DASAR-DASAR KINETIKA REAKSI KIMIA

Siti Diyar Kholisoh Siti Diyar Kholisoh Siti Diyar Kholisoh Siti Diyar Kholisoh KINETIKA DAN KATALISIS PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA – FTI UPN “VETERAN” YOGYAKARTA Rabu, 21 September 2011 SEMESTER GASAL 2011/2012 P e r t e m u a n K e -

3 Kompetensi yang ingin dicapai (1):

Reaksi katalitik, reaksi non-katalitik

17. Memahami konstanta kecepatan reaksi (atau kecepatan reaksi spesifik, k) dalam persamaan kinetika reaksi dan mampu mengidentifikasikan orde sebuah reaksi homogen berdasarkan satuan k.

18. Memahami faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi.

19. Memahami pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi, baik secara kualitatif maupun kuantitatif

1. Berdasarkan banyaknya fase yang terlibat dalam sistem reaksi

Reaksi homogen, reaksi heterogen

2. Berdasarkan keberadaan atau penggunaan katalis

Reaksi sederhana (reaksi tunggal searah atau

3. Berdasarkan mekanisme atau kompleksitasnya

Kompetensi yang ingin dicapai (4):

ireversibel)

Reaksi kompleks (reaksi bolak-balik atau reversibel,

reaksi seri atau konsekutif atau berurutan, reaksi paralel, reaksi seri-paralel, reaksi rantai, reaksi polimerisasi)

4. Berdasarkan kemolekulan reaksinya

Reaksi unimolekuler, reaksi bimolekuler, reaksi trimolekuler atau termolekuler

5. Berdasarkan orde reaksinya

16. Memahami konsep orde atau tingkat reaksi (dalam kinetika hukum pangkat) dan perbedaannya dengan kemolekulan/molekularitas reaksi, serta memahami perbedaan antara reaksi elementer dan non- elementer (dalam konteks ini).

15. Memahami model persamaan kinetika reaksi yang berbentuk hukum pangkat (power-law) dan non-hukum pangkat.

2 &

7. Memahami konsep stoikiometri dalam kecepatan reaksi dan bisa menjelaskan hubungan antara kecepatan reaksi yang dinyatakan terhadap masing-masing komponen/zatnya.

1. Mampu menyusun tabel stoikiometri reaksi (yang selalu diusahakan berbasis mol) untuk reaksi tunggal maupun reaksi kompleks, dan beberapa aplikasinya.

2. Memahami makna konversi reaksi dan molar extent of reaction, yang dikaitkan dengan limiting reactant dan excess reactant.

3. Mampu membedakan antara campuran ekuimolar, campuran stoikiometrik, dan campuran dengan perbandingan (atau rasio) molar tertentu.

4. Mampu memanfaatkan pendekatan atau asumsi keadaan ideal untuk melakukan perhitungan gas- gas.

5. Memahami beberapa macam penggolongan reaksi (dengan bisa menjelaskan perbedaannya dan contohnya masing-masing).

Kompetensi yang ingin dicapai (2):

6. Memahami beberapa cara pendefinisian kecepatan reaksi: definisi secara ekstensif dan intensif, definisi untuk reaksi homogen dan heterogen, serta mampu menjelaskan kaitannya masing-masing.

8. Memahami stoikiometri reaksi (melalui penyusunan tabel stoikiometri), untuk reaksi tunggal-vs-kompleks, maupun sistem batch-vs-kontinyu (alir).

14. Memahami makna persamaan kinetika/kecepatan/laju reaksi kimia dan bagaimana persamaan tersebut diperoleh (untuk melakukan studi kinetika).

9. Memahami istilah

2 konversi reaksi, yield (perolehan) produk, dan selektivitas produk, serta kaitannya dengan stoikiometri reaksi.

10. Memahami gambaran reaksi yang berlangsung secara batch .

Kompetensi yang ingin dicapai (3):

11. Memahami gambaran reaksi yang berdensitas tetap (constant-density) atau berdensitas berubah (variable/varying-density)

12. Mampu memanfaatkan stoikiometri reaksi untuk menjabarkan hubungan antara konsentrasi masing 2 komponen reaksi dengan konversi reaktan-reaktannya.

13. Mampu memanfaatkan stoikiometri reaksi dan persamaan keadaan gas (ideal) untuk menjabarkan hubungan antara tekanan parsial masing

2 komponen reaksi dengan tekanan totalnya.

PENGGOLONGAN REAKSI-1

PENGGOLONGAN REAKSI-2

Contoh - Contoh Contoh Contoh- -contoh Reaksi contoh Reaksi contoh Reaksi contoh Reaksi -

6. Berdasarkan arah reaksinya

Reaksi reversibel (bolak-balik)

Berorde 1: Reaksi reversibel merupakan reaksi bolak- balik; dalam hal ini terjadi kesetimbangan.

