Penerapan Laju Reaksi dalam Kehidupan

99 B Bab 3 Laju Reaksi Dalam kehidupan sehari-hari kalian telah sering menerapkan prinsip laju reaksi dan faktor-faktor yang mempengaruhinya. Misal tujuan memotong daging besar menjadi potongan kecil-kecil adalah memperluas permukaan sentuh. Sehingga reaksi daging mentah menjadi empuk semakin cepat. Kadang-kadang untuk mempercepat proses empuknya daging ibu sering menambahkan pepaya muda ke dalam rebusan daging. Mengapa? Pepaya mengandung enzim papain. Enzim ini berfungsi sebagai katalis yang mempercepat proses empuknya daging. Di bidang industri, prinsip laju reaksi sudah banyak dipakai. Misal dalam pembuatan asam sulfat H 2 SO 4 digunakan katalis vanadium pentaoksida V 2 O 5 , proses pembuatan pupuk amoniak dengan katalis Vese Fe, proses pembentukan gas alam menjadi berbagai produk alkohol dengan menggunakan katalis zeolit yang telah diaktifkan, dan sebagainya. Selain itu, penerapan laju reaksi juga dapat digunakan pada industri kendaraan bermotor. Prinsip kerja dari mesin kendaraan bermotor, bensin dari tangki penyimpanan dialirkan ke ruang pembakaran melalui karburator. Bensin yang masuk ke ruang pembakaran sudah berupa gas yang memiliki ukuran partikel lebih kecil dibandingkan dalam bentuk cair. Dengan demikian, akan lebih mudah terbakar.

E. Penerapan Laju Reaksi dalam Kehidupan

Tahukah Kalian Tahukah Kalian ? ? Sumber: Dokumentasi Penerbit Pembakaran ruang bakar sebuah mesin terjadi melalui beberapa proses. Bahan bakar harus mengalami penguapan agar bisa bercampur dengan oksigen yang ada di udara. Sebagaimana diketahui bahwa proses penguapan ini adalah proses perubahan zat cair menjadi gas. Di unduh dari : Bukupaket.com 100 M Mari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2 Pada kenyataannya, sebuah zat memiliki titik didih tertentu agar terjadi penguapan. Misal air murni, dalam kondisi tekanan udara 1 atmosfir, titik didih air tersebut adalah 100 o C. Sedangkan titik didih methanol sekitar 69 o C. Itu menunjukkan bahwa setiap zat murni memiliki titik didih tertentu. Titik didih dipengaruhi oleh massa molekul yang menyusun zat tersebut. Jika massa molekul zat semakin besar, maka semakin tinggi titik didih zat tersebut. Akibatnya semakin sulit bereaksi dengan oksigen. Bahan bakar petroleum terdiri atas ratusan senyawa hidrokarbon dengan berat molekul berbeda-beda. Komposisi zat-zat penyusun bahan bakar petroleum akan menentukan berat jenis akhir dari bahan bakar tersebut. Misal semakin banyak persentase zat berat yang terkandung dalam bahan bakar, maka berat jenis bahan bakar akan menjadi tinggi atau bertambah berat. Sebaliknya, jika persentase zat berat penyusun sedikit, maka berat jenis atau densitas bahan bakar tersebut menjadi ringan. Titik didih bahan bakar tidak pada satu titik tunggal misalnya 180 o C, tetapi memiliki titik didih yang terdistribusi sesuai dengan titik didih zat-zat penyusun bahan bakar tersebut. Titik didih bahan bakar ADO Automotive Diesel Oil mulai terjadi pada suhu sekitar 150 o C, dan biasanya berakhir pada suhu sekitar 360 o C. Yang menjadi pertimbangan tentang mutu pembakaran adalah berapa besar kandungan zat-zat berat dalam bahan bakar. Sebab zat berat ini sulit menguap dan cenderung menjadi smoke atau jelaga yang tidak terbakar sempurna. Zat- zat berat ini menjadi unsur utama terjadinya carbon-residue yang bisa mengotori mesin dan menimbulkan erosi pada injektor bahan bakar. Oleh karena itu, dengan pertimbangan kualitas pembakaran, zat-zat berat ini dibatasi dalam kandungan bahan bakar mesin diesel. Namun dari sisi penjual bahan bakar, karena zat-zat berat tersebut murah harganya, maka ada kecenderungan produsen bahan bakar untuk mencampurkan zat-zat berat tersebut dalam bahan bakarnya. Sehingga terjadi mutu ADO yang kadang tidak sesuai dengan requirement untuk mesin mobil yang menuntut spesifikasi bahan bakar tinggi. Sumber: http:www.indoto.com Di unduh dari : Bukupaket.com 101 B Bab 3 Laju Reaksi Kerjakan di buku latihan kalian. 1. Batu pualam sebesar jagung direaksikan dengan HCl berjalan lambat. Jika batu pualam tersebut ditumbuk menjadi serbuk, maka waktu yang diperlukan untuk bereaksi dengan HCl sedikit. Mengapa demikian? Jelaskan. 2. Coba kalian pikirkan. Ada air panas dan air es. Jika Bu Rudi ingin membuat sirop dari gula merah, maka tentukan air mana yang akan digunakan Bu Rudi untuk membuat sirop tersebut dalam waktu singkat. Jelaskan. 2 3. Jelaskan pengaruh pengadukan terhadap laju reaksi. Berikan contoh. 4. Jelaskan pengaruh suhu terhadap laju reaksi jika ditinjau dari teori tumbukan. Berikan contoh yang nyata. 5. Mengapa penambahan katalis campuran reaksi dapat mempercepat jalannya reaksi, meskipun suhu reaksi tetap? Jelaskan. 1. Laju reaksi merupakan laju perubahan molaritas zat reaktan atau produk tiap satuan waktu. 2. Persamaan laju reaksi dapat dicari dengan cara eksperimen. Dalam eksperimen salah satu molaritas harus dibuat tetap dahulu. Laju dan tetapan reaksi juga dapat dihitung melalui waktu paruh, yaitu waktu yang diperlukan agar molaritas zat reaktan menjadi separuh molaritas mula-mula. 3. Laju reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain a. ukuran partikel b. molaritas reaktan c. suhu d. katalis 4. Laju reaksi juga dapat dipelajari melalui teori tumbukan. Berdasarkan teori tumbukan reaksi akan terjadi jika orientasi tumbukan sesuai. Selain orientasi tumbukan, reaksi akan terjadi jika energi aktivasi minimal tercapai. Di unduh dari : Bukupaket.com 102 M Mari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2 A. Jawab pertanyaan di bawah ini dengan benar pada buku latihan kalian. B. Pilih salah satu jawaban yang paling tepat pada buku latihan kalian. 1. Pada reaksi 2P + 2Q o R + 2S diperoleh data sebagai berikut. Berdasarkan data tersebut maka persamaan laju reaksinya adalah …. a. r = k[P][Q] b. r = k[P] 2 [Q] 2 c. r = k[P] 2 [Q] d. r = k[P][Q] 2 e. r = k[P][Q] ½ 2. Jika pada suhu tertentu kecepatan penguraian N 2 O 5 menjadi NO 2 dan O 2 adalah 2,5 × 10 -6 mol L –1 det –1 , maka kecepatan pembentukan NO 2 adalah …mol L –1 det –1 . a. 1,3 × 10 -6 d. 5,0 × 10 -6 b. 2,5 × 10 -6 e. 6,2 × 10 -6 c. 3,9 × 10 -6 [P] M [Q] M Laju Reaksi M det 1 x y s 2 x y 4 s 3 x 2y 18 s mol L 1 det 1 M [Br 2 ] [NO] Laj u Reaksi 0,1 0,2 0,3 0,05 0,1 0,2 0,05 0,05 6 12 24 24 54 0,1 0,1 M M det 1 1. Reaksi A + B o C + D, pada suhu 25 o C berlangsung sempurna dalam waktu 12 menit. Jika setiap kenaikan 10 o C laju reaksinya menjadi 2 kali semula, maka tentukan waktu yang diperlukan agar reaksi berlangsung sempurna pada 55 o C. 2. Laju reaksi awal dari reaksi orde dua adalah 5,0 × 10 -7 M detik –1 dan molaritas awal reaktannya adalah 0,2 M. Tentukan tetapan laju reaksi. 3. Laju reaksi tertentu bertambah menjadi 2 kali lipat untuk tiap kenaikan temperatur 10 o C. Berapa kali lebih cepat reaksi berlangsung pada 100 o C, jika dibandingkan dengan suhu 20 o C? 4. Sukrosa terurai dalam larutan asam menjadi glukosa dan fruktosa menurut reaksi orde satu. Pada suhu 25 o C, waktu paruh sebesar 3,3 jam. Berapa persentase sukrosa yang tidak bereaksi setelah 9 jam? 5. Pada suhu 273 °C, gas bromin dapat bereaksi dengan gas nitrogen monoksida menurut persamaan reaksi 2NO 2 g + Br 2 g o 2NOBrg Dari reaksi tersebut diperoleh data berikut. Hitung orde reaksi tersebut. Di unduh dari : Bukupaket.com 103 B Bab 3 Laju Reaksi 3. Laju reaksi tidak dapat diukur dengan mengamati perubahan .... a. warna d. volume b. bau e. suhu c. molaritas 4. Terdapat suatu reaksi X + Y o XY. Jika molaritas X dinaikan 2 kali dan molaritas Y tetap, maka laju reaksi 4 kali lebih besar. Jika molaritas X dan Y dinaikan 2 kali, maka laju reaksi menjadi 16 kali lebih besar. Persamaan laju reaksi tersebut adalah …. a. r = k[X] 2 b. r = k[X] 2 [Y] 3 c. r = k[X][Y] 2 d. r = k[X][Y] e. r = k[X] 2 [Y] 2 5. Pada reaksi 2A + 2B o C + D, diperoleh data sebagai berikut. Harga Y pada tabel tersebut adalah …. a. 1 × 10 –5 d. 1 × 10 –3 b. 2 × 10 –4 e. 2 × 10 –2 c. 1 × 10 –4 6. Energi tumbukan terendah yang diperlukan untuk terjadinya reaksi dinamakan .... a. energi potensial b. energi kinetik c. energi pengaktifan d. energi disosiasi e. energi ikatan 7. Suatu reaksi berlangsung pada suhu 20 o C. Jika pada setiap kenaikan suhu 10 o C tetapan laju reaksinya meningkat 2 kali, maka laju reaksi pada suhu 60 o C dibandingkan dengan 20 o C akan meningkat sebesar … kali. a. 2 d. 32 b. 8 e. 64 c. 16 8. Dari reaksi H 2 dan NO diperoleh data sebagai berikut. Maka orde reaksi tersebut adalah …. a. 1 d. 4 b. 2 e. 5 c. 3 9. Pernyataan yang benar mengenai laju reaksi adalah …. 1 katalis dapat mempercepat laju reaksi dengan cara menaikan energi aktivasi 2 tahap penentu reaksi adalah tahap reaksi yang berlangsung paling lambat 3 laju reaksi didefinisikan sebagai berkurangnya molaritas produk tiap satuan waktu 4 makin luas permukaan zat, maka laju reaksi makin cepat a. 2 dan 3 benar b. 1 dan 3 benar c. 2 dan 4 benar d. jika hanya 4 yang benar e. jika semua jawaban benar [H 2 ] awal M [NO] awal M Waktu detik 0,1 0,1 80 0,2 0,1 40 0,2 0,2 10 [A] M [B] M Laj u Reaksi M det 1 0,10 0,05 2,0 × 10 –4 0,30 0,05 1,8 × 10 –3 0,20 0,40 64 × 10 –4 0,05 0,10 y Di unduh dari : Bukupaket.com 104 M Mari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2 10. Laju reaksi dalam suatu reaksi dapat diketahui dari …. a. koefisien persamaan reaksi b. wujud zat yang bereaksi c. persamaan reaksi kimia d. eksperimen e. sifat zat yang bereaksi 11. Adanya katalis positif di dalam reaksi dapat mempercepat reaksi karena … a. menaikan jumlah tumbukan b. menurunkan jumlah tumbukan c. menaikan energi aktivasi d. menurunkan energi aktivasi e. tidak mengubah laju reaksi 12. Reaksi antara gas H 2 dan gas O 2 pada 25 o C berjalan sangat lambat, tetapi jika ditambahkan serbuk Pt reaksi berlangsung dengan cepat. Hal ini menunjukkan bahwa laju reaksi dipengaruhi …. a. suhu d. katalis b. tekanan e. sifat zat c. molaritas 13. Suatu reaksi peluruhan radioaktif mengalami reaksi orde 1, jika t¼ adalah waktu yang diperlukan agar keaktifannya menjadi 1 4 kali semula, maka waktu yang diperlukan agar keaktifan bahan radioaktif menjadi 75 dari semula adalah …. a. 1 3 t ¼ d. 3 t¼ b. t¼ ln 3 e. t¼ ln 1 3 c. t¼1 – 4 log 3 14. Logam seng bereaksi dengan larutan HCl membebaskan gas hidrogen. Eksperimen dilakukan lima kali dan setiap kali digunakan ukuran berat atau jumlah Zn sama. Jumlah HCl yang digunakan volumenya selalu sama, tetapi molaritasnya berbeda. Laju reaksi yang paling besar ditemukan pada eksperimen dengan molaritas HCl sebesar … M. a. 0,1 d. 1,5 b. 0,2 e. 2,0 c. 1,0 15. Reaksi orde satu A o produk Mempunyai t½ = 180 detik. Persentase zat A yang tidak bereaksi dalam waktu 900 detik adalah …. a. 1,31 d. 3,31 b. 1,33 e. 3,33 c. 