KINETIKA REAKSI

KINETIKA REAKSI

KINETIKA REAKSI

 Kinetika kimia adalah bagian dari kimia fisika yang mempelajari tentang kecepatan reaksi dan mekanisme reaksi.

 Cabang ilmu yang mempelajari reaksi kimia secara kuantitatif dan juga mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhinya.

 Laju reaksi kimia adalah jumlah mol reaktan per satuan volume yang bereaksi dalam satuan waktu tertentu

V dt (volume fluida)(waktu) 1 dNi _ jumlah mol i yang terbentuk ri 

TINGKAT REAKSI (ORDE) DAN MOLEKULARITAS

• Kecepatan reaksi adalah kecepatan perubahan konsentrasi pereaksi terhadap waktu (), tanda minus menunjukkan konsentrasi berkurang jika waktu bertambah

• Hukum Kegiatan Massa :

kecepatan reaksi pada temperatur tetap berbanding lurus dengan konsentrasi pengikut-pengikutnya dan masing-masing berpangkat sebanyak molekul dalam persamaan reaksi

• Molekularitas : jumlah molekul pereaksi yang ikut dalam reaksi.

• Tingkat Reaksi (orde) Jumlah molekul pereaksi yang konsentrasinya menentukan kecepatan reaksi

•

Orde reaksi ditentukan dengan percobaan

TINGKAT REAKSI (ORDE) DAN MOLEKULARITAS

MOLEKULARITAS

Contoh Reaksi :

• Reaksi berlangsung dalam satu tahap.

• Reaksi ini bersifat bimolekuler karena dalam setiap tahap reaksi melibatkan 2 molekul.

• Molekuraritas hanya mempunyai nilai 1,2 dan 3.

• Reaksi orde 2 tidak selalu bersifat bimolekuler,

tetapi reaksi bimolekuler selalu orde 2

PERSAMAAN LAJU REAKSI

Dapat juga ditulis dengan konsentrasi lain:

PERSAMAAN LAJU REAKSI

REAKSI ORDE NOL

REAKSI ORDE NOl

• Suatu reaksi orde nol, berjalan 50 % sempurna dalam 10 menit, reaksi dibiarkan berlangsung 5 menit lagi, berapa banyak reaksi tersebut akan sempurna pada akhir 15 menit ? Jawab

= 50 menit

Setelah menit ke 5/reaksi berjalan 15 menit

REAKSI ORDE PERTAMA

• Reaksi tingkat satu uni molekuler : A  Hasil

rate = - = k. C_A Dimana :

k = tetapan kecepatan reaksi C_A= konsentrasi A pada saat t

•

REAKSI ORDE PERTAMA

REAKSI ORDE PERTAMA

Untuk menentukan apakah reaksi tingkat satu atau bukan menggunakan metode:

1. Menggunakan harga konsentrasi awal () dan konsentrasi pada waktu t (c), maka bila nilai k tetap untuk berbagai harga c, maka reaksi tingkat satu

2. Secara grafik, jika data diplot pada grafik ln c vs t, jika grafik berupa garis lurus yang memiliki slope , maka reaksi tersebut orde satu.

3. Menggunakan waktu paruh

•

REAKSI ORDE PERTAMA

contoh

REAKSI ORDE KEDUA

REAKSI ORDE KEDUA

REAKSI ORDE

KEDUA

REAKSI ORDE KEDUA-Contoh

Menentukan Laju dan Orde Reaksi

1. Metode Diferensial 2. Metode Integral

3. Metode Paruh Waktu 4. Metode Relaksasi

5. Metode Analisis Guggenheim

PENENTUAN ORDE REAKSI - Metode Diferensial

• Data dinyatakan sebagai laju perubahan konsentrai waktu terhadap konsentrasi reaktan.

PENETUAN ORDE REAKSI - Metode Integral

sebagai

kemudian diintegrasikan menjadi dt

atau pada kasus yang lebih terbatas dapat dituliskan

Metode Integrasi  mencocokkan persamaan laju reaksi dengan data hasil percobaan

dengan metode integral ini adalah

1. Pada sistem konstan volume, persamaan kecepatan reaksi

penghilangan reaktan A akan mengikuti bentuk :

 r   ^dCA  f (k,C) dt

2. Persamaan diatas disusun ulang menjadi

 r   ^dCA  k f

(C)

 k dt

f (C)

 dC

_A

f (C_A )

dC_A ^t

 k dt  kt

C_A





^{CA 0}



0

PENENTUAN ORDE REAKSI - Metode Integral

3. Fungsi konsentrasi proporsional dengan waktu dan

diplot sehingga menghasilkan garis lurus dengan slope k untuk persamaan kecepatan reaksi yang diuji.