Dekomposisi N O : N O

2 NO + ½ O

2 Reaksi ireversibel (searah) Berorde 2:

Reaksi ireversibel merupakan reaksi satu arah; tidak ada keadaan setimbang, Pembentukan HI: H + I

2 HI

2 meskipun sesungguhnya tidak ada reaksi kimia yang betul-betul tidak dapat balik.

Berorde 3: Banyak kasus kesetimbangan berada sangat jauh di kanan sedemikian sehingga

2 NO + O

2 NO

2 dianggap ireversibel.

Berorde pecahan:

7. Berdasarkan jenis pengoperasian reaktornya 3/2

Sistem reaktor batch, sistem reaktor alir atau Pembentukan phosgene dari CO dan Cl (r = k (Cl ) CO)

kontinyu

8. Berdasarkan prosesnya (kondisi prosesnya) Heterogen nonkatalitik:

Reaksi isotermal (pada volume tetap, pada tekanan

C (s) + O (g) CO (g)

tetap), reaksi adiabatik, reaksi non- isotermal non-adiabatik

DEFINISI KECEPATAN REAKSI REAKSI KOMPLEKS - Contoh Contoh Contoh Contoh mol i terbentuk dn _i

Kecepatan reaksi ekstensif: R _{i = =} satuan waktu dt

Kecepatan reaksi intensif: Reaksi reversibel (bolak-balik): mol i terbentuk 1 dn _i (sistem reaksi r = = _i

Isomerisasi butana: volume fluida waktu V dt homogen)

( )( ) Hidrolisis metil asetat: mol i terbentuk 1 dn _i r ' _i = = massa pada tan waktu W dt

( )( ) Reaksi ireversibel paralel: mol i terbentuk 1 dn _i r ' ' = = (sistem _i

Dehidrasi dan dehidrogenasi etanol: luas permukaan waktu S dt

( )( ) reaksi mol i terbentuk 1 dn _i heterogen)

Reaksi ireversibel seri: r ' ' ' = = _i volume pada tan waktu

V dt ( )( ) _s

Dekomposisi aseton (seri terhadap ketena): mol i terbentuk 1 dn _i r ' ' ' ' = = _i volume reaktor waktu

V dt 4 ( )( ) r

R V r W r ' S r ' ' V r ' ' ' V r ' ' ' ' _{i i i i s i r i} = = = = = Dalam sistem reaksi homogen: V = V _r

STOIKIOMETRI KECEPATAN REAKSI KIMIA

Problem:

Untuk sebuah reaksi tunggal, hubungan stoikiometrik antar molekul-molekul dalam sistem reaksi dapat disajikan dalam

Tuliskan hubungan stoikiometrik antara bentuk tabel stoikiometri reaksi. laju reaksi berkurangnya reaktan dan laju

Untuk reaksi homogen tunggal:

r reaksi terbentuknya produk, untuk reaksi-

a A + b B c C + d D

reaksi sbb.: hubungan stoikiometri kecepatan reaksinya dapat dituliskan: r r r r r i

− A − B C D

a. 2 NOCl

2 NO + Cl r r = = = = atau, secara umum: =

a b c d ν _i

b. H O + H

2 H O

2 r i menyatakan kecepatan reaksi homogen pembentukan komponen i dan ν i menyatakan koefisien stoikiometri reaksi komponen i.

Jangan lupa bahwa: positif (+) untuk produk atau hasil reaksi

STOIKIOMETRI REAKSI KIMIA SISTEM BATCH-1

) X n ( a b n n _{A A B B}

Untuk reaksi homogen tunggal: a A + b B c C + d D dan pada sistem batch, dapat disusun tabel stoikiometrinya (sesudah tercapai konversi A sebesar X A ) sebagai berikut: _{A A}

X n − ^{A A A A}

X n n n − =

) X n ( a b

A A −

n
=

X n ( a c n n _{A A C C}

− = ) X n ( a c _{A A} )

A n _A0 B n _B0 C n _C0 D n _D0

) X n ( a d _{A A} )

X n ( a d n n _{A A D D}

= _{A A} X n

δ A A T T X n n n

Inert (I) n _I0 Jumlah n _T0

? Orde reaksi semu (pseudo order) Komponen Mol awal Mol terbentuk Mol tersisa

− − + = δ

, berapakah laju berkurangnya O

detik

terbentuk dengan laju 0,60 mol liter

Jika pada suatu saat (t = t) gas N

2 O berlangsung secara batch.

2 N

4 NH

Problem: Reaksi fase gas:

dengan:

1 a b a c a d

STOIKIOMETRI REAKSI KIMIA SISTEM BATCH-2

C ^{A B A} _B    

=
= =
= θ _A _i _i
= =

  − =

♦

Jumlah mol produk reaksi = jumlah mol reaktan

Contoh: Reaksi gas CO dengan air pada proses gasifikasi

batubara:

STOