A. KEMOLARAN - LAJU REAKSI

  materi78.co.nr KIM 2

  A .

  Laju reaksi pada suatu reaksi yang terjadi melalui

  KEMOLARAN

  beberapa tahap, tahap yang dijadikan acuan Dalam laju reaksi, besaran yang digunakan sebagai laju reaksi adalah tahap yang berjalan adalah kemolaran benda.

  lambat (mudah diamati).

  Kemolaran menyatakan jumlah mol zat terlarut Laju reaksi dicatat per interval waktu tertentu, dari tiap liter larutan atau gas, menunjukkan misalnya per menit. kekentalan atau kepekatan.

  Laju reaksi makin lama akan makin kecil nilainya, M = kemolaran/molaritas (mol/L)

  n

  karena: n = jumlah mol zat terlarut (mol)

  M =

  V V = volume larutan/ruangan gas (L) 1) Jumlah reaktan yang semakin berkurang, dan pada akhirnya bernilai nol (reaksi selesai).

  Kemolaran larutan juga dapat diketahui dari 2) Jumlah produk yang semakin bertambah dan kadar zat terlarut, dapat dirumuskan: pada akhirnya bernilai tetap (reaksi selesai). ρ = massa jenis larutan (kg/L)

  Contoh:

  ρ × K × 10

  K = persen kadar zat terlarut

  M = m

  Pada pembakaran suatu senyawa, tercatat gas X

  m m

  m = massa molar/Ar/Mr (kg) yang dihasilkan pada tiap menitnya: Kemolaran larutan dapat diubah dengan ³ Waktu (menit) Volume X (cm ) ditambahkan zat terlarut sehingga pekat atau ditambahkan zat pelarut sehingga encer, dan

  1

  10 berlaku rumus pengenceran:

  2

  19 M ^{1 .V 1 = M 2 .V 2}

  3

  26

  4

  32 B .

LAJU REAKSI

  5

  35 Laju reaksi adalah kecepatan proses terjadinya

  6

  35

  suatu reaksi, sehingga reaktan habis dan berubah

  7

  35 menjadi produk reaksi.

  Laju sesaat pada menit ke-1 Perbandingan laju reaksi suatu reaksi sama

  10-0 dengan perbandingan koefisien reaksi. ₃ v = = 10 cm /menit 1-0

  Laju reaksi merupakan perubahan jumlah molar Laju sesaat pada menit ke-2 zat per satuan waktu.

  19-10 ₃

  v = = 9 cm /menit v = laju reaksi (M/s)

  2-1

  Δ[x] = perubahan konsentrasi molar

  ∆[x]

  Laju sesaat pada menit ke-3 zat (M)

  v = ∆t

  Δt = perubahan waktu (s) 26-19 ₃ v = = 7 cm /menit

  3-2

  Dalam laju reaksi, terjadi: Laju reaksi rata-rata selama 3 menit

  1) Pengurangan konsentrasi zat-zat reaktan

  26 ₃

  karena berubah menjadi produk per satuan v = = 8,67 cm /menit

  3 waktu.

  Laju reaksi rata-rata (total) 2) Penambahan konsentrasi zat-zat produk

  35 ₃

  v = = 7 cm /menit karena perubahan reaktan per satuan waktu.

  5 Urutan pengamatan dari yang termudah C .

  UNGKAPAN LAJU REAKSI dilakukan untuk mengamati laju reaksi.

  Laju reaksi dapat diungkapkan mengguna-kan

  pembentukan

  1) Laju reaksi diamati dari laju rumus dan perbandingan koefisien reaksi.

  gas , dengan mengumpulkannya ke tempat pengurangan konsentrasi reaktan

  Laju lain lalu diukur. dinyatakan dalam tanda negatif (hanya simbol).

  pengendapan

  2) Laju reaksi diamati dari laju

  penambahan konsentrasi produk

  Laju

  zat , yaitu sampai bagian dasar tabung tidak dinyatakan dalam tanda positif (hanya simbol).

  terlihat. 3) Laju reaksi diamati sampai pereaksi padat hilang (reaksi telah selesai).

