Dokter Wonglu. M,sy : Modul Laju Reaksi

Modul Laju Reaksi

DIKTAT I

LAJU REAKSI Dr.wonglu. M,Sy

STANDAR KOMPETENSI, KOMPETENSI DASAR, INDIKATOR DAN MATERI

Standar Kompetensi : 1. Mengidentifikasi faktor-faktor yang

mempengaruhi laju reaksi

Kompetensi Dasar : 1.1. Menentukan laju reaksi dan orde reaksi

1.2. Mejelaskan faktor-faktor yang

mempengaruhi laju reaksi

Indikator :

Ø Definisi laju reaksi sebagai perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap perubahan waktu dideskripsikan dengan benar
Ø Pengertian tetapan laju reaksi sebagai perbandingan laju reaksi terhadap perubahan konsentrasi reaktan dideskripsikan dengan benar
Ø Hukum laju reaksi sebagai hubungan antara laju reaksi, tetapan laju reaksi, dan konsentrasi yang dipangkatkan dengan bilangan eksponensial yang disebut orde reksi (V= k[X]^a[Y]^b)
Ø Penentuan orde dan dan tetapan laju reaksi berdasarkan data konsentrasi reaktan dan laju reaksi dijelaskan dengan benar
Ø Orde reaksi ditunjukkan dengan melihat bentuk grafik laju reaksi terhadap konsentrasi
Ø Pengaruh berbagai faktor terhadap laju reaksi dijelaskan dengan benar

Materi : - Pengertian Laju Reaksi

- Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi

- Orde Reaksi

- Persamaan Laju Reaksi

URAIAN MATERI PEMBELAJARAN

A. PENGERTIAN LAJU REAKSI

Secara etimologis laju reaksi dapat diartikan sebagai perubahan konsentrasi pereaksi (reaktan) atau hasil reaksi (produk) dalam satuan waktu. Laju reaksi dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi reaktan atau laju bertambahnya konsentrasi produk.

Pengetahuan tentang laju reaksi sangat penting dalam penetuan kondisi yang diperlukan untuk membuat suatu produk secara cepat dan ekonomis. Agar suatu reaksi kimia berlangsung, partikel-partikel dari zat yang bereaksi harus bertumbukan satu dengan yang lainnya. Energi kinetik minimum yang harus dimiliki atau yang harus diberikan kepada partikel agar tumbukan mereka menghasilkan reaksi disebut energi pengaktifan (energi aktivasi) dengan lambang E_a.Makin rendah atau kecil E_a,makin mudah suatu reaksi terjadi sehingga makin cepat reaksi itu berlangsung.

Gambar 1.1 Grafik energi aktivasi pada (a) reaksi eksoterm (b) reaksi endoterm

B. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI

1. Konsentrasi

Dalam suatu reaksi semakin besar konsentrasi zat reaktan, akan semakin mempercepat laju reaksinya. Dengan bertambahnya konentrasi zat reaktan jumlah partikel-partikel reaktan semakin banyak sehingga peluang untuk bertumbukan semakin besar. Sebagai contoh suatu larutan yang pekat mengandung partikel yang lebih rapat jika dibandingkan dengan larutan yang encer, sehingga lebih mudah dan lebih sering bertumbukan.

2. Suhu

Laju reaksi akan semakin meningkat dengan meningkatnya suhu reaksi. Kenaikan suhu akan menambah energi kinetik molekul-molekul, akibatnya molekul-molekul yang bereaksi menjadi lebih aktif mengadakan tabrakan. Hal ini terjadi karena gerakan-gerakan molekul semakin cepat pada temperatur yang lebih tinggi.

