Tetapan kesetimbangan (Kc, Kp) - Kesetimbangan Kimia Materi Kimia Kelas 11

Dalam ilmu kimia, konsep kesetimbangan kimia merupakan salah satu topik fundamental yang menjelaskan bagaimana reaksi kimia tidak selalu berjalan sampai habis. Pada kondisi tertentu, reaksi dapat mencapai keadaan setimbang, di mana laju reaksi ke arah produk sama dengan laju reaksi ke arah reaktan. Untuk menggambarkan keadaan ini secara kuantitatif, digunakan tetapan kesetimbangan yang dinyatakan dengan dua bentuk utama: Kc (berdasarkan konsentrasi molar) dan Kp (berdasarkan tekanan parsial gas).

Artikel ini akan membahas secara mendalam mengenai definisi, dasar teori, cara menentukan nilai Kc dan Kp, hubungan keduanya, faktor-faktor yang memengaruhi, serta penerapannya dalam kehidupan nyata.

Konsep Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan kimia terjadi pada reaksi reversibel, yaitu reaksi yang dapat berlangsung bolak-balik antara reaktan dan produk. Contoh sederhana:

Pada awalnya, nitrogen ($N_2$) dan hidrogen ($H_2$) bereaksi membentuk amonia ($NH_3$). Namun, seiring waktu, sebagian $NH_3$ akan terurai kembali menjadi $N_2$ dan $H_2$. Setelah waktu tertentu, sistem akan mencapai keadaan kesetimbangan.

Ciri utama kesetimbangan kimia:

1. Reaksi tetap berlangsung dinamis (reaktan ↔ produk).

2. Konsentrasi reaktan dan produk konstan (tidak berubah terhadap waktu).

3. Laju reaksi maju = laju reaksi balik.

Tetapan Kesetimbangan Konsentrasi (Kc)

Definisi

Kc adalah tetapan kesetimbangan yang dinyatakan berdasarkan konsentrasi molar reaktan dan produk pada saat kesetimbangan tercapai.

Secara umum, untuk reaksi:

maka tetapan kesetimbangan berdasarkan konsentrasi adalah:

Keterangan:

• $[X]$ = konsentrasi zat X pada saat kesetimbangan (mol/L).

• Pangkat sesuai koefisien stoikiometri.

Sifat-sifat Kc

1. Tidak memiliki satuan khusus (namun dapat bergantung pada bentuk reaksi).

2. Nilainya hanya bergantung pada suhu.

3. Besar kecilnya Kc menunjukkan kecenderungan reaksi:

   • $K_c \gg 1$ → reaksi cenderung ke arah produk.

   • $K_c \ll 1$ → reaksi cenderung ke arah reaktan.

   • $K_c \approx 1$ → reaktan dan produk hampir seimbang.

Tetapan Kesetimbangan Tekanan (Kp)

Definisi

Kp adalah tetapan kesetimbangan yang dinyatakan berdasarkan tekanan parsial masing-masing gas pada saat kesetimbangan.

Untuk reaksi gas ideal:

maka:

Keterangan:

• $P_X$ = tekanan parsial gas X pada keadaan kesetimbangan (atm atau Pa).

• Pangkat mengikuti koefisien stoikiometri.

Hubungan Kc dan Kp

Keduanya saling berhubungan melalui persamaan:

dengan:

• $R$ = konstanta gas ideal (0,0821 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹ atau 8,314 J·mol⁻¹·K⁻¹).

• $T$ = suhu (Kelvin).

• $\Delta n = (c + d) - (a + b)$, yaitu selisih jumlah mol gas produk dan reaktan.

Jika $\Delta n = 0$, maka $K_p = K_c$.

Contoh Perhitungan

Contoh 1: Menghitung Kc

Reaksi:

Pada kesetimbangan diperoleh konsentrasi:
$[H_2] = 0,2 \, M$, $[I_2] = 0,2 \, M$, $[HI] = 0,6 \, M$.

Jadi, $K_c = 9$.

Contoh 2: Menghitung Kp

Reaksi:

Misalkan pada kesetimbangan diperoleh:
$P_{N_2} = 2 \, atm$, $P_{H_2} = 3 \, atm$, $P_{NH_3} = 4 \, atm$.

Contoh 3: Hubungan Kc dan Kp

Dengan data contoh 2, tentukan $K_c$ jika suhu 500 K.