Pengantar Kinetika Kimia II: Orde Reaksi & Waktu Paruh

UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta, Indonesia

Pengantar Kinetika Kimia Pengantar Kinetika Kimia II: II: Orde Reaksi & Waktu Paruh Orde Reaksi & Waktu Paruh

Pengantar Kinetika Kimia Pengantar Kinetika Kimia II: II: Orde Reaksi & Waktu Paruh Orde Reaksi & Waktu Paruh

Kimia Dasar II – Prodi Kimia Liana Aisyah

# 6 (Kamis, 7 April 2011

2

Pokok Bahasan (#6)

5

Reaksi Orde Satu 6

Reaksi Orde Dua 7

Waktu Paruh 8

Reaksi Orde Nol

3

Sebelumnya

Konsep Dasar Kinetika

Kimia

1. Pengetian & Cakupan Kinetika Kimia

2. Kinetika Kimia vs Termodinamika

3. Pengertian & rumusan laju reaksi

Perhitungan laju rata-rata

4

5

6 Pengaruh C

Hukum laju

Penurunan

Pers. laju reaksi

4

Laju reaksi (r)



Perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu



Pengurangan konsentrasi reaktan



Penambahan konsentrasi produk



Secara matematis, untuk reaksi:

A  B

Laju reaksi = r = -d[A]/dt =

Dengan berjalannya

waktu

5

Laju Reaksi & Stoikiometri a A + b B → c C + d D

Laju reaksi = laju hilangnya reaktan

= Δ[C]

Δt 1

c = Δ[D]

Δt 1

d Δ[A]

Δt 1

a = - Δ[B]

Δt 1

= - b

= laju munculnya produk

6

Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju: Hukum Laju

a A + b B

^….

→ g G + h H

^….

Laju reaksi = k [A]

^m

[B]

^{n ….}

Tetapan laju reaksi = k

Orde/tingkat reaksi total = m + n +

^….

Orde/tingkat reaksi terhadap A = m

Orde/tingkat reaksi terhadap B = n

7

Orde reaksi (m)



Menunjukkan tingkat pengaruh konsentrasi reaktan terhadap laju.

r = k [A]

^m

; [A] = konsentrasi reaktan



Harus ditentukan melalui eksperimen, tidak terkait dengan stoikiometri reaksi.



Pengetahuan mengenai orde reaksi

memungkinkan kita memperkirakan

mekanisme reaksi.

8

Orde reaksi (m) - Secara intuitif ...



Reaksi orde 0:

menaikkan/menurunkan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi



Reaksi orde 1:

menaikkan konsentrasi 1x akan

menaikkan laju reaksi 1x & sebaliknya.



Reaksi orde 2:

menaikkan konsentrasi 1 x akan

menaikkan laju reaksi 2x & sebaliknya.

9

Orde Reaksi – Pengertian Intuitif Orde Reaksi – Pengertian Intuitif

Desain Eksperimen Penentuan Orde Reaksi

Desain Eksperimen Penentuan Orde Reaksi

Metode Laju Reaksi Awal (Initial rate method)

Metode Laju Reaksi Awal

(Initial rate method)

1 0

Metode Laju Reaksi Awal (Initial rate method)

Metode Laju Reaksi Awal (Initial rate method)

Variasi konsentrasi awal reaktan tertentu

Variasi konsentrasi awal reaktan tertentu

Periksa pengaruhnya terhadap laju awal Periksa pengaruhnya

terhadap laju awal

 Lakukan untuk semua reaktan

 Ingat prinsip desain eksperimen:

 variasi 1 faktor

 jaga faktor lain tetap

1 1

F₂ ^(g) + 2ClO₂ ^(g) 2FClO₂ ^(g)

laju = k [F₂]^x[ClO₂]^y

[F₂] meningkat dua kali dan [ClO₂] konstan Laju meningkat dua kali

x = 1

[ClO₂] meningkat empat kali dan [F₂] konstan Laju meningkat empat kali

y = 1

laju = k [F₂][ClO₂]

1 2

Metode Laju Reaksi Awal (Initial rate method)

Metode Laju Reaksi Awal (Initial rate method)

Berdasarkan data eksperimen berikut, tentu

orde reaksi terhadap HgCl

2

maupun C

2

O

4 2-

1 3

4 2 2 2

4 4 2

2

[ ]

[ ] [

ⁿ

]

^m

NH NO N H O

d NH k NH NO dt

 

  

  

 

Experiment

s Initial Rate

1 0.1M 0.005M 1.35X10

^-7

2 0.1M 0.01M 2.70X10

^-7

2 0.2M 0.01M 5.40X10

^-7

NH

4^

NO

₂^

Tentukan m dan n!

