BAB 2 LAJU REAKSI
E. TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI
Teori tumbukan menggambarkan pertemuan partikel-partikel pereaksi sebagai suatu tumbukan. Tumbukan yang dapat menghasilkan partikel-partikel produk reaksi disebut tumbukan efektif. Ada 2 faktor yang menentukan terjadinya suatu tumbukan efektif, yaitu orientasi atau arah partikel yang bertumbukan dan energi kinetik partikel (atau energi kinetik molekul).
1. Orientasi atau Arah Partikel yang Bertumbukan
Suatu tumbukan efektif dapat terjadi jika partikel-partikel pereaksi juga mempunyai orientasi yang tepat pada saat bertumbukan. Perhatikan reaksi antara gas nitrogen oksida (NO) dengan ozon (O3) di bawah ini.
38
Sumber: https://pixabay.com
Gambar 2.9. Penggambaran kontak antara partikel-partikel pereaksi
2. Energi Kinetik Partikel (Energi Kinetik Molekul)
Suatu tumbukan efektif dapat terjadi jika partikel-partikel pereaksi memiliki energi kinetik (𝐸𝑘) yang cukup untuk mengatasi gaya tolak-menolak sewaktu kedua
partikel mendekat. Dengan demikian, penetrasi partikel-partikel satu sama lain terjadi sehingga ikatan partikel-partikel pereaksi akan putus sementara ikatan partikel-partikel produk reaksi akan terbentuk. Energi kinetik minimum yang diperlukan partikel untuk menghasilkan tumbukan efektif disebut energi pengaktifan (𝑬𝒂).
Energi selalu diperlukan untuk mencapai kondisi transisi baik pada reaksi endoterm ataupun eksoterm. Selisih energi yang diperlukan untuk mencapai kondisi transisi dan energi yang dilepas sewaktu produk sedang reaksi terbentuk dinamakan ∆H. Jika energi yang diperlukan lebih besar dari energi yang dilepas, maka reaksi bersifat endoterm (Simak Gambar 2.10 (a)). Akan tetapi, jika energi yang diperlukan lebih kecil dari energi yang dilepas, maka reaksi bersifat eksoterm (Simak Gambar 2.10 (b)).
39 a. Endoterm
b. Eksoterm
(Sumber: https://mediabelajaronline.blogspot.co.id) Gambar 2.40.Diagram energi potensial untuk reaksi
(a) Endoterm, dan (b) Eksoterm
3. Konsentrasi Pereaksi
Pengaruh konsentrasi pereaksi berkait dengan jumlah partikel yang terlibat dalam tumbukan. Apabila konsentrasi bertambah, maka jumlah partikel-partikel akan bertambah. Hal ini menghasilkan peningkatan laju reaksi. Dengan cara yang serupa, kita juga dapat menjelaskan terjadinya penurunan laju reaksi. (Simak Gambar 2.11)
40 (Sumber: http://batalyonchamistr.blogspot.co.id)
Gambar 2.11. Pengaruh konsentrasi pereaksi terhadap laju reaksi
4. Luas Permukaan Sentuh
Pengaruh luas permukaan sentuh terkait dengan mudah tidaknya partikel-partikel pereaksi untuk bertemu. Apabila luas permukaan sentuh bertambah, maka pertikel-partikel dapat lebh mudah bertemu sehingga jumlah tumbukan efektif akan meningkat. Hal ini berarti peningkatan laju reaksi. Dengan cara yang sama, kita juga dapat menjelaskan penurunan laju reaksi apabila luas permukaan sentuh berkurang. (Simak Gambar 2.12). Pada reaksi antara serbuk besi dan HCL lebih cepat karena luas permukaan sentuh serbuk besi lebih besar daripada batang besi.
