MAKALAH TERMODINAMIKA TEKNIK KIMIA PEMICU 6 : KESETIMBANGAN KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
KELOMPOK KELOMPOK 03
Nahida Rani
(1106013555)
Nuri Liswanti Pertiwi
(1106015421)
Rizqi Pandu Sudarmawan
(0906557045)
Sulaeman A S
(0906557051) (0906557051)
Sony Ikhwanuddin
(1106052902)
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK, 2013
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
JAWABAN PERTANYAAN Reaksi pembentukan Sulfur Trioksida :
+ 1/2
Mencapai pada kesetimbangan pada 900 K. a) Bagaimana a) Bagaimana anda menjelaskan menjelaskan h ubun gan ki netika ki mia dengan kes kesetimbangan dalam reaksi reaksi ki mi a?
Jawab:
Kinetika kimia adalah bahagian ilmu kimia fisika yang mempelajari laju reaksi kimia, faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan hubungannya terhadap mekanisme reaksi. Kinetika kimia disebut juga dinamika kimia, karena adanya gerakan molekul, elemen atau ion dalam mekanisme reaksi dan laju reaksi sebagai fungsi waktu. Mekanisme reaksi dapat diramalkan dengan bantuan pengamatan dan pengukuran besaran termodinamika suatu reaksi, dengan mengamati arah jalannya reaktan maupun produk suatu sistem. Syarat untuk terjadinya
suatu reaksi kimia bila terjadi penurunan energi bebas ( G < 0). Dipertanyakan, berapa cepat reaksi-reaksi berlangsung, dengan perkataan lain, berapa nilai laju reaksi itu. Hal ini berlawanan dari tinjauan termodinamika, di mana tidak dikenal parameter waktu karena hanya tergantung dari kaadaan awal dan akhir sistem itu sendiri. Subyek yang sangat penting dalam termodinamika adalah keadaan kesetimbangan, maka termodinamika adalah metoda yang sangat penting untuk mejajaki keadaan kesetimbagat suatu reaksi kimia. Sebagai contoh adalah energi bebas reaksi-reaksi berikut: 2 H2 + O2 2H2O C + O2 CO2 H2 + Br 22 HBr
Reaksi dapat berlangsung, berarti G < 0 dan termodinamika reaksi kesetimbangan pada suhu kamar benar-benar tergantung dari sisi produk reaksi. Ternyata reaksi berlangsung sangat
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
lambat, di mana laju reaksi hampir tidak dapat terukur. Pada sisi yang lain, ada reaksi dimana termodinamika kesetimbangannya kuat pada sisi reaktan, dalam keadaan ini kesetimbangan mempunyai laju reaksi yang tinggi. Contohnya pada reaksi dissosiasi asam asetat dalam larutan berair. -
CH3COOH + H2O CH3COO + H3O
+
Dalam hal ini untuk mencapai saat kesetimbangan diperlukan waktu 10-6 detik, walaupun derajat dissosiasi 1 Molar larutan ini hanya 0.5%. Sudah barang tentu untuk tujuan teknik diinginkan laju reaksi yang sangat tinggi dengan menggunakan konsentrasi reaktan yang kecil diperoleh Yield produk yang besar dengan biaya yang kecil. b) F aktor-f aktor apa sajakah sajakah yang mempe mempengaru hi kese kesetim bangan reaksi reaksi k im ia?
