Makna Nilai K pada Kesetimbangan Kimia

Besar kecilnya nilai K (tetapan kesetimbangan secara umum) dapat menjelaskan kondisi reaksi kimia ketika dalam keadaan kesetimbangan. Keadaan setimbang yang dimaksud adalah setimbang laju reaksi ke arah produk dan ke arah reaktan. Laju reaksi ke kiri dan ke kanan sama besar. Pada saat reaksi telah mencapai kesetimbangan konsentrasi zat-zat baik pereaksi atau produk tidak berubah.

Reaktan ⇌ Produk

Pereaksi ⇌ Hasil Reaksi
Bentuk yang lebih spesifik sering ditulis:

$mA + mB \rightleftharpoons xC + yD$

$K_c = \dfrac{[C]^x [D]^y}{[A]^m [B]^n}$

Istilah reaktan biasa berpasangan dengan istilah produk.
Istilah pereaksi biasa berpasangan dengan istilah hasil reaksi.

Reaktan atau pereaksi ditulis di sebelah kiri panah kesetimbangan dalam persamaan reaksi kesetimbangan. Produk atau juga disebut hasil reaksi, letak dalam persamaan reaksi kesetimbangan berada di ruas kanan tanda panah kesetimbangan.

K > 1: Pada reaksi kesetimbangan cenderung ke arah produk, konsentrasi produk lebih besar dari konsentrasi reaktan pada kesetimbangan.

K < 1: Pada reaksi kesetimbangan cenderung ke arah reaktan (pereaksi), konsentrasi reaktan lebih besar dari konsentrasi produk pada kesetimbangan.

Ketika nilai K mendekati 1 atau sama dengan 1, nilai K ini tidak dapat langsung menjelaskan apakah reaktan konsentrasinya lebih besar dari konsentrasi produk, atau sebaliknya atau sama persis. Itu akan tergantung pada rumus K yang ditentukan dari persamaan stoikiometri reaksi. Perhitungan dari konsentrasi harus dilakukan lebih dahulu untuk memastikannya.

Lalu berapa ambang batas nilai K bahwa reaksi itu bersifat reversibel (dapat balik, keadaan kesetimbangan) atau reaksi yang berkesudahan (irreversibel)? 

Menurut penjelasan dari KhanAcademy.org bahwa ambang batasnya sebagai berikut:

• Jika Kc > 10³, jumlah produk mendominasi reaktan: reaksi berlangsung hampir selesai, nyaris selesai, berkesudahan.
• Jika Kc < 10⁻³, jumlah reaktan mendominasi produk: reaksi hampir tidak terjadi sama sekali.
• Jika Kc antara 10⁻³ sampai 10³, konsentrasi reaktan dan produk keduanya cukup signifikan pada keadaan kesetimbangan.

Pendapat lain mengatakan (Cracolice & Peter, Introductory Chemistry An Active Learning Approach, 6th, 2016):

• Jika tetapan kesetimbangan sangat besar (Kc > 100), reaksi maju (ke kanan) lebih disukai yang berarti jumlah produk mendominasi; 
• Jika tetapan kesetimbangan itu sangat kecil (Kc < 0,01) reaksi sebaliknya (ke kiri) lebih disukai yang berarti jumlah reaktan mendominasi; 
• Jika 0,01 < nilai K < 100 maka semua spesies pada sistem tersebut berada pada keadaan kesetimbangan. 

Dengan menggunakan panduan ini, kita dapat dengan cepat memperkirakan apakah reaksi akan sangat mendukung arah ke depan untuk membuat produk - dengan nilai Kc sangat besar atau mendukung arah belakang untuk membuat reaktan - dengan nilai Kc sangat kecil atau di antara keduanya.

Bonus contoh soal terkait memaknai nilai K dan grafik kesetimbangan kimia.
Perhatikan grafik berikut.

Manakah reaksi dan nilai K (tetapan kesetimbangan) yang sesuai dengan grafik tersebut.
a) 2R ⇌ P dan K < 1
b) R ⇌ 2R dan K < 1
c) R ⇌ 2P dan K > 1
d) 2P ⇌ R dan K > 1
e) P ⇌ R dan K > 1

Pembahasan soal:
Senyawa P pada keadaan awal hingga konsentrasi tidak berubah lagi, ia mengalami peningkatan konsentrasi, anggaplah sebanyak +2x (2 skala), sedangkan senyawa R mengalami penurunan konsentrasi sebanyak −1x (1 skala).

Diasumsikan saja bahwa P merupakan produk (produk biasa bertambah konsentrasinya seiring berjalannya reaksi) dan R merupakan reaktan (reaktan biasa berkurang konsentrasinya seiring berjalannya reaksi).

Karena tidak tersedia data nyata dicoba dengan membuat simulasi hitungan sebagai berikut:
Simulasi 1. Konsentrasi dari 1 mol/liter hingga 6 mol/liter

	R	P
Awal	6	2
Berubah	-x	+2.x
Setimbang	5	4

Persamaan reaksi yang mungkin: R ⇌ 2P
Nilai K = [P]²/[R] = (4)²/5 = 16/5 = 3,2
Dengan data ini benar bahwa K > 1, dalam hal ini C benar.

Simulasi 2. Konsentrasi dari 0,1 mol/liter hingga 0,6 mol/liter

	R	P
Awal	0,6	0,2
Berubah	-x	+2.x
Setimbang	0,5	0,4

Persamaan reaksi yang mungkin: R ⇌ 2P
Nilai K = [P]²/[R]= (0,4)²/0,5 = 0,16/0,5 = 0,32
Dengan data ini benar bahwa K < 1, dalam hal ini C menjadi tidak tepat.

Bagaimana dengan pilihan D?
Pilihan D. 2P ⇌ R, merupakan balikan persamaan pilihan C.
Jadi berdasar simulasi 2, benar bahwa K pada 2P ⇌ R adalah 1/K dari C
K = 1/0,32 = 3,125.

Kesimpulan: C dan D bisa jadi keduanya benar secara kondisional dan tidak berlaku umum.


Sumber https://www.urip.info/

Berbagi :