BAB II. LANDASAN TEORI DAN KERANGKA KONSEPTUAL
F. Laju Reaksi
Laju reaksi adalah kecepatan dalam suatu reaksi kimia. “Menurut ilmu kimia, laju reaksi adalah besarnya perubahan jumlah pereaksi dan hasil reaksi per satuan waktu”. “Perubahan ini biasa dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi molar (molaritas) sehingga laju reaksi dapat dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi akhir (hasil reaksi) terhadap konsentrasi awal (pereaksi) per satuan waktu. Satuan laju reaksi kimia dinyatakan dengan molaritas perdetik (M/detik)”.65
Molaritas di definisikan sebagai jumlah mol zat yang terlarut dalam 1 liter larutan. Larutan adalah campuran homogen antara dua komponen zat atau lebih. Komponen yang jumlahnya banyak disebut pelarut, sedangkan komponen yang jumlahnya sedikit disebut zat terlarut.
Gambar 2.1 Grafik laju reaksi perubahan konsentrasi produk dan konsentrasi reaktan
Pada awal reaksi reaktan berada dalam keadaan maksimum sedangkan produk dalam keadaan minimum. Setelah reaksi berlangsung, maka produk mulai terbentuk. Semakin lama produk akan semakin banyak terbentuk, sedangkan reaktan semakin lama semakin berkurang.66
Dari Gambar 2.1 terlihat bahwa konsentrasi reaktan semakin berkurang sehingga laju reaksinya adalah berkurangnya konsentrasi R terhadap satuan waktu, dirumuskan sebagai :67
v = -
Dan dari Gambar 2.1 juga terlihat bahwa produk semakin bertambah, sehingga laju reaksinya adalah bertambahnya konsentasi P setiap satuan waktu, dirumuskan sebagai berikut :
v = +
Secara matematika, laju reaksi dapat dijelaskan sebagai berikut. Misalkan diketahui reaksi :
66 Budi Utami, dkk, Kimia. (Jakarta: Pusat Perbukuan Diknas, 2009), h. 82 67Ibid.
31
mA + nB pC + qD
Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, laju reaksi dapat diartikan sebagai laju berkurangnya konsentrasi molar A atau B atau pertambahan konsentrasi molar C atau D. koefisien reaksi sangat mempengaruhi laju reaksi, yang dapat dituliskan :
Laju pengurangan B = x laju berkurangnya A Laju pengurangan C = x laju berkurangnya A Laju pengurangan D = x laju berkurangnya A
Untuk membedakan pengurangan dan pertambahan suatu laju reaksi, laju pengurangan bertanda negatif, sedangkan laju pertambahan bertanda positif.
Laju reaksi = -laju berkurangnya A = - laju berkurangnya B = laju
pertambahan C = laju pertambahan D
1. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi a. Pengaruh luas pemukaan terhadap laju reaksi
Laju reaksi dipengaruhi luas permukaan bidang sentuh antara zat-zat yang bereaksi. Suatu zat padat akan lebih cepat bereaksi jika permukaannya diperluas dengan cara mengubah bentuk kepingan menjadi serbuk. Atau dengan kata lain, ukurannya diperkecil. Dalam bentuk serbuk, ukurannya menjadi lebih kecil tetapi banyak sehingga luas permukaan bidang tumbukan antar zat pereaksi akan semakin besar.68
Saat suatu zat ditambahkan kedalam suatu larutan lain, permukaan zat tersebut akan bersentuhan dengan larutan. Menurut teori tumbukan, semakin banyak permukaan zat yang bersentuhan dengan partikel larutan, peluang terjadinya reaksi semakin banyak sehingga reaksi antara zat dengan larutan
semakin cepat. Jadi, dengan memperbesar luas bidang sentuh, reaksi akan berlangsung lebih cepat.69
b. Pengaruh suhu terhadap laju reaksi