Jawab: Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan
Jika ke dalam sistem reaksi yang berada dalam keadaan kesetimbangan diberi gangguan, misalnya konsentrasi atau suhunya diubah, apa yang terjadi? Sudah menjadi fenomena alam, setiap ada aksi tentu ada reaksi dan reaksinya beragam. Menurut Le Chatelier, jika sistem yang berada dalam keadaan kesetimbangan diganggu, sistem akan berusaha mengurangi gangguan dengan cara menggeser posisi kesetimbangan, baik ke arah pereaksi maupun hasil reaksi sehingga gangguan tersebut minimum dan tercapai keadaan kesetimbangan yang baru. Pengaruh Konsentrasi terhadap kesetimbangan
Jika pada sistem kesetimbangan dilakukan penambahan atau pengurangan salah satu pereaksi, sistem akan mengadakan reaksi untuk mengurangi gangguan tersebut. Jika ke dalam sistem reaksi, konsentrasi pereaksi dinaikkan atau konsentrasi pereaksi dikurangi maka posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan hasil reaksi. Contoh Pengubahan Konsentrasi Kesetimbangan
Perkirakan arah pergeseran kesetimbangan berikut: N2( g g ) + 3H2( g g )
⇆
2NH3( g g )
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Penambahan NH3 akan menggeser posisi kesetimbangan ke arah penguraian NH3menjadi N2 dan H2. Setelah tercapai kesetimbangan yang baru, konsentrasi NH3 bertambah sedikit, konsentrasi N2 dan H2 bertambah besar. Pengaruh Suhu Sistem terhadap kesetimbangan
Jika sistem kesetimbangan diubah suhunya maka sistem akan bereaksi dengan cara yang berbeda dengan gangguan konsentrasi. Reaksi terhadap gangguan suhu sangat bergantung pada sifat-sifat termokimia dari spesi yang terdapat dalam sistem kesetimbangan. Reaksi terbagi dibedakan menjadi dua, yaitu : reaksi endoterm dan reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm dapat berubah menjadi reaksi endoterm endoterm jika reaksinya dibalikkan, sedangkan nilai ΔH reaksi tetap hanya tandanya saja yang berubah. Jika sifat-sifat termokimia diterapkan ke dalam sistem reaksi yang membentuk kesetimbangan maka untuk reaksi ke arah hasil reaksi yang bersifat eksoterm, reaksi reaksi ke arah sebaliknya bersifat endoterm dengan harga ΔH sama, tetapi berbeda tanda. Menurut Le Chatelier, jika reaksi kesetimbangan diubah suhunya maka sistem akan melakukan tindakan dengan cara meminimalkan pengaruh suhu tersebut. Jika suhu dinaikkan, posisi kesetimbangan bergeser ke arah (endoterm). Sebaliknya, jika suhu diturunkan, posisi kesetimbangan bergeser ke arah (eksoterm). Contoh Pengaruh Perubahan Suhu
Pembuatan amonia bersifat eksoterm. Persamaan termokimianya: N2( g g ) + 3H2( g g )
⇆
2NH3( g g ) ΔHo = – 366,1 366,1 kJ
Jika suhu dinaikkan, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi endoterm. Oleh karena pembentukan amonia eksoterm, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah sebaliknya, yaitu penguraian amonia menjadi N2( g g ) dan H2( g g ). ). Pengaruh Perubahan Tekanan/Volume
Untuk sistem kesetimbangan yang melibatkan fasa padat atau cair, gangguan tekanan atau volume tidak berpengaruh, tetapi untuk sistem yang melibatkan fasa gas, gangguan tekanan terhadap sistem kesetimbangan sangat berpengaruh. Perhatikan sistem reaksi kesetimbangan berikut.
