201
Gambar 10. 7 Campuran 2 f ase dan 1 f ase
Kit a mungkin bert anya mengapa f ase berbeda dengan ist ilah
keadaan f i si k padat , cair dan gas. Fase j uga meliput i padat , cair dan gas, t et api lebih sedikit luas. Fase j uga dapat dit erapkan dalam dua
zat cair sebagai cont oh, minyak dan air dimana keduanya t idak saling melarut kan. Kit a dapat meli hat bat as diant ara kedua zat cair
t ersebut .
Gambar 10. 8 Campuran 2 f ase
Jika Anda lebih cermat , sebenarnya diagram diat as menggambarkan lebih dari f ase yang dit erakan. Masing-masing,
sebagai cont oh, beaker kaca merupakan f ase zat padat . Sebagian besar gas yang berada diat as zat cair j uga merupakan salah sat u f ase
lainnya. Kit a t idak perlu memperhit ungkan f ase-f ase t ambahan ini karena mereka t idak mengambil bagian dalam proses reaksi.
F. Katalis Homogen
Bagian ini meliput i penggunaan kat alis dalam f ase berbeda dari reakt an. Cont oh-cont oh meliput i kat alis
padat dengan reakt an- reakt an dalam
f ase cai r maupun gas.
202
10. 4 Teori Tumbukan
Teori t ent ang t umbukan didasarkan at as t eori kinet ik gas yang mengamat i t ent ang bagaimana suat u reaksi kimia dapat t erj adi.
Menurut t eori t ersebut kecepat an reaksi ant ara dua j enis molekul A dan B sama dengan j umlah t umbukan yang t erj adi per
sat uan wakt u ant ara kedua j enis molekul t ersebut . Jumlah t umbukan yang t erj adi persat uan wakt u sebanding dengan konsent rasi A dan
konsent rasi B. Jadi makin besar konsent rasi A dan konsent rasi B akan semakin besar pula j umlah t umbukan yang t erj adi.
Gambar 10. 9 Tumbukan Molekul
Teori tumbukan ini ternyata memiliki beberapa kelemahan, antara lain :
x
Tidak semua t umbukan menghasilkan reaksi sebab ada energi t ert ent u yang harus dilewat i disebut energi akt ivasi
= energi pengakt if an unt ak dapat menghasilkan reaksi. Reaksi hanya akan t erj adi bila energi t umbukannya lebih besar at au sama dengan
energi pengakt if an Ea.
x
Molekul yang lebih rumit st rukt ur ruangnya akan menghasilkan t umbukan yang t idak sama j umlahnya j ika dibandingkan dengan
molekul yang sederhana st rukt ur ruangnya. Teori t umbukan di at as diperbaiki oleh t eori keadaan t ransisi
at au t eori laj u reaksi absolut . Dalam t eori ini diandaikan bahwa ada suat u keadaan yang harus dilewat i oleh molekul-molekul yang
bereaksi dalam t uj uannya menuj u ke keadaan akhir produk. Keadaan t ersebut dinamakan keadaan t ransisi. Mekanisme reaksi
keadaan t ransisi dapat dit ulis sebagai berikut :
Dimana: - A dan B adalah molekul-molekul pereaksi
- T adalah molekul dalam keadaan t ransisi -C dan D adalah molekul-molekul hasil reaksi.
203 Secara diagram keadaan t ransisi ini dapat dinyat akan sesuai
kurva berikut :
Gambar 10. 10 Kurva Hubungan Energi Reaksi Dengan Koordinat Reaksi
Dari diagram t erlibat bahwa energi pengakt if an Ea merupakan energi keadaan awal sampai dengan energi keadaan t ransisi. Hal it u
berart i bahwa molekul-molekul pereaksi harus memiliki energi paling sedikit sebesar energi pengakt if an Ea agar dapat mencapai keadaan
t ransisi T dan kemudian menj adi hasil reaksi C + D.
Cat at an : Energi pengakt if an = energi akt ivasi adalah j umlah energi minimum yang dibut uhkan oleh molekul-molekul pereaksi agar
dapat melangsungkan reaksi. Dalam suat u reaksi kimia berlangsungnya suat u reaksi dari
keadaan semula awal sampai keadaan akhir diperkirakan melalui beberapa t ahap reaksi.
