14-Kinetika Kimia.ppt

Bab 14

Bab 14

Kinetika Kimia

Kinetika Kimia

Presentasi Powerpoint Pengajar 

Presentasi Powerpoint Pengajar  oleh

oleh

Penerbit ERLANGGA Penerbit ERLANGGA  Divisi Per

Bab 14 – Kinetika Kimia

Bab 14 – Kinetika Kimia

Termodinamika – apakah suatu reaksi dapat terjadi? Termodinamika – apakah suatu reaksi dapat terjadi? Kinetika – Seberapa cepat suatu reaksi berlangsung? Kinetika – Seberapa cepat suatu reaksi berlangsung? Laju reaksi 

Laju reaksi  adalah perubahan konsentrasi reaktan atau adalah perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu (

produk terhadap waktu (M M /s!/s!  "

 " BB laju # $

laju # $ %"&%"&

 _t t 

laju #

laju # %B&%B&

 _t t 



_{%"& # perubahan konsentrasi " dalam%"& # perubahan konsentrasi " dalam}

selang waktu

selang waktu _t t  

_{%B& # perubahan konsentrasi B dalam%B& # perubahan konsentrasi B dalam}

selang

selang waktuwaktu _t t 

Karena %"& menurun terhadap waktu'

Karena %"& menurun terhadap waktu' _{%"& bernilai negati %"& bernilai negati !!}

Laju rata-rata

Bab 14 – Kinetika Kimia

Bab 14 – Kinetika Kimia

Termodinamika – apakah suatu reaksi dapat terjadi? Termodinamika – apakah suatu reaksi dapat terjadi? Kinetika – Seberapa cepat suatu reaksi berlangsung? Kinetika – Seberapa cepat suatu reaksi berlangsung? Laju reaksi 

Laju reaksi  adalah perubahan konsentrasi reaktan atau adalah perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu (

produk terhadap waktu (M M /s!/s!  "

 " BB laju # $

laju # $ %"&%"&

 _t t 

laju #

laju # %B&%B&

 _t t 



_{%"& # perubahan konsentrasi " dalam%"& # perubahan konsentrasi " dalam}

selang waktu

selang waktu _t t  

_{%B& # perubahan konsentrasi B dalam%B& # perubahan konsentrasi B dalam}

selang

selang waktuwaktu _t t 

Karena %"& menurun terhadap waktu'

Karena %"& menurun terhadap waktu' _{%"& bernilai negati %"& bernilai negati !!}

Laju rata-rata

 "

 " BB

laju # $

laju # $ %"&%"&

 _t t  laju # laju # %%BB&&  _t t  waktu waktu

Br 

Br ₎₎ ((aqaq * +,--+ * +,--+ ((aqaq )Br )Br $$ ((aqaq * )+ * )+** ((aqaq * ,- * ,-₎₎ ((g g 

waktu waktu .. nm .. nm caha0a caha0a etektor  etektor  %Br 

%Br ₎₎&&  _{"bsorbans "bsorbans}

   .    .    /    /    .    .  n  n   m   m Br  Br ₎₎ ((aqaq

Br ₎ (aq * +,--+ (aq )Br $ (aq * )+* (aq * ,-₎ (g 

Laju rata-rata # $ %Br )&

_t  # $

%Br ₎&_akhir  – %Br ₎&_awal t _akhir  $ t _awal

+itunglah laju rata$rata pada2

a )33 s pertama

Br ₎ (aq * +,--+ (aq )Br $ (aq * )+* (aq * ,-₎ (g 

Laju rata-rata # $ %Br )&

_t  # $

%Br ₎&_akhir  – %Br ₎&_awal t _akhir  $ t _awal kemiringan garis singgung Kemiringan  garis singgung Kemiringan  garis singgung

laju # k  %Br ₎& k  # laju

%Br ₎& # konstanta laju  # .'3 5 13$. _s$1

 "pa pengaruh

konsentrasi

6aju 7eaksi dan Stoikiometri

)" B

ua mol " hilang untuk setiap mol B 0ang terbentuk!

laju # %B& _t  laju # $ %"& _t  1 ) a " * bB c , * d  laju # $ %"& _t  1 a # $ _%B& _t  1 b # _%,& _t  1 c  # _%& _t  1 d 

Tulislah persamaan laju untuk reaksi di bawah ini2 ,+₄ (g  * )-₎ (g  ,-₎ (g  * )+₎- (g  laju # $ %,+4& _t  # $  %-)& _t  1 2  # _%+ )-& _t  1 2  # %,-)& _t 

8ika konsentrasi -

₎

 menurun dengan laju

3'13 9/s' berapakah laju reaksin0a?