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
2NO2( g g )
⇆
N2O4( g g )
Jika tekanan sistem dinaikkan dengan cara memperkecil volume wadah, sistem akan bereaksi sedemikian rupa sehingga pen garuh volume sekecil mungkin. Tekanan diperbesar atau volume wadah diperkecil, memacu sistem untuk memperkecil pengaruh tekanan dengan cara mengurangi jumlah molekul. Frekuensi dan jumlah molekul yang bertumbukan dengan dinding wadah makin sedikit sehingga kenaikan tekanan menjadi minimum. Dengan demikian, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah yang jumlah molekulnya paling sedikit. Pada reaksi pembentukan N2O4,apabila tekanan sistem dinaikan sehingga volume wadah mengecil maka, kesetimbangan akan bergeser ke arah pembentukan N2O4 sebab jumlah molekulnya setengah dari jumlah molekul NO2. Sebagaimana kita tahu bahwa perbandingan koefisien reaksi menyatakan perbandingan jumlah molekul. Contoh Pengaruh Tekanan/ volume
Perhatikan reaksi kesetimbangan berikut: N2( g g ) + 3H2( g g )
⇆
2NH3( g g )
Penurunan tekanan akan menggeser posisi kesetimbangan ke arah yang jumlah molekulnya lebih banyak. Dalam sistem ini, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah pereaksi (N2+H2). Berdasarkan uraian tersebut, jika tekanan sistem meningkat, posisi kesetimbangan akan bergeser ke arah jumlah molekul yang lebih sedikit seperti ditunjukkan pada gambar 1. Jika jumlah molekul pereaksi sebanding dengan hasil reaksi atau jumlah koefisien pereaksi sama dengan hasil reaksi maka perubahan tekanan atau volume sistem tidak akan berpengaruh terhadap sistem kesetimbangan. Misalnya pada reaksi berikut. H2( g g ) + I2( g g )
⇆
2HI( g g )
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Gambar 1. Ketika Ketika tekanan d iperbesar atau volume diperkecil, sistem kesetimbangan akan bergeser ke arah
yang jumlah molekulnya sedikit
Jika gas inert seperti He, Ne, atau Ar dimasukkan ke dalam sistem reaksi yang berada dalam kesetimbangan, tekanan total sistem meningkat sebab jumlah molekul bertambah. Tekanan total sistem merupakan jumlah aljabar dari tekanan parsial masing-masing komponen. Menurut Dalton: Ptotal= P1 + P2 + P3 + ….. + Pi. Ptotal adalah tekanan total sistem. P1, P2, …, Pi adalah tekanan parsial masing-masing komponen gas. Jika tekanan parsial dari komponen sistem berubah, komposisi gas akan berubah. Akibatnya, sistem kesetimbangan juga turut berubah. Hal ini karena tetapan kesetimbangan ditentukan oleh nilai tekanan parsial masing-masing komponen gas. Gas inert tidak bereaksi dengan komponen gas yang terdapat dalam sistem kesetimbangan sehingga komposisi dari masing-masing komponen sistem kesetimbangan tidak berubah. Akibatnya, penambahan gas inert tidak memengaruhi keadaan kesetimbangan. Penambahan gas inert ke dalam sistem kesetimbangan hanya menambah satu komponen tekanan parsial, sedangkan komponen parsial gas dalam sistem kesetimbangan tidak berubah.
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Penambahan katalis
Penambahan
katalis
dalam
suatu
reaksi
kesetimbangan
tidak
akan
menggeser
kesetimbangan. Katalis hanya mempercepat laju reaksi sehingga katalis hanya mempercepat terjadinya kesetimbangan. Meski demikian, setelah keadaan setimbang telah terjadi maka penambahan katalis tidak akan berpengaruh. c) Bagaimanakah c) Bagaimanakah menentu menentu kan ni lai f raksi dari seti seti ap komponen komponen dalam suatu suatu r eaksi aksi ki mi a?
Jawab:
Suatu reaksi kimia yang dinyatakan sebagai berikut
Harga
|| || || ||
adalah koefisien reaksi. Fraksi mol dari masing-masing komponen dapat
dinyatakan dengan persamaan:
Di mana,
=
molekul I mula-mula
=
jumlah molekul mula-mula
=
koefisien reaksi
=
I koefisien
reaksi (hasil reaksi – reaksi – pereaksi) pereaksi)
= perubahan molekul per koefisien reaksi = dn1/v1
Ketika dua atau lebih reaksi independen berlangsung simultan, maka persamaan fraksi mol dari masing Fraksi mol dari masing-masing komponen dapat dinyatakan dengan persamaan:
D mana vi,j =
=
koefisien reaksi komponen i pad reaksi j koordinat reaksi pada tiap reaksi
… (c.2)
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Reaksi Tunggal
Misalkan pada reaksi berikut ini.
Mula-mula terdapat
sebanyak 2 gmol,
sebanyak 1 gmol, dan CO sebanyak 1 gmol.