(Sumber: http://teenagermultimedi.blogspot.co.id/)
Gambar 2.12. Pengaruh luas permukaan sentuh terhadap laju reaksi
5. Suhu
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi terkait dengan nilai energi kinetik partikel. Apabila suhu reaksi dinaikkan, maka energi kinetik partikel akan bertambah (Simak Gambar 2.13). Bertambahnya energi kinetik partikel menyebabkan partikel yang
41 bertumbukan semakin banyak sehingga reaksi semakin cepat berlangsung. Sehingga dapat disimpulkan semakin tinggi suhu laju reaksi semakin besar.
(Sumber: http://kimtikgroup4.blogspot.co.id/) Gambar 2.13. Pengaruh Kenaikan Suhu terhadap Laju Reaksi
a. Suhu rendah, b. Suhu Tinggi
6. Katalis
Peran katalis terkait dengan energi pengaktifan reaksi, 𝐸𝑎. Katalis yang digunakan untuk mempercepat reaksi memberikan suatu mekanisme/jalur reaksi alternatif dengan nilaiEa yang lebih rendah (Simak Gambar 2.14.). Dengan 𝐸𝑎 yang lebih rendah,
maka lebih banyak partikel yang memiliki energi kinetik yang cukup untuk mengatasi halangan 𝐸𝑎 yang rendah ini. Hal ini menyebabkan jumlah tumbukan efektif akan bertambah, sehingga laju reaksi juga akan meningkat.
(Sumber: https://roufchemistrymedia.blogspot.co.id) Gambar 2.5. Pengaruh katalis terhadap laju reaksi
42
UJI KOMPETENSI
I. SOAL PILIHAN GANDA
Pilihlah dengan memberi tanda silang (X) pada huruf a, b, c, d atau e di jawaban yang tepat!
1. Hubungan laju reaksi yang benar antar-zat dalam reaksi 2A + 3B 6C + 5D adalah.... a. 2 𝑣𝐴 = 3 𝑣𝐵 = 6 𝑣𝐶 = 5 𝑣𝐷 b. 1 2𝑣𝐴 = 1 3𝑣𝐵 = 2 𝑣𝐶 = 5 𝑣𝐷 c. 1 2𝑣𝐴 = 3 𝑣𝐵 = 1 6𝑣𝐶 = 1 5𝑣𝐷 d. 1 2𝑣𝐴 = 13𝑣𝐵 = 16𝑣𝐶 = 15𝑣𝐷
e. Tidak ada yang benar
2. Pada saat reaksi : 2HI(g) H2(g) + I2(g), jumlah pereaksi HI berkurang sebanyak 0,004 mol setelah 20 detik. Diketahui volume yang di tempat H sebesar 0,5 L. Berapa laju reaksi terhadap H2 dan I2?
a. 2,0 x 10−4 mol L−1det−1
b. 4,0 x 10−4 mol L−1det−1
c. 8,0 x 10−4 mol L−1det−1
d. 2,0 x 10−3 mol L−1det−1
e. 4,0 x 10−3 mol L−1det−1
3. Dari suatu eksperimen ternyata reaks berikut: A + B C + D diketahui mempunyai persamaan laju reaksi v = k [A]2 [B]. Jika konsentrasi A dan B menjadi dua kali lipat,
maka laju reaksinya menjadi .... lebih besar dari laju reaksi awal. a. 2
b. 4 c. 8 d. 16 e. 32
4. Dari reaksi: X + Y Z, data berikut diperoleh:
Eksperimen [X] [Y] Laju Reaksi (M/jam)
1 0,1 M 0,1 M 6
2 0,1 M 0,2 M 12
3 0,2 M 0,2 M 48
43 a. 2 b. 3 c. 2,5 d. 1 e. 0
5. Di bawah ini adalah faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi, kecuali.... a. Luas permukaan sentuh
b. Konsentrasi pereaksi c. Orde reaksi
d. Katalis e. Suhu
6. Pernyataan yang benar tentang Teori Tumbukan adalah....
a. Tumbukan antar-partikel pereaksi selalu menghasilkan partikel-partikel produk reaksi.
b. Tumbukan efektif selalu menghasilkan partikel-partikel produk reaksi.
c. Tumbukan efektif hanya terjadi jika partikel-partikel sudah memiliki 𝐸𝑘 cukup.
d. Partikel-partikel yang bertumbukan dengan orientasi yang akurat pasti akan menghasilkan tumbukan efektif
e. Partikel-partikel yang bertumbukan dengan 𝐸𝑘 cukup dan orientasi yang tepat
tidak selalu menghasilkan tumbukan efektif.
