PENENTUAN TETAPAN KESEIMBANGAN REAKSI KIMIA
I. Tujuan Percobaan
§ Menentukan tetapan kesetimbangan reaksi kimia.
§ Menentukan jumlah mol awal.
II. Perincian Kerja
§ Menentukan jumlah mol produk yang tebentuk.
§ Menentukan jumlah mol semua reaktan yang ada dalam kesetimbangan.
§ Mencari konsentrasi semua jenis zat yang berada dalam kesetimbangan.
§ Menentukan harga Kc.
III. Alat dan Bahan
a) Alat yang digunakan
~ Tabung reaksi 5 buah.
~ Gelas ukur 10 ml 1 buah.
~ Gelas ukur 50 ml 1 buah.
~ Pipet volume 1; 2; 3; 4; 5 dan 25 ml.
~ Gelas Kimia 100 ml
~ Sprektometer.
~ Bola hisap 1 buah.
~ Erlemeyer 100 ml 5 buah.
~ Labu semprot 1 buah.
~ Erlemeyer 150 ml 1 buah.
b) Bahan yang digunakan
~ Larutan 2,00 x 10-3 M Pb(NO3) dalam larutan 1 M HNO3 50 ml.
~ Larutan 2,00 x 10-3 M KSCN 50 ml.
IV. Dasar Teori
Jika senyawa-senyawa kimia bereaksi,maka reaksinya secara khusus tidak akan berlangsung sempurna.Dalam hal ini,sistem akan mencapai keadaan sementara dimana reaktan dan produk mempunyai konsentrasi yang tidak berubah dengan adanya perubahan waktu (tidak bergantung pada waktu). Pada umumnya sebagian besar sistem akan mencapai keadaan setimbang,jika kesetimbangan terjadi pada temperatur yang optimal, maka campuran reaksinya akan mengikuti atau sesuai dengan hukum kesetimbangan reaksi kimia,sehingga kondisi/konsentrasi baik reaktan dan produk dapat ditentukan. Kondisi tersebut diekspresikan dalam bentuk tetapan kesetimbangan, Kc reaksi.
Pada percobaan ini,kita akan mencoba mempelajari sifat-sifat kesetimbangandari reaksi antara ion besi (III) dengan ion tiosianat :
Fe2+ (cair) + SCN- (cair) FeSCN2+ (cair) ...(1)
Apabila larutan yang mengandung ion Fe2+ dan ion tiosianat bereaksi,reaksi (1) akan membentuk ion kompleks dari FeSCN2+yang mempunyai warna merah tua. Karena reaksi tersebut,maka nilai kesetimbangan ion Fe2+ dan ion SCN akan lebih kecil jika dibandingkan dengan sebelum bereaksi,untuk setiap mol FeSCN yang terbentuk 1 mol Fe3+ dan 1 mol SCN- akan bereaksi. Berdasarkan hukum kesetimbangan kimia,maka tetapan kesetimbangan,Kc untuk reaksi (1) mengikuti rumus :
(FeSCN2+)
(Fe2+)(SCN-) ...... (2)
Harga Kc pada persamaan (2) adalah konstan terhadap temperatur. Ini berarti bahwa campuran yang mengandung Fe3+ dan SCN- akan bereaksi sampai persamaan (2) berlangsung dengan baik. Sehingga harga yang sama dari Kc akan tercapai dengan mengabaikan jumlah awal dari Fe3+ dan SCN- yang digunakan. Tujuan kita dalam percobaan ini adalah mencari harga Kc untuk reaksi dari beberapa cara, dan menunjukkan bahwa Kc benar-benar mempunyai harga yang sama dari setiap campuran. Reaksi diatas adalah salah satu reaksi yang terbaik untuk dipelajari karena nilai Kcnya paling tepat dan adanya warna ion FeSCN2+ menunjukkan bahwa campuran kesetimbangan mudah diamati.
Campuran diatas disiapkan dengan cara mencampur larutan besi(III) nitrat, Fe(NO3)3 dan KCSN yang masing-masing konsentrasi telah diketahui. Warna ion FeSCN2+ yang terbentuk menunjukkan bahwa reaksi telah mencapai tahap kesetimbangan.
