Pengertian Kesetimbangan Kimia: Faktor, Rumus, Contoh Soal

Pernahkah kalian melihat sebuah timbangan konvensional digunakan untuk menimbang beras, gula, atau bahan makanan lainnya? Timbangan konvensional itu beroperasi dengan diberi keseimbangan pada satu sisinya dengan menggunakan anak timbangan. 

Jadi misalnya, ketika kita ingin menimbang 1 kg beras, maka kita juga harus menempatkan anak timbangan yang memiliki berat 1 kg pula supaya seimbang. Jika kalian pernah melihat hal tersebut, maka sebenarnya kalian sedang melihat analogi dari konsep kesetimbangan kimia. 

Pengertian Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) berarti kondisi yang setimbang atau diam dan tidak bergerak. Sementara kesetimbangan kimia adalah suatu kondisi ketika dua reaktan memiliki kecepatan  reaksi untuk maju sama dengan reaksi laju untuk berbalik, sehingga konsentrasi reaktan itu tidak mengalami perubahan. 

Kesetimbangan ini terjadi pada reaksi kimia reversibel atau reaksi yang bisa reaksi balik untuk membentuk suatu reaktan. Reaksi reversibel itu dapat digambarkan dengan panah dua arah, seperti ini: 

A + B ⇆  C

Kesetimbangan kimia ini memiliki ciri-ciri, yaitu: 

1. Terjadi pada reaksi kimia reversible.
2. Bersifat dinamis.
3. Reaksi terus terjadi, meskipun terlihat berhenti. Hal tersebut juga dikatakan tidak terjadi perubahan secara makroskopis.
4. Semua komponen tetap ada. 
5. Dapat dikatakan sebagai kesetimbangan, apabila laju reaksi ke kanan sama dengan laju 
6. Reaksi ke kiri, sehingga perbandingan konsentrasi reaktan dan produk tetap.

Adapun kesetimbangan kimia terbagi menjadi dua jenis, yaitu kesetimbangan statis dan kesetimbangan dinamis. Kesetimbangan statis berarti reaksi kimia yang terjadi hanya satu arah sehingga tidak bisa kembali seperti semula. 

Sedangkan kesetimbangan dinamis adalah kesetimbangan yang terjadi dua arah, artinya reaksi kimia yang sudah berbuah bisa kembali seperti semula. 

Contoh sederhana dari kesetimbangan statis adalah ketika membakar kertas hingga menjadi abu. Kertas tersebut tidak mungkin berubah menjadi wujud awalnya setelah menjadi abu. 

Sementara kesetimbangan dinamis contoh sederhananya adalah ketika merebus air dan kemudian uap air yang dihasilkan akan berubah lagi menjadi air.  

Konsep Kesetimbangan Kimia

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa bentuk reaksi kesetimbangan dari A dan B dan menghasilkan C adalah: 

A + B ⇆  C

Dari gambaran tersebut, kesetimbangan kimia terjadi ketika laju pengurangan A dan B sama dengan laju pertambahan C. Sesuai dengan ciri-cirinya bahwa meskipun terjadi hanya sesaat dan terlihat berhenti, tetapi sebenarnya pada tingkat mikroskopis atau yang tak terlihat masih melakukan reaksi. 

Faktor yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia

Kesetimbangan ini tidak akan selamanya tetap jika tindakan yang dilakukan setelah reaksi sudah dalam keadaan setimbang. 

Henri Louis Le Chatelier menyatakan bahwa:

“Suatu kesetimbangan diberikan suatu tindakan, maka kesetimbangan itu akan bereaksi dan akan mengurangi pengaruh dari aksi.” 

Oleh sebab itu, ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kesetimbangan, yaitu:

• Volume

Ketika suatu kesetimbangan ditambahkan volume, maka kesetimbangan itu akan cenderung berpindah ke arah reaksi yang mempunyai koefisien lebih besar. Sebaliknya, ketika volumenya dikurangi, hasilnya adalah kesetimbangan akan bergeser ke arah reaksi yang memiliki koefisien lebih kecil. 

Contohnya adalah ketika reaksi nitrogen dan hidrogen yang disetimbangkan dan kemudian menghasilkan amonia. Bentuk kesetimbangannya adalah: 

• Tekanan

Tekanan juga dapat mempengaruhi suatu kesetimbangan kimia. Sebab, ketika suatu kesetimbangan diberikan tekanan yang lebih besar, maka kesetimbangan itu akan geser ke reaksi yang koefisiennya lebih kecil. Pun dengan sebaliknya, jadi ketika tekanan dikecilkan, maka kesetimbangan akan mulai  bergeser ke reaksi yang koefisiennya lebih besar. 

• Suhu

Suhu dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia karena ketika suhu dalam kesetimbangan kimia dinaikkan, maka arah kesetimbangan ini akan bergeser ke senyawa yang menyerap endoterm. 

Sebaliknya ketika suhunya turun atau diturunkan, maka kesetimbangan akan bergeser ke arah senyawa yang melepas panas eksoterm. 

• Konsentrasi

Konsentrasi dapat mempengaruhi kesetimbangan kimia ketika konsentrasi itu ditambahkan ke salah satu reaktan atau produk, sehingga kesetimbangan kimia akan bergeser ke arah yang berlawanan. 