Bagaimana fraksi masing-masing komponen pada kesetimbangan? Persamaan Umum:
Komponen
Dengan cara yang sama, untuk komponen-komponen yang lain akan diperoleh:
Cara alternatif:
Awal: Reaksi: Setimbang:
2
1
1
2-
1-
1+
0
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Fraksi tiap komponen:
Multi Reaksi
Jika dua reaksi atau lebih terjadi secara simultan, maka untuk tiap reaksi mempunyai koordinat reaksi masing-masing. Untuk reaksi 1 maka koordinat reaksinya
memiliki koordinat reaksi
Misalkan pada reaksi berikut ini. Misalkan
Mula-mula terdapat
sebanyak 2 mol dan
sedangkan untuk reaksi 2
(Reaksi 1) (Reaksi 2)
sebanyak 3 mol, hitung fraksi tiap komponen
pada kesetimbangan.
Koordinat reaksi:
Jumlah mol masing-masing komponen:
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Fraksi tiap komponen:
d) Bagaimanakah pengaru pengaru h suh u terh adap konstanta konstanta kese kesetim bangan kim ia?
Jawab:
Hubungan empiris antara T dan K dapat diturunkan dari persamaan persamaan Van’t Hoff sebagai berikut.
… (d.1) (d.1) … (d.2) (d.2)
… (d.3) (d.3) Pada persamaan (d.3), (d.3), bila ΔH negatif (reaksi eksotermis), maka konstanta kesetimbangan akan menurun bila suhu dinaikkan. Sebaliknya pada reaksi endotermis, konstanta kesetimbangan akan meningkat seiring dengan suhu. o
Jika ΔH independen terhadap suhu, maka integrasi persamaan (d.3) akan menghasilkan persamaan (d.4) dan konstanta kesetimbangan dapat diplotkan sebagai fungsi waktu (Gambar 2).
… (d.4) (d.4)
TERMODINAMIKA KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
2013
Gambar 2. Konstanta Kesetimbangan sebagai fungsi waktu (Sumber: J.M. Smith, H.C. van Ness, and M.M. Abbott (SVA), 2001. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, Thermodynamics, 6th ed. New York: McGraw Hill, hal 460)
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
e) Tentukan lah t ekanan yang diperlu kan u ntu k dapat mengkonvers mengkonversii SO seb sebanyak anyak 90% j ik a 2 campur campur an awal awal adalah campuran r eaktan yang ekui ekui molar (perbandin gan mol 1:1)
Jawab:
Persamaan yang digunakan untuk menentukan tekanan yang dibutuhkan untuk dapat mengkonversi sebanyak 90% adalah:
…(e.1) …(e.1)
Untuk menyelesaikan persamaan tersebut, dibutuhkan konstanta kesetimbangan reaksi. Oleh karena itu, dilakukan perhitungan konstanta kesetimbangan reaksi terlebih dahulu. Konstanta kesetimbangan reaksi dapat didefinisikan sebagai:
…(e.2) …(e.2)
Untuk menghitung nilai
, digunakan persamaan:
∫ ∫
…(e.3) …(e.3)
Data energi Gibbs standar dan entalpi pembentukan diambil dari Tabel C4 pada appendix buku Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics Sixth E dition karangan dition karangan J.M. Smith, H.C. van Ness dan M.M. Abbott. 0
0
Senyawa
∆H f (J/mol)
∆G f
SO3
-395,720
-371,060
O2
-
-
SO2
-296,830
-300,194
(J/mol)
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Sedangkan data untuk konstanta kapasitas kalor didapatkan dari Tabel C1 pada appendix buku Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics Sixth E dition karangan dition karangan J.M. Smith, H.C. van Ness dan M.M. Abbott. Seny Se nyaw awa a
A
B x 10
C
D x 10
SO3
8,060
1,056
-
-2,028
O2
3,639
0,506
-
-0,227
SO3
5,699
0,801
-
-1,015
Untuk mempermudah perhitungan nilai
, maka dilakukan perhitungan suku-suku integralnya
terlebih dahulu. Suhu acuan yang digunakan adalah 298 K:
Perhitungan ∆A
Perhitungan ∆B
Perhitungan ∆D
Perhitungan
∫
∫
…(e.4) …(e.4)
∫
Perhitungan
∫
…(e.5) …(e.5)
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
] ( )
Nilai-nilai yang didapatkan dari perhitungan di atas kemudian disubstitusikan ke persamaan (e.3):
Konstanta kesetimbangan pun bisa didapatkan dengan cara mensubstitusikan hasil di atas ke persamaan (e.2):
Untuk menghitung tekanan, dibutuhkan jumlah mol masing-masing spesi pada saat setimbang. Oleh karena itu, dibuatlah neraca mol reaksi terlebih dahulu dengan konversi sebanyak 0,9 mol. Dalam
pembuatan neraca mol ini, diasumsikan diasumsikan mol awal SO 2 dan O2 adalah sebanyak 1 mol:
SO2
O2
SO3
1
1
-
Bereaksi
0,9
0,45
0,9
Setimbang
0,1
0,55
0,9
Mula-mula
Jumlah mol setimbang = n total = 0,1 + 0,55+ 0,9 = 1,55 Tekanan pun bisa didapatkan dengan menggunakan persamaan (e.1):
TERMODINAMIKA KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
2013
f ) Bagaiman a anda menentukan menentukan ni lai konstanta kes kesetim bangan dari reaksi reaksi di atas? atas?
