu, jika perubahan energi bebas standar standar Gibbs (diketahui sebagai fungsi suhu ( = -RT ln K
atau
K = exp (- /RT) /RT)
R adalah tetapan gas ideal dan T adalah suhu. Reaksi ion besi (III) dengan ion tiosianat merupakan pengujian yang sangat sensitif untuk ion besi (III) dalam larutan. Jika menambahkan ion tiosianat, SCN -, ke dalam larutan yang mengandung ion besi (III) akan diperoleh larutan berwarna merah darah yang kuat yang mengandung ion [Fe(SCN)(H2O)5]2+.
-
SCN (aq)
3+
[Fe(H2O) 6]
2+
[Fe(SCN)(H2O)5]
-
Gambar 1. Reaksi ion besi (III) vs ion SCN
Dalam kesetimbangan dinamis, ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi, yaitu : pengaruh konsentrasi konsentrasi zat zat yang bereaksi, bereaksi, suhu, suhu, dan perubahan perubahan tekanan tekanan atau atau volume. volume.
3.2 Kelarutan zat Kelarutan/solubilitas adalah kemampuan zat kimia tertentu, zat terlarut, untuk larut dalam pelarut. Kelarutan yaitu jumlah maksimum zat terlarut yang larut dalam suatu pelarut kesetimbangan. Larutan hasil disebut larutan jenuh. Istilah “tak larut” sering diterapkan pada senyawa yang sulit larut. Dalam beberapa kondisi, titik kesetimbangan kelarutan dapat dilampaui untuk menghasilkan suatu larutan yang disebut lewat jenuh yang menstabil. Kelarutan zat AB dalam pelarut murni (air)
AnB(s) → nA+(aq) + Bn-(aq) a
n.a
a n
Ksp AnB = (n.2) . 2 Ksp AnB = nn . a(n+1) Kelarutan = a (n+1) = Ksp AnB/nn +
-
Jika zat AB → A + B
Maka kelarutan zat AB = a = V.Ksp AB Ket : a = kelarutan, kelarutan, Ksp = hasil hasil kali kelarutan kelarutan zat atau garam garam Berdasarkan kelarutan (s) dan hasil kali kelarutan, unutk suatu garam AB yang sukar larut berlaku ketentuan, jika: 1. [A+] [B-] < Ksp → larutan jenuh; tidak terjadi pengendapan. Hal itu berarti, larutan mengandung zat terlarut kurang dari yang diperlukan untuk membuat larutan jenuh atau larutan yang partikel-partikelnya tidak tepat habis bereaksi dengan pereaksi (masih bisa melarutkan zat). 2. [A+] [B-] = Ksp → larutan tepat jenuh; larutan tepat mengendap . Hal itu berarti, larutan yang partikel-partikelnya tepat habis bereaksi dengan pereaksi (zat dengan konsentrasi maksimal). 3. [A+] [B-] > Ksp → larutan kelewat jenuh; terjadi pengendapan zat. Berarti, larutan yang tidak dapat lagi melarutkan zat terlarut sehingga terjadi endapan. Terjadi apabila hasil kali konsentrasi ion lebih dari Ksp.
3.3 Pengaruh suhu terhadap kelarutan zat Kelarutan zat sebanding terhadap suhu terutama berlaku pada zat padat. Kelarutan zat cair dalam zat cair lainnya secara umum kurang peka terhadap suhu daripada kelarutan padatan/gas padatan/gas dalam dalam zat cair. Kelarutan gas dalam air umumnya umumnya berbanding terbalik terhadap suhu.
3.4 Pengaruh ion sejenis dan pembentukkan garam Kelarutan zat AB dalam larutan yang mengandung ion sejenis AB(s) → A+(aq)+ B-(aq) s
→ n.s Semakin
s besar konsentrasi ion sejenis, maka makin kecil kelarutan elektrolitnya.
Pembentukkan garam yang larut, seperti contoh kelarutan CaCO 3(s) pada air yang berisi CO 2 lebih besar daripada air.