Jadi misalnya ketika konsentrasi ditambahkan ke reaktan maka kesetimbangan akan bergeser ke produk, sedangkan jika konsentrasi ditambahkan ke produk, akan bergeser ke reaktan. 

Baca juga: Macam-macam Perubahan Wujud Benda: Pengertian dan Contohnya

Rumus atau Tetapan Kesetimbangan Kimia

Tetapan kesetimbangan adalah angka yang menjelaskan mengenai perbandingan antara suatu produk dan reaktan. Reaksi kesetimbangan itu digambarkan sebagai berikut:

aA + bB ⇆ cC + dD

Kemudian, apabila suatu reaksi kesetimbangan kimia diberikan aksi atau tindakan, maka kesetimbangan itu akan bergeser ke arah lain dan akan mengubah komposisi zat supaya bisa mencapai kesetimbangannya lagi.

Tetapan kesetimbangan itu adalah perbandingan dari hasil kali molaritas dengan hasil kali molaritas produk dengan dipangkatkan dengan koefisiennya. 

Oleh sebab itu, maka tetapan kesetimbangan itu dapat dirumuskan sebagai berikut: 

Keterangan: 

K = Tetapan Kesetimbangan

A = Molaritas zat A

B = Molaritas zat B

C = Molaritas zat C

D = Molaritas zat D

a,b,c,d = koefisien dari masing-masing zat. 

Tetapan kesetimbangan juga kerap disimbolkan dengan Kc. 

Contoh Soal Kesetimbangan Kimia

Tentukanlah tetapan kesetimbangan pada reaksi nitrogen tetraoksida (N₂O₄) yang mengandung 0,0045 mol dengan nitrogen dioksida (NO₂) yang mengandung 0,03 mol. Jika suhu keadaan setimbangnya adalah 100°C. 

Jawab: 

Dari soal di atas maka bentuk tetapan kesetimbangannya adalah: 

N₂O₄ (g) ⇆ NO₂ (g)

Jika disetarakan maka akan menjadi 

N₂O₄ (g) ⇆ NO₂ (g)

Sementara itu, tetapan kesetimbangannya adalah

Maka tetapan kesetimbangan dari reaksi tersebut adalah 0,2.

Contoh Pengaplikasian Kesetimbangan Kimia

• Mengatur pH Darah dalam Tubuh

pH darah normal dalam tubuh adalah 7,4. Posisi tersebut harus dipertahankan agar tetap sama. Untuk mempertahankan pH tersebut, darah membutuhkan larutan penyangga berupa asam karbonat atau H₂CO₃.

Sementara itu plasma darah mengandung karbon dioksida atau CO₂. Ketika karbon dioksida dan asam karbonat bereaksi maka akan mempertahankan pH darah. 

• Siklus Pengikatan Oksigen dalam Tubuh

Tubuh manusia membutuhkan oksigen untuk menjalankan fungsinya. Oksigen di dalam tubuh kemudian akan diikat hemoglobin. Proses pengikatan oksigen itu dapat digambarkan dengan reaksi kesetimbangan sebagai berikut: 

Hb (aq) + O₂ ⇆ HbO₂

Kemudian oksigen itu diangkut oleh hemoglobin ke paru-paru. Dengan demikian oksigen makin lama akan bertambah di dalam darah. 

Sementara itu, di dalam paru-paru akan terjadi kesetimbangan dimana ketika oksigen berada dalam jaringan akan bergeser ke arah kiri. Proses kesetimbangan ke arah kiri itu akan memproduksi oksigen yang bisa digunakan untuk proses pembakaran. 

• Proses Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses produksi zat makanan pada tumbuhan. Dalam fotosintesis, terdapat reaksi kimia yang terjadi dan menghasilkan kesetimbangan kimia yang digambarkan sebagai berikut: 

6CO₂ + 6H₂O ⇆  C₆H₁₂O6 + 6O₂

Dari gambaran tersebut reaksi fotosintesis terjadi pada reaksi kesetimbangan yang bergeser ke kanan. Sebab, ketika kesetimbangan mengarah ke kanan, maka jumlah oksigen yang dihasilkan akan meningkat. 

Sedangkan ketika kesetimbangan bergeser ke kiri, maka akan menghasilkan CO₂ yang digunakan untuk proses fotosintesis tumbuhan. Proses fotosintesis itu siklusnya akan terus berulang sehingga alam mengalami kesetimbangan gas oksigen dan karbondioksida

Demikianlah pembahasan mengenai kesetimbangan kimia beserta dengan rumus dan contoh soalnya. 

Bergabunglah dengan Sampoerna Academy untuk bisa memahami lebih lanjut mengenai kesetimbangan kimia.  Sebab, di Sampoerna Academy, para siswa akan mendapatkan kesempatan untuk belajar mengenai materi di atas langsung dengan praktek di laboratorium sains yang disediakan di setiap sekolah.

Selain itu, ditambah dengan metode pembelajaran berbasis STEAM yang telah diterapkan di Amerika. Dengan metode STEAM, para siswa akan mendapatkan kualifikasi akademik yang telah diakui di level internasional ketika sudah lulus. Untuk mengetahui lebih lanjut metode pelajaran apa saja yang ada di Sampoerna Academy? Klik link berikut ini.

Referensi
Gramedia.com – Kesetimbangan Kimia