Dengan mengetahui komposisi awal campuran dan konsentrasi kesetimbangan dari FeSCN 2+ kita dapat menghitung konsentrasi zat yang tidak bereaksi dan kemudian dapat menentukan kadarnya. Karena perhitungan yang diperlukan pada percobaan ini agak rumit,kita dapat menelusuri prosedurnya tahap demi tahap.
Dengan contoh yang spesifik,kita asumsikan terdapat campuran 10,0 ml dari 2,00 x 10-3 Fe(NO3)3 dengan 10,0 ml dari 2,00 x 10-3 M KCSN. Hasil dari reaksi (1),ion FeSCN2+ (merah) yang terbentuk.
Dengan menggunakan metoda analisis yang telah diterangkan diatas ,maka harga konsentrasi pada kesetimbangan adalah 1,50 x 10-4 M. Dengan demikian kita dapat mencari harga Kc reaksi berdasarkan informasi diatas.
Tahap-tahapnya adalah :
1. Mencari jumlah mol awal setiap reaktan
2. Menentukan jumlah mol produk yang terbentuk pada saat terjadi kesetimbangan. Karena produk yang terbentuk pada saat bercampurnya reaktan,maka kita dapat menghitung jumlah setiap reaktan yang telah digunakan.
3. Mencari jumlah mol setiap reaktan yang tidak bereaksi didalam campuran kesetimbangan.
4. Menentukan konsentrasi setiap reaktan
5. Menghitung Kc untuk reaksi tersebut diatas
Tahap I : mencari jumlah mol awal setiap reaktan dalam campuran.
Dalam hal ini terdapat hubungan antara volume dan konsentrasi dari larutan reagent (jumlah mol dari setiap jenis reaktan dalam larutan). Berdasarkan defenisi molaritas, MA dari jenis A, maka didapat :
MA = jumlah mol A
Jumlah liter larutan,V atau jumlah mol A = MA x V .....(3)
Dengan menggunakan persamaan (3), kita adapat menentukan jumlah mol awal Fe3+ dan SCN- .untuk setiap larutan yang digunakan diperlukan 10,0 ml atau 0,0100 liter.
Molaritas untuk setiap larutan adalah 2,00 x 10-3 M.
Oleh karena itu, didalam larutan reagent kita dapat mencari :
Jumlah mol awal Fe3+ = M Fe3+ x V = 2,00 x 10-3 x 0,0100 L
= 20,0 x 10-6 mol
Jumlah mol awal SCN- = M SCN- x V = 2,00 x 10-3 x 0,0100 L
= 20,0 x 10-6 mol
Tahap 2.Mencari jumlah mol produk yang terbentuk.
Disini kita dapat kembali menggunakan persamaan (3). Konsentrasi FeSCN2+ pada kesetimbangan adalah : 1,50 x 10-4 M, volume campuran pada kesetimbangan adalah jumlah dari dua volume yang telah dicampur,yaitu = 20,0 ml atau 0,0200 liter, maka :
Jumlah mol FeSCN2+ = M FeSCN2+ x V = 1,50 x 10-4 x 0,0200 L
= 3,00 x 10-6 mol
Jumlah mol Fe3+ dan SCN- yang telah digunakan didalam produksi FeSCN2+ kedua-duanya harus sama dengan 3,00 x 10-6mol, karena dengan menggunakan persamaan (1),ini memberikan satu mol Fe3+ dan satu mol SCN- untuk menghasilkan setiap mol FeSCN2+.
Tahap 3. Mencari jumlah mol dari setiap reaktan yang ada padakesetimbangan.
Pada tahap 1 kita telah menentukan jumlah mol awal Fe3+ dan SCN-. Pada tahap 2 kita telah menentukan jumlah mol Fe3+ dan SCN- yang telah digunakan. Jumlah mol yang ada pada kesetimbangan harus sama dengan jumlah jumlah mol awal yang dikurangi dengan jumlah mol yang bereaksi. Oleh karena itu,pada kesetimbangan :
· Jumlah mol pada kesetimbangan = jumlah mol awal – jumlah mol yang telah digunakan.
· Jumlah mol Fe3+ pada ksetimbanagan = 20,0 x 10-6 – 3,00 x 10-6
= 17,0 x 10-6 mol.
· Jumlah mol SCN- pada kestimbangan = 20,0 x 10-6
Tahap 4. Mencari konsentrasi dari semua jenis pada kesetimbangan.