Berdasarkan penelitian, pada umumnya setiap kenaikan suhu 10^oC laju reaksi akan meningkat menjadi dua kali lipat. Secara matematis hubungan laju reaksi dengan suhu reaksi dapat dirumuskan sebagai berikut:

V_t = Laju reaksi yang baru

V_{t =.}Vo Vo = Laju reaksi semula

∆T = Kenaikan suhu

Contoh soal :

1. Berapa kali laju reaksi akan meningkat apabila suhu dinaikkan dari 20^oC menjadi 60^oC?

Jawab :

Kenaikan suhu = 60^oC – 20^oC = 40^oC

V_t=. V_o = 2⁴ . V_o = 16 V_o

Laju reaksi meningkat 16 kali dibandingkan dengan laju reaksi semula

2. Suatu reaksi berlangsung 8 jam pada suhu 30^oC. Jika suhu diubah menjadi 80^oC, berapa lama reaksi itu berlangsung ?

Jawab :

Kenaikan suhu = 80^oC – 30^oC = 50^oC

Vt =. Vo = 2⁵ . Vo = 32 Vo

Lama reaksi = 8/32 jam = ¼ jam atau 15 menit

3. Luas permukaan bidang sentuh

Pada pembahasan sebelumnya dijelaskan bahwa reaksi kimia terjadi karena tumbukan yang efektif antar partikel zat reaktan. Terjadi tumbukan berarti adanya bidang yang bersentuhan (bidang sentuh).Jika permukaan bidang sentuh semakin luas, akan sering terjadi tumbukan dan menghasilkan zat produk yang semakin banyak sehingga laju reaksi semakin besar. Oleh karena itu untuk meningkatkan laju reaksi salah satu caranya dengan menambah luas permukaan bidang sentuh zat reaktan.

Untuk menambah luas permukaan bidang sentuh zat reaktan adalah dengan mengubah ukuran zat reaktan menjadi lebih kecil. Misalnya saja kapur dalam bentuk serbuk lebih cepat bereaksi dengan HCl encer, dibandingkan kapur dalam bentuk bongkahan. Kapur dalam bentuk serbuk mempunyai luas permukaan bidang sentuhyang lebih besar dibandingkan dengan kapur berbentuk bongkahan.

4. Katalis

Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi tetapi tidak mengalami perubahan kimia yang permanen.Dalam skala industri kimia katalis akan mempercepat laju reaksi tanpa menimbulkan produk yang tidak diinginkan. Salah satu eksperimen di laboratorium kimia adalah pembuatan gas O₂ dengan cara memenaskan kalium klorat (KCLO₃) menurut reaksi :

2 KClO_{3 (s)}→ 2 KCl _(s) + 3O_{2 (g)}

Jika hanya KClO₃ saja yang dipanaskan, maka gas O₂ lambat terbentuk dan harus pada suhu yang cukup tinggi. Tetapi jika sedikit batu kawi (MnO₂) ditambahkan ke dalam KClO₃, baru kemudian dipanaskan, ternyata gas O₂ cepat terbentuk pada suhu yang relatif rendah. MnO₂ sama sekali tidak menyumbangkan oksigen sebab gas O₂ yang terbentuk semata-mata berasal dari penguraian KClO₃.

Pada akhir reaksi MnO₂ tetap ditemukan dalam tabung dengan jumlah yang tidak berubah. Contoh penggunaan katalis yang lainnya adalah pada proses kontak (pembuatan asam sulfat) digunakan katalis V₂O₅ (vanadium) dan pada proses Haber-Bosch ( pembuatan amonia) digunakan katalis serbuk Fe (besi).

C. ORDE REAKSI/TINGKAT REAKSI

Telah kita ketahui bersama bahwa makin besar konsentrasi (kepekatan) suatu larutan, makin besar pula laju reaksinya. Bilangan pangkat eksponensial yang menyatakan bertambahnya laju reaksi akibat naiknya konsentrasi disebut orde reaksi (tingkat reaksi). Harga orde reaksi hanya bisa ditentukan melalui eksperimen atau percobaan.

