Prinsip Le Chatelier: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tidak ada ringkasan suntingan Tag: Dikembalikan VisualEditor |
k Suntingan 125.165.111.215 (bicara) dibatalkan ke versi terakhir oleh AABot Tag: Pengembalian |
||
Baris 1:
[[Berkas:Lechatelier.jpg|jmpl|200px|ka|Henry Louis Le Chatelier]]
Dalam [[kimia]], '''prinsip Le Chatelier''' (di eja {{IPAc-en|l|ə|_|ˈ|ʃ|ɑː|t|l|i|eɪ}}), atau disebut pula '''asas Le Chatelier''' atau "Hukum Kesetimbangan", dapat digunakan untuk memprediksi efek perubahan di dalam kondisi pada [[kesetimbangan]] kimia. Prinsip ini dinamai dari [[Henry Louis Le Chatelier]] dan terkadang dari [[Karl Ferdinand Braun]] yang menemukan prinsip ini secara mandiri. Prinsip ini dapat dinyatakan sebagai:
:''Ketika suatu sistem pada kesetimbangan mengalami perubahan [[konsentrasi]], [[suhu]], [[volume]], atau [[tekanan]], maka sistem menyesuaikan (sebagian) dirinya untuk meniadakan pengaruh perubahan yang diterapkan dan keseimbangan baru tercapai''.
Dengan kata lain, setiap kali sistem dalam kesetimbangan terganggu sistem akan menyesuaikan diri sedemikian rupa sehingga efek dari perubahan tersebut akan dibatalkan.
Prinsip ini memiliki berbagai nama, tergantung pada disiplin ilmu yang menggunakannya (lihat [[homeostasis]], istilah yang biasa digunakan dalam [[biologi]]). Prinsip Le Chatelier juga dijadikan sebagai basis bagi pengamatan yang lebih umum di masyarakat,<ref name="Systemantics">{{cite book | quote = ''The System always kicks back'' | first = John | last = Gall | title = The Systems Bible | edition = 3rd | publisher = General Systemantics Press | year = 2002 | url = }}</ref> yang secara kasar menyatakan bahwa:
:''Setiap perubahan dalam [[status quo]] akan menghasilkan reaksi berlawanan dari sistem yang bersangkutan''.
Dalam [[kimia]], Prinsip ini digunakan untuk memanipulasi hasil dari reaksi bolak-balik (reversibel), sering kali dapat meningkatkan [[rendemen kimia|rendemen]] reaksi. Dalam [[farmakologi]], pengikatan [[ligan]] pada reseptor dapat menggeser kesetimbangan menurut prinsip Le Chatelier, sehingga dapat menjelaskan beragam fenomena aktivasi dan desensitisasi [[reseptor]].<ref name="Bio-balance">{{cite web|url=http://www.bio-balance.com/Graphics.htm|title=The Biophysical Basis for the Graphical Representations|accessdate=4 Mei 2009}}</ref> Dalam ilmu [[ekonomi]], prinsip ini telah digeneralisasi untuk membantu menjelaskan [[keseimbangan]] [[harga]] dari [[sistem ekonomi]] yang efisien.
== Kimia ==
=== Efek perubahan konsentrasi ===
Perubahan konsentrasi bahan kimia akan menggeser kesetimbangan ke sisi yang akan mengurangi perubahan konsentrasi tersebut. Sistem kimia akan berusaha untuk melawan sebagian perubahan yang terkena dampak ke keadaan semula kesetimbangan. Pada gilirannya, laju reaksi, sejauh mana itu, dan produk hasil akan diubah sesuai dengan dampaknya pada sistem.
Hal ini dapat diilustrasikan dengan kesetimbangan [[karbon monoksida]] dan gas [[hidrogen]], bereaksi untuk membentuk [[metanol]].
:[[Karbon|C]][[Oksigen|O]] + 2 H<sub>2</sub> ⇌ CH<sub>3</sub>OH
Misalkan seseorang akan meningkatkan konsentrasi CO dalam sistem. Menggunakan prinsip Le Chatelier, seseorang dapat memprediksi bahwa jumlah metanol akan meningkat, mengurangi perubahan total dalam CO. Jika menambahkan spesi untuk keseluruhan reaksi, reaksi akan mendukung sisi yang berlawanan dengan penambahan spesi. Demikian juga, pengurangan spesi akan menyebabkan reaksi untuk "mengisi kesenjangan" dan mendukung sisi di mana spesi berkurang. Karena konsentrasi CO meningkat, frekuensi tabrakan yang berhasil pada reaktan itu akan meningkat pula, memungkinkan untuk peningkatan reaksi maju, dan pembentukan produk. Bahkan jika produk yang diinginkan tidak secara [[termodinamika]] disukai, produk akhir dapat diperoleh jika terus menerus dikeluarkan dari [[larutan]].