1,56 Di unduh dari : Bukupaket.com 105 B Bab 4 Kesetimbangan Kimia BAB 4 - menerangkan kesetimbangan dan faktor-faktor yang berpengaruh pada pergeseran arah kesetimbangan dengan melakukan eksperimen; - memastikan hubungan kuantitatif antara reaktan dengan produk dari suatu reaksi kesetimbangan; menerangkan penerapan prinsip kesetimbangan dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Setelah belajar bab ini, kalian diharapkan mampu: Amoniak merupakan hasil industri kimia yang sangat penting. Reaksi kesetimbangan nitrogen dan hidrogen pada kondisi standar STP menghasilkan amoniak dengan kualitas yang kurang baik. Produk amoniak dikembangkan dengan menggunakan suhu dan tekanan tinggi. Kondisi kesetimbangan dalam reaksi ini akan kalian pelajari dalam bab ini. KESETIMBANGAN KIMIA Sumber: General Chemistry Principles and Modern Application, Petrucci R. H, Harwood W. S, dan Herring G. F Tujuan Pembelajaran Di unduh dari : Bukupaket.com 106 M Mari Belajar Kimia SMA-MA Kelas XI IPA JILID 2 Peta Konsep Prasyarat Pembelajaran 1. Sebutkan contoh reaksi kesetimbangan di sekitar kalian. 2. Apakah proses pembakaran sampah termasuk reaksi kesetimbangan? Jelaskan. 3. Apa yang dimaksud dengan kesetimbangan? Kata Kunci • Kesetimbangan kimia • Tetapan kesetimbangan • Kesetimbangan disosiasi dibagi menjadi Tetapan kesetimbangan Kesetimbangan Kimia mempunyai dipengaruhi oleh Kesetimbangan heterogen Kesetimbangan homogen Molaritas Suhu Tekanan Tetapan kesetimbangan Di unduh dari : Bukupaket.com 107 B Bab 4 Kesetimbangan Kimia Pernahkan kalian membeli beras di warung atau pasar? Apakah penjual menimbang beras yang kalian beli? Jika kalian membeli beras 1 kg, maka anak timbangan yang dipakai juga mempunyai massa 1 kg. Beras sama dengan 1 kg jika telah terjadi kesetimbangan dengan anak timbangan tersebut. Secara garis besar kesetimbangan dapat dibedakan menjadi kesetimbangan statis dan kesetimbangan dinamis. Apa kesetimbangan statis dan dinamis itu? Jawaban pertanyaan tersebut akan kalian dapat jika mempelajari subbab ini dengan baik. Mengapa benda yang diletakkan di atas meja tidak jatuh? Mengapa adik dapat berdiri di atas tanah? Semua benda yang diam dan tidak bergerak dikatakan dalam keadaan setimbang. Keadaan setimbang benda-benda yang tidak bergerak merupakan keadaan setimbang statis. Dalam kesetimbangan statis jumlah gaya yang bekerja pada benda tersebut sama dengan nol atau tidak ada kerja dalam kesetimbangan. Coba kalian dorong buku di atas meja. Pasti buku tersebut bergerak, bukan? Coba lakukan kegiatan pembakaran kertas atau kayu. Apa yang terjadi jika kertas atau kayu dibakar? Kayu atau kertas yang dibakar akan menghasilkan arang dan abu. Arang dan abu tidak akan dapat kembali lagi menjadi kertas. Proses berubahnya kayu atau kertas menjadi arang dan abu dinamakan rreaksi kimia yang berkesudahan, karena reaksi tersebut tidak dapat kembali seperti semula. Perhatikan proses pendidihan air di rumah kalian. Amati dengan baik pada saat air mendidih, maka terjadi perubahan dari wujud cair menjadi wujud gas, yaitu uap air. Uap air yang terjadi jika terkena tutup atau benda lain dapat berubah menjadi air lagi. Proses berubahnya air berbentuk cair menjadi uap dan sesudahnya dapat menjadi air lagi merupakan proses dapat balik. Jika kecepatan berubahnya air menjadi uap air sama dengan proses berubahnya uap air menjadi air, maka peristiwa tersebut merupakan p r o s es k e s e t im ba n g a n . Kesetimbangan yang terjadi karena adanya perubahan dua arah inilah yang dinamakan k kesetimbangan dinamis.

A. Definisi Kesetimbangan