Jika konsentrasi suatu zat dinaikkan sebanyak a kali, dan ternyata laju reaksi bertambah sebanyak b kali, maka orde reaksi terhadap zat itu adalah a^x = b dengan x adalah orde reaksinya. Perhatikan contoh-contoh berikut :

a. Jika konsentrasi zat A dinaikkan 2 kali dan laju reaksi meningkat 8 kali maka orde reaksi terhadap zat A adalah 3 karena 2³ = 8

b. Jika konsentrasi zat B dinaikkan 3 kali dan laju reaksi meningkat 9

kali maka orde reaksi terhadap zat B adalah 2 karena 3² = 9

c. Jika konsentrasi zat C dinaikkan 4 kali dan laju reaksi meningkat 2

kali, maka orde reaksi terhadap zat C adalah ¹/₂ karena = 2

d. Jika konsentrasi zat D dinaikkan 6 kali dan ternyata laju reaksi

tetap, maka orde reaksi terhadap zat D adalah 0

D. PERSAMAAN LAJU REAKSI

Perhatikan reaksi A + B → C + D

Laju reaksi ditentukan oleh konsentrasi pereaksi, yaitu konsentrasi A dan konsentrasi B. Persamaan laju reaksinya dapat kita tuliskan sebagai berikut :

V=k [A]^x[B]^y

Keterangan : V = laju reaksi

k = tetapan laju reaksi

[A] = konsentrasi A

[B] = konsentrasi B

x = orde reaksi terhadap A

y = orde reaksi terhadap B

Orde reaksi total = x + y

Konsentrasi suatu zat dinyatakan dalam satuan molar (M), yaitu jumlah mol zat terlarut dalam setiap liter (dm³) larutan. Jika dalam 5 liter larutan terlarut 2 mol zat, maka konsentrasi larutan adalah molar atau 0,4 molar (0,4 M).

Cara menghitung orde reaksi :

Jika tahap reaksi diketahui atau dapat diamati, maka orde reaksi terhadap masing-masing zat adalah koefisien dari tahap yang paling lambat.
Sebagian besar reaksi kimia sukar diamati tahap-tahapnya sehingga orde reaksi terhadap suatu zat hanya dapat ditentukan melalui eksperimen, yaitu dengan menaikkan konsentrasi zat tersebut sedangkan konsentrasi zat yang lain dibuat tetap. Data eksperimen harus pada suhu tetap untuk mendapatkan harga k yang tetap. Metode mencari orde reaksinya dengan cara membandingkan persamaan laju reaksi.

Harga k₁ = k₂ dan konsentrasi zat yang sama bisa dicoret. Dengan demikian maka perbandingan jumlah konsentrasi zat yang berubah pangkat orde reaksi sama dengan perbandingan laju reaksi.

Contoh soal :

1. Reaksi 2 NO + 2 H₂ → N₂ + 2 H₂O berlangsung dalam dua tahap :

I. 2NO + H₂ → N₂O + H₂O (lambat)

II. N₂O + H₂ → N₂ + H₂O (cepat)

Tentukan orde reaksi dan persamaan laju reaksi !

Jawab :

Orde reaksi diambil dari koefisien tahap lambat yaitu tahap I

Orde reaksi terhadap NO adalah 2

Orde reaksi terhadap H₂ adalah 1

Orde reaksi total adalah 2 + 1 = 3

Sehingga persamaan laju reaksinya adalah

V = k [NO]² [H₂]

2. Untuk reaksi 2H₂ + 2NO → 2H₂O + N₂

Diperoleh data eksperimen

No.	Konsentrasi H₂ (mol/liter)	Konsentrasi NO (mol/liter)	Laju Reaksi (mol/liter/detik)
1	0,1	0,1	30
2	0,5	0,1	150
3	0,1	0,3	270

Dari data di atas tentukan :

orde reaksi terhadap H₂
orde reaksi terhadap NO
Persamaan laju reaksi
Tetapan laju reaksi
Laju reaksi jika H₂ dengan konsentrasi 0,2 mol/liter direaksikan terhadap NO dengan konsentrasi 0,2 mol/liter

Jawab :

Rumus umum laju reaksi untuk reaksi 2H₂ + 2NO → 2H₂O + N₂

adalah V = k [H₂]^x [NO]^y

a. Mencari orde reaksi terhadap H₂ :

Perhatikan konsentrasi NO yang sama, yaitu data No. 1 dan 2

m = 1

b. Mencari orde reaksi terhadap NO :