Secara eksperimen kita telah menemukan konsentrasi FeSCN-secara langsung, yaitu (FeSCN2+) = 1,50 x 10-4 M. Konsentrasi Fe3+dan SCN- dapat dilihat pada persamaan (3). Jumlah mol dari setiap jenis yang ada pada kesetimbangan telah didapat didalam tahap 3,volume campuran yang digunakan adalah 20,0 ml atau 0,0200 liter. Jadi, pada kesetimbangan :
(Fe3+) = M Fe3+ = Jumlah mol Fe3+ = 17,0 x 10-6 molvolume larutan 0,0200 L
= 8,5 x 10-4 M ...... (4)
(SCN-) = M SCN = Jumlah mol SCN- = 17,0 x 10-6 mol
Volume larutan 0,0200 L
= 8,5 x 10-4 M
Tahap 5. Mencari harga Kc untuk setiap pereaksi.
Konsentrasi kesetimbangan dari semua reaktan dan produk telah diketahui dengan melakukan substitusi kedalam persamaan (2), maka kita dapat menentukan harga Kc.
Kc = (FeSCN2+) = 1,50 x 10-4 = 208
(Fe3+)(SCN) (8,5 x 10-4)(8,5 x 10-4)
Pada percobaan ini,kita akan mendapatkan data yang serupa yang dapat kita lihat pada contoh :
Perhitungan-perhitungan yang dimasukkan kedalam pengolahan data yang dapat disamakan,(dalam keadaan sebenarnya,hasil yang akan kita peroleh akan berbeda dengan literatur karena adanya perbedaan temperatur, dimana perbedaan ini menyebabkan perbedaan nilai dari Kc).
Dalam melakukan analisa,kita telah mengasumsikan bahwa reaksi yang terjadi sesuai dengan persamaan (1). Reaksi yang terjadi pada persamaan (1) tidak dapat diubah menjadi :
Fe3+ (cair) + 2 SCN- (cair) Fe(SCN) + 2 (cair) ......... (5)
Bila kita tertarik pada keadaan seperti diatas, kita akan bertanya apakah yang kita amati itu adalah reaksi yang terjadi pada persamaan (1) atau (5)..?
Pertimbangan ini adalah sebagai berikut : jika reaksi pada persamaan (1) yang terjadi,maka harga Kc untuk reaksi itu harus tetap meskipun campuran reagentnya berbeda. Biarpun reaksi pada persamaan (5) satu-satunya yang terjadi,Kc yang dihitung mempunyai harga tetap.
Dalam perhitungan,kita akan mengasumsikan bahwa reaksi pada persamaan (5) yang terjadi,sehingga kita akan menganalisa Kc berdasarkan hasil tersebut. Hasil perhitungan dari dua reaksi itu menyimpulkan bahwa reaksi pada persamaan (1) yang akan kita pelajari.
Dua metoda analitik dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi FeSCN2+ didalam campuran kesetimbangan. Metode yang lebih teliti dapat menggunakan spektrofotometer,yang dapat mengukur sejumlah cahaya yang diserap dengan kompleks merah pada panjang gelombang 447 nm. Nilai absorbansi, a dari kompleks tersebut sangat cocok untuk menentukan konsentrasi, m dan dapat diukur secara langsung dengan alat spektrofotometer.
A = K. M
Instruktur bakan menunjukkan bagaimana menggunakan spektrofotometer,jika alat tersebut sudah tersedia dilaboratorium , ini dilengkapi dengan kurva kalibrasi atau persamaan yang kita tentukan sehingga kita dapat menentukan absorbansi dari larutan kita.
Pada metode yang lainnya, kita telah menyiapkan larutan FeSCN-yang konsentrasinya telah diketahui. Larutan ini akan dipelajari dengan cara membandingkan intensitas warna antara larutan yang telah diketahui konsentrasi dengan yang belum diketahui.
Prosedur dan metode yang sebenarnya untuk perhitungan akan didiskusikan dalam prosedur percobaan.
Dalam menyiapkan campuran untuk percobaan ini,kita harus menjaga konsentrasi ion H+ supaya tetap 0,5 M.ion hidrogen tidak ikut ambil bagian secara langsung didalam reaksi tetapi harus ada,ini penting untuk menjaga agar tidak timbul/terbentuk warna coklat (biasanya FeOH+2), hal ini akan mengganggu analisa(FeSCN2+).
0 Comments
