Konstanta Kesetimbangan (Kc & Kp) — Rumus & Perhitungan

Konstanta kesetimbangan memberi tahu Anda, pada suhu tetap, bagaimana suatu reaksi reversibel seimbang setelah mencapai kesetimbangan. Secara sederhana, ini menunjukkan apakah produk lebih diunggulkan, reaktan lebih diunggulkan, atau tidak ada sisi yang sangat diunggulkan.

Untuk reaksi umum

$$aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$$

bentuk pengantar yang umum adalah

$$K_c = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$$

dan, untuk gas yang ditulis dengan tekanan parsial,

$$K_p = \frac{(P_C)^c(P_D)^d}{(P_A)^a(P_B)^b}$$

Gunakan $K_c$ ketika soal memberikan konsentrasi kesetimbangan. Gunakan $K_p$ ketika soal memberikan tekanan parsial kesetimbangan untuk gas. Dalam pembahasan termodinamika yang lebih lengkap, konstanta kesetimbangan didefinisikan dengan aktivitas, tetapi dalam sebagian besar soal kimia dasar, bentuk konsentrasi dan tekanan inilah yang digunakan.

Jika $K \gg 1$, produk diunggulkan pada kesetimbangan. Jika $K \ll 1$, reaktan diunggulkan. Jika $K$ mendekati $1$, tidak ada sisi yang sangat diunggulkan. Ini memberi tahu posisi kesetimbangan, bukan laju reaksi.

Apa Saja Yang Termasuk Dalam Rumus Konstanta Kesetimbangan

Tiga aturan berikut mencakup sebagian besar hal penting:

• Letakkan produk di bagian atas dan reaktan di bagian bawah.
• Ubah koefisien pada persamaan setara menjadi pangkat.
• Abaikan padatan murni dan cairan murni dalam bentuk ekspresi kesetimbangan pengantar yang standar.

Aturan terakhir ini penting. Jika suatu reaksi melibatkan padatan murni, mengubah jumlah padatan tersebut tidak membuatnya muncul dalam ekspresi $K$ yang biasa.

Kapan Menggunakan $K_c$ Vs. $K_p$

Gunakan $K_c$ ketika nilai kesetimbangan ditulis sebagai konsentrasi, biasanya dalam $\mathrm{mol/L}$. Gunakan $K_p$ ketika nilai kesetimbangan diberikan sebagai tekanan parsial gas.

Jika suatu soal mencampurkan kedua bentuk, periksa dulu informasi apa yang sebenarnya diberikan. Jangan melakukan konversi kecuali soal memang memintanya.

Hubungan Antara $K_c$ Dan $K_p$

Untuk kesetimbangan fase gas dalam bentuk pengantar yang umum,

$$K_p = K_c(RT)^{\Delta n}$$

dengan

$$\Delta n = \text{mol produk gas} - \text{mol reaktan gas}$$

Hanya spesies gas yang dihitung dalam $\Delta n$. Jika $\Delta n = 0$, maka $K_p = K_c$. Jika $\Delta n \neq 0$, keduanya umumnya berbeda.

Hubungan ini berguna hanya ketika ekspresi kesetimbangan dibangun dari gas. Hubungan ini juga bergantung pada suhu, karena nilai konstanta kesetimbangan sendiri bergantung pada suhu.

Contoh Soal: Cara Menghitung $K_c$

Perhatikan

$$\mathrm{N_2O_4(g)} \rightleftharpoons 2\mathrm{NO_2(g)}$$

Misalkan konsentrasi kesetimbangannya adalah

$$[\mathrm{N_2O_4}] = 0.20 \, \mathrm{M}, \qquad [\mathrm{NO_2}] = 0.40 \, \mathrm{M}$$

Tulis dulu ekspresinya:

$$K_c = \frac{[\mathrm{NO_2}]^2}{[\mathrm{N_2O_4}]}$$

Sekarang substitusikan nilai kesetimbangannya:

$$K_c = \frac{(0.40)^2}{0.20} = \frac{0.16}{0.20} = 0.80$$

Jadi pada suhu ini, kesetimbangan tidak terlalu mengunggulkan produk maupun reaktan. Kesetimbangan sedikit condong ke reaktan karena $K_c < 1$, tetapi nilainya tetap berada pada orde $1$, bukan sangat kecil.

Reaksi yang sama ini juga menunjukkan mengapa $K_c$ dan $K_p$ tidak selalu sama. Di sini, $\Delta n = 2 - 1 = 1$, sehingga dalam bentuk kesetimbangan gas yang umum

$$K_p = K_c(RT)$$

Jika soal memberikan tekanan parsial kesetimbangan alih-alih konsentrasi, Anda akan menghitung $K_p$ dengan pangkat yang sama dan struktur produk dibagi reaktan yang sama.

Kesalahan Umum Dalam Soal Konstanta Kesetimbangan

• Menggunakan konsentrasi awal, bukan konsentrasi kesetimbangan. Ekspresi konstanta kesetimbangan menggunakan nilai kesetimbangan.
• Lupa menuliskan pangkat. Dalam contoh ini, koefisien $2$ di depan $\mathrm{NO_2}$ menjadi pangkat $2$.
• Memasukkan padatan murni atau cairan murni ke dalam ekspresi. Dalam kimia dasar standar, keduanya diabaikan.
• Menganggap $K$ yang besar berarti reaksi berlangsung cepat. Konstanta kesetimbangan menjelaskan posisi pada kesetimbangan, bukan seberapa cepat kesetimbangan tercapai.

Di Mana Konstanta Kesetimbangan Digunakan

Konsep ini muncul di mana pun reaksi reversibel penting: kesetimbangan gas, kimia asam-basa, kelarutan, dan perancangan reaksi industri. Konsep ini sangat berguna ketika Anda ingin membandingkan sistem yang mengunggulkan produk dan sistem yang mengunggulkan reaktan, atau ketika Anda ingin membandingkan kuosien reaksi $Q$ dengan $K$ untuk memprediksi ke arah mana suatu sistem akan bergerak.

Coba Soal Konstanta Kesetimbangan Serupa

Tuliskan ekspresi kesetimbangan untuk

$$\mathrm{H_2(g)} + \mathrm{I_2(g)} \rightleftharpoons 2\mathrm{HI(g)}$$

Lalu periksa $\Delta n$. Karena jumlah mol gas sama di kedua sisi, ini adalah kasus yang baik untuk menguji jalan pintas $K_p = K_c$.