  1

  materi78.co.nr KIM 2

  Contoh: Orde reaksi total adalah penjumlahan orde

  Menurut reaksi A + B

  → C + D

  Contoh: Jawab:

  Tentukan orde reaksi total dari persamaan laju Laju reaksi dapat diungkapkan: reaksi berikut! a. Laju pengurangan [A]

  ∆[A]

  v = k[A][B] Orde total = 2

  v = - ∆t [A]

  v = k Orde total = 0

  [B]

  b. Laju pengurangan [B] ₂

  ∆[B]

  v = k[A] [B] Orde total = 3

  v = - ∆t

• ^-2
¹

  v = k[A] [B] Orde total = -1

  c. Laju penambahan [C]

  ∆[C]

  Macam-macam orde reaksi total umum:

  v = + ∆t Orde reaksi nol

  1)

  d. Laju penambahan [D]

  v ∆[D] v = + ∆t

  konstan Dalam perbandingan koefisien reaksi, maka

  v = k[x]

  laju reaksi dapat dinyatakan: _{A B} koefisien A

  v = x v

  koefisien B

  [x]

  Contoh: _{2 5 2} Pada orde reaksi nol, laju reaksi tidak Menurut reaksi

  2N O dipengaruhi oleh konsentrasi zat (konstan). → 4NO + 3O

  Laju pembentukan NO adalah 5 M/s. Tentukan

  Orde reaksi satu

  2) laju penguraian N ^{2 O 5 dan pembentukan O 2 !}

  v

  Jawab:

  v = [x]

  Sesuai dengan perbandingan koefisien reaksi,

  ∆[N O ] 2 ∆[NO]

  2

  5 v = k[x]

  v N ^{2 O 5 = =} _{2 5} ∆t 4 ∆t v N O = 0,5 x 5 = -2,5 M/s

  ∆[O ] 3 ∆[NO]

  2

  v O ^{2 = =}

  ∆t 4 ∆t [x]

  v O ^{2 = 0,75 x 5 = +3,75 M/s} Pada orde reaksi satu, pertambahan laju D . reaksi sama dengan perubahan konsentrasi

  PERSAMAAN LAJU REAKSI zat.

  Persamaan laju reaksi dikaitkan dengan laju Apabila konsentrasi reaktan reaksi orde satu perubahan konsentrasi reaktan, dan dapat dikali faktor n, maka nilai laju reaksinya dituliskan: ₁ adalah n lebih besar.

  Pada reaksi A + B

  → C + D Orde reaksi dua

  3) Nilai persamaan laju reaksi: _{x y}

  v v = k[A] [B]

  k = konstanta/tetapan laju reaksi x = orde/tingkat reaksi terhadap A ₂

  v = k[x]

  y = orde/tingkat reaksi terhadap B x + y = orde reaksi total Orde reaksi adalah pangkat konsentrasi yang

  [x] menunjukkan tingkat reaksi suatu zat.

  Orde reaksi tidak ditentukan dari koefisien Apabila konsentrasi reaktan reaksi orde satu reaksi, tapi dari data eksperimen. dikali faktor n, maka nilai laju reaksinya ₂ Orde reaksi biasanya merupakan bilangan bulat adalah n lebih besar. positif, namun dapat bernilai pecahan, nol, atau negatif.

  2

  KIM 2 3 materi78.co.nr

2) Berbanding lurus dengan perubahan suhu.

  1

  12

  3

  2 ) y

  1

  1 . (

  3 )

  1

  (

  =

  12

  .(0,2) y

  (

  (0,3) x

  .(0,1) y

  (0,1) x

  =

  20

  10

  2 y

  2 ]

  [Br

  2 x .

  =

  1

  2 ]

  Energi aktivasi/pengaktifan adalah energi minimum yang harus dimiliki reaktan, yang digunakan untuk mengaktifkan kemampuan reaksi sehingga reaktan dapat bereaksi.

  Menurut teori tumbukan, suatu reaksi berlangsung sebagai hasil tumbukan antar partikel pereaksi yang memiliki energi cukup dan arah tumbukan yang tepat.

  1 t

  . s

• ^-1 v =

  . s

• ^-1 M ^-2

  aktivasi disebut juga energi penghalang , karena reaktan harus ‘didorong’ M. s

• ^-1 s ^-1 M ^-1

  Energi

  Jika bernilai tinggi , berarti reaksi dapat terjadi pada suhu tinggi.

