1 / 45

KESETIMBANGAN HETEROGEN

KESETIMBANGAN HETEROGEN. Referensi : “ Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby , Gillis, Nachtrieb. Fenomena. Kesetimbangan fasa antara air dalam bentuk cair dan dalam bentuk uap H 2 O (l) H 2 O (g)

june
Download Presentation

KESETIMBANGAN HETEROGEN

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. KESETIMBANGAN HETEROGEN Referensi : “Prinsip-prinsip Kimia Modern” Penulis : Oxtoby, Gillis, Nachtrieb

  2. Fenomena • Kesetimbanganfasaantara air dalambentukcairdandalambentukuap H2O(l) H2O(g) • Kesetimbanganantaraiosinpadatdaniodin yang larutdalam air I2(s) I2(aq) • Penguraiankalsiumkarbonat CaCO3(s)CaO(s) + CO2(g)

  3. 1. HukumAksi Massa UntukReaksiHeterogen: KonsepAktivitas

  4. Jikasatuataulebihreaktanatauprodukadalahzatpadatataucairdalamwujudmurninya, prosedurnyamenjadikurangjelas, karena “konsentrasi” tidakmempunyaiartiapabiladiterapkanpadaspesiesmurni. Konsepinidapatdipecahkandengankonsep “aktivitas”, yang merupakancarapraktisuntukmembandingkansifat-sifatsuatuzatdalamkeadaantermodinamikaumumdengansifat-sifatnyadalamkeadaanacuan yang dipilihsecarakhusus

  5. Konsepaktivitasdiperkenalkandenganmeninjauenergibebas Gibbs suatusistemterhadaptekanan (jikasuatuzatmurni) atauterhadapkomposisi (jikasuatularutan), tanpamemandangfasadarisistemtersebut • Perubahanenergibebas Gibbs bila gas dibawadarikeadaanacuanPrefketekanan P diberikanoleh : ∆G = nRTln(P/Pref) = nRTln P

  6. Untukitukitadapatmendefinisikanaktivitasdenganpersamaan ∆G = nRTln(a/aref) = nRTln a dimanaarefadalahaktivitasdalamkeadaanacuan yang dipilihdan a adalahaktivitasdalamkeadaantemodinamikaumum. Aktivitasdalamkeadaanacuanselaludinyatakandengannilai 1 • Hal iniberartiperubahanenergibebas Gibbs padawaktupengambilansistemdarikeadaanacuankesuatukeadaantermodinamikaumumditentukanolehaktivitas a dalamkeadaanumum

  7. Aktivitasinidihubungkanterhadaptekananataukonsentrasiolehkoefisienaktivitas (γ) yang didefinisikandenganpersamaan a =γ P Pref • Nilaiγ untuk gas ideal = 1 • Aktivitassuatu gas ideal adalahnisbahantaratekanannyadengantekananstandartertentu

  8. Aktivitasuntuklarutan a =γ c cref • Koefisienaktivitasγ samadengan 1 padakeadaanacuan, yang dipilihsebagailarutan ideal dengankonsentrasi yang sesuai • Keadaanacuandipilihlarutan ideal (cref) pada 1 M

  9. Keadaanacuanuntukzatpadatdancairmurnidipilihberbentukstabilpada 1 atm • Zatmurnidalamkeadaanacuannyamemilikinilaiaktivitassebesar 1 • Dengankeadaanacuandidefinisikan, koefisienaktivitasγ dapatditentukandari P-V-T hasileksperimendan data kalorimetridenganpercobaan

  10. Tetapankesetimbangan K tanpamemperhatikanfasadarisetiapprodukdanreaktan acC . adD= K aaA . abB • Persamaan-persamaandiatasmenghasilkanhukumaksimassa

  11. Bentukumumhukumaksimassasekarangdapatdisebutkan: • Gas ikutsertadalampersamaankesetimbangansebagaitekananparsial, dalamatmosfer • Spesies yang larutmasuksebagaikonsentrasi, dalam mol per liter • Zatpadatmurnidanzatcairmurnitidakmunculdalampersamaankesetimbangan, demikian pula denganpelarutnya yang akanikutsertadalamreaksikimia, asalkanlarutantersebutencer

  12. 4. Tekananparsialdankonsentrasiprodukmunculdibagianpembilang, dantekananparsialdankonsentrasireaktandibagianpenyebut, masing-masingdipangkatkandengankoefisiendalampersamaankimia yang balans

  13. Rumuskesetimbangan yang digunakandisinimempunyaikecermatansekitar 5% jikatekanan gas tidakmelebihibeberapaatmosferdankonsentrasipelaruttidakmelebihi 0.1 M. • Faktorkoreksibisalebihbesardari 5 sesuaikondisidansifatzat

  14. 2. DistribusiSpesies Tunggal Di AntaraFasa yang tidakdapatTercampurkan: ProsesEkstraksidanProsesPemisahan

  15. Immiscible berartisalingtaterlarutkan • Larutan-larutanterpisahmenjadiduafasaataulebihkarenaperbedaankerapatannya • Zatterlarutakanterdistribusikedalamsetiapfasa • Tetapankesetimbangannyadisebutkoefisienpartisi I2(aq) I2(CCl4) [I2]CCl4= K [I2]aq

  16. ProsesEkstraksi • Ekstraksimemanfaatkanpembagiansebuahzatterlarutantaraduapelaruttersebutdarisatupelarutkepelarut lain • Dapatdigunakansebagaiprosedurpemisahan

  17. PemisahandenganKromatografi • Kesetimbanganpartisimerupakandasardariteknikpemisahan yang disebutkromatografi • Kromatografiadalahprosesekstraksikontinudimanaspesiesterlarutditukarantaraduafasa. Yang satu, fasabergerak, berpindahrelatifterhadap yang lain, yaitufasa diam. Nisbahpartisi K darizatterlarut A antarafasadiamdanfasabergerakadalah [A] diam= K [A] bergerak

  18. seiringdenganfasabergerak yang mengandungzatterlarutmelewatifasadiam, molekulzatterlarutbergerakantarakeduafasa. Kesetimbangansebenarnyatidakpernahbenar-benartercapaikarenapergerakanfasacairsecaraterusmenerusmempertemukanpelarutdenganfasadiam • Makin besar K, makinbanyakwaktu yang dihabiskanzatterlarutdalamfasadiamdankarenaitu, makinlambat pula kemajuannyadalamsistempemisahan. Zatterlarutdengannilai K yang berbedadipisahkanolehkecepatanperjalannya yang berbeda

  19. Kromatografikolommenggunakantabung yang diisidenganbahanberporisepertisilika gel dimana air teradsorpsi. Air menjadifasacair diam. Fasagerakbenzenataupiridin. Jikafraksimencapaidasarkolom, merekadipisahkanuntukdianalisis. (lihatgambar 11.3) • Kromatografi Gas-Cair, fasadiamcairan yang diadsorpsipadazatberporidenganfasabergerak gas. Sampel diuapkan dan dilewatkan melalui kolom, terbawa aliran gas lembam seperti helium dan nitrogen. Waktu tinggal dalam kolom tergantung pada koefisien partisi spesies terlarut, lalu dideteksi setelah meninggalkan kolom. (lihat gambar 11.4)

  20. 3. Sifat-sifatKesetimbanganKelarutan

  21. Sifat-sifatUmumKesetimbanganKelarutan • Kesetimbanganlarutanmerupakankompromidinamikdimanakecepatankeluarnyapartikeldarifasapekatsamadengankecepatanbaliknya • Asumsinyabahwalarutan yang beradadiataszatpadat yang tidaklarutadalahlarutan ideal. • Kesetimbanganpelarutandanpengendapanantarazatpadatdanbentukterlarutnyadisebutlarutanjenuh

  22. Prinsip Le Chatelierditerapkanpadakesetimbanganini. • Penambahanpelarutakanmembuatkonsentrasizatterlarutdanpenambahanzatpadatakanmengembalikankeadaankesetimbangan • Pengambilanpelarut yang sudahjenuhmemaksazatpadatmengendap agar konsentrasitetap • Prinsipiniseringdigunakanuntukprosespemurnianzatdisebutdenganprosesrekristalisasi • Rekristalisasididasarkanpadaprinsipperbedaankelarutanzat yang diinginkandankotorannya.

  23. Dalamrekristalisasi, larutanmulaimengendapkansebuahsenyawabilalarutantersebutmencapaititikjenuhterhadapsenyawatersebut. Dalampelarutan, pelarutmenyerangzatpadatdanmensolvatasinyapadatingkatpartikel individual. Dalampengendapan, terjadikebalikannya: tarikmenarikzatterlarutterjadikembalisaatzatterlarutmeninggalkanlarutan. Sering, tarikmenarikzatterlarut-pelaruttetapberlangsungselamaprosespengendapandanpelarutbergabungsendirikezatpadat.