+ukum 6aju

Hukum laju  men0atakan hubungan laju reaksi dengan konstanta laju dan pangkat dari konsentrasi reaktan!

a " * bB c , * d  6aju # k  %"& x _%B&y 

7eaksi orde ke- x  dalam "

Orde keseluruhannya adalah (x + y) 7eaksi orde ke-y  dalam B

:₎ (g  * ),l-₎ (g   ):,l-₎ (g 

laju # k  %:₎& x  %,l-)&y 

%:₎& meningkat dua kali dan %,l-₎& konstan 6aju meningkat dua kali

 x  # 1

%,l-₎& meningkat empat kali dan %:₎& konstan 6aju meningkat empat kali

y  # 1

:₎ (g  * ),l-₎ (g   ):,l-₎ (g  laju # k  %:₎&%,l-₎&

Hukum-hukum Laju

; _{+ukum laju selalu ditentukan lewat percobaan!} ; -rde reaksi selalu din0atakan dalam konsentrasi

reaktan (bukan produk!

; -rde reaktan tidak terkait dengan koeisien reaksi dari reaktan dalam persamaan reaksi setimbang!

9enentukan hukum laju dan menghitung konstanta laju reaksi dari data berikut ini2

S₎-_<)$ _{(aq * .=}$ _(aq

)S-4)$ (aq * =.$ (aq >ercobaan %S₎-_<)$& %=$_& 6aju "wal

(M /s 1 3'3< 3'3.4 )') 5 13$4

) 3'3< 3'31 1'1 5 13$4

. 3'1@ 3'31 )') 5 13$4

laju # k  %S₎-_<)$_& x _%=$_&y 

%=$_{& meningkat dua kali' laju menjadi dua kali (percobaan 1 A )}

y = 1

%S₎-_<)$_{& meningkat dua kali' laju menjadi dua kali (percobaan ) A .}

 x = 1

k  # laju

%S₎-_<)$_&%=$_& #

)') 5 13$4 _M /s

(3'3< M (3'3.4 M  # 3'3</M ;s

Menentukan Orde Reaksi dengan Percobaan

Jika diketahi reaksi! "_{# $g%} & # N"_$g%  # N"_{# $g%} 'jm laj ntk reaksi ini adalah! laj ( k )O₂*m_)N"*n

+ntk men,ari orde reaksi- kita lakkan beberapa per,obaan- masing. masing dengan konsentrasi.konsentrasi reaktan /ang berbeda- dan

menentkan laj reaksi awal

Per,obaan Konsentrasi Reaktan Awal $mol0l% Laj Awal

"_# N" $mol0Ls% 1 2 1-13  13.# _{5 1-63  13}.# _{5 76-#1  13}.6 # 2 #-#3  13.# _{1-63  13}.# _{78-43  13}.6 6 1-13  13.# _{5 #-83  13}.# _{5 1#-9  13}.6 4 6-63  13.# _{1-63  13}.# _{:-83  13}.6 ; 1-13  13.# _{6-:3  13}.# _{#9-9  13}.6

7eaksi -rde$>ertama

 " produk laju # $ %"&

_t  laju # k  %"& k  # laju %"& # 1/s atau s $1 M /s M  # _%"& _t  # k  %"& $

%"& adalah konsentrasi " pada waktu t  %"&₃ adalah konsentrasi " pada t #3

7eaksi )" B adalah reaksi orde pertama dalam  " dengan konstanta laju )'< 5 13$) _s$1 _{at <3}3_,!

Berapa lamakah konsentrasi " berkurang dari 3!<< M  sehingga menjadi 3!14 M ?

Berapakah konsentrasi " setelah 133 s?

