Aljabar & Tabel MRS Kesetimbangan

Kunci Pertama: Kc Selalu Setia

Pernahkah kamu bertanya-tanya, kalau kita membuang atau menambah suatu zat pada sistem kesetimbangan, apakah nilai tetapan kesetimbangannya ($K_c$) ikutan berubah? Jawabannya: Tidak.

Sesuai prinsip Asas Le Chatelier, selama suhu dijaga konstan, nilai $K_c$ adalah sebuah "harga mati". Pengambilan gas produk ($\text{COCl}_2$) memang menyebabkan rasio konsentrasi berubah seketika, tapi sistem akan bergeser sedemikian rupa sampai rasio akhirnya kembali ke angka yang sama.

Mari kita cari tau dulu nilai $K_c$ awalnya! Pada setimbang pertama, kita punya masing-masing $2 \text{ mol}$ gas $\text{CO}$, $\text{Cl}_2$, dan $\text{COCl}_2$ dalam wadah bervolume $2 \text{ L}$. Konsentrasi tiap zat adalah: $[\text{CO}] = [\text{Cl}_2] = [\text{COCl}_2] = \frac{2 \text{ mol}}{2 \text{ L}} = 1,0 \text{ M}$

Maka nilai $K_c$-nya: $K_c = \frac{[\text{COCl}_2]}{[\text{CO}][\text{Cl}_2]} = \frac{1,0}{1,0 \times 1,0} = 1,0$

Angka $K_c = 1,0$ inilah yang akan kita "kunci" dan jadikan patokan untuk menghitung keadaan setimbang yang kedua!

Jika suhu sistem dijaga tetap konstan, apa yang terjadi secara keseluruhan pada nilai tetapan kesetimbangan (Kc) ketika sebagian gas produk dikeluarkan dari wadah?

  • A. Berkurang secara permanen karena sebagian gas produk dikeluarkan
  • B. Bertambah, seiring dengan sistem yang bergeser memproduksi ulang COCl2
  • C. Tetap konstan, karena sistem hanya bergeser memulihkan rasio agar nilainya kembali seperti awal
  • D. Menjadi nol sesaat kemudian meningkat kembali ke angkat semula

Jawaban: C. Tetap konstan, karena sistem hanya bergeser memulihkan rasio agar nilainya kembali seperti awal

Sesuai Asas Le Chatelier, perubahan konsentrasi zat hanya akan 'menggeser' kesetimbangan. Nilai tetapan kesetimbangan (Kc) HANYA bisa berubah jika ada perubahan pada sistem suhu ruangannya.

Nilai Kc selalu konstan dan tidak berubah akibat gangguan perubahan konsentrasi jika suhu dijaga konstan.

Tabel MRS Kondisi Baru

Setelah kita tau bahwa kita punya target rasio akhir $K_c = 1,0$, sekarang kita lihat apa yang terjadi pada sistem tepat saat $1 \text{ mol}$ $\text{COCl}_2$ diambil dari wadah.

Baris "Mula-mula" pada tabel MRS (Mula-mula, Reaksi, Sisa) yang baru haruslah menggambarkan kondisi persis setelah zat tersebut diambil, sebelum reaksi sempat bergeser kembali. Artinya, sisa gas $\text{COCl}_2$ langsung merosot menjadi $2 - 1 = 1 \text{ mol}$. Sementara itu, gas $\text{CO}$ dan $\text{Cl}_2$ masih santai di angka $2 \text{ mol}$.

Karena produk sebagian hilang, alam semesta—eh maksudnya sistem kesetimbangan ini—secara spontan bergeser ke kanan untuk menambalnya. Zat reaktan akan terpakai dan produk tambahan akan terbentuk. Kita bisa menyimbolkan seberapa banyak pergeseran ini terjadi dengan variabel aljabar $y$.

Mengapa pada baris 'Reaksi' di tabel MRS yang baru ini, gas reaktan (CO dan Cl2) ditandai dengan minus (-y) sedangkan gas produk (COCl2) ditandai dengan plus (+y)?

  • A. Karena CO dan Cl2 bereaksi (terpakai) untuk menghasilkan COCl2 baru menggantikan produk yang hilang.
  • B. Karena sisa mol CO dan Cl2 lebih besar dari sisa mol COCl2, sehingga harus ada yang diseimbangkan.
  • C. Karena nilai tetapan Kc memaksa variabel reaktan selalu berupa bentuk aljabar pengurangan.
  • D. Karena reaksi selalu bergeser dari jumlah mol total yang besar ke jumlah mol yang lebih kecil.

Jawaban: A. Karena CO dan Cl2 bereaksi (terpakai) untuk menghasilkan COCl2 baru menggantikan produk yang hilang.

Karena sebagian produk (COCl2) diambil, sistem bereaksi menambal kehilangan itu dengan cara bergeser ke kanan. Artinya, reaktan harus terurai (-y) untuk menciptakan produk baru tersebut (+y).

Arah pergeseran kesetimbangan akibat gangguan akan menentukan ruas mana yang berkurang (-y) dan ruas mana yang bertambah (+y).

Mengeksekusi Aljabarnya

Sekarang kita sudah mengantongi komposisi zat pada kondisi Setimbang 2 (masih dalam satuan mol):

Ingat kembali jebakan batman yang paling sering memakan korban: bentuk ini masih berupa mol, bukan konsentrasi! Kita wajib membagi semuanya dengan volume wadah $2 \text{ L}$ saat memasukkannya ke dalam persamaan $K_c = 1,0$.

Mari kita bedah dan sederhanakan pecahan bertingkat ini pelan-pelan. Penyebut angka $2$ akan saling mencoret sebagian, sehingga merapikan persamaan menjadi bentuk yang lebih ramah untuk diotak-atik jadi persamaan kuadrat baku.

Dalam menyusun persamaan Kc untuk masuk ke keadaan setimbang kedua, mengapa kita harus membagi nilai mol aljabar (seperti (1+y) dan (2-y)) dengan angka 2 terlebih dahulu?

  • A. Karena di ruas kiri terdapat total 2 molekul reaktan yang saling bereaksi.
  • B. Karena nilai Kc menggunakan parameter Konsentrasi (Molaritas), sehingga mol harus dibagi volume wadah sebesar 2 Liter.
  • C. Karena pada keadaan mula-mula, jumlah mol asal gas CO dan Cl2 masing-masing adalah 2 mol.
  • D. Agar memudahkan persamaan pecahannya disederhanakan tanpa menyisakan desimal di akhir perhitungan.

Jawaban: B. Karena nilai Kc menggunakan parameter Konsentrasi (Molaritas), sehingga mol harus dibagi volume wadah sebesar 2 Liter.

Kc selalu berasal dari Molaritas zat yang ada dalam kesetimbangan. Karena wadah memiliki volume 2 L, semua zat dengan satuannya yang masih 'mol' harus dibagi 2 sebelum berhak masuk hitungan.

Rumus hasil bagi kesetimbangan (Kc) murni menggunakan satuan konsentrasi (Molaritas), yang perhitungannya didapat dari mol zat dibagi volume total wadah.