Perhatikan konsentrasi H₂ yang sama yaitu data No. 1 dan 3

n = 2

c. Persamaan laju reaksi : V = k [H₂][NO]²

d. Untuk mencari harga k, masukkan persamaan laju reaksi dengan

salah satu data eksperimen. Kita masukkan data No. 1

30 M/det = k (0,1M) (0,1M)²

k =

= 30000 M^-2. det^-1

e. V = (30000)(0,2)(0,2)²

= 30000.8.10^-3

= 240 M/det

E. TEORI TUMBUKAN DAN TEORI KEADAAN TRANSISI

Teori tumbukan didasarkan pada teori kinetik gas yang mengamati tentang mekanisme suatu reaksi kimia terjadi. Menurut teori tumbukan laju reaksi antara dua jenis molekul A dan B sama dengan jumlah tumbukan (sebanding dengan konsentrasi A dan B) yang terjadi per satuan waktu antara kedua jenis molekul tersebut. Jadi makin besar konsentrasi A dan B akan semakin besar pula jumlah tumbukan yang terjadi.

Teori tumbukan ini ternyata memiliki kelemahan, yaitu tidak semua tumbukan menghasilkan reaksi karena hanya tumbukan efektif yang terjadi pada reaktan yang dapat menghasilkan reaksi. Energi yang diperlukan untuk menghasilkan tumbukan yang efektif disebut energi

pengaktifan (E_a). Reaksi hanya akan terjadi apabila energi tumbukannya lebih besar atau sama dengan energi pengaktifan. Molekul yang rumit struktur ruangnya menghasilkan tumbukan yang tidak sama jumlahnya dibandingkan dengan molekul yang sederhana struktur ruangnya.

Teori keadaan transisi atau teori laju absolut kemudian hadir untuk memperbaiki teori tumbukan. Dalam teori ini diandaikan bahwa ada suatu keadaan yang harus dilewati oleh molekul-molekul yang bereaksi sebelum sampai pada keadaan akhir (produk), yaitu keadaan transisi. Mekanisme reaksinya adalah :

A + B → T^*→ C + D

dengan keterangan sebagai berikut :

A dan B adalah molekul-molekul reaktan

T^* adalah molekul-molekul dalam keadaan transisi

C dan D adalah molekul-molekul hasil reaksi

Energi pengaktifan merupakan energi yang diperlukan dari keadaan awal sampai dengan keadaan transisi. Hal itu berarti molekul-molekul reaktan harus memiliki energi paling sedikit sebesar energi pengaktifan agar dapat mencapai keadaan transisi intuk selanjutnya akan dihasilkan suatu hasil reaksi (C + D).

LATIHAN

Essay

Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan singkat dan jelas!

1. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi !

Jawab : ..............................................................................................................

...............................................................................................................................

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan katalis dan sebutkan katalis

yang digunakan pada proses kontak dan proses Haber-Bosch !

Jawab : ........................................................................................................

...............................................................................................................................

3. Ada lima buah reaksi logam seng dengan larutan HCl pada kondisi

yang berbeda- beda :

Reaksi I : serbuk Zn + 0,2 M HCl pada suhu 30^oC

Reaksi II : keping Zn + 0,2 M HCl pada suhu 30^oC

Reaksi III : serbuk Zn + 0,5 M HCl pada suhu 50^oC

Reaksi IV : keping Zn + 0,5 M HCl pada suhu 50^oC

Reaksi V : serbuk Zn + 0,5 M HCl pada suhu 30^oC

Reaksi nomor berapakah yang berlangsung paling cepat ? Jelaskan !

Jawab : ................................................................................................................

.................................................................................................................................

4. Laju reaksi berlangsung dua kali lebih cepat jika suhu dinaikkan 10^oC. Apabila suhu dinaikkan dari 30^oC menjadi 70^oC, berapa kali lebih cepat laju reaksinya?

Jawab : .................................................................................................................

..................................................................................................................................

5. Pada reaksi antara gas NO dengan gas Br₂ pada suhu 273^oC menurut reaksi :

2 NO _(g)+ Br_{2 (g)} → 2 NOBr _(g)

Diperoleh data :

No	[NO] (M)	[Br₂] (M)	Laju reaksi (M/det)
1	0,1	0,1	12
2	0,1	0,2	24
3	0,2	0,1	48
4	0,3	0,1	108

Berdasarkan data tersebut tentukan :

a. Orde reaksi total

b. Persamaan laju reaksi

c. Tetapan laju reaksi

Jawab : ...............................................................................................................

...............................................................................................................................

Pilihan Ganda

Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar !

1. Energi aktivasi suatu reaksi dapat diperkecil dengan cara .....

a. menghaluskan pereaksi

b. memperbesar konsentrasi

c. memperbesar tekanan

d. menambah katalis

e. menaikkan suhu

2. Jika perubahan konsentrasi salah satu pereaksi tidak mempengaruhi

laju reaksi, maka orde reaksi terhadap pereaksi tersebut adalah ...

a. 0 d. 3

b. 1 e. 4

c. 2

3. Suatu katalis mempercepat reaksi dengan meningkatkan ...

a. energi aktivasi

b. perubahan entalpi

c. jumlah tumbukan molekul

d. energi kinetik molekul

e. jumlah molekul yang memiliki energi di atas energi aktivasi

4. Reaksi 4HBr + O₂ → 2H₂O + 2Br₂ berlangsung dalam tiga tahap :

HBr + O₂→ HBrO₂ (lambat)

HBr + HBrO₂ → 2HBrO (cepat)

2HBr + 2HBrO → 2H₂O + 2Br₂(cepat)

Orde reaksi totalnya adalah ...

a. 1 d. 4

b. 2 e. 5

c. 3

5. Laju reaksi A + B → AB dapat dinyatakan sebagai ...

a. Penambahan konsentrasi A tiap satuan waktu

b. Penambahan konsentrasi B tiap satuan waktu

c. Penambahan konsentrasi AB tiap satuan waktu

d Penambahan konsentrasi A dan B tiap satuan waktu

e. Penambahan konsentrasi A, B, dan AB tiap satuan waktu

6. Jika konsentrasi zat A dinaikkan 2 kali dan laju reaksi meningkat 8 kali, maka orde reaksi terhadap A adalah ...

a. 1 d. 4

b. 2 e. 0

c. 3

7. Untuk reaksi P + Q → R diperoleh data :

[P] Molar	[Q] Molar	Laju reaksi Molar/jam
0,1	0,05	2
0,1	0,2	32
0,2	0,2	128

Persamaan laju reaksinya adalah ...

a. V = k [P] [Q] d. V = k [P]² [Q]⁴

b. V = k [P]² [Q] e. V = k [P]² [Q]²

c. V = k [P] [Q]²

8. Kenaikan suhu akan memperbesar kecepatan reaksi karena ...

a. Memperbesar konsentrasi

b. Memperbesar energi kinetik molekul pereaksi

c. Menimbulkan katalisator

d. Mempermudah melepas elektron

e. Memperbesar tekanan

9. Untuk reaksi A + B → AB diperoleh hasil eksperimen

[A] Molar	[B] Molar	Laju reaksi Molar/menit
0,01	0,20	0,02
0,02	0,20	0,08
0,03	0,20	0,18
0,03	0,40	0,36
0,03	0,60	0,54

Tetapan laju reaksinya adalah .....

a. 1000 d. 0,02

b. 50 e. 0,001

c. 10

10. Pada reaksi CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl diperoleh data :

[CHCl₃] Molar	[Cl₂] Molar	Laju reaksi Molar/detik
0,2	0,2	3
0,8	0,2	6
0,2	0,4	18

Orde reaksi adalah .....

a. 1 d. 2,5

b. 1,5 e. 3

c. 2

Dokter Wonglu. M,sy

acehpoe.blogspot.com

Senin, 04 Februari 2013

Modul Laju Reaksi

Tidak ada komentar:

Posting Komentar