  2)

  Jika bernilai rendah , berarti reaksi dapat terjadi pada suhu rendah.

  Makna energi aktivasi: 1)

  Berdasarkan teori tumbukan, laju reaksi akan bergantung pada tiga hal utama berikut: 1) Frekuensi tumbukan 2) Energi partikel reaktan 3) Arah tumbukan

  2 ) y

  Teori tumbukan adalah teori yang menjelaskan pengaruh faktor terhadap laju reaksi.

  F . TEORI TUMBUKAN

  Jika data eksperimen berupa waktu, maka nilai v adalah:

  y = 2 Maka persamaan laju reaksinya adalah: v = k[NO][Br ² ] ² Orde reaksi ditentukan dengan logaritma jika nilainya bukan hasil pangkat bilangan bulat.

  2 ) y

  1

  (

  =

  4

  1

  1 y k. [NO]

  [Br

  Konstanta laju reaksi atau tetapan laju reaksi jenis pereaksi, suhu dan katalis. Harga konstanta laju reaksi:

  2 =

  Tentukan persamaan laju reaksi diatas! Jawab: Untuk mencari orde reaksi NO, gunakan data eksperimen yang memuat konsentrasi Br ² dengan nilai tetap (eksperimen 1 dan 2).

  10 2 0,2 0,1 20 3 0,3 0,2 120

  1 0,1 0,1

  2NO + Br ² → 2NOBr Eksperimen [NO] (M) [Br ^{2 ]} (M) v (M.s

• ^-1 )

  Contoh: Pada eksperimen dalam reaksi berikut, didapatkan data:

  Persamaan laju reaksi dapat ditentukan melalui minimal tiga eksperimen, dengan mengubah konsentrasi. Untuk mencari orde reaksi suatu senyawa harus dibandingkan antar dua percobaan, dan senyawa selain itu harus dibuat tetap. Konstanta dicari setelah orde reaksi didapat.

  3 = E .

  3 = M. s -1 M

  Reaksi orde tiga k = v [A]

  4)

  2 = M. s -1 M

  1 V

  Reaksi orde dua k = v [A]

  3)

  Reaksi orde satu k = v [A] = M. s -1 M =

  2)

  1 =

  Reaksi orde nol k = v [A] = M. s -1

  1)

  Makin tinggi suhu reaksi, maka harga k makin besar. Satuan konstanta laju reaksi berbeda-beda tiap orde.

  waktu. Makin cepat reaksi berlangsung, maka harga k makin besar.

  Berbanding terbalik dengan perubahan

  1)

  V

  =

  1 x .

  2

  k. [NO]

  =

  3

  1 V

  V

  x = 1 Untuk mencari orde reaksi Br ² , gunakan data eksperimen yang memuat konsentrasi NO dengan nilai sama. Karena tidak ada, maka kita gunakan eksperimen mana saja.

  2 ) x

  1

  (

  =

  1

  k. [NO]

  (0,4) x

  (0,1) x

  =

  20

  10

  [Br ] 2 y

  2 x .

  1 y k. [NO]

  2 ]

  [Br

  1 x .

PENENTUAN PERSAMAAN LAJU REAKSI

  R P E A ’ tanpa katalis dikatalisis

  P R E A ΔE

  Energi aktivasi reaksi eksoterm Energi aktivasi reaksi endoterm G .

  FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU R EA K SI

  Dalam eksperimen untuk membuktikan faktor- faktor yang mempengaruhi laju reaksi, terdapat: 1)

  Variabel bebas/manipulasi , yaitu variabel yang dapat diubah-ubah dalam eksperimen.

  Contoh: ukuran keping pualam (faktor luas permukaan), konsentrasi zat (faktor konsentrasi). E A

  ΔE

  energ i jalan reaksi

  energ i jalan reaksi

  5. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit.