Tentukan m dan n!

1 4

Jika m = 0,

bagaimana bentuk integral pers.

laju?

c kt

A ]    [



 ^{d [ A ]   k dt}

) (

] [

]

[ A

₂

 A

₁

  k t

₂

 t

₁

)

( ]

[ ]

[ A

₁

 A

₂

 k t

₂

 t

₁

1 5

Orde 0: [A] vs t; garis lurus

Menentukan k:

k = - slope Pers. Garis:

[A] = - kt + c

Intersep c = [A]

_o

1 6

Jika m = 1,

bagaimana bentuk integral pers.

laju?

C t k A]  [

ln

C t

k

A ]    [

ln

) ] (

[

]

ln [

_{2 1}

1

2

k t t

A

A   



 ^{d [} _A ^{A ]   k dt}

) ] (

[

]

ln [

_{2 1}

2

1

k t t

A

A  

1 7

Orde 1: ln [A] vs t; garis lurus

Pers. Garis:

ln [A] = - kt + c Menentukan k:

k = - slope

Intersep c = ln [A]

_o

1 8

Jika m = 2,

bagaimana bentuk integral pers.

laju?



 ^d _{[ A} ^{[ A} _]

²

^{]   k dt}

c A  kt 

] [

1

) ] (

[ 1 ]

[ 1

1 2

1 2

t t

A k

A   

1 9

Orde 2: 1/[A] vs t; garis lurus

Menentukan k:

k = slope Pers. Garis:

1/[A] = kt + c

Intersep c = 1/[A]

_o

2

0

Orde reaksi (m) = 0



Laju reaksi tidak tergantung pada konsentrasi reaktan:

A  B

- d[A]/dt = k [A]

⁰

= k [A] = -kt + C



Umumnya terjadi pada dekomposisi termal.



Contoh:

Dekomposisi HI menjadi H

₂

dan I

₂

pada

permukaan emas merupakan reaksi orde 0

2

1

Orde reaksi (m) = 1



Laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan:

A  B

- d[A]/dt = k [A]

¹

= k [A]

ln [A] = -kt + C



Contoh:

Pembentukan butil alkohol dari butil klorida dan air merupakan reaksi orde 1 terhadap butil

klorida.

C4H9Cl + H2O -> C4H9OH + HCl

2

2

Orde reaksi (m) = 2



Laju reaksi berbanding lurus dengan pangkat dua konsentrasi reaktan:

A  B

- d[A]/dt = k [A]

²

1 / [A] = kt



Contoh:

Dekomposisi NO

2

merupakan reaksi orde dua terhadap NO

2

.

2 NO (g)  2 NO (g) + O (g)

2 3

Orde reaksi negatif

Konversi ozone menjadi oksigen; O3  O2

Reaksi orde:

2 thd ozone

-1 thd oksigen)

2 4

Bentuk Diferensial:

-d[A]/dt = [A]

^m

Pers. Laju Reaksi

Bentuk Integral:

mis. Orde 1:

ln [A] = -kt + ln [A₀]

Konsentrasi sebagai

fungsi waktu Laju sesaat

sebagai fungsi

konsentrasi

2 5

Ikhtisar Pers. Laju Reaksi

Orde 0 1 2

Hukum Laju (Diferensial)

Hukum Laju (Integral) Plot Garis

Lurus [A] vs t ln [A] vs t 1/[A] vs t

k - slope - slope slope

Satuan k M/s 1/s 1/(M.s)

2 6

Bentuk diferensial = -d[A]/dt

Laju sesaat sebagai fungsi

konsentrasi

Kemiringan

kurva [A] v t

pada t tertentu

2 7

Bentuk Integral:

untuk menentukan m & k

11 22 33

Lakukan reaksi

dengan [A]_o tertentu.

