Kesetimbangan Kimia dan Aplikasinya

Manfaat dan Aplikasi Kesetimbangan Kimia
Dalam Kehidupan Sehari-hari

Apa itu Kesetimbangan Kimia???

Kehidupan di alam semesta ini tidak bisa lepas dengan kajian  kimia. Perlu kita sadari bahwa kita sendiri juga tersusun oleh ribuan molekul senyawa kimia. Sudah seharusnya kita sebagai makhluk ciptaan Tuhan yang paling mulia di alam ini memahami hal tersebut dan mempelajarinya, agar dapat berguna demi kemajuan kualitas hidup  manusia, terutama dibidang kesehatan. Pada kali ini kita akan membahas mengenai kesetimbangan kimia dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari .Kesetimbangan kimia merupakan suatu keadaaan dimana konsentrasi seluruh zat tidak lagi mengalami perubahan, sebab zat-zat diruas kanan terbentuk dan terurai kembali dengan kecepatan yang sama. Keadaan kesetimbangan ini bersifat dinamis, artinya reaksi terus berlangsung dalam dua arah dengan kecepatan yang sama. Pada keadaan kesetimbangan tidak mengalami perubahan secara mikrokopis (perubahan yang dapat diamati atau diukur). Pada umumnya reaksi-reaksi kimia tersebut berlangsung dalam arah bolak-balik (reversible), dan hanya sebagian kecil saja yang berlangsung satu arah. Pada awal proses bolak-balik, reaksi berlangsung ke arah pembentukan produk, segera setelah terbentuk molekul produk maka terjadi reaksi sebaliknya, yaitu pembentukan molekul reaktan dari molekul produk. Ketika laju reaksi ke kanan dan ke kiri sama dan konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah maka kesetimbangan reaksi tercapai.

Ketika suatu reaksi kimia berlangsung, laju reaksi dan konsentrasi pereaksipun berkurang. Beberapa waktu kemudian reaksi dapat berkesudahan, artinya semua pereaksi habis bereaksi. Namun banyak reaksi tidak berkesudahan dan pada seperangkat kondisi tertentu, konsentrasi pereaksi dan produk reaksi menjadi tetap. Reaksi yang demikian disebut reaksi reversibel dan mencapai kesetimbangan. Padareaksi semacam ini produk reaksi yang terjadi akan bereaksi membentuk kembali pereaksi. ketika reaksi berlangsung laju reaksi ke depan (ke kanan), sedangkan laju reaksi sebaliknya kebelakang (ke kiri) bertambah, sebab konsentrasi pereaksi berkurang dan konsentrasi produk reaksi semakin bertambah.

Pada umumnya suatu reaksi kimia yang berlangsung spontan akan terus berlangsung sampai dicapai keadaan kesetimbangan dinamis. Berbagai hasil percobaan menunjukkan bahwa dalam suatu reaks kimia, perubahan reaktan menjadi produk pada umumnya tidak sempurna, meskipun reaksi dilakukan dalam waktu yang relatif lama. Umumnya pada permulaan reaksi berlangsung, reaktan mempunyai laju reaksi tertentu. Kemudian setelah reaksi berlangsung konsentrasi akan semakin berkurang sampai akhirnya menjadi konstan. Keadaan kesetimbangan dinamis akan dicapai apabila dua proses yang berlawanan arah berlangsung dengan laju reaksi yang sama dan konsentrasi tidak lagi mengalami perubahan atau tidak ada gangguan dari luar.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kesetimbangan kimia :
1. Pengaruh konsentrasi : jika konsentrasinya diperbesar pada salah satu zat maka reaksi bergeser dari arah zat tersebut, sedangkan bila konsentrasinya diperkecil maka reaksi akan bergeser ke arah zat tersebut.

2. Pengaruh tekanan : perubahan tekanan hanya berpengaruh pada sistem gas, berdasarkan hukum boyle bila tekanan gas diperbesar maka volumenya diperkecil, sedangkan bila tekanan gas diperkecil maka volume gas diperbesar, berdasarkan persamaan gas ideal PV = nRT bahwa tekanan berbanding lurus dengan jumlah mol gas. jika mol gas bertambah maka tekanan akan membesar, sebaliknya bila jumlah mol gas berkurang maka tekanan akan menjadi kecil. Dengan demikian jika tekanan diperbesar maka reaksi akan bergeser ke arah jumlah mol gas yang lebih kecil dan juga sebaliknya.

3. Pengaruh Suhu : jika suhu dinaikkan maka reaksi akan bergeser ke arah reaksi endoterm, sedangkan jika suhu diturunkan maka reaksi akan bergeser ke arah eksoterm. Contoh : N2(g) + 3H2(g)<–> 2NH3(g) H= – 92 kJ, bila suhu diubah dari 500° menjadi 1200° maka kesetimbangan ke arah endoterm atau ke kiri.

4. Katalis : katalis hanya berfungsi untuk mempercepat tercapainya kesetimbangan kimia.

Bagaimana Aplikasinya??

1. Pembuatan Amonia menurut proses Haber-Bosch

Nitrogen terdapat melimpah di udara, yaitu sekitar 78% volume. Walaupun demikian, senyawa nitrogen tidak terdapat banyak di alam. Satu-satunya sumber alam yang penting ialah NaNO3 yang disebut Sendawa Chili. Sementara itu, kebutuhan senyawa nitrogen semakin banyak, misalnya untuk industri pupuk, dan bahan peledak. Oleh karena itu, proses sintesis senyawa nitrogen, fiksasi nitrogen buatan, merupakan proses industri yang sangat penting. Metode yang utama adalah mereaksikan nitrogen dengan hidrogen membentuk amonia. Selanjutnya amonia dapat diubah menjadi senyawa nitrogen lain seperti asam nitrat dan garam nitrat. Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hidrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman.