CaCO3(s) + H2O(l) + CO2 → Ca(HCO3)2(aq)
larut
Reaksi antara basa amfoter dengan basa kuat. Contoh : kelarutan Al(OH)3 dalam KOH lebih besar kelarutan Al(OH)3 dalam air Al(OH)3(s) + KOH(aq) → KAlO2(aq) + 2H2O(l) Pembentukkan senyawa kompleks, seperti contoh kelarutan AgCl(s) dalam NH4OH lebih besar dari pada pada AgCl AgCl dalam air. AgCl(s) + NH4OH(aq) Ag(NH3)2Cl(aq) + H2O(l) larut
IV.
Alat dan Bahan
No
Alat
Bahan
1
Gelas Kimia 500 mL
Aquadest
2
Gelas Kimia 100 mL
Larutan Fe(NO 3)3 0,2 M
3
Labu Takar 50 mL
Larutan KSCN 0,002 M
4
Pipet Ukur 10 mL
Kristal Na2HPO4
5
Rak Tabung
Larutan PbNO3 0,01 M
6
Tabung Reaksi
Larutan K 2CrO4 0,005 M
7
Pipet tetes
Larutan Amoniak 2%
8
Bola Isap
9
Gelas ukur 10 mL
10
Termometer
11
Spatula
12
Buret 25 mL
V.
Diagram Alir Kerja 5.1 Kesetimbangan Besi (II) Tiosianat
1
10 mL KSCN 0,002 M + 2 tetes larutan Fe³ 0,002M
2
3
4
5
Ba i rata rata laru laruta tan n ke dal dalam am 5 tabu tabun n
Tabung 1 : Pembanding Tabung 2 : (+) 1 tetes larutan KSCN 0,1 M
1
2
3
4
5
Tabung 3 : (+) 3 tetes Larutan Fe³ Tabung 4 : (+) Na2HPO4 Tabung 5 : (+) Larutan amoniak 2%
Kocok perlahan dan amati perubahan warnanya
5.2 Pengaruh Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan
2,5 mL KSCN 0,2 M
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Tabung 1 : (+) 5 mL Larutan Fe³ 0,02 M Tabung 2 : (+) 5 mL Larutan Fe³ pengenceran 1* Tabung 3 : (+) 5 mL Larutan Fe³ pengenceran 2** Tabung 4 : (+) 5 mL Larutan Fe³ pengenceran 3*** Tabung 5 : (+) 5 mL Larutan Fe³ pengenceran 4****
Kocok kelima tabung tersebut
Bandingkan warna dari setiap tabung dan catat hasil pengamatannya *Pengenceran 1 dilakukan dengan 10 mL larutan Fe³ 0,02 M (larutan induk) ke dalam labu takar 50 mL kemudian diencerkan hingga tanda batas. ** Pengenceran 2 dilakukan dengan 10 mL larutan Fe³ pengenceran 1 ke dalam labu takar 50 mL kemudian diencerkan hingga tanda batas. *** Pengenceran 3 dilakukan dengan 10 mL larutan Fe³ pengenceran 2 ke dalam labu takar 50 mL kemudian diencerkan hingga tanda batas.
**** Pengenceran 4 dilakukan dengan 10 mL larutan Fe³ kemudian diencerkan hingga tanda batas.
3 pengenceran
3 ke dalam labu takar 50 mL
5.3 Penentuan Ksp PbCrO4 2,5 mL Pb(NO3)2 0,01M
Larutan K2CrO4 0,005 M Tabung 1 : (+) 1,0 mL Tabung 2 : (+) 2,0 mL
1
2
3
4
5
Tabung 3 : (+) 4,0 mL Tabung 4 : (+) 6,0 mL Tabung 5 : (+) 8,0 mL
Ulangi Penambahan K2CrO4 dengan perbedaan volume 0,1 mL untuk menentukan banyaknya K2CrO4 yang dibutuhkan untuk terbentuknya endapan
Catat hasil pengamatan dan ukur suhu pada saat terbentuknya endapan
VI.
