Di alam sekitar kita banyak terjadi reaksi-reaksi kimia, seperti fotosintesis. Fotosintesis adalah proses kimia yang mengubah karbon dioksida dan air menjadi karbohidrat dan oksigen, di mana reaksi ini berkataliskan klorofil dan menggunakan sinar matahari sebagai energi untuk reaksi.
6 CO2(g) + 6 H2O(l) ⎯⎯→ C6H12O6(s) + 6 O2(g)
glukosa
Reaksi pembakaran bahan bakar bensin menghasilkan energi untuk
menjalankan kendaraan. Reaksi perkaratan logam (misal besi) terjadi karena reaksi antara logam dengan oksigen di udara. Dari reaksi-reaksi tersebut, apakah zat hasil reaksi dapat kembali lagi menjadi zat semula? Apakah glukosa dapat kembali menjadi klorofil? Apakah energi yang dihasilkan untuk menggerakkan kendaraan dapat kembali lagi menjadi bensin? Apakah besi berkarat dapat kembali menjadi besi yang bersih seperti semula? Reaksi-reaksi tersebut merupakan reaksi kimia satu arah (ireversibel), yaitu reaksi kimia di mana zat-zat hasil reaksi tidak dapat kembali lagi menjadi zat-zat semula.
Apabila air dalam sebuah tempat tertutup (sistem tertutup atau pada suhu kamar) dipanaskan, beberapa molekul air pada permukaan akan bergerak cukup cepat untuk lepas dari cairan dan menguap. Apabila air berada dalam ruang terbuka, tidak mungkin molekul air akan kembali lagi, sehingga uap yang terbentuk akan habis. Namun, jika air berada pada suatu tempat tertutup seperti gambar 4.1, maka akan terdapat perbedaan. Uap yang terbentuk tidak dapat melepaskan diri dan akan bertabrakan dengan air-air di permukaan dan akan kembali pada cairan (dengan kata lain mengembun). Pada awalnya kecepatan pengembunan rendah, saat terdapat sedikit molekul dalam uap. Penguapan akan berlanjut dengan kecepatan yang lebih besar daripada pengembunan. Oleh karena itu, volume air akan menyusut dan molekul-molekul uap akan bertambah. Bertambahnya molekul-molekul uap mengakibatkan molekul-molekul tersebut saling bertabrakan, dan bergabung dengan cairan. Pada akhirnya, kecepatan penguapan dan pengembunan akan sama. Keadaan di mana reaksi berlangsung terus-menerus dan kecepatan membentuk zat produk sama dengan kecepatan menguraikan zat pereaksi disebut kesetimbangan dinamik. Reaksi kimia yang dapat balik (zat-zat produk dapat kembali menjadi zat-zat semula) disebut reaksi reversibel.
Ciri-ciri kesetimbangan dinamis adalah:
1. Reaksi berlangsung terus-menerus dengan arah yang berlawanan.
2. Terjadi pada ruang tertutup, suhu, dan tekanan tetap.
3. Kecepatan reaksi ke arah produk (hasil reaksi) sama dengan kecepatan reaksi ke arah reaktan (zat-zat pereaksi).
4. Tidak terjadi perubahan makroskopis, yaitu perubahan yang dapat dilihat, tetapi terjadi perubahan mikroskopis, yaitu perubahan tingkat partikel (tidak dapat dilihat).
5. Setiap komponen tetap ada.
Pada reaksi kesetimbangan peruraian gas N2O4 menjadi gas NO2, tercapai keadaan setimbang saat kecepatan terurainya N2O4 sama besarnya dengan kecepatan membentuk kembali N2O4.
N2O4(g) ←⎯⎯⎯⎯→ 2 NO2(g)
Keadaan Kesetimbangan
Reaksi yang dapat berlangsung dalam dua arah disebut reaksi dapat balik (reversibel). Apabila dalam suatu reaksi kimia, kecepatan reaksi ke kanan sama dengan kecepatan reaksi ke kiri, maka reaksi dikatakan dalam keadaan setimbang.
Secara umum, reaksi kesetimbangan dapat dinyatakan sebagai:
A + B ←⎯⎯⎯⎯→ C + D
Ada dua macam sistem kesetimbangan, yaitu kesetimbangan dalam sistem
homogen dan kesetimbangan dalam sistem heterogen.
A. Kesetimbangan dalam Sistem Homogen
1. Kesetimbangan dalam sistem gas–gas
Contoh:
2 SO2(g) + O2(g) ←⎯⎯⎯⎯→ 2 SO3(g)
2. Kesetimbangan dalam sistem larutan–larutan
Contoh:
NH4OH(aq) ←⎯⎯⎯⎯→ NH4+(aq) + OH–(aq)
B. Kesetimbangan dalam Sistem Heterogen
1. Kesetimbangan dalam sistem padat–gas
Contoh:
CaCO3(s) ←⎯⎯⎯⎯→ CaO(s) + CO2(g)
2. Kesetimbangan dalam sistem padat–larutan
Contoh:
BaSO4(s) ←⎯⎯⎯⎯→ Ba2+(aq) + SO42–(aq)
3. Kesetimbangan dalam sistem larutan–padat–gas
Contoh:
Ca(HCO3)2(aq) ←⎯⎯⎯⎯→ CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
Pergeseran Kesetimbangan
Apakah yang akan terjadi bila simpanan air di bumi habis? Penggundulan hutan karena pohon-pohon ditebang untuk diambil kayunya atau membuka lahan untuk ladang. Tidak ada simpanan air tanah. Siklus air menjadi terganggu, sehingga sistem kesetimbangan air di alam juga akan terganggu. Kalau ada pengaruh dari luar, sistem kesetimbangan akan mengadakan aksi untuk mengurangi pengaruh atau gangguan tersebut. Asas Le Chatelier menyatakan: “Bila pada sistem kesetimbangan diadakan aksi, maka sistem akan mengadakan reaksi sedemikian rupa, sehingga pengaruh aksi itu menjadi sekecil-kecilnya”. Perubahan dari keadaan kesetimbangan semula ke keadaan kesetimbangan yang baru akibat adanya aksi atau pengaruh dari luar itu dikenal dengan pergeseran kesetimbangan (Martin S. Silberberg, 2000). Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pergeseran kesetimbangan
adalah:
1. perubahan konsentrasi salah satu zat
2. perubahan volume atau tekanan
3. perubahan suhu
A. Perubahan Konsentrasi