7. Energi yang dimiliki molekul-molekul untuk bertumbukan disebut.... a. Energi kinetik
b. Energi potensial c. Energi vibrasi d. Energi kisi
e. Energi pengaktifan
8. Katalis dapat mempercepat laju reaksi dengan cara.... a. Menurunkan konsentrasi pereaksi
b. Mengubah nilai perubahan entalpi (∆H) c. Menaikkan energi aktivasi
d. Menaikkan jumlah molekul e. Tidak ada yang benar
9. Dari grafik berikut: no. 1, 2 dan 3 berturut menunjukkan.... a. Produk, reaksi, energi kinetik, pereaksi
44 b. Pereaksi, energi kinetik, produk reaksi
c. Energi aktivasi, pereaksi, produk reaksi d. Produk reaksi, energi aktivasi, pereaksi e. Pereaksi, energi aktivasi, produk reaksi 10. Kc = [N2][H2]3/[NH3]2
Jadi, Kc = 4 x 10-6 Reaksi penguaraian
2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)
Memiliki kesetimbangan K = 0,025 mol L-1 pada suhu tertentu untuk dapat membatasi penguraian 2 mol L-1SO3sampai 20% saja, pada suhu tersebut perlu ditambah gas O2 sebanyak....
a. 0,8 mol L-1 b. 0,4 mol L-1 c. 0,2 mol L-1 d. 0,1 mol L-1 e. 0,0625 mol L-1
II. SOAL URAIAN
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan singkat dan jelas!
1. a. Definisikan laju reaksi?
b. Tulis laju pengurangan masing-masing pereaksi X dan laju pembentukan dari produk reaksi untuk reaksi berikut:
5A + B + C 2P
2. Seorang siswa melakukan eksperimen untuk mempelajari laju reaksi antara Zn dan H2SO4 dan mendapatkan data sebagai berikut :
Zn(s)+ H2SO4(aq)ZnSO4(aq) + H2(g) a. Plot volume gas yang terbentuk sebaga fungsi waktu.
b. Hitung laju reaksi pada t = 20 detik, t = 240 detik dan t = 360 detik. Waktu (detik) Volume gas yang terbentuk
45 0 60 120 180 240 300 360 420 0 15 24 32 33 39 40 40
3. Seorang siswa mempelajari laju reaksi dari reaksi berikut: 2ICl(g)+ H2(g)I2(g) + 2HCl(g)
Data yang diperolehnya disajikan pada tabel di bawah ini. Eksperimen Konsentrasi ICl
awal (mol L−1) Konsentrasi H2 awal (mol L−1) Laju pembentukan I2 (mol L−1 det−1) 1 0,20 0,10 0,042 2 0,20 0,20 0,168 3 0,40 0,10 0,084
a. Tentukan orde reaksi terhadfap ICl dan H2. b. Tentukan tetapan laju reaksi.
c. Tuliskan persamaan laju reaksinya. 4. Reaksi peruraian HI:
2HI(g)H2(g) + I2(g)
Memiliki persamaan laju reaksi v = k [HI]2. Jika konsentrasi H sebesar 0,01 mol/L,
maka :
a. Hitung laju peruraian pada suhu 500 K diketahu k = 9,5 x 10−9 mol L−1 det−1
b. Berapa nilai laju reaksi jika reaksi berlangsung pada suhu 600K? 5. a. Definisikan laju reaksi?
b. Tulis laju pengurangan masing-masing pereaksi X dan laju pembentukan dari produk reaksi untuk reaksi berikut:
46