=== Efek perubahan suhu ===
[[Berkas:Potential energy diagram for ammonia synthesis.svg|jmpl|400px|Diagram [[energi potensial]] pada sintesis amonia]]
Pengaruh perubahan suhu dalam kesetimbangan dapat diperjelas dengan 1) menggabungkan panas baik sebagai reaktan atau produk, dan 2) dengan asumsi bahwa peningkatan suhu meningkatkan kandungan panas dari sistem. Ketika reaksi berlangsung [[eksotermik]] (Δ''H'' adalah negatif, menempatkan energi keluar), panas dimasukkan sebagai produk, dan, ketika reaksi merupakan [[endotermik]] (Δ''H'' adalah positif, mengambil energi masuk), panas dimasukkan sebagai reaktan. Oleh karenanya, apakah meningkatkan atau menurunkan suhu akan mendukung reaksi untuk maju atau sebaliknya dapat ditentukan dengan menerapkan prinsip yang sama seperti dengan perubahan konsentrasi.
Ambil, misalnya, reaksi reversibel gas [[nitrogen]] terhadap gas [[hidrogen]] untuk membentuk [[amonia]]:
:N<sub>2</sub>(g) + 3 H<sub>2</sub>(g) ⇌ 2 NH<sub>3</sub>(g) Δ''H'' = -92 [[joule|kJ]] mol<sup>−1</sup>
Karena reaksi ini bersifat eksotermik, maka menghasilkan panas:
:N<sub>2</sub>(g) + 3 H<sub>2</sub>(g) ⇌ 2 NH<sub>3</sub>(g) + ''panas''
Jika suhu meningkat, kandungan panas dari sistem akan meningkat, sehingga sistem akan mengkonsumsi sebagian panas yang dengan menggeser kesetimbangan ke kiri, sehingga menghasilkan lebih sedikit amonia. Lebih banyak amonia akan diproduksi jika reaksi dijalankan pada suhu yang lebih rendah, namun suhu yang lebih rendah juga menurunkan tingkat proses, sehingga, dalam prakteknya ([[proses Haber]]) suhu diatur pada nilai kompromis yang memungkinkan [[amonia]] untuk dapat dibuat pada tingkat yang wajar dengan konsentrasi kesetimbangan yang tidak terlalu menguntungkan.
Dalam reaksi [[eksotermik]], peningkatan suhu menurunkan [[konstanta kesetimbangan]], ''K'', sedangkan, dalam reaksi [[endotermik]], peningkatan suhu meningkatkan nilai K.
Prinsip Le Chatelier yang diterapkan pada perubahan konsentrasi atau tekanan dapat dipahami dengan memiliki nilai konstan pada ''K''. Pengaruh suhu pada kesetimbangan, bagaimanapun, melibatkan perubahan dalam konstanta kesetimbangan. Ketergantungan ''K'' pada suhu ditentukan oleh tanda Δ''H''. Landasan teori ketergantungan ini diberikan pada [[persamaan Van 't Hoff]].
[[Berkas:NO2-N2O4.jpg|jmpl|alt=Alternative text|Nilai K berubah terhadap suhu. Dalam reaksi endotermik N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>(g) ⇌ 2NO<sub>2</sub>(g), posisi kesetimbangan bisa digeser dengan mengubah suhu. Ketika panas ditambahkan dan peningkatan suhu, reaksi bergeser ke kanan dan labu berubah coklat kemerahan karena peningkatan NO<sub>2</sub>. Ketika panas dipindahkan dan suhu menurun, reaksi bergeser ke kiri dan labu berubah tidak berwarna karena peningkatan N<sub>2</sub>O<sub>4</sub>. Hal ini menunjukkan Prinsip Le Châtelier karena kesetimbangan bergeser ke arah yang mengkonsumsi energi.]]
=== Efek perubahan tekanan ===
Konsentrasi kesetimbangan dari produk dan reaktan tidak langsung bergantung pada [[tekanan]] total dari sistem tetapi keduanya bergantung pada [[tekanan parsial]] dari produk dan reaktan.
Perubahan tekanan total dengan menambahkan gas inert pada volume konstan tidak mempengaruhi konsentrasi kesetimbangan (lihat [[#Efek penambahan gas inert|§Efek penambahan gas inert]] di bawah ini).
Perubahan tekanan total dengan mengubah volume pada sistem akan mengubah tekanan parsial dari produk dan reaktan serta dapat mempengaruhi konsentrasi kesetimbangan (lihat [[#Efek perubahan volume|§Efek perubahan volume]] di bawah ini).
=== Efek perubahan
Perubahan volume pada sistem akan mengubah tekanan parsial dari produk dan reaktan serta dapat mempengaruhi konsentrasi kesetimbangan. Dengan peningkatan tekanan akibat penurunan volume, sisi kesetimbangan dengan mol yang lebih sedikit lebih disukai<ref name=Atkins-1993-p114>{{harvnb|Atkins1993|p=114}}</ref> dan dengan penurunan tekanan akibat peningkatan volume, sisi dengan lebih banyak mol lebih disukai. Tidak ada efek pada reaksi di mana jumlah mol gas adalah sama di setiap sisi persamaan kimia.