  24. KelarutanZatPadatIonik • Garammenunjukkan interval kelarutan yang besardalam air. • Kebanyakanreaksipelarutanuntukzatpadationikbersifatendotermik, sehinggamenurutprinsip Le Chatelierkelarutannaikdengannaiknyasuhu • Pelarutan yang bersifateksotermmenunjukkansifatyangberlawanan. Lihatgambar 11.7 • Denganmengetahuikelarutanzationik, kitadapatmemprediksikanjalannyareaksi. Lihattabel 11.2

  25. 4. KesetimbanganIonikantaraZatPadatdanLarutan

  26. JikasebuahzatpadationiksepertiCsCllarutdalam air, makaakanterpecahmenjadi ion yang bergerakberjauhansatudengan yang lain danmenjaditerselubungiolehmolekul air (terhidratasi/terakuasi) CsCl(s) Cs+(aq) + Cl-(aq) • Hal berbedajikagaramperakkloridadilarutkandalam air. Dimanahanyasebagiankecil yang larut AgCl(s) Ag+ (aq) + Cl-(aq)

  27. Kesetimbangannyamengikutihukumkesetimbanganheterogen [Ag+]1 [Cl-] 1 = Ksp • Dimana sp berartihasil kali kelarutan, yang membedakan K sebagai yang mengacupadapelarutanzatpadationik yang sedikitlarutdalam air • Konsentrasikedua ion dipangkatkan 1 karenakoefisiennya 1 dalampersamaankimia • ZatpadatAgCltidakmempengaruhikesetimbaganselamasejumlahzatpadatinitersedia. Jikazatpadattidakada, kemudianhasil kali keduakonsentrasi ion tidaklagidipengaruhiolehrumushasil kali kelarutan

  28. KelarutandanKsp • Kelarutan molar garamdalam air tidaksamadengantetapanhasil kali kelarutan, tetapiterdapathubungansederhanadiantarakeduanya • MenghitungKspdarikelarutandanmenghitungkelarutandariKspberlakujikalarutanadalah ideal danjikatidakadareaksisampingan yang menurunkankonsentrasi ion-ion setelahmerekamasukkedalamlarutan

  29. 5. PengendapandanHasil Kali Kelarutan

  30. PengendapandariLarutan • Mencampurkan AgNO3denganNaCl, akanmembentukendapanAgClbilaKuosienreaksiawal (Q0) jikalebihbesardariKsp. Lihatgambar 11.6 • Konsentrasi ion dalamkesetimbangansetelahpencampurankedualarutanuntukmemberikanpengendapan yang paling mudahdihitungdenganmenganggapbahwareaksipertama-tama berlangsungsempurna (denganmengkonsumsisatujenis ion) danbahwapelarutanzatpadatselanjutnyamengembalikanbeberapasenyawaionikinikelarutan

  31. Pengaruh Ion yang Sama • BilaNaClditambahkankedalamlarutanjenuhAgCl, konsentrasiCl-akanmeningkat. Besarnya Q0akanmelebihiKspAgCldanAgClakanmengendapsampaikonsentrasi Ag+(aq)danCl-(aq) berkurangsehinggasesuaidenganrumushasil kali kelarutan. • Hal inimenunjukkanpenurunankonsentrasi Ag+biladibandingkandengankonsentrasi Ag+ dalam air murnidengan volume yang sama. AdanyakelebihanCl- menurunkankonsentrasi Ag+danmenurunkankelarutanAgCl

  32. Keadaan yang samaakanterjadibilalarutanmengalamipenambahanlarutan AgNO3. KelarutanAgClakanmenurunsebabkonsentrasiterjadipeningkatankonsentrasi Ag+danmenurunkankonsentrasiCl-untukmempertahankankesetimbangan • Inidisebutsebagaiefek ion yang sama: jikalarutandangarampadat yang dilarutkandidalamnyamempunyai ion yang sama, makakelarutangaramakanberkurang. Lihatgambar 11.11