Data Pengamatan 6.1 Kesetimbangan Besi (II) Tiosianat
Tabung 1
Prosedur 10 ml KSCN + 2 tetes Fe
2
Pengamatan Terjadi perubahan warna menjadi merah darah
3+
5 tetes KSCN
3
3 tetes Fe
Warna merah darah
3+
Warna merah kehitaman
4
1 butir Kristal Na2HPO4
Warna menjadi bening
5
3 tetes amoniak
Warna berubah menjadi kuning bening
6.2 Pengaruh Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan Tabung
1
Prosedur
Pengamatan
5 ml KSCN 0,002M
Tidak berwarna/ bening
+ 5 ml Fe3+
Merah kehitaman
2
+ 5 ml Fe3+
Merah kehitaman
3
+ 5 ml Fe3+
Merah darah pekat
3+
4
+ 5 ml Fe
5
+ 5 ml Fe3+
Merah darah bening Kuning bening
6.3 Penentuan Ksp dan Konsentrasi K 2CrO4 Warna
Tabung
Volume larutan Pb(NO3)2 (ml)
Volume larutan K 2CrO4 (ml)
Perubahan endapan
1
1
1
belum
2
1
2
belum
endapan
kuning 3
1
4
belum
4
1
6
belum
5
1
8
sudah
6
1
10
sudah
VII.
Pengolahan Data dan Perhitungan 7.1 Kesetimbangan Besi (II) Tiosianat
Tabung 1 +
+
Fe³ + 3KSCN → Fe(SCN)3 + 3K
Terbentuk warna merah darah. Hal ini di sebabkan karena terjadi pergeseran kesetimbangan ke arah kanan (terjadi perubahan warna menjadi merah kecoklatan).
Tabung 2 +
+
Fe³ + 3KSCN → Fe(SCN)3 + 3K -
(+ SCN )
Terbentuk warna merah darah. Hal ini disebabkan disebabkan adanya penambahan konsentrasi, sehingga kesetimbangan bergeser ke arah kanan.
Tabung 3 Fe³+ + 3KSCN → Fe(SCN)3 + 3K + +
(+Fe³ )
Terbentuk warna merah kehitaman. Hal ini disebabkan karena adanya penambahan konsentrasi ion Fe 3+, sehingga kesetimbangan bergeser ke arah kanan.
Tabung 4 Fe³+ + 6KSCN + Na2HPO4 → 2Fe(SCN) 3 + 3K 2HNO4+ 6Na+ Larutan menjadi tidak berwarna (bening). Hal ini disebabkan Na 2HPO4 mengikat ion 3+
Fe sehingga menambah komponen pereaksi dan reaksi bergeser ke arah kiri.
Tabung 5 Fe3+ + SCN-
→
Fe(SCN)2+
(+ NH3)
Larutan menjadi berwarna kuning bening. Hal ini di sebabkan oleh adanya NH 3 yang 3+
-
terikat pada Fe dan SCN sehingga menyebabkan terbentuknya ion kompleks dan warnanya menjadi bening kekuningan. Jumlah ion Fe(SCN) 2+ semakin berkurang dan mengakibatkan konsentrasi ion Fe(SCN) 2+ juga berkurang. berkurang. 7.2 Pengaruh Konsentrasi Terhadap Kesetimbangan
Tabung 1 [Fe3+] = 0,02 M
Tabung 2 V1.M1 = V2.M2 10 mL x 0,02 M = 50 mL x M 2 M2 =
M2 = 0,004 M [Fe3+] = 0,004 M
Tabung 3 V1.M1 = V2.M2 10 mL x 0,004 M = 50 mL x M 2 M2 =
M2 = 0,0008 M [Fe3+] = 0,0008 M
Tabung 4 V1.M1 = V2.M2
10 mL x 0,0008 M = 50 mL x M 2 M2 =
M2 = 0,00016 M [Fe3+] = 0,00016 M
Tabung 5 V1.M1 = V2.M2 10 mL x 0,00016 M = 50 mL x M2 M2 =
M2 = 0,00003 M [Fe3+] = 3 x 10-5 M 7.3 Penentuan Ksp K 2CrO4
Percobaan 1 (Volume K 2CrO4 8 mL saat mulai terbentuk endapan)
nK 2CrO4 = M . V = 0,005 M . 8 ml = 4,0 4,0 x 10-2 mmol
n Pb(NO3)2 = M . V = 0,01 M . 1,0 ml = 10-2 mmol
K 2CrO4 + Pb(NO3)2 -2
→ PbCrO4 + 2KNO3
-2
M:
4,0 x 10
10
R :
10-2
10-2
S :
3,0 x 10-2
-
-
Keterangan :
-
M = mula-mula (keadaan
10-2
2 x 10-2
awal)
10-2
2 x 10-2
R = reaksi S = sisa
