Program Studi Teknik Kimia
Institut Teknologi Bandung
TK2081 Termodinamika Dasar B
Kesetimbangan Reaksi Kimia
Semester I – 2019/2020
PRAMUJO WIDIATMOKO
Koordinat reaksi
2
Reaksi kimia
+
+… ⟶
+
+ …
Koefisien stoikiometri
Bilangan stoikiometri (stoichiometric number)
Negatif (-) untuk reaktan
Contoh 1:
+
= …
Positif (+) untuk produk
⟶
= …
+3
= …
= …
2
Koordinat reaksi
3
Reaksi kimia
+
+… ⟶
+
+ …
Perubahan jumlah mol masing-masing spesi = (mol akhir – mol awal) spesi =
=
=
=
Sehingga:
=
≡ ε
ε = Koordinat reaksi
. ε
Koordinat reaksi bersifat independen sehingga memudahkan perhitungan komposisi sistem
3
Koordinat reaksi
4
Contoh 2:
+
ε
⟶
+3
= −1
= −1
=3
=1
Fraksi mol dari masing-masing reaktan, yi
=
=
+
+
Misal pada kondisi awal terdapat 2 mol CH4, 2 mol H2O, 1 mol CO, dan 4 mol H2, maka:
2 + −1
=
9+2
2−
=
9+2
=⋯
=⋯
=⋯
4
Stoikiometri Multi Reaksi
5
+
Contoh 3:
+
ε
⟶
ε
⟶
+3
+4
= …
= …
… (1)
… (2)
= …
= …
=
CH4
H2O
CO
CO2
H2
(1)
−1
−1
1
0
3
−1
(2)
−1
−1
0
1
4
−1
=⋯
=⋯
=⋯
=⋯
5
Latihan 1
6
Susunlah persamaan yang menyatakan fraksi mol dari masing-masing komponen
sebagai fungsi koordinat reaksi dari reaksi-reaksi yang berlangsung simultan
berikut, bila diketahui sistem awal terdiri dari 2 mol C2H4 dan 3 mol O2.
+ 0,5
+3
( )⟶
⟶2
( )
+2
( )
6
Kesetimbangan reaksi kimia
7
,
=0
Kriteria kesetimbangan pada P dan T
tertentu:
 Total energi Gibbs bernilai minimum
 Perubahan total energi Gibbs
tersebut bernilai nol
7
Perubahan Energi Bebas Gibbs Standar dan
Konstanta Kesetimbangan
8
Total perubahan energi bebas Gibbs
=
−
+∑
Dengan memasukkan kondisi-kondisi berikut:
=0
=
−
=
Didefinisikan KONSTANTA KESETIMBANGAN REAKSI pada kondisi standar:
≡ exp
−∆
=
−∆
8
Perubahan Energi Bebas Gibbs Standar dan
Konstanta Kesetimbangan
9
Contoh tabel (Smith, Van Ness, Abbot (2005) hal. 686-687)
9
Pengaruh Temperatur pada K
10
Perubahan energi bebas Gibbs standar reaksi didefinisikan:
∆
=
dan
=
−∆
Perubahan energi bebas Gibbs standar sebagai fungsi temperatur:
∆
/
Dengan ASUMSI ∆
=
−∆
=
∆
tidak bergantung pada temperatur, persamaan menjadi:
′
=−
∆
1
1
−
′
10
Pengaruh Temperatur pada K
11
Pengaruh temperatur pada entalpi:
∆
∆
=∆
=∆
∆
+
=∆
+
− ∆
∆
∆
Sehingga:
∆
=∆
+
∆
− ∆
−
∆
11
Pengaruh Temperatur pada K
12
∆
=∆
∆
+
Mengganti parameter ∆
− ∆
∆
−
dan membagi dengan RT
∆
=
∆
−∆
Diperoleh:
∆
=
∆
−∆
+
∆
+
1
∆
−
∆
12
Pengaruh Temperatur pada K
13
=
≡ exp
≡ exp
−∆
∆
≡ exp −
1−
1
∆
+
∆
13
Latihan 2
14
Reaksi water-gas shift dilakukan pada kondisi-kondisi berikut. Hitung fraksi kukus
yang bereaksi pada masing-masing kasus. Asumsikan campuran bersifat seperti
gas ideal.
+
⟶
+
a) Reaktan terdiri dari 1 mol H2O (g) dan 1 mol CO dengan temperatur 1100 K
dan tekanan 1 bar.
b) Tekanan dinaikkan hingga 10 bar
c) Ditambah 2 mol N2 dalam reaktan
d) Reaktan terdiri dari 2 mol H2O (g) dan 1 mol CO
e) Reaktan terdiri dari 1 mol H2O (g) dan 2 mol CO
14