Jawab:
Konstanta kesetimbangan reaksi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (e.2). Untuk menyelesaikan persamaan (e.2), maka langkah-langkah yang harus dilakukan adalah:
Mencari data konstanta A, B, C dan D untuk kapasitas kalor pada masing-m asing spesi
Mencari nilai ∆A, ∆B, ∆C dan ∆D.
Mencari nilai-nilai integral untuk persamaan (e.3) dengan menggunakan persamaan (e.4) dan (e.5). (e.5). Nilai ∆A, ∆B, ∆C dan ∆D disubstitusikan pada persamaan (e.4) dan (e.5)
Mencari data ∆H 0f dan ∆G 0f untuk masing-masing spesi
Menyelesaikan persamaan (e.3) dengan mensubstitusikan nilai suku- suku integral, ∆H 0f dan ∆G0f
Menyelesaikan persamaan (e.2) dengan mensusbtitusikan mensusbtitusikan hasil dari persamaan (e.3) ( e.3)
Berdasarkan perhitungan yang dilakukan pada bagian (e), didapatkan bahwa nilai konstanta reaksi untuk reaksi yang diberikan adalah sebesar 0,731.
g) Bagaimana pengaru pengaru h suhu terh adap konversi konversi r eaktan j ik a kes kesetimbangan reaksi reaksi t ercapai?
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Jawab:
Apabila suatu reaktan dikonversi menjadi produk, pada saat inilah dinamakan dengan konversi keseimbangan. Besarnya konversi keseimbangan sangat bergantung pada kondisi operasinya. Dengan kondisi operasi yang baik, maka dapat menghasilkan produk yang sebesar besarnya, sehingga konversi reaktan dapat sempurna. Bila kesetimbangan reaksi tercapai, maka terdapat konstanta kesetimbangan ( K K ). ). Nilai konstanta kesetimbangan ini dapat ditentukan dengan pendekatan teoritis atau dari hasil eksperimen. Bila ditinjau melalui pendekatan teoritis, terdapat hubungan antara energi Gibbs dengan K, yaitu -RT ln K = ∆G°
...(g.1)
∆G°/RT = -ln K
...(g.2)
Dimana, R
= Tetapan gas
T
= Suhu mutlak (kelvin)
K
= Konstanta kesetimbangan
∆G° = Perubahan energi Gibbs Nilai G dapat dicari dalam appendix pada beberapa buku (pada suhu standard), sehingga dapat diperoleh ∆G° dan K pada suhu standard. Hubungan antara ∆G° dan suhu diberikan oleh persamaan : d (G o / RT ) dT
H o RT 2
...(g.3)
Dengan mensubstitusi persamaan (g.2) ke dalam (g.3), maka diperoleh hubungan antara suhu terhadap konstanta kesetimbangan seperti pada persamaan (d.3) adalah d ln K dT
H o RT 2
...(g.4)
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA o
Jika ΔH independen terhadap suhu, maka integrasi persamaan diatas akan menghasilkan persamaan (d.4).