%"&₃ # 3!<< M  %"& # 3!14 M 

<akt.parh sat reaksi- t

_10#

- adalah wakt

/ang diperlkan agar konsentrasi reaktan

trn menjadi setengah dari konsentrasi

awaln/a=

'an/a ntk reaksi orde pertama- wakt

 parhn/a tidak bergantng pada konsentrasi

awal=

7eaksi$reaksi -rde >ertama

Waktu-paruh t _! adalah waktu 0ang diperlukan agar

konsentrasi reaktan turun menjadi setengah dari konsentrasi awaln0a!

t _½ # t  ketika %"& # %"&₃/)

ln) k 

# 3'@.

k  #

Berapakah waktu$paruh dari ₎-_ jika terurai dengan konstanta laju ' 5 13$4 _s$1_? t _C ln) k  # 3'@. ' 5 13$4 _s$1 # # 1)33 s # )3 menit

7eaksi penguraian tadi adalah reaksi orde pertama' mengapa? satuan k  (s$1_

 " produk

7eaksi orde$pertama

 jumlah

waktu$paruh _{%"& # %"&}

3/n 1 ) . 4 ) 4 < 1@

Ringkasan "inetika Reaksi Orde-Pertama Orde-kedua dan Orde-"etiga

-rde +ukum 6aju

>ersamaan Konsentrasi$waktu Daktu$paruh 3 1 ) laju # k  laju # k %"& laju # k %"&) ln%"& # ln%"&₃ $ kt  1 %"& # 1 %"&₃ * kt  %"& # %"&₃ $ kt  t _C ln) k  # t _½ # %"&3 )k  t _½ # 1 k %"&₃

TEORI TUMBUKAN PADA KINETIKA KIMIA

1=Reaksi kimia terjadi sebagai hasil dari tmbkan

antara molekl.molekl /ang bereaksi=

#= Agar dapat bereaksi- molekl.molekl /ang

 bertmbkan hars memiliki

a= arah $orientasi% /ang tepat

 b= energi kinetik totaln/a sama dengan ata

lebih besar daripada energi akti>asi- E

_a

- /ait energi

minimm /ang dibthkan ntk memlai sat

TEORI KEADAAN TRANSISI

?pesi /ang terbentk sementara oleh molekl.

molekl reaktan akibat tmbkan sebelm

nantin/a akan membentk prodk disebt

keadaan transisi

ata

kompleks teraktifkan.

@alam keadaan transisi- ikatan.ikatan /ang lama

sedang mengalami proses pemtsan dan

ikatan.ikatan /ang bar mlai terbentk= Energi

akti>asi adalah energi /ang dibthkan ntk

 " * B , * 

7eaksi Eksotermik 7eaksi Endotermik

Energi aktivasi (E _a ) adalah energi minimum 0ang dibutuhkan untuk memulai reaksi kimia!

?oal latihan

+ntk reaksi

"

₆

$g% & "$g%

# "

_#

$g% E

_a

( 1: kJ

dan ' ( .6:# kJ= Batlah diagram energi reaksi

dan perlihatkan keadaan transisi /ang mngkin=

Ketergantungan Konstanta 6aju terhadap Suhu

k  # A • e5p( $E _a /RT 

E _a # energi aktiFasi (8/mol

R  # konstanta gas (<'.14 8/K;mol T  # suhu mutlak

 A # aktor rekuensi lnk  # $ E a

R  1

T  * ln A

lnk  # $ E a R 

1

Reaksi elementer adalah reaksi sederhana /ang han/a

 berlangsng dalam sat tahap=

?ebagan besar reaksi adalah reaksi kompleks dan

membthkan lebih dari sat tahap=

ekanisme reaksi adalah rtan tahap.tahap elementer

/ang mengarah pada pembentkan prodk=

Cat.antara adalah spesi /ang mn,l daam

mekanisme-namn tidak ada dalam reaksi setimbang keselrhan=

9ekanisme 7eaksi

Grutan tahap$tahap elementer 0ang mengarah pada pembentukan produk disebut mekanisme reaksi!

)- (g  * -₎ (g  )-₎ (g 

Tahap elementer2 - * - ₎-₎ Tahap elementer2 ₎-₎ * -₎ )-₎

Tahap elementer2 - * - ₎-₎ Tahap elementer2 ₎-₎ * -₎ )-₎ 7eaksi keseluruhan2 )- * -₎ )-₎ *

Zat-antara adalah spesi 0ang muncul dalam mekanisme reaksi teta#i tidak ada dalam persamaan setimbang!

$at-antara selalu terbentuk dalam tahap elementer awal dan hilang dalam tahap elementer berikutn0a!

Molekularitas suatu reaksi  ban0akn0a molekul 0ang bereaksi dalam tahap elementer!

