waktu
(menit) [X],M
0 0,500
10 0,443
20 0,395
30 0,348
40 0,310
50 0,274
60 0,240
70 0,212
80 0,190
90 0,171
100 0,164
Dari reaksi X->Y, diperoleh data seperti di bawah ini: waktu (menit) [X],M 0 0,500 10 0,443 20 0,395 30 0,348 40 0,310 50 0,274 60 0,240 70 0,212 80 0,190 90 0,171 100 0,164 (a) Tentukan orde reaksi dari reaksi di atas menggunakan cara grafik (b) Hitung konstanta laju reaksi (c) Hitung waktu 1/2 umur dari reaksi tersebut
(a) Berdasarkan plot ln([X]) vs waktu yang telah dihasilkan pada pertanyaan sebelumnya, terlihat bahwa data yang diberikan cocok dengan persamaan laju reaksi orde 1, karena plot tersebut membentuk garis lurus. Oleh karena itu, orde reaksi dari reaksi X -> Y adalah 1.
(b) Konstanta laju reaksi (k) dapat dihitung dengan menggunakan rumus yang sama seperti pada pertanyaan sebelumnya, yaitu:
cssCopy code
k = (ln([X]₂/[X]₁)) / (t₂ - t₁)
Dengan menggunakan titik-titik (0, 0.500) dan (20, 0.395) sebagai [X]₁ dan [X]₂ serta t₁ = 0 dan t₂ = 20, diperoleh:
scssCopy code
k = (ln(0.395/0.500)) / (20 - 0) = -0.0333
Jadi, konstanta laju reaksi adalah -0.0333 M/min.
(c) Waktu paruh (t½) dapat dihitung menggunakan rumus:
scssCopy code t½ = ln(2) / k
Dengan mengganti nilai k yang telah dihitung, diperoleh:
scssCopy code
t½ = ln(2) / (-0.0333) = 20.8 menit
Jadi, waktu paruh dari reaksi X -> Y adalah 20.8 menit.
Perhatikan reaksi: NO: (g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g) Mekanisme reaksi dapat disusun seperti berikut ini: Tahap 1: NO2 (g) + NO2(g)-> NO (g) + NO3(g) Tahap 2: NO3 (g) + CO(g) → NO2(g) + CO2(g) Selesaikan persamaan laju dan orde ke berapa reaksi tersebut
Untuk menyelesaikan persamaan laju dan orde reaksi yang diberikan, kita perlu menentukan langkah kinetika reaksi dari masing-masing tahapan reaksi.
Tahap 1: NO2 (g) + NO2(g)-> NO (g) + NO3(g)
Langkah kinetika tahap 1 dapat dituliskan sebagai berikut:
cssCopy code r₁ = k₁[NO2]^2
Tahap 2: NO3 (g) + CO(g) → NO2(g) + CO2(g)
Langkah kinetika tahap 2 dapat dituliskan sebagai berikut:
cssCopy code r₂ = k₂[NO3][CO]
Karena tahap 1 adalah tahap penentu kecepatan (rate-determining step) atau tahap yang paling lambat, maka laju reaksi dapat dinyatakan sebagai laju reaksi tahap 1, yaitu:
cssCopy code r = k₁[NO2]^2
Kita dapat mengekspresikan [NO2] dalam persamaan tahap 1 sebagai fungsi dari [NO3].
Menggabungkan persamaan tahap 1 dan 2 dan memperhatikan bahwa satu mol NO2 dihasilkan setiap satu mol NO3 yang bereaksi, maka:
cssCopy code
r = k₁[NO2]^2 = k₁([NO2]/[NO3])^2 [NO3]^2 = k₁([NO] [NO3] / [NO2]²) [NO3]^2 = k₁[NO] [NO3]² / [NO2]²
Kita dapat melihat bahwa orde reaksi terhadap NO adalah satu dan orde reaksi terhadap NO3 adalah dua. Jadi, orde reaksi total terhadap reaktan adalah tiga (1 + 2).
Sehingga persamaan laju reaksi untuk reaksi tersebut adalah:
cssCopy code r = k[NO][NO3]²
dengan orde total reaksi adalah tiga dan konstanta laju reaksi k adalah gabungan dari konstanta laju reaksi dari masing-masing tahapan reaksi.
Perhatikan mekanisme reaksi berikut: Tahap 1: 2NO(g) + NO(g) (cepat) Tahap 2: N2O2(g) + H2(g) → NO(g) + H2O(g) (lambat) Tahap 3: NO(g) + H2(g) + Nxg) +HO(g) (cepat) a) Bagaimanakah reaksi utamannya; b) Tentukan senyawa antara
a) Reaksi utama adalah reaksi keseluruhan yang terjadi dari tahap-tahap reaksi yang diberikan. Untuk menentukan reaksi utama, langkah-langkah reaksi harus dikombinasikan dan produk intermediate dieliminasi.
Kombinasikan tahap 1 dan 3 untuk menghilangkan intermediate NO:
Tahap 1: 2NO(g) + NO(g) (cepat) Tahap 3: NO(g) + H2(g) + Nxg) +HO(g) (cepat)
3NO(g) + H2(g) + Nxg) → Produk
Kombinasikan tahap 2 dan produk tahap 1 dan 3 untuk menghilangkan intermediate N2O2:
Tahap 2: N2O2(g) + H2(g) → NO(g) + H2O(g) (lambat) 3NO(g) + H2(g) + Nxg) → Produk
2NO(g) + 2H2(g) + Nxg) → Produk Reaksi utama adalah:
2NO(g) + 2H2(g) + Nxg) → Produk
b) Senyawa antara adalah NO karena NO muncul sebagai intermediate di kedua tahap reaksi pertama.
Definisi dan Konsep Dasar Katalis Katalis adalah zat yang digunakan untuk mempercepat reaksi kimia tanpa diubah secara permanen atau berperan sebagai mediator bagi reaksi kimia. Katalis tidak ikut terkonsumsi dalam reaksi kimia, dan dapat digunakan berulang kali. Katalis juga dapat mengurangi energi aktivasi dalam reaksi kimia, sehingga meningkatkan laju reaksi.
Peran Katalis dalam Reaksi Kimia dan Industri Katalis digunakan dalam industri untuk meningkatkan efisiensi produksi, mengurangi biaya produksi, dan mempercepat proses reaksi kimia. Beberapa contoh penggunaan katalis dalam industri termasuk produksi amonia, produksi asam sulfat, dan produksi bahan bakar fosil. Katalis juga digunakan dalam proses kimia yang terjadi di dalam tubuh manusia, seperti dalam sistem enzim dalam proses metabolisme.
Contoh-contoh Reaksi Berkatalis Contoh reaksi yang melibatkan katalis antara lain:
Reaksi dekomposisi hidrogen peroksida dengan katalis logam seperti platina atau mangan dioksida.
Reaksi esterifikasi asam karboksilat dan alkohol dengan katalis asam sulfat.
Reaksi konversi amonia menjadi oksida nitrat dengan katalis platinum-rhodium.
Tahap-tahap Reaksi Katalitik Tahap-tahap dalam reaksi katalitik meliputi:
1. Adsorpsi katalis: molekul reaktan diadsorpsi ke permukaan katalis.
2. Desorpsi katalis: molekul reaktan meninggalkan permukaan katalis setelah terjadinya reaksi.
3. Reaksi kimia: molekul reaktan mengalami reaksi kimia pada permukaan katalis.
4. Regenerasi katalis: katalis dikembalikan ke keadaan semula, sehingga dapat digunakan kembali.
Definisi dan Konsep Dasar Katalis
Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi kimia tanpa ikut bereaksi secara kimiawi.
Katalis bekerja dengan menurunkan energi aktivasi reaksi sehingga mempercepat pembentukan produk. Katalis dapat berupa zat padat, cair, atau gas.
Peran Katalis dalam Reaksi Kimia dan Industri
Katalis memiliki peran penting dalam reaksi kimia dan industri. Beberapa peran katalis antara lain:
1. Meningkatkan Efisiensi Reaksi: Katalis dapat mempercepat laju reaksi sehingga meningkatkan efisiensi reaksi dan menghasilkan produk dalam jumlah yang lebih banyak.
2. Mengurangi Biaya Produksi: Katalis dapat mengurangi biaya produksi karena dapat mengurangi suhu dan tekanan yang dibutuhkan dalam reaksi kimia.
3. Menjaga Lingkungan: Katalis dapat digunakan dalam reaksi kimia yang bersifat merusak lingkungan (seperti pembakaran bahan bakar fosil) untuk mengurangi emisi gas buang berbahaya.
Contoh-contoh Reaksi Berkatalis
Beberapa contoh reaksi berkatalis antara lain:
1. Hidrogenasi Minyak: Reaksi hidrogenasi minyak digunakan dalam produksi margarin dan mentega. Katalis yang digunakan adalah logam nikel (Ni) atau platina (Pt).
2. Pembuatan Amoniak: Reaksi Haber-Bosch digunakan untuk memproduksi amoniak dari hidrogen dan nitrogen. Katalis yang digunakan adalah besi (Fe).
3. Pembakaran Bahan Bakar: Katalis digunakan dalam pembakaran bahan bakar fosil untuk mengurangi emisi gas buang berbahaya. Katalis yang digunakan adalah logam paladium (Pd) atau platina (Pt).
Tahap-tahap Reaksi Katalitik
Tahap-tahap reaksi katalitik meliputi beberapa tahap sebagai berikut:
1. Adsorpsi: Molekul-molekul reaktan menempel pada permukaan katalis.
2. Desorpsi: Molekul-molekul reaktan yang menempel pada permukaan katalis bergerak ke arah pusat reaksi.
3. Reaksi: Molekul-molekul reaktan bereaksi di atas permukaan katalis.
4. Desorpsi Produk: Produk yang terbentuk meninggalkan permukaan katalis.
Contoh Soal dan Penyelesaian
1. Berapa laju reaksi jika konsentrasi reaktan adalah 0,1 M dan konstanta laju reaksi adalah 0,05 M/s? Jika katalis ditambahkan dan konstanta laju reaksi meningkat menjadi 0,1 M/s, berapa laju reaksi yang baru?
Jawab:
Laju reaksi awal = k[A] = 0,05 M/s x 0,1 M = 0,005 mol/L/s
Laju reaksi setelah katalis ditambahkan = k[A] = 0,1 M/s x 0,1 M = 0,01 mol/L/s
2. Reaksi A + B → C memiliki energi aktivasi sebesar 50 kJ/mol. Berapa energi aktivasi jika katalis ditambahkan dan konstanta laju reaksi meningkat dua kali lipat?
Jawab:
Persamaan Arrhenius dapat digunakan untuk menghitung energi aktivasi (Ea): k = A e^(- Ea/RT) ln k = -Ea/RT + ln A Ea = -(ln k - ln A) x RT
Jika konstanta laju reaksi meningkat dua kali lipat, maka k = 2k.
Dengan mengganti nilai k pada persamaan di atas, maka Ea baru dapat dihitung