Dimana, K
=
Konstanta kesetimbangan pada suhu T
=
Konstanta kesetimbangan pada suhu
=
Suhu reaksi
=
Suhu standard
=
Perubahan entalpi reaksi
T
Persamaan di atas (d.4) digunakan bila pengaruh suhu sangat kecil (atau bahkan tidak ada),
maka
dapat dianggap konstan. Namun, bila
terhadap suhu, maka
mengalami perubahan cukup besar
tidak bisa dianggap konstan dan dapat menggunakan persamaan : K 1
T 1
d ln K
K 0
ln
Bila suhu naik (T >
K 1 K 0
H R
RT
2
dT
...(g.5)
T 0
1
T 1
f (T )
R T 0 T 2
dT
...(g.6)
) atau
< 0, maka
> 0 dimana hal ini membuat
kesetimbangan bergeser ke reaksi endotermik. Sehingga dengan meningkatnya suhu, maka konversi akan meningkat pula. Sebaliknya bila suhu turun (T <
) atau
> 0, maka
< 0 dimana hal ini
membuat kesetimbangan bergeser ke reaksi eksotermik. Sehingga dengan menurutnnya suhu, maka konversi akan menurun pula.
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
h) Bagaimana pengaru pengaru h tekanan tekanan terh terh adap konversi konversi reaktan ji ka kes kesetim bangan
reaksi reaksi
tercapai?
Jawab:
Tekanan dapat memberikan pengaruh dapat juga tidak memberikan pengaruh terhadap perubahan konversi reaktan. Pengaruh tekanan ini bila dihubungkan dengan konstanta kesetimbangan akan menggunakan tekanan parsial dimana konstanta kesetimbangan didapat melalui ekperimen (percobaan). Dengan melalui percobaan, dilakukan dengan mereaksikan reaktan pada suhu tertentu sampai terjadi kesetimbangan, yaitu pada saat konversi tidak berubah lagi, pada saat inilah tekanan parsial reaktan ataupun hasilnya diamati, sehingga nilai K dapat dihitung menggunakan persamaan dibawah ini: Bila persamaan reaksi fase gas digambarkan dalam : A + B
C + D
Maka persamaannya adalah :
Fase cair
C χ C δ K C D C αC β A B
...(h.1)
Fase gas δ YP χY D ( ) C P α β α β P P Y Y A B A B
χ
K
δ
P P C D
Y Y δ ( ) D P C K K P α Y Y β A B
...(h.2)
...(h.3)
TERMODINAMIKA KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
Dimana,
2013
χ Y Y δ K C D Y Y αY β A B
Dari persamaan tersebut nilai K tidak dipengaruhi oleh tekanan, jadi apabila tekanan berubah maka Ky harus berubah pula. Pengaruh tekanan terhadap Ky tergantung pada jumlah koefisien persamaan reaksinya. Dalam suatu reaksi dengan fase gas, semakin besar tekanan, maka reaksi akan bergeser ke arah jumlah koefisien kecil.
Apabila jumlah koefisien reaktan lebih kecil dari jumlah koefisien produk ( ( + )<( )<(+) maka semakin besar tekanan semakin kecil K Y dan semakin kecil konversi keseimbangan atau reaksi bergeser ke kiri.
Apabila jumlah koefisien reaktan lebih besar dari jumlah koefisien produk ( (+ )>( )>(+) maka semakin besar tekanan semakin besarl K Y dan semakin besar konversi keseimbangan, atau reaksi begeser ke kanan.
Apabila jumlah koefisien reaktan sama dengan jumlah koefisien produk ( (+ )=( )=(+) maka tekanan tidak berpengaruh terhadap K Y maupun konversi keseimbangan,
Selain penjelasan di atas, atas, dapat ditinjau juga juga dari prinsip Le prinsip Le Chatelier. Berdasarkan prinsip Le Chatelier , pengaruh perubahan tekanan terhadap konversi reaktan akan dipengaruhi oleh besar volume produk dibanding reaktan.
