A. P e n g e r t i a n L a j u R e a k si B. T e o r i T u mb u k a n

(1)

A . P e n g e r t i a n L a j u R e a k s i B . T e o r i T u m b u k a n

Konsep Laju Reaksi

Berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi atau laju bertambahnya konsentrasi suatu produk dalam persatuan waktu dinamakan laju reaksi

Grafik Laju Reaksi

Semakin lama, konsentrasi zat produk (B) semakin bertambah, sedangkan

konsentrasi zat reaktan (A) berkurang

Teori Tumbukan

Reaksi kimia terjadi karena adanya tumbukan antara partikel-partikel zat yang bereaksi. Tumbukan yang dapat

menghasilkan reaksi disebut tumbukan efektif. Untuk mengalami tumbukan, partikel-partikel memerlukan energi pengaktifan atau energi aktivasi (Ea) Energi Aktivasi

Energi pengaktifan adalah energi minimal yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi

Energi Pengaktifan pada reaksi Eksoterm Pada reaksi eksoterm, Ea kecil, sehingga reaksi dapat berlangsung spontan/cepat

Energi Pengaktifan pada reaksi Endoterm Pada reaksi endoterm, Ea besar, sehingga reaksinya masih memerlukan energi (panas)

(2)

C . F a k t o r - F a k t o r y a n g M e m e n g a r u h i L a j u R e k a s i

Pengaruh Konsentrasi

Semakin besar konsentrasi pereaksi maka semakin dekat jarak antar reaktan. Hal ini akan menyebabkan terjadinya tumbukan, sehingga laju reaksi semakin besar

Luas Permukaan Bidang Sentuh

Semakin luas permukaan zat (semakin kecil ukuran partikel), reaksi berlangsung semakin cepat

Suhu

Semakin tinggi suhu maka energi kinetik pereaksi akan semakin besar, sehingga semakin terjadinya tumbukan dan laju reaksi semakin besar

Jika setiap kenaikan 10°C kecepatan reaksi akan naik n kali semula maka persamaannya:

Dengan:

V = laju reaksi pada suhu tertentu Vo = laju reaksi mula-mula

∆T = kenaikan suhu

Misalnya setiap kenaikan 10°C kecepatan reaksi akan naik 2 kali semula, maka persamaannya menjadi:

Karena

𝑉 =

¹_𝑡

maka,

Katalisator

• Katalis meningkatkan laju reaksi dengan menurunkan energi aktivasi reaksi

• Konsentrasi katalis memengaruhi laju reaksi

• Zat yang memperlambat laju reaksi disebut inhibitor

• Beberapa jenis katalis:

a. Katalis homogen: katalis yang wujudnya sama dengan reaktan sehingga dapat bercampur

Contoh:

b. Katalis heterogen: katalis yang wujudnya berbeda dengan reaktan sehingga tidak dapat

bercampur Contoh:

c. Autokatalis: hasil reaksi yang bertindak sebagai katalis

Contoh:

Dengan terbentuknya CH3COOH, reaksi menjadi bertambah cepat

d. Biokatalis: katalis yang bekerja pada proses biologis (metabolisme). Contoh:

enzim amilase mempercepat pemecahan amilum menjadi glukosa

Tekanan dan Volume

Peningkatan tekanan akan memperkecil volume. Akibat adanya tekanan, jumlah tumbukan menjadi bertambah. Volume yang lebih kecil mengakibatkan jarak setiap molekul menjadi lebih berdekatan. Dengan demikian, reaksi berlangsung semakin cepat

Perlakuan Pengadukan

Akibat adanya pengadukan, reaksi berlangsung lebih cepat. Pengadukan dapat memperbesar luas permukaan dan mempercepat terjadinya tumbukan sehingga reaksi berlangsung lebih cepat

2

(3)

D . P e r s a m a a n L a j u R e a k s i

E . O r d e R e a k s i

Persamaan Laju Reaksi menyatakan hubungan antara konsentrasi reaktan pada suatu reaksi dan laju reaksinya.

a A + b B → c C + d D

Persamaan laju reaksinya secara umum dapat dituliskan sebagai berikut.

𝒍𝒂𝒋𝒖 = 𝒌[𝑨]^𝒎[𝑩]^𝒏

laju = laju reaksi (𝑀 𝑠⁻¹) k = tetapan laju reaksi [A] = konsentrasi zat A (𝑀) [B] = konsentrasi zat B (𝑀) m = pangkat reaksi A n = pangkat reaksi B

Jumlah pangkat konsentrasi dari zat yang bereaksi (reaktan) disebut orde reaksi.

Orde reaksi tidak dapat ditentukan dari harga koefisien reaksi tetapi ditentukan berdasarkan percobaan.

