PERSAMAAN ARRHENIUS:
PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP LAJU
Dr. Mohammad Masykuri, M.Si.
PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN KIMIa Fkip UNIVERSITAS SEBELAS MARET Website: mmasykuri.wordpress.com
Email: [email protected], HP: 08121500634
Kinetika Kimia
Ruang Lingkup
Energi Aktivasi
Pengaruh Temperatur Persamaan Arrhenius
Penentuan Energi Aktivasi (Ea)
Faktor Sterik
Energi Aktivasi
Exothermic reaction
Activation energy, Ea
= energy required to start the reaction
related to the rate of reaction
Contoh:
C(s) + O2(g) CO2(g) + 393.5 kJ ; ΔH = -393.5 kJ
Energi Aktivasi
Endothermic reaction
related to the rate of reaction
Most reactions have positive Ea since energy is
absorbed to break bonds in reactant particles.
Contoh:
CaCO (s) → CaO(s) + CO (g)- 178.5 kJ ; ΔH = +178.5 kJ
Pengaruh Temperatur Terhadap Laju Reaksi
v = laju reaksi
[A], [B] = konsentrasi-konsentrasi reaktan m, n = orde reaksi reaktan-reaktan
k = tetapan laju reaksi
Persamaan hukum laju reaksi:
Fakta: Laju sebagian besar reaksi bertambah dengan
meningkatnya temperatur (T)
T ???
Persamaan Arrhenius
Arrhenius mengamati bahwa kurva ln k versus 1/T
menghasilkan garis lurus pada hampir semua kasus
Nilai gradien adalah
karakteristik dari suatu reaksi dan selalu berharga negatif.
Persamaan Arrhenius:
Persamaan hukum laju reaksi menjadi:
ln e = 1
x ln, maka:
y = ln k; a = ln A; b = ; dan x =
A = Faktor Arrhenius/faktor pra eksponensial
Ea = Energi aktivasi
T = Temperatur in Kelvin
Persamaan Arrhenius
(Asumsi: A konstant)
= 1.92 2 A 10 K in T doubles the rate
R = 8.31 J K1 mol1
Persamaan Arrhenius
Kenaikan 10
oC, laju r naik 2x:
R(298K) Ea 298
298 A e
k 298K, At
At 308K,k308 A308eR(308K)Ea
K) R(298 e Ea
A
K) R(308 e Ea
A k
k
298 308 298
308
3081 298
1 R
Ea
e
Rate of reaction exponentially with temperature
Persamaan Arrhenius
RT Ea
e
Rate
1/T (K1) logek
logeA
Penentuan Ea dg Metode Grafik
R E slope - a
T 1 R
- E A log k
loge e a
Penentuan Ea dari 2 Konstanta Laju
1
RTa
E 1
1
A e
k
2
RTa
E 2
2
A e
k
2 1a T
1 T
1 R E
2 1 2
1
e
A A k
k
2 1 a T
1 T
1 R E
e
2 1a T
1 T
1 R E
2
1
lne
k
ln k
1 2
a
T
1 T
1 R
E
Arti Fisik Faktor Arrhenius ( A )
• Reaksi kimia akan berlangsung sebagai akibat dari tumbukan antara molekul-molekul reaktan.
Jika seluruh tumbukan melampaui Ea menghasilkan reaksi:
Total tumbukan dengan energi yang melampaui Ea:
z = total collisions
e is Euler’s number (opposite of ln = 2,72) R = ideal gas constant (8,314 J.K -1.mol-1 )
• Molekul-molekul reaktan yang bertumbukan harus memiliki energi yang cukup untuk membentuk produk.
Laju reaksi yang diamati selalu lebih rendah dari jumlah tumbukan
Hanya tumbukan efektif yang menghasilkan reaksi
Tumbukan yang efektif terkait dengan orientasi molekul (faktor sterik)
Dalam persamaan Arhenius faktor sterik ditulis sebagai p, sehingga:
A = pz
Arrhenius (A): Faktor Sterik/Orientasi molekul
Arti Fisik Faktor Arrhenius ( A )
Faktor Sterik/Orientasi molekul
Tumbukan 1 Tumbukan 2
Tumbukan 3 Tumbukan 4
Beberapa kemungkinan tumbukan yang terjadi:
O N Cl
Perhatikan reaksi antara: Cl + NOCl NO + Cl2
Tumbukan efektif
Before collision Collision After collision
Before collision Collision After collision
Faktor Sterik/Orientasi molekul
(nitrosil klorida)
• Selain orientasi molekul yang tepat, untuk bereaksi,
molekul yang bertumbukan harus memiliki energi kinetik total sama dengan atau lebih besar dari energi aktivasi
(activation energy).
• Activation energy; jumlah minimum energi yang
diperlukan untuk mengawali
Arrhenius; Energi
Aktivasi
Ea Selalu positif.
Semakin besar nilai Ea, semakin lambat suatu reaksi
Semakin besar nilai Ea semakin tajam slope (ln k) vs. (1/T).
The value of Ea itself DOES NOT CHANGE with temperature.
Energi Aktivasi
Beberapa point tentang E
a1. Tentukan A dan Ea dari data berikut
T/K 300 350 400 450 500 k/M-1s-1 7.9E6 3.0E7 7.9E7 1.7E8 3.2E8
2. Konstanta laju, k, untuk reaksi orde pertama N2O5 → NO2 + NO3
adalah 9,16 x 10-3s-1 pada 0°C. Energi aktivasi dari reaksi ini adalah 88,0 kJ/mol. Tentukan nilai k pada 2°C!
Problem Set
3. Dekomposisi ethyl iodide pada fasa gas menghasilkan ethylene dan hydrogen iodide merupakan reaksi orde pertama.
C2H5I → C2H4 + HI
Pada 600 K nilai k adalah 1,60 x 10-5 s-1. Ketika temperatur dinaikkan 700 K, nilai k meninggkat menjadi 6,36 x 10-3 s-1. Berapakah energi aktivasi untuk reaksi ini?
Problem Set