Jadi, n PbCrO 4 = 10-2 mol S PbCrO4 = =
mmol ml
= 1,11 x 10-3 M
Pb+ + CrO42-
PbCrO4 S
s
Ksp
s
= [Pb+] x [CrO42-] Ksp Pb2CrO4 = 2 x 10
= [s] x [s]
-14
2
=s
= (1,11 x 10-3)2 = 1,2321 x 10-6 (mengendap)
Percobaan 2 (Volume K 2CrO4 10 mL, saat mulai terbentuk endapan)
nK 2CrO4 = M . V = 0,005 M x 10 ml = 5 x 10-2 mmol
n Pb(NO3)2 = M . V = 0,01 M . 1,0 ml = 10-2 mmol
K 2CrO4 + Pb(NO3)2
→
PbCrO4 + 2 KNO3
M:
5 x 10-2
10-2
-
-
R :
10-2
10-2
10-2
2 x 10-2
-
10-2
S :
4,0 x 10-2
2 x 10-2
Jadi, n PbCrO 4 = 10-2 mol S Pb2CrO4 = =
mmol ml
= 9,09 x 10-4 M
Pb+ + CrO42-
PbCrO4 S Ksp
s
s
= [Pb+]2 x [CrO42-] = [s] x [s] 2
= s
= (9,09 x 10-4) 2
Ksp Pb2CrO4 = 2 x 10
-14
= 0,826 x 10-6 (mengendap)
VIII. Pembahasan Pada percobaan 1, KSCN 0,002 M memiliki warna bening. Setelah ditetesi Fe 3+ 0,02 M berubah menjadi warna merah darah. Hal itu terjadi karena adanya pergeseran kesetimbangan ke arah kanan. Pada tabung 2, setelah ditetesi KSCN 1,0 M terjadi perubahan warna yang semakin pekat karena konsentrasi Fe3+ semakin besar. Sesuai dengan azas Le Chatelier, jika salah satu zat konsentrasinya diperbesar, reaksi akan bergeser ke arah yang berlawanan. Jika salah satu zat konsentrasinya diperkecil, reaksi akan bergeser kearah kearah zat zat tersebut. 3+
Pada tabung 3, setelah ditetesi Fe 0,02 M menunjukkan perubahan warna yang semakin pekat. Hal ini juga disebabkan oleh penambahan konsentrasi pereaksi sehingga kesetimbangan bergeser ke arah kanan (berlawanan arah). Pada tabung 4, setelah ditambahkan Na 2HPO4 terjadi perubahan warna menjadi bening. Hal Hal ini disebabkan disebabkan ion HPO HPO42- berikatan dengan Fe 3+ . Ion Fe(SCN) 2+ akan terurai membentuk ion 3+
Fe
dan
–
SCN
atau kesetimbangan bergeser ke arah ion Fe 3+ dan SCN – . Pada tabung 5, setelah ditetesi amoniak 2% menunjukkan perubahan warna menjadi kuning bening. Hal ini menunjukkan jumlah ion dan konsentrasi 2+
FeSCN semakin berkurang. Percobaan kedua mempelajari tentang kesetimbangan besi (III) – tiosianat yang direaksikan 3+
dengan larutan Fe dengan berbagai konsentrasi. Pada percobaan ini perubahan warna yang terjadi berbeda-beda berbeda-beda pada setiap larutan setelah dilakukan pengenceran pengenceran atau penambahan penambahan volume. Tabung pertama dijadikan sebagai standar yang berisi campuran antara KSCN dan Fe 3+. Sedangkan pada tabung 2, 3, 4 dan 5 ditambahkan Fe 3+ yang telah diencerkan. Tabung pertama yang telah ditambahkan Fe 3+ 0,02 M menunjukkan warna merah kehitaman. Tabung kedua yang ditambahkan Fe 3+ 0,004 M menunjukkan warna merah kehitaman. Tabung ketiga yang ditambahkan Fe 3+ 0,0008 M menunjukkan warna merah darah pekat. Tabung keempat yang ditambahkan Fe3+ 0,00016 M menunjukkan warna merah darah bening. Tabung kelima yang ditambahkan Fe3+ 0,00003 M menunjukkan warna kuning bening. Hal tersebut memperlihatkan jika konsentrasi diperbesar maka sistem akan mengurangi komponen tersebut. Bila ke dalam suatu sistem kesetimbangan, konsentrasi salah satu komponennya ditambah maka kesetimbangan akan bergeser dari arah penambahan konsentrasi dan bila salah satu komponen dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah
pengurangan itu. Selain itu, volume juga sangat berpengaruh berpengaruh pada kesetimbangan. kesetimbangan. Pengenceran Pengenceran pada larutan menyebabkan volum menjadi besar. Percobaan ketiga menggunakan prinsip hasil kali kelarutan (Ksp). Dasar teori dari percobaan ini menyatakan bahwa hasil kali konsentrasi ion-ion pembentuknya untuk setiap suhu tertentu adalah konstan, dengan konsentrasi ion dipangkatkan dengan jumlah masing-masing ion yang bersangkutan. Penambahan larutan K 2CrO4 terhadap larutan Pb(NO3)2 dengan volume larutan K 2CrO4 yang berbeda beda dapat menyebabkan menyebabkan pengendapan pengendapan saat larutan telah jenuh, yaitu saat kemampuan kemampuan pelarut telah mencapai titik maksimum untuk melarutkan atau mengionkan zat terlarut, sehingga kelebihan sedikit zat terlarut akan menyebabkan terjadinya endapan. Pengendapan ini dipengaruhi oleh konsentrasi zat-zat terlarut dalam larutan. Semakin besar konsentrasi ion CrO 42-, maka larutan akan mengendap lebih cepat daripada larutan dengan konsentrasi ion CrO 42- yang lebih rendah. Reaksi yang terjadi adalah : Pb(NO3)2 + K 2CrO4
PbCrO4 + 2KNO3
Pada percobaan ketiga ini, didapatkan Ksp Pb 2CrO4 sebesar 1,2321 x 10 -6. Sedangakan Ksp Pb 2CrO4 pada -14
literatur adalah 2 x 10 . Hal ini dapat disebabkan karena temperatur percobaan yang berbeda atau konsentrasi pereaksi yang berbeda.
IX.
Kesimpulan Dalam sistem kesetimbangan, jika konsentrasi salah satu komponennya ditambah maka
kesetimbangan akan bergeser dari arah penambahan itu, dan bila salah satu komponennya dikurangi maka kesetimbangan akan bergeser ke arah pengurangan itu. Bila pada sistem kesetimbangan volume diperkecil, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien yang kecil. Bila pada sistem kesetimbangan volume diperbesar, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah koefisien yang besar. Jadi, dapat disimpulkan bahwa kesetimbangan dipengaruhi oleh jumlah konsentrasi dan volume larutan dan hal tersebut dapat dilihat dari perubahan warna dan kepekatan larutan.
X.
Daftar Pustaka
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-fisika1/kesetimbangan_kimia/azaz-le-chatelier-2/ http://isjd.pdii.lipi.g http://isjd.pdii.lipi.go.id/adm o.id/admin/jurnal/72061 in/jurnal/7206106113.pdf 06113.pdf
LAPORAN KESETIMBANGAN KESETIMBANGAN KIMIA Disusun untuk memenuhi salah satu tugas Kimia Fisik pada semester 1 program studi teknik kimia produksi bersih
Oleh Kelompok 4 Anggota :
Anissa Trisakti Suwarman (121424010)
Apit Rian Saputra (121424011) Datin Nurina Fajrin (121424012)
Fifin Mu’afiyah (121424013)
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