Contoh beberapa persamaan laju reaksi dari percobaan- percobaan yang telah dilakukan:

Dari contoh pertama,

2𝐻₂(𝑔) + 2𝑁𝑂(𝑔) → 2𝐻₂𝑂(𝑔) + 𝑁₂(𝑔), 𝑟 = 𝑘[𝐻₂][𝑁𝑂]²

Maka, orde reaksinya adalah 1 + 2 = 3

Cara menentukan orde reaksi dalam persamaan laju reaksi bias berdasarkan percobaan, konsentrasi salah satu reaktan dibuat tetap, sedangkan konsentrasi reaktan yang lain bervariasi.

Penentuan orde reaksi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu

a. Cara komparatif b. Cara grafik

Misalkan suatu reaksi

A + B → C

Dari hasil percobaan, diperoleh data sebagai berikut.

No. [A] M [B] M Laju (𝑀 𝑠⁻¹)

1 0,1 0,1 20

2 0,2 0,1 40

3 0,1 0,2 80

Cara Komparatif

Dilakukan dengan langsung membandingkan laju reaksi suatu zat pada saat zat yang lain konstan.

1) Penentuan Pangkat Reaksi A Membandingkan data laju reaksi untuk [B]

konstan dari tabel nomor 1 dan 2.

𝑙𝑎𝑗𝑢₁

𝑙𝑎𝑗𝑢₂=𝑘 [𝐴]₁^𝑚[𝐵]₁^𝑛 𝑘[𝐴]₂^𝑚[𝐵]₂^𝑛 20

40=𝑘 (0,1)^𝑚(0,1)^𝑛 𝑘(0,2)^𝑚(0,1)^𝑛 1

2=(0,1)^𝑚 (0,2)^𝑚 Maka, m = 1, Pangkat Reaksi A = 1 2) Penentuan Pangkat Reaksi B

Membandingkan data laju reaksi untuk [A]

konstan dari tabel nomor 1 dan 3.

𝑙𝑎𝑗𝑢₂

𝑙𝑎𝑗𝑢3=𝑘 [𝐴]₂^𝑚[𝐵]₂^𝑛 𝑘[𝐴]₃^𝑚[𝐵]₃^𝑛 20

80=𝑘 (0,1)^𝑚(0,1)^𝑛 𝑘(0,1)^𝑚(0,2)^𝑛 1

4=(0,1)^𝑛 (0,2)^𝑛 Maka, n = 2, Pangkat Reaksi B = 2 3) Menentukan Persamaan Laju Reaksi

Dari pangkat reaksi A dan B, didapatkan persamaan laju reaksinya

𝑙𝑎𝑗𝑢 = 𝑘[𝐴]^𝑚[𝐵]^𝑛= 𝑘[𝐴]¹[𝐵]² Dan, orde reaksinya 1 + 2 = 3

(4)

F . P e n e r a p a n L a j u R e a k s i Cara grafik

Dilakukan dengan membuat grafik antara perubahan konsentrasi dan laju reaksi suatu zat pada saat konsentrasi zat lain konstan.

Digunakan sistem koordinat dengan sumbu x sebagai konsentrasi zat reaktan sedangkan sumbu y sebagai laju reaksi.

1) Penentuan Pangkat Reaksi A

Ditentukan dengan melihat grafik yang dibuat dari data tabel. Terbentuk garis miring, yang artinya reaksi A ber-orde 1.

2) Penentuan Pangkat Reaksi B

Ditentukan dengan melihat grafik yang dibuat dari data tabel. Terbentuk kurva lengkung yang naik, yang artinya reaksi B ber-orde 2.

3) Menentukan Persamaan Laju Reaksi Dari didapatkannya pangkat reaksi A dan B, didapatkan persamaan laju reaksinya 𝑙𝑎𝑗𝑢 = 𝑘[𝐴]¹[𝐵]². Dan, orde reaksi = pangkat reaksi A + pangkat reaksi B = 1 + 2 = 3

Laju reaksi dapat dikontrol dengan memperhatikan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi tersebut.

Hal itu banyak ditemukan baik dalam kehidupan sehari-hari ataupun dalam industri.

Laju reaksi dalam kehidupan sehari-hari Contohnya dapat kita lihat seperti; daging bakar yang dipotong pipih-pipih dan juga mengawetkan daging dengan es.

Faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi dalam penerapannya adalah seperti pada subbab C.

Penggunaan katalis dalam industri Katalis dalam industri sangat dibutuhkan untuk mengatur laju reaksi sehingga produknya dapat diperkirakan. Beberapa contoh katalis yang digunakan dalam industri adalah padatan vanadium oksida (𝑉₂𝑂₅) pada produksi asam sulfat dan besi pada pembuatan ammonia (proses Haber-Bosch) yang dapat mempercepat kesetimbangan, serta platinum pada industri konversi ammonium ke asam nitrat atau pada industry pembuangan mesin mobil untuk mengurangi mesin pencemar.

Walaupun dengan katalis memerlukan dua tahap reaksi, namun total energy yang diperlukan lebih sedikit disbanding dengan tanpa katalis. Hal ini dikarenakan reaksi tanpa katalis terjadi antara dua ion dengan muatan yang sama, sedangkan jika ditambah katalis maka muatannya menjadi berlawanan.