; Reaksi unimolekular  – tahap elementer dengan = molekul ; Reaksi bimolekular  – tahap elementer dengan ) molekul ; Reaksi termolekular  – tahap elementer dengan . molekul

7eaksi unimolekular " produk laju # k %"& 7eaksi bimolekular " * B produk laju # k %"&%B& 7eaksi bimolekular " * " produk laju # k %"&)

+ukum 6aju dan Tahap Elementer 

9enulis mekanisme reaksi 0ang benar2

; 8umlah tahap elementer harus menghasilkan

persamaan setara keseluruhan untuk reksi tersebut!

; Tahap penentu$laju harus men0atakan hukum laju 0ang sama dengan 0ang diperoleh dari percobaan!

ahap penentu-laju  adalah tahap #aling lambat dari keseluruhan tahap pembentukan produk!

+an0a untuk reaksi elementer' pangkat$pangkat

dalam hukum laju harus berkorespons dengan

koeisien$koeisien dalam persamaan setimbang!

Tahap$tahap elementer 0ang membentuk

mekanisme reaksi harus memenuhi dua s0arat!

1! 8umlah tahap elementer harus menghasilkan

persamaan setara keseluruhan untuk reksi

tersebut!

)! Tahap penentu$laju (tahap paling lambat harus

men0atakan hukum laju 0ang sama dengan 0ang

diperoleh dari percobaan!

+ukum laju untuk reaksi antara -₎ and ,- untuk

menghasilkan - and ,-₎ adalah laju # k %-₎&)_{! reaksi}

tersebut diketahui melalui dua tahap2

Tahap 12 -₎ * -₎ - * -_. Tahap )2 -_. * ,- -₎ * ,-₎ Tulislah persamaan reaksi keseuruhan?

-₎* ,- - * ,-₎  "pakah Hat$antaran0a?

-_.

 "pa 0ang pendapat anda tentang laju relati pada tahap 1 and )?

laju # k %-₎&) _{adalah hukum laju untuk tahap 1 maka}

+ntk reaksi # D & 

C

laj ( k)D*)*

Apakah ini reaksi elementerF

+ntk reaksi # A & B



laj ( k)A*

#

 _)B*

%ontoh &oal

Soal: da reaksi di bawah ini dianggap sebagai tahap elementer dalam mekanisme ntk reaksi keselrhan!

$1% N"_#l _$g% N"_#$g% & l_$g%

$#% N"_#l _$g & l_$g% N"_#$g% & l_#$g% $a% Hlislah persamaan setimbang keselrhan=

$b% Hentkan moleklaritas ntk tiap.tiap tahap= $,% Hlislah hkm laj ntk tiap.tiap tahap=

) ,

₎

+

_@

*  -

₎ 

 4 ,-

₎

 * @ +

₎

Mekanisme denan Ta!ap A"al #an $am%at

# N"_# & I_# # N"_#I

'km laj eksperimental ntk reaksi di atas adalah reaksi orde.pertama dalam masing.masing reaktan= ekanismen/a adalah!

1= N"_# & I_# N"_#I & I lambat #= N"_# & I N"_#I ,epat

Perlihatkanlah bahwa mekanisme di atas mekanisme /ang mask akal= Apakah at.antara dari mekanisme tersebtF

Katalis adalah at /ang meningkatkan laj reaksi

tanpa ikt terpakai dalam reaksi=

Katalis bekerja dengan ,ara mengbah mekanisme=

ekanisme /ang bar ini mempn/ai energi akti>asi

/ang rendah=

Katalis memper,epat reaksi baik ke arah kiri mapn

kanan dan tidak dapat meningkatkan hasil setimbang

akhirn/a- namn dapat memper,epat ter,apain/a

"atalis adalah Hat 0ang meningkatkan laju reaksi tanpa ikut terpakai dalam reaksi!

k  # A • e5p( $E _a /RT  E _a k 

tanpa katalis dengan katalis laju_{dgn katalis} I laju_{tanpa katalis}

!atalisis heterogen' reaktan dan katalis memiliki asa 0ang berbeda!

!atalisis homogen' reaktan dan katalis terdispersi dalam satu asa' biasan0a asa cair!

; Sintesis +aber ammonia

; >roses -stwald untuk membuat asam nitrat ; KonFerter katalitik

; Katalisis asam ; Katalisis basa

₎ (g  * .+₎ (g  :e/"l)-./K)- )+_. (g) katalis