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukan NH3) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 5000C sekalipun. Dipihak lain, karena reaksi ke kanan eksoterm, penambahan suhu akan mengurangi rendemen. Dewasa ini, seiring dengan kemajuan teknologi, digunakan tekanan yang jauh lebih besar, bahkan mencapai 700 atm. Untuk mengurangi reaksi balik, maka amonia yang terbentuk segera dipisahkan. Mula-mula campuran gas nitrogen dan hidrogen dikompresi (dimampatkan) hingga mencapai tekanan yang diinginkan. Kemudian campuran gas dipanaskan dalam suatu ruangan yang bersama katalisator sehingga terbentuk amonia.

2.     Keseimbangan Asam Basa Dalam Darah

A . Cara Pengendalian Asam Basa dalam Tubuh

Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asam-basa darah:

  • Kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia. Ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari.
  • Tubuh menggunakan penyangga pH (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam pH darah. Suatu penyangga pH bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan pH suatu larutan. Penyangga pH yang paling penting dalam darah menggunakan bikarbonat. Bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam). Jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. Jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat. .
  • Pembuangan karbondioksida. Karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel. Darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan). Pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan. Jika pernafasan meningkat, kadar karbon dioksida darah menurun dan darah menjadi lebih basa. Jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam. Dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-paru mampu mengatur pH darah menit demi menit.

B.  Larutan Penyangga (buffer)

Laju reaksi penambahan asam atau basa dalam darah akan sama dengan laju penetralannya oleh larutan penyangga sehingga terjadi keadaan kesetimbangan dinamis.

H2CO3(ag) + OH-(ag)       → HCO3- + H2O(l)

HCO3-(ag) + H+(ag)         → H2CO3(ag)

Berikut ini adalah proses buffering dalam darah :

a.    Hemoglobin membawa O2 dari paru-paru ke otot-otot melalui darah.

b.    Otot-otot membutuhkan O2 lebih dari normal, karena aktivitas metabolisme meningkat selama beraktivitas. Jumlah oksigen dalam otot habis digunakan otot. Terjadi pengaturan gradien konsentrasi antara sel-sel otot dan darah dalam kapiler. Oksigen berdifusi dari darah ke otot-otot, melalui gradien konsentrasi.

c.    Otot-otot menghasilkan CO2 dan H + sebagai akibat dari peningkatan metabolisme, mengatur gradien konsentrasi dalam arah yang berlawanan dari gradien O 2.

d.   CO2 dan H+ mengalir dari otot ke dalam darah, melalui gradien konsentrasi.

e.    Tindakan buffering hemoglobin mengambil ekstra H + dan CO2.

f.     Jika jumlah H+ dan CO2 melebihi kapasitas hemoglobin, mereka mempengaruhi keseimbangan asam karbonat, seperti yang diramalkan oleh Le Chatelier’s atau perlakuan kuantitatif dalam hal konstanta kesetimbangan. Akibatnya, pH darah diturunkan, menyebabkan asidosis.

g.    Paru-paru dan ginjal merespon perubahan pH dengan membuang CO2, HCO3-, dan H + dari darah. Sehingga pH kembali normal.

Aspek menarik dari hemoglobin dan oksihemoglobin adalah pengalaman dari para pendaki dan para petualang pada daerah tinggi. Orang pada ketinggian dapat mengalami letih, sakit kepala dan gejala lain dari kekurangan oksigen. Sebagai contoh, pada ketinggian 3 km, tekana parsial oksigen hanya sebesar 0,14 atm. Jumlah ini tidak dapat digunakan untuk bereaksi, sehingga menghasilkan konsentrasi oksihemoglobin yang rendah.

Tubuh manusia dapat menyesuaikan iklim pada ketinggian tertentu dengan cara memproduksi hemoglobin lebih banyak.dengan prinsip Le’ Chaterier, hal ini dapat membentuk konsentrasi oksihemoglobin lebih tinggi. Dalam jangka waktu yang lama, pada ketinggian secara signifikan akan menaikkan kadar hemoglobin dalam darah. Kadang – kadang , mencapai 50% lebih tinggi daripada individu yang tinggal di daerah pesisir pantai.

Kesetimbangan hemoglobin dan oksihemoglobin juga diakibatkan oleh CO, polutan dari asap rokok dan gas buang kendaraan. CO bereaksi dengan hemoglobin membentuk carboksihemoglobin.

Haemoglobin(aq)   +   CO(aq)  ->    carboxyhaemoglobin(aq)

CO dan oksigen berkompetisi untuk berikatan dengan hemoglobin. Konstanta kesetimbangan dari karboksihemoglobin lebih besar dari oksihemoglobin. Sebagai akibatnya, CO akan lebih mudah berikatan dengan hemoglobin daripada oksigen untuk kadar CO yang rendah. Kadar CO sekitar 200ppm dapat mngakibatkan pingsan dan bahkan kematian.

About these ads
Categories: Kimia Fisika | Tags: | Leave a comment

Post navigation

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Blog at WordPress.com. The Adventure Journal Theme.

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: