Definisi : Terjadi jika, dalam reaksi reversibel, laju reaksi maju sama dengan laju reaksi balik. Setelah keadaan kesetimbangan tercapai, konsentrasi reaktan dan produk tetap konstan. Mari kita pertimbangkan persamaan umum:
di mana:
– v 1 adalah kecepatan reaksi maju dan v 2 kecepatan reaksi balik.
Pada v pertama 1 adalah maksimal karena konsentrasi A dan B nilai sekarang maksimum, sedangkan v 2 adalah sama dengan nol, karena C dan D belum terbentuk. Saat reaksi terjadi, A dan B berkurang, dan C dan D meningkat, oleh karena itu v 1 berkurang dan v 2 meningkat, sampai kedua kecepatan menjadi sama. Pada saat v 1 = v 2 , kita dapat mengatakan bahwa sistem mencapai keadaan setimbang .
Setelah keadaan kesetimbangan tercapai, reaksi kimia terus terjadi (tingkat mikroskopis) di kedua arah, dengan kecepatan yang sama dan, oleh karena itu, konsentrasi reaktan dan produk tetap konstan. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa keseimbangan adalah keseimbangan dinamis .
Mengingat sistem secara keseluruhan (tingkat makroskopik), reaksi tampaknya berhenti, karena konsentrasi reaktan dan produk tetap tidak berubah tanpa batas.
Untuk mencapai keadaan setimbang, perlu bahwa:
– sistem dalam wadah bertanggal;
– suhu tetap konstan.
Secara grafis, kita dapat mewakili:
Klasifikasi
Kesetimbangan kimia dapat diklasifikasikan menjadi homogen dan heterogen.
Kesetimbangan Homogen
Ini adalah satu di mana semua peserta berada dalam satu fase . Oleh karena itu, kami mengklasifikasikan sistem sebagai homogen.
H 2 (g) + I 2 (g) <==> 2HI (g)
HCN (aq) <==> H + (aq) + CN – (aq)
Kesetimbangan Heterogen
Ini adalah salah satu di mana peserta berada di lebih dari satu fase. Oleh karena itu, kami mengklasifikasikan sistem sebagai heterogen.
C (s) + O 2 (g) <==> CO 2 (g)
Derajat Keseimbangan ()
Ini menunjukkan persentase dalam mol spesies tertentu yang bereaksi untuk membangun keseimbangan. Kami dapat mewakili:
Contoh
Kami mempertimbangkan reaksi x → y + z, di mana, pada awalnya, kami menemukan 2,00 mol x dan dalam kesetimbangan 0,80 mol x ditemukan tanpa bereaksi. Jadi, kita simpulkan bahwa 2,00 – 0,80 = 1,20 mol x bereaksi. Derajat keseimbangan tetap:
Penutup, kita dapat mengatakan bahwa semakin tinggi nilai α dalam kesetimbangan, kita menemukan kurang beristirahat reaktan dalam jumlah yang lebih besar dari produk. Semakin rendah nilai α dalam kesetimbangan, kita menemukan banyak sisa reaktan dan sedikit produk.
Konstanta Kesetimbangan dalam Konsentrasi Molar (Kc)
Diberikan setiap reaksi reversibel:
Menerapkan hukum Guldberg-Waage tentang aksi massa, kami memiliki:
- untuk reaksi langsung:
v 1 = K 1 · [A] a · [B] b
- untuk reaksi sebaliknya:
v 2 = K 2 · [C] c · [D] d
Dalam kesetimbangan: v 1 = v 2
K 1 · [A] a · [B] b = K 2 · [C] c · [D] d
Rasio k1 / k2 adalah konstan dan disebut konstanta kesetimbangan dalam hal konsentrasi molar (K c ):
Oleh karena itu, konstanta kesetimbangan K c adalah rasio konsentrasi produk reaksi dan konsentrasi reaktan reaksi, semuanya dinaikkan ke eksponen yang sesuai dengan koefisien reaksi.
Pengamatan
- a) Konstanta kesetimbangan K c bervariasi dengan suhu;
- b) Semakin tinggi nilai K c , semakin besar hasil reaksi, karena kita memiliki produk dalam pembilang dan reaktan dalam penyebut. Oleh karena itu, dengan membandingkan nilai K c pada dua temperatur yang berbeda, kita dapat mengetahui yang mana dari reaksi langsung yang menunjukkan hasil tertinggi;
- c) Nilai numerik K c tergantung pada bagaimana persamaan kimia ditulis.
Sebagai contoh:
Untuk alasan ini kita harus selalu menulis persamaan kimia bersama dengan nilai K c.
- d) Konstanta kesetimbangan tidak berdimensi, artinya tidak memiliki kesatuan.
Konstanta Kesetimbangan dalam Tekanan Parsial (Kp)
Ketika komponen kesetimbangan adalah zat gas, selain konstanta K c , kita dapat menyatakan konstanta kesetimbangan dalam tekanan parsial (K p ).
Jadi untuk reaksinya:
konstanta kesetimbangan dapat:
konstanta kesetimbangan dalam hal konsentrasi molar K c atau
konstanta kesetimbangan dalam tekanan parsial K p
Oleh karena itu, kami menyimpulkan bahwa K p adalah rasio antara produk tekanan parsial produk gas dan produk tekanan parsial reaktan gas, semua tekanan dinaikkan ke eksponen sama dengan koefisien masing-masing, dalam persamaan kimia seimbang.
Sebagai contoh:
H 2 (g) + I 2 (g) <=> 2HI (g)
Pengamatan
Untuk kesetimbangan dalam sistem heterogen, keadaan padat tidak berpartisipasi dalam ekspresi K p dan K c , keadaan cair hanya berpartisipasi dalam K c , dan keadaan gas berpartisipasi dalam kedua ekspresi.