Setiap partikel selalu bergerak. Dengan menaikkan temperatur, energi gerakatau energi kinetik partikel bertambah, sehingga tumbukan lebih sering terjadi. Dengan frekuensi tumbukan yang semakin besar, maka kemungkinan terjadinyatumbukan efektif yang mampu menghasilkan reaksi juga semakin besar.Suhu atau temperatur ternyata juga memperbesar energi potensial suatu zat. Zat-zat yang energi potensialnya kecil, jika bertumbukan akan sukar menghasilkan tumbukan efektif. Hal ini terjadi karena zat-zat tersebut tidak mampumelampaui energi aktivasi. Dengan menaikkan suhu, maka hal ini akan memperbesar energi potensial, sehingga ketika bertumbukan akan meng-hasilkan reaksi.70 Jadi, semakin tinggi suhu reaksi, semakin cepat pelarutan berlangsung.71
c. Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi
Selain luas permukaan dan suhu, laju reaksi juda dipengaruhi oleh konsentrasi. Pada umumnya, reaksi akan berlangsung lebih cepat jika konsentrasi pereaksi diperbesar. Zat yang konsentrasinya besar mengandung jumlah partikel yang lebih banyak, sehingga partikel-partikelnya tersusun lebih rapat dibanding zat yang konsentrasinya rendah. Partikel yang susunannya lebih rapat, akan lebih sering bertumbukan dibanding dengan partikel yang susunannya renggang, sehingga kemungkinan terjadinya reaksi makin besar.72 Hubungan antara konsentrasi dan laju reaksi dinyatakan dalam persamaan laju reaksi atau hukum laju reaksi.73
Reaksi : mA + nB pC +qD Persamaan laju reaksi : v = k . [A]x . [B]y
69 Budi Utami, dkk, Op. cit., h.84 70Ibid.
71 Sandri Justiana dan Muchtaridi, Op. cit., h. 76 72 Budi Utami, dkk, Op. cit., h.83
33
Nilai pangkat x dan y pada persamaan laju reaksi disebut orde atau tingkat atau pangkat reaksi pada pereaksi yang bersangkutan. Adapun jumlah pangkat konsentrasi pereaksi-pereaksi disebut orde reaksi total.
d. Pengaruh katalis terhadap laju reaksi
Katalis adalah suatu zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi. Katalis yang memperlambat reaksi disebut inhibitor. Namun, katalis yang umum digunakan adalah zat yang mempercepat reaksi. Katalis banyak digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari. Selain itu, beberapa reaksi kimia dialam juga melibatkan katalis. Mekanisme kerja katalis bergantung jenis katalisnya.74 Fungsi katalis adalah menurunkan energi aktivasi, sehingga jika ke dalam suatu reaksi ditambahkan katalis, maka reaksi akan lebih mudah terjadi.75 Katalis dapat dikelomppokan dalam 4, yaitu 76:
1. Katalis homogen
Katalis homogen adalah katalis yang wujudnya sama dengan wujud zat-zat pereaksi. Dalam suatu reaksi kimia, katalis homogen berfungsi sebagai zat perantara (fasilitator). Berikut ini contoh reaksi kimia yang melibatkan katalis homogen
Pembuatan gas SO3
2SO2 + O2 2SO3 (lambat) 2SO2 + O2 → 2SO3 (cepat) Mekanisme
2SO2 + 2 NO2 2SO3 + 2NO 2NO + O2 2NO2
+ 2SO2 + O2 2SO3
2. Katalis heterogen
Katalis heterogen adalah katalis yang wujudnya berbeda dengan pereaksi. Reaksi zat-zat yang melibatkan katalis heterogen berlangsung
74 Sandri Justiana dan Muchtaridi, Op. cit., h. 83 75 Budi Utami, dkk, Op. cit., h.84
pada permukaan katalis tersebut. Misalnya, reaksi hidrogenasi etena (C2H4) dengan katalis logam nikel (Ni).
3. Enzim
Enzim adalah katalis yang mempercepat reaksi-reaksi kimia dalam makhluk hidup, sehingga enzim dikenal juga sebagai biokatalis. Enzim bersifat khas, artinya hanya dapat mengkatalis suatu reaksi tertentu.
4. Autokatalis
Autokatalis adalah zat hasil reaksi yang berfungsi sebagai katalis. Artinya, zat hasil reaksi yang terbentuk akan mempercepat reaksi kimia. Contohnya adalah reaksi antara kalium permanganate dengan asam oksalat dan perusakan ozon.