4. Dari eksperimen tentukan nilai integrasi-nya dan plot.

5. Cek apakah data-data ini fit bagus dengan mekanisme yang diujikan. Bila tidak coba mekanisme lain.

Waktu (s) 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Konsentrasi (M) 8,000 4,106 2,107 1,082 0,555 0,285 0,146 Bila diketahui data kinetik sebagai berikut

Uji apakah data waktu-konsentrasi tersebut memenuhi orde satu ! Bila ya berapa konstanta kecepatan reaksinya.

CONTOH METODE INTEGRAL

Jawab :

Asumsi bahwa data tersebut mengikuti orde satu sehingga persamaan kecepatan reaksi mengikuti

 ln

^CAA0

 kt C

 (ln CA  ln

C ^{A0 A A0}

)  kt ln C  kt  ln C

0 1 2

-2 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5

3 4 5

6 t det

Ln(C)

Konstanta kecepatan reaksi sebesar 0.66715 det

CONTOH METODE INTEGRAL

PENETUAN ORDE REAKSI –

METODE LAJU REAKSI AWAL

METODE LAJU REAKSI AWAL

Example 17. A.2

The recombination of I atoms in the gas phase in the presence of argon was investigated and the order of the reaction was determined by the method of initial rates. The initial rates of reaction of 2 I(g) + Ar(g I2(g) + Ar(g) were as follows:

The Ar concentrations are (a) 1.0 × 10⁻³ mol dm⁻³

(b) 5.0 × 10⁻³ mol dm⁻³ (c) 1.0 × 10⁻² mol dm⁻³.

Find the orders of reaction with respect to I and Ar, and the rate constant.

The solution The data give the following points for the graph:

The graph for varying [I] but constant [Ar] is shown in Fig. a.

The slopes of the lines are 2, so the reaction is second order with respect to I

The effective rate constants kr,eff are as follows:

Figure 17A.5b shows the plot of log{kr,eff/(dm³ mol^-1 s^-1)} against log{[Ar]0/(mol dm^-3)}. The slope is 1, so b = 1 and the reaction is first order with respect to Ar.

The intercept at log{[Ar]0/(mol dm^-3)} = 0 is log{kr,eff/(dm³ mol^-1 s^-1)} = 9.94, so kr = 8.7 × 109 dm⁶ mol^-2 s^-1. The overall (initial) rate law is therefore v = kr[I]₀²[Ar]0.

PENENTUAN KONSTANTA REAKSI

METODE GUGGENHEIM UNTUK ORDE 1

METODE GUGGENHEIM UNTUK ORDE 1

REAKSI REVERSIBEL

Reaksi diatas adalah reaksi reversibel orde ke-2, Laju reaksi:

Konsentrasi awal a mol/liter a mol/liter - - Konsentrasi setelah waktu t (a-x) (a-x) x x

Pada keadaan seimbang  Reaksi ke kiri = reaksi ke kanan

REAKSI REVERSIBEL

Intermediate  Tidak Terdeteksi

REAKSI REVERSIBEL

Dua atau lebih reaksi terjadi secara bersamaan dari reaktan yang sama

Laju reaksi

REAKSI PARALEL

Contoh:

Laju terurainya A:

Laju pembentukan B:

Laju pembentukan C:

REAKSI BERURUTAN

Misal konsentrasinya : x y c mol/liter

REAKSI BERURUTAN

Intermediet B konsentrasinya dianggap tetap:

REAKSI BERURUTAN

REAKSI BERURUTAN

REAKSI BERANTAI

Ada dua jenis reaksi seri/berantai :

a. Reaksi lurus - menggunakan pendekatan keadaan

b. Reaksi bercabang – reaksi cukup kompleks sehingga pendekatan keadaan tetap tidak dapat digunakan  Reaksi eksplosif

Contoh reaksi rantai lurus:

Reaksi :

Laju reaksi :

 dan  = konstanta

•

Tahap reaksi:

 Mempelajari jenis dan tahap reaksi Misal:

Tahap penentu laju reaksi

MEKANISME REAKSI

Persamaan Arrhenius (1889):

K = konstanta laju reaksi, untuk reaksi orde satu satuan det^-1 A = Faktor frekuensi (satuannya sama dengan laju reaksi) Ea = Energi aktivasi

SUHU DAN LAJU REAKSI

Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan agar A dapat menghasilkan produk

ENERGI AKTIVASI

ENERGI AKTIVASI