Cont oh : g
Br 2
Og H
2 g
O HBrg
4
2 2
2
o
D C
T B
A o
o
204
Nilai dari k bergant ung pada
reaksi part icular yang diket ahui
sebagai t emperat ure pada
saat reaksi t erj adi
Dari persamaan reaksi di at as t erlihat bahwa t iap 1 molekul O
2
bereaksi dengan 4 molekul HBr. Suat u reaksi baru dapat berlangsung apabila ada t umbukan yang
berhasil ant ara molekul-molekul yang bereaksi. Tumbukan sekaligus ant ara 4 molekul HBr dengan 1 molekul O
2
kecil sekali kemungkinannya unt uk berhasil. Tumbukan yang mungkin berhasil
adalah t umbukan ant ara 2 molekul yait u 1 molekul HBr dengan 1 molekul O
2
. Hal ini berart i reaksi di at as harus berlangsung dalam beberapa t ahap dan diperkirakan t ahap-t ahapnya adalah :
Tahap 1: lambat
HOOBr 2
O HBr
o Tahap 2:
cepat 2HOBr
HOOBr HBr
o
Tahap 3: cepat
2 x
Br O
H HOBr
HBr
2 2
o
2 2
2
Br 2
O 2H
- -
O HBr
4
Dari cont oh di at as t ernyat a secara eksperimen kecepat an berlangsungnya reaksi t ersebut dit ent ukan oleh kecepat an reaksi
pembent ukan HOOBr yait u reaksi yang berlangsung paling lambat . Rangkaian t ahap-t ahap reaksi dalam suat u reaksi disebut
mekanisme reaksi dan kecepat an berlangsungnya reaksi keseluruhan dit ent ukan oleh reaksi yang paling lambat dalam mekanisme reaksi.
Oleh karena it u, t ahap ini disebut t ahap penent u kecepat an reaksi. 10. 5 Orde Reaksi
Orde suat u reaksi ialah j umlah semua eksponen dari konsent rasi dalam persamaan laj u. Orde reaksi j uga menyat akan
besarnya pengaruh konsent rasi reakt an pereaksi t erhadap laj u reaksi Jika laj u suat u reaksi berbanding lurus dengan pangkat sat u
konsent rasi dari hanya sat u pereaksi
Laj u = k [ A]
Maka reaksi it u dikat akan sebagai reaksi or de per t ama. Penguraian
N
2
O
5
merupakan suat u cont oh reaksi orde pert ama. Jika laj u reaksi it u berbanding lurus dengan pangkat dua suat u pereaksi,
Laj u = k[ A]
2
At au berbanding lurus dengan pangkat sat u konsent rasi dari dua pereaksi,
Laj u = k [ A] [ B]
Maka reaksi it u disebut reaksi or de kedua. Dapat j uga disebut
orde t erhadap masing-masing pereaksi. Misalnya dalam persamaan t erakhir it u adalah orde pert ama dalam A dan orde dalam B, at au
orde kedua secara keseluruhan. Suat u reaksi dapat berorde ket iga at au mungkin lebih t inggi lagi, t et api hal-hal semacam it u sangat
j arang. Dalam reaksi yang rumit , laj u it u mungkin berorde pecahan,
205
Sat uan konst ant a laj u umumnya
adalah mol L
-1
s
-1
.
misalnya orde pert ama dalam A dan orde 0, 5 dalam B at au berorde 1, 5 secara keseluruhan.
Suat u reaksi dapat t ak t ergant ung pada konsent rasi suat u pereaksi. Perhat ikan reaksi umum , yang t ernyat a berorde pert ama
dalam A. Jika kenaikan konsent rasi B t idak menaikkan laj u reaksi, maka reaksi it u disebut orde nol t erhadap B. Ini bisa diungkapkan
sebagai :
Laj u = k[ A] [ B] = k[ A]
Orde suat u reaksi t ak dapat diperoleh dari koef isien pereaksi dalam persamaan berimbangnya. Dalam penguraian N
2
O
5
dan NO
2
, koef isien unt uk pereaksi dalam masing-masing persamaan berimbang
adalah 2 t et api reaksi pert ama bersif at orde pert ama dalam N
2
O
5
dan yang kedua berorde kedua dalam NO
2
. Sepert i dilukiskan oleh cont oh. Cont oh: Perhat ikan reaksi umum
AB 2
B 2A
2
o
dan dat a eksperimen berikut :
Tabel 10. 1 Dat a hasil eksperimen
Eksperimen [ A] [ B] Laj u ml. L
-1
s
-1
1 0, 50 0, 50 1, 6x10
-4
2 0, 50 1, 00 3, 2x10
-4
3 1, 00 1, 00 3, 2x10
-4
Tulislah persamaan laj u yang paling mungkin unt uk reaksi ini: Jawaban :
Dengan membandingkan dat a dalam eksperimen 2 dengan dat a eksperimen 1, orang akan melihat bahwa bila konsent rasi B
2
diduakalikan, maka laj u diduakalikan. Jadi reaksi it u berorde pert ama dalam B
2
. Dengan membandingkan dat a dalam eksperimen 3 dengan dat a eksperimen 2, orang akan melihat bahwa bila konsent rasi A
diduakalikan, laj u t idak berubah. Jadi reaksi it u berorde nol dalam A. Maka persamaan laj u yang paling mungkin adalah
2
B A
k Laju
at au
2
B k
Laju
Suat u pereaksi malahan dapat t idak muncul dalam persamaan laj u suat u reaksi. Orde suat u reaksi diberikan hanya at as dasar
penet apan eksperiment al dan sekedar memberi inf ormasi mengenai cara laj u it u bergant ung pada konsent rasi pereaksi-pereaksi t ert ent u.
Ramalan t eorit is mengenai orde-orde dari reaksi-reaksi yang kurang dikenal j arang berhasil. Misalnya menget ahui bahwa reaksi ant ara H
2