Mengingat reaksi gas nitrogen dengan gas hidrogen untuk membentuk amonia:
:{{underset|4 mol|N<sub>2</sub> + 3 H<sub>2</sub>}} ⇌ {{underset|2 mol|2 NH<sub>3</sub>}} ΔH = -92kJ mol<sup>−1</sup>
Perhatikan jumlah [[mol]] gas di sisi kiri dan jumlah mol gas di sisi kanan. Ketika volume pada sistem berubah, tekanan parsial gas berubah. Jika menurunkan tekanan dengan meningkatkan volume, kesetimbangan reaksi di atas akan bergeser ke kiri, karena sisi reaktan memiliki lebih banyak mol daripada sisi produk. Sistem ini mencoba untuk menetralkan penurunan tekanan parsial molekul gas dengan menggeser ke sisi yang memberi tekanan lebih besar. Demikian pula, jika kita meningkatkan tekanan dengan menurunkan volume, kesetimbangan bergeser ke kanan, menetralkan peningkatan tekanan dengan menggeser ke samping dengan mol lebih sedikit gas yang memberikan tekanan lebih sedikit. Jika volume meningkat karena terdapat lebih banyak mol gas di sisi reaktan, perubahan ini lebih signifikan dalam penyebut dari ekspresi konstanta kesetimbangan, menyebabkan pergeseran dalam kesetimbangan.
=== Efek
Suatu gas [[inert]] (atau [[gas mulia]]), seperti [[helium]], tidak bereaksi dengan unsur-unsur atau senyawa lain. Penambahan gas inert ke dalam kesetimbangan fasa-gas pada volume konstan tidak menimbulkan pergeseran.<ref name=Atkins-1993-p114/> Hal ini karena penambahan gas non-reaktif tidak mengubah persamaan kesetimbangan, karena gas inert muncul di kedua sisi persamaan reaksi kimia. Sebagai contoh, jika A dan B bereaksi membentuk C dan D, tapi X tidak berpartisipasi dalam reaksi: <ce>{\mathit aA} + {\mathit bB} + \mathit xX <=> {\mathit cC} + {\mathit dD} + {\mathit xX}</ce>. Meskipun benar bahwa tekanan total sistem meningkat, tekanan total tidak memiliki efek pada konstanta kesetimbangan; tetapi, itu adalah perubahan tekanan parsial yang akan menyebabkan pergeseran kesetimbangan. Namun, jika volume diperbolehkan untuk meningkat dalam proses, tekanan parsial semua gas akan menurun yang mengakibatkan pergeseran ke arah sisi dengan jumlah mol gas yang lebih besar.
=== Efek katalis ===
[[Berkas:Haber-Bosch-En.svg|jmpl|ka|550px|Proses Haber]]
Suatu [[katalis]] mampu meningkatkan [[laju reaksi]] tanpa dikonsumsi dalam reaksi. Penggunaan katalis tidak mempengaruhi posisi dan komposisi kesetimbangan reaksi, karena baik reaksi maju dan reaksi mundur keduanya dipercepat dengan faktor yang sama.
Sebagai contoh, perhatikan proses Haber untuk sintesis amonia (NH<sub>3</sub>):
Pada reaksi di atas, besi (Fe) dan molibdenum (Mo) akan berfungsi sebagai katalis jika digunakan. Mereka akan mempercepat reaksi apapun, tetapi mereka tidak mempengaruhi keadaan kesetimbangan.
== Lihat pula ==
* [[Homeostasis]]
* [[Efek ion sekutu]]
* [[Kesetimbangan]]
== Referensi ==
Baris 93 ⟶ 81:
== Bibliografi ==
* {{cite book | first = P.W. | last = Atkins | title = The Elements of Physical Chemistry | edition = 3rd | publisher = Oxford University Press | year = 1993 | ref = harv }}
* Le Chatelier, H. and Boudouard O. (1898), "Limits of Flammability of Gaseous Mixtures", ''Bulletin de la Société Chimique de France'' (Paris), v. 19, pp. 483–488.
* Hatta, Tatsuo (1987), "Le Châtelier principle," ''The New Palgrave: A Dictionary of Economics'', v. 3, pp. 155–57.
* Samuelson, Paul A. (1947, Enlarged ed. 1983). ''Foundations of Economic Analysis'', Harvard University Press. ISBN 0-674-31301-1
* D.J. Evans, D.J. Searles and E. Mittag (2001), "Fluctuation theorem for Hamiltonian systems—Le Châtelier's principle", ''Physical Review E'', 63, 051105(4).
== Pranala luar ==
* [http://www.ilmukimia.org/2015/09/asas-le-chatelier.html Asas Le Chatelier dalam ''Ilmukimia.org'']
* [https://www.youtube.com/watch?v=YMqyG9QG6oc&feature=related Video YouTube mengenai prinsip Le Châtelier dan tekanan]
[[Kategori:Kesetimbangan kimia]]
| |||