Cek [A]_t tiap selang waktu

tertentu

Buat plot:

1. [A] vs t 2. ln [A] vs t 3. 1/[A] vs t

2 8

Bentuk Integral:

untuk menentukan m & k

44 55 66

Cek

kelurusan ketiga grafik

(koefisien korelasi

~ +/-1)

Garis lurus menunjukkan orde reaksi (m) yang sesuai

Hitung k

2 9

Laju sesaat:

dapat dihitung jika m & k diketahui

- d[A]/dt = k [A]

^m

Laju sesaat Konstanta laju

Orde reaksi

Plot garis lurus

bentuk integral yang sesuai

3 0

Tentukan orde reaksi thd butil

klorida

3 1

Waktu paruh (half-life); t

_1/2



Waktu yang diperlukan agar konsentrasi

reaktan menjadi setengah dari konsentrasi awal.



[A]

t1/2

= ½ [A]

o



Untuk reaksi orde 1:

ln [A]

t1/2

= ln [A]

o

– kt

1/2

ln ½ [A]

o

= ln [A]

o

– kt

1/2

k t

_1/2

= ln 2

t

1/2

= ln 2 / k t

1/2

reaksi orde 1 tetap

ln 2 = 0,693

3 2

t

_1/2

untuk orde 0, 1, dan 2

Orde t

_1/2

0 [A]

₀

/ 2 k

1 ln 2 / k

2 1 /( [A]

₀

. k)

Dideduksi dari pers. Laju

3 3

Contoh Plot N

₂

O

₅

vs waktu

t

_1/2

konstan;

m = 1

3

4 A produk

Reaksi orde-pertama

jumlah

waktu-paruh [A] = [A]₀/n 1

2 3 4

2 4 8 16

3 5

Penggunaan waktu paruh

Peluruhan radioaktif Umumnya orde 1 Peluruhan radioaktif

Umumnya orde 1 Waktu paruh reaksi

orde 1 tetap

t

_1/2

≠ f(konsentrasi) Waktu paruh reaksi

orde 1 tetap

t

_1/2

≠ f(konsentrasi)

Digunakan untuk

Menentukan usia bahan

Yang mengandung radioaktif Digunakan untuk

Menentukan usia bahan

Yang mengandung radioaktif

3 6

Benda purbakala dari makhluk

hidup: Isotop C-14

3 7

Ikhtisar (1): menentukan m

m

1. Metode laju reaksi awal

2. Metode plot garis lurus

3. Uji t ½ untuk

Mengetahui reaksi Orde 1 atau bukan Subsitusikan data

Ke dalam pers.

laju bentuk Integral untuk mendapatkan hukum laju yang

menghasilkan k yang sesuai

4

3 8

Ikhtisar (2): menentukan k

k

1. Dari slope plot garis lurus

2. Mengevaluasi k dari pers. laju 3

Mengukur t_1/2 untuk

reaksi orde 1

3 9

Ikhtisar (3): Menentukan [A]

_t



Gunakan pers. laju bentuk integral (orde reaksi & k diketahui) dengan t diketahui.



Contoh: A  2 C + D adalah reaksi

orde 0 terhadap A dengan k = 2 x 10

^-3

M/s. Setelah reaksi berlangsung 5

menit, hitunglah:



[A]



[C]



[D]

4 0

Ikhtisar (3): Menentukan t



Gunakan pers. laju bentuk integral

(orde reaksi & k diketahui) dengan A

₀

& A

_t

diketahui.



Contoh: A  2 C + D adalah reaksi

orde 0 terhadap A dengan k = 2 x 10

^-3

M/s. Jika A

₀

= 2 M, hitunglah waktu

yang diperlukan agar



[A] = 1 M (yaitu t

_1/2

)



[C] = 1 M

[D] = 1 M

4 1

Next week – Synergetic Learning

Kelas dibagi

menjadi 12 kelompok (@ 4 orang)

Untuk tiap kelompok:

2 orang masuk grup A;

2 lainnya grup B

A

B

Di kelas:

09.00 – 10.15

Di kelas:

10.15 – 11.30 Ambil worksheet

09.00

4 2

Next week – Synergetic Learning



Materi Kinetika (3) kuliah di kelas.



Review materi #1 -

#7:

 KWA games di kelas

 Other games – di luar kelas

 Materi Kinetika (3) di luar kelas (Bedah buku teks)

 Review materi #1 - #7:

 KWA games di luar kelas

 Other games – di kelas

Group A Group B

UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta, Indonesia

www.themegallery.com