Jika volume produk lebih kecil dibanding reaktan (v negatif), maka semakin besar tekanan akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah produk dan produk akan semakin banyak terbentuk, sehingga nilai konversi reaksi semakin besar.
Jika volume produk lebih besar dibanding reaktan (v positif), maka semakin besar tekanan akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah reaktan dan menghasilkan produk yang sedikit, sehingga nilai konversi reaksi akan semakin kecil.
Jika volume produk sama dengan reaktan ( (v nol), bila komponen reaksi berupa gas ideal maka tekanan tidak akan berpengaruh pada kesetimbangan yang menyebabkan tidak mempengaruhi terhadap konversi pula. Namun, bila komponen reaksi berupa gas tidak
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
ideal maka nilai konversi dapat ditinjau dari perubahan tekanan terhadap koefisien fugasitas ф. Konsep kedua penjelasan diatas sebenarnya sama, hanya beda dengan siapa konversi mengacu. Dapat disimpulkan bahwa tekanan tekanan dapat mempengaruhi ataupun tidak mempengaruhi mempengaruhi nilai konversi dimana semuanya bergantung pada kondisi reaksi yang berlangsung.
i ) Berdasarkan Berdasarkan anali sis term term odinami ka di ketahui ketahui bahwa harga tetapa tetapan n k esetim bangan bangan r eaksi aksi nai k atau tur un dengan pe peru bahan suh suh u. Apakah anda akan mempe mempergun rgun akan in f ormasi tersebut tersebut dal am mengoperas mengoperasii kan r eactor eactor ? j ik a ya, apa yang yang menj adi pembatas pembatas r entang suh u operasi operasi r eactor eactor ?
Jawab :
Ya, dalam mengoperasikan reactor sangat membutuhkan informasi analisis termodinamika tertutama terkait efek temperatur, tekanan, dan komposisi awal.
Berdasarkan analisis analisis
termodinamika diketahui bahwa harga tetapan keseimbangan reaksi naik atau turun dengan perubahan suhu. Pembatas rentang suhu operasi reactor adalah besar konversi reaktan menjadi produk dan laju perubahannya. Kedua parameter tersebut bergantung pada temperatur, tekanan dan komposisi reaktan. Sebagai contoh, reaksi pembentukan gas sulfur trioksida. Pada reaksi tersebut, biasanya memakai katalis berupa vanadium pentaoksida, penambahan katalis ini mempercepat laju reaksi. Berdasarkan percobaan, diketahui bahwa laju reaksi bertambah seiring dengan kenaikan suhu operasi. Oleh karena itu, bila diinginkan laju reaksi yang tinggi maka suhu operasi harus tinggi pula. Namun ternyata, kenaikan suhu operasi tersebut menyebabkan penurunan besarnya konversi reaksi. rea ksi. Berdasarkan percobaan diketahui bahwa, p ada suhu 793,15 o
K (520 C) besar konversinya 90 % dan bsar konversinya turun menjadi 50 % ketika suhu operasi o
dinaikan menjadi 953,15 K (680 C). Nilai tersebut menunjukkan besar konversi maksimum yang dapat dicapai tanpa memperhatikan jenis katalis atau laju reaksi. Jadi, kesimpulannya bahwa besar konversi dan laju reaksi harus ditentukan berdasarkan percobaan untuk mencapai kondisi optimum di mana diperoleh konversi dan laju reaksi yang sesuai.
TERMODINAMIKA
2013
KESETIMBANGAN REAKSI KIMIA
DAFTAR PUSTAKA
Elista.
Pengaruh
Suhu
Terhadap
Nilai
K
dan
Konversi
Keseimbangan. Keseimbangan.
http://elista.akprind.ac.id/staff/murni/Modul-TRK/modultrk%2012.rtf http://elista.akprind.ac.id/staff/murni/Modul-TRK/modultrk%2012.rtf diakses tanggal 5 Mei 2013.
J.M. Smith, H.C. van Ness, and M.M. Abbott (SVA), 2001. Introduction to Chemical th
Engineering Thermodynamics, 6 ed. New York: McGraw Mc Graw Hill.
