Kesetimbangan Dinamis: Reaksi Bolak-Balik
Setelah ini kamu bisa menjelaskan kesetimbangan dinamis sebagai keadaan ketika laju reaksi maju sama dengan laju reaksi mundur pada reaksi bolak-balik.
Tabung tertutup berisi gas NO₂ yang berwarna cokelat dan N₂O₄ yang tidak berwarna. Saat didinginkan, warna cokelat memudar; saat dipanaskan, warna cokelat menguat. Reaksi berjalan dua arah secara terus-menerus tanpa pernah benar-benar berhenti. Pada saat tertentu, warna terlihat tetap, tetapi di tingkat partikel reaksi tetap berlangsung. Bagaimana mungkin perubahan terlihat diam padahal reaksi masih jalan? Coba pilah cirinya di bawah.
Reaksi bolak-balik dan keadaan setimbang
Tidak semua reaksi berjalan satu arah sampai habis. Banyak reaksi yang dapat balik: hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk pereaksi semula. Reaksi seperti ini ditulis dengan panah ganda , misalnya . Pada awalnya, hanya pereaksi yang ada sehingga laju maju tinggi dan laju mundur nol. Seiring produk terbentuk, laju mundur mulai naik. Pada suatu saat laju maju sama persis dengan laju mundur — di sinilah kesetimbangan tercapai.
Kesetimbangan dinamis adalah keadaan reaksi bolak-balik ketika laju reaksi maju sama dengan laju reaksi mundur, sehingga konsentrasi pereaksi dan produk tetap, walaupun reaksi tetap berlangsung di tingkat partikel.
Pasangkan arah reaksi dengan cirinya.
Konsentrasi tetap, reaksi tetap jalan
Ciri paling menipu dari kesetimbangan adalah konsentrasi yang terlihat diam. Padahal, di tingkat molekul, reaksi terus berlangsung dua arah dengan kecepatan sama. Akibatnya, setiap molekul produk yang terbentuk oleh reaksi maju segera diimbangi oleh molekul pereaksi yang terbentuk kembali dari reaksi mundur. Keseimbangan seperti air yang mengalir masuk dan keluar tangki pada laju sama — level air tetap, padahal air selalu bergerak.
Susun jalannya reaksi menuju kesetimbangan.
Mengukur laju di keadaan setimbang
Pada kesetimbangan, laju maju dan laju mundur memiliki nilai yang sama tetapi bukan nol. Jika diketahui laju maju pada keadaan setimbang, maka laju mundur sama nilainya. Hubungan ini menjadi dasar menghitung perubahan konsentrasi pada langkah berikutnya. Hitung sendiri laju pada keadaan setimbang berikut.
Bayangkan dua akuarium yang disambung dengan pipa di dasarnya. Ikan berenang bolak-balik antara dua akuarium. Awalnya semua ikan di akuarium kiri, lalu beberapa pindah ke kanan. Setelah sekian lama, jumlah ikan di kedua akuarium terlihat tetap — tetapi ikan tetap berenang dua arah. Itulah kesetimbangan dinamis: jumlah diam, pergerakan hidup.
Coba dulu di kertas, baru buka.
Soal. Reaksi berlangsung dalam ruang tertutup. Setelah 10 menit, konsentrasi SO₃ terukur tetap pada 0,50 mol/L dan tidak berubah lagi. Jelaskan apa yang terjadi di tingkat molekul dan mengapa konsentrasinya tetap.
Konsentrasi SO₃ yang tetap menandakan reaksi telah mencapai kesetimbangan dinamis, bukan berhenti.
Pada kesetimbangan, reaksi maju (pembentukan SO₃) dan reaksi mundur (penguraian SO₃ menjadi SO₂ dan O₂) berlangsung dengan laju yang sama.
Karena tiap mol SO₃ yang terbentuk oleh reaksi maju diimbangi satu mol SO₃ yang terurai oleh reaksi mundur, konsentrasinya terlihat tetap 0,50 mol/L, walaupun reaksi tetap berjalan.
Jebakan: menganggap kesetimbangan berarti reaksi telah berhenti. Yang benar: kesetimbangan dinamis justru reaksi tetap berlangsung dua arah dengan laju sama. Yang berhenti hanyalah perubahan konsentrasi yang teramati, bukan reaksinya. Inilah perbedaan utama dengan kesetimbangan statis.
Jebakan: menyamakan “laju sama” dengan “konsentrasi sama”. Yang benar: laju maju sama dengan laju mundur, tetapi konsentrasi pereaksi dan produk belum tentu sama. Bisa jadi pereaksi lebih banyak daripada produk atau sebaliknya, tergantung posisi kesetimbangan.
- Reaksi bolak-balik ditulis dengan panah ganda .
- Kesetimbangan dinamis: laju maju sama dengan laju mundur.
- Konsentrasi pereaksi dan produk tetap, walaupun reaksi tetap berjalan.
- Hanya tercapai pada sistem tertutup dengan suhu tetap.
- Berbeda dari statis: di sini reaksi tetap hidup dua arah.