  33. 6. Pengaruh pH terhadapKelarutan

  34. KelarutanHidroksida • Beberapazathanyasedikitlarutdalam air, tetapisangatlarutdalamlarutanasam. Sebagai contoh CaCO3(s) + H3O+(aq) Ca2+(aq) + HCO3-(aq) + H2O(l) • Pengaruhlangsung pH terhadapkelarutanberlangsungdenganlogamhidroksida Zn(OH)2(s) Zn2+(aq) + OH-(aq) Ksp = 4.5 x 10-17 jikalarutanlebihasam, konsentrasi ion OH- akanberkurangdankenaikankonsentrasiZn2+. Jadi, senghidroksidalebihlarutdalamlarutanasam

  35. KelarutanGaramBasa • Kelarutangaramdimanaanionnyaadalahbasalemahataubasakuat yang berbedajugadipengaruhiolehpH.Sebagaicontoh CaF2(s) Ca2+(aq) + 2 F-(aq) Ksp = 3.9 x 10-11 • Jikalarutandibuatlebihasam, makaF- akanbereaksidengan ion hidronium H3O+(aq) + F-(aq) HF(aq) + H2O(l) • SehinggakonsentrasiF-berkurangsehinggakonsentrasiakannaikuntukmempertahankankesetimbangan, dankelarutangaram CaF2 naikdalamlarutanasam

  36. KelarutangaramasamhanyaakanterpangaruhsedikitolehpenurunanpH.PenyebabnyaadalahbahwaHCladalahasamkuat, sehinggaCl- tidakefektifsebagaibasa. Reaksi Cl-(aq) + H3O-(aq)HCl(aq) + H2O(l) berlangsungpadatingkatan yang dapatdiabaikandalamlarutanasam

  37. 7. PengendapanSelektif Ion

  38. PemisahanAgCldan PbCl2dapatdilakukandenganpengendapanselektif ion. Keduanyamempunyai anion yang samadanperbedaankelarutan yang besar AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp = 1.6 x 10-10 PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2 Cl-(aq) Ksp = 2.4 x 10-4 • PbCl2jauhlebihlarutdariAgCl • Lihatgambar 11.13

  39. Dipisahkandenganmengaturkonsentrasi ion hidroniumsedemikianrupasehinggaAgClmengendap, tetapi PbCl2tetaplarut, sehinggapadatanAgCldapatdiambildarilarutancampuran

  40. 8. Ion KompleksdanKelarutan

  41. Banyak ion logamtransisimembentuk ion kompleksdalamlarutanataudalamzatpadat; initerdiridari ion logam yang dikelilingiolehkelompok anion ataumolekulnetral yang disebutligan. Interaksiinimelibatkanpembagianpasanganelektronbebas ion logampadatiapmolekulligan, yang memberikanikatankovalenparsialdenganligantersebut. • ion komplekssepertiinimempunyaiwarnagelap yang menyolok

  42. Kesetimbangan Ion Kompleks • Reaksi ion perakdenganlarutanamoniaakanmembentukkompleksperakamoniakoordinatganda Ag+(aq) + NH3(aq) Ag(NH3)+(aq) K1 = 2.1 x 103 Ag(NH3)+(aq) + NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq) K2 = 8 x 103 Ag+(aq) + 2 NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq)Kf = K1K2 = 1.7 x 107 • Kfadalahtetapanpembentukan ion kompleks total • Makin besartetapanpembentukanKf ion kompleksakanmakinstabil, untuk ion denganjumlahligan yang sama

  43. Dalamlarutan, konsentrasi ion kompleksAg(NH3)+dan Ag(NH3)2+lebih besardibandingkanbentuk ion logamnya Ag+. • Ion kompleksbekerjadengantetapanpembentukan • Pembentukankompleksmenaikkankelarutan Ag+

  44. KeasamandanSifatAmfoter Ion Kompleks • Jikadilarutkandalam air, banyak ion logammenaikkankeasamanlarutan Fe(H2O)63+(aq) + H2O(l)H3O+(aq)+ Fe(H2O)5OH2+(aq) asam1basa2asam2basa1 • Ka = 7.7 x 10-3 • Ion kompleksFe(H2O)63+ berfungsisebagaiasambronstedlowry. Asam yang terbentukmerupakanasamkuat • Ion kompleksjugadapatmembentukasampoliprotik, sehinggajugabersifatamfoter

  45. Thank you fren • TugasKesetimbanganHeterogen • Hal 364 – 367 • Nomor 3, 15, 17, 19, 21, 23, 27, 29, 33, 39, 41, 43, 45

More Related