  R P

  energ i

  ΔE R E A P

  jalan reaksi

  E ^A ’

  energ i

  E A ΔE

  jalan reaksi

  6. Dapat diracuni zat tertentu.

  4. Hanya dapat mengkatalisis reaksi tertentu.

  Faktor-faktor yang mempengaruhi teori tumbukan adalah: 1)

  2)

  2. Mempercepat laju reaksi, namun tidak mengubah komposisi produk.

  1. Terlibat dalam jalannya reaksi, namun jumlahnya tidak berubah.

  KIM 2 4 materi78.co.nr

  menuruni ‘bukit’ energi aktivasi sehingga dapat Kurva energi aktivasi reaksi:

  1)

  Energi aktivasi reaksi eksoterm

• Kurva energi aktivasi reaksi yang dikatalisis:

  Pengaruh konsentrasi dan luas permukaan

  3. Menurunkan energi aktivasi, tapi tidak menurunkan perubahan entalpi.

  Energi aktivasi reaksi endoterm

• Konsentrasi dan luas permukaan

  berbanding lurus dengan frekuensi tumbukan.

• Makin besar konsentrasi reaktan, makin banyak jumlah partikel, sehingga partikel yang saling bertumbukan makin banyak.
• Makin luas permukaan bidang, maka makin luas pula bidang sentuh tumbukan, sehingga akan terjadi tumbukan yang lebih banyak.

  2)

  Pengaruh suhu

• Suhu berbanding lurus dengan energi kinetik rata-rata partikel reaktan.
• Peningkatan suhu meningkatkan energi kinetik rata-rata molekul, sehingga jumlah molekul yang mencapai energi aktivasi (bertumbukan) bertambah.

  3)

  Pengaruh katalis

• Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi. Katalis memperbanyak jumlah tumbukan karena
• Sifat-sifat katalis:

  materi78.co.nr KIM 2

  Variabel terkontrol , yaitu variabel yang

  2)

  ∆T

  X v' = (n) . v

  Contoh: larutan yang diubah-ubah konsentrasinya, walaupun konsentrasi-nya v' = laju reaksi akhir _o n = kelipatan pertambahan laju tiap X suhu berubah, jenis larutannya tetap.

  ΔT = T ^{2 - T 1 = perubahan suhu}

  Variabel terikat/respons , yaitu variabel

  3) X = perubahan suhu tiap kelipatan n yang dihasilkan eksperimen. v = laju reaksi awal

  Contoh: dari seluruh eksperimen terhadap Contoh: faktor-faktor yang mem-pengaruhi laju Jika setiap 2°C laju reaksi meningkat sebesar 2 reaksi, dihasilkan data berupa laju reaksi dan kali, dan jika pada suhu 25°C laju reaksi adalah 2,5 lama reaksi (waktu). _-2 x 10 M/s, maka pada suhu 33°C laju reaksi

  Berdasarkan teori tumbukan, cepat lambatnya nilainya menjadi? laju reaksi dipengaruhi oleh luas permukaan,

  Jawab: konsentrasi reaktan, suhu dan katalis. n = 2

  Luas permukaan adalah luas bidang sentuh _o

  X = 2 C tempat terjadinya reaksi antara dua reaktan. Luas ΔT = 33-25 = 8°C permukaan berbanding lurus dengan laju reaksi.

  8 _-2 ⁄ k

  2

  v' = . 2,5 x 10 (2)

  du _{4 -2} o kepingan halus, konsentrasi . 2,5 x 10

  v’ = 2

  pr

• _-1

  v’ = 4 x 10 M/s

  lah Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju m reaksi. han ju

  Katalis menurunkan energi aktivasi, sehingga

  ba

  jumlah tumbukan bertambah banyak dan reaksi

  m dapat diselesaikan lebih cepat. perta

  waktu

  yang permukaannya luas/halus

  Benda mempercepat laju reaksi, karena bidang sentuh lebih luas, sehingga lebih banyak tumbukan yang dapat terjadi. Benda yang permukaannya sempit/kasar memperlambat laju reaksi, karena bidang sentuh lebih sempit, sehingga lebih sedikit tumbukan yang dapat terjadi.

  Konsentrasi reaktan berbanding lurus dengan laju reaksi.

  Semakin besar konsentrasi reaktan, maka semakin banyak jumlah partikel dalam suatu zat, sehingga partikel yang saling bertumbukan makin banyak, dan reaksi berlangsung lebih cepat.

  Suhu berbanding lurus dengan laju reaksi.

  Semakin tinggi suhu, maka makin besar energi kinetik rata-rata partikel reaktan, sehingga banyak molekul yang mencapai energi aktivasi (bertumbukan) bertambah, dan mempercepat laju reaksi.

  Pengaruh suhu terhadap laju reaksi dapat dihitung:

  5