Misalnya, logam transisi dan senyawanya memiliki bilangan oksidasi yang bervariasi, sehingga mudah untuk memberi dan menerima electron.

Contoh:

Tanpa katalis:

𝑆2𝑂₈²⁻(𝑎𝑞) + 2𝐼⁻(𝑎𝑞) → 2𝑆𝑂₄²⁻(𝑎𝑞) + 𝐼₂(𝑎𝑞) Dengan katalis 𝐹𝑒²⁺:

𝑆₂𝑂₈²⁻(𝑎𝑞) + 2𝐹𝑒²⁺(𝑎𝑞) → 2𝑆𝑂₄²⁻(𝑎𝑞) + 𝐹𝑒³⁺(𝑎𝑞) 2𝐹𝑒³⁺(𝑎𝑞) + 2𝐼⁻(𝑎𝑞) → 2𝐹𝑒²⁺(𝑎𝑞) + 𝐼₂(𝑎𝑞)

4

(5)

g . c o n t o h s o a l

1. Logam magnesium direaksikan dengan larutan asam klorida 3 M dengan persamaan reaksi:

Mg (s) + 2HCl (aq) → MgCl

²

(aq) + H

²

(g)

sehingga diperoleh data sebagai berikut:

Jika reaksi dilakukan pada suhu 27 °C maka besarnya laju reaksi pembentukan gas tersebut selama 20 detik adalah ….

A. 1,10 cm³/s B. 1,25 cm³ /s C. 1,40 cm³/s D. 1,80 cm³/s E. 2,50 cm³/s Pembahasan 𝒗 = + ∆[𝑯_𝟐]

∆𝒕 𝒗 = + ^{𝟐𝟓 − 𝟎}

𝟐𝟎 − 𝟎 𝒗 = 1,25 cm³/s

2. Pada eksperimen dalam reaksi berikut, 2𝑁𝑂 + 𝐵𝑟₂ → 2𝑁𝑂𝐵𝑟 didapatkan data sebagai berikut:

a. Tentukan orde reaksi totalnya!

b. Tentukan persamaan laju reaksinya!

c. Tentukan laju reaksinya jika konsentrasi 𝑁𝑂 0,2M dan konsentrasi 𝐵𝑟2 0,3M!

Pembahasan

a. Orde reaksi = Pangkat reaksi 𝑁𝑂 + Pangkat reaksi 𝐵𝑟₂

Tentukan pangkat reaksi 𝑁𝑂 dengan cara komparatif dengan [𝐵𝑟2] konstan dari tabel nomor 1 dan 2.

𝑙𝑎𝑗𝑢₁

𝑙𝑎𝑗𝑢2=𝑘 [𝑁𝑂]₁^𝑚[𝐵𝑟₂]₁^𝑛 𝑘[𝑁𝑂]₂^𝑚[𝐵𝑟2]₂^𝑛 10

20=𝑘 (0,1)^𝑚(0,1)^𝑛 𝑘(0,2)^𝑚(0,1)^𝑛 1

2=(0,1)^𝑚 (0,2)^𝑚 Maka, m = 1. Pangkat reaksi NO = 1

Tentukan pangkat reaksi 𝐵𝑟₂ dengan cara komparatif namun dengan [𝑁𝑂] tidak harus konstan karena sudah ada pangkat reaksinya. Kita gunakan dari tabel nomor 2 dan 3.

𝑙𝑎𝑗𝑢₂

𝑙𝑎𝑗𝑢₃=𝑘 [𝑁𝑂]₂^𝑚[𝐵𝑟₂]₂^𝑛 𝑘[𝑁𝑂]₃^𝑚[𝐵𝑟₂]₃^𝑛 20

120=𝑘 (0,2)¹(0,1)^𝑛 𝑘(0,3)¹(0,2)^𝑛 1

6=2(0,1)^𝑛 3(0,2)^𝑛 Maka, n = 2. Pangkat reaksi 𝐵𝑟₂= 2 Jadi, orde reaksinya adalah 1 + 2 = 3

b. Persamaan laju reaksi

Tentukan tetapan 𝑘 laju reaksinya. Gunakan eksperimen 1 dari tabel.

𝑙𝑎𝑗𝑢 = 𝑘[𝑁𝑂]¹[𝐵𝑟₂]² 10 = 𝑘[0,1]¹[0,1]² Maka, 𝑘 = 10000

𝑙𝑎𝑗𝑢 = 10000[𝑁𝑂]¹[𝐵𝑟₂]²

c. Laju reaksi jika konsentrasi 𝑁𝑂 = 0,2𝑀 dan konsentrasi 𝐵𝑟2= 0,3𝑀

𝑙𝑎𝑗𝑢 = 10000[𝑁𝑂]¹[𝐵𝑟₂]²

= 10000[0,2]¹[0,3]²

= 180

Maka, laju reaksinya jika konsentrasi 𝑁𝑂 = 0,2𝑀 dan konsentrasi 𝐵𝑟2= 0,3𝑀 adalah 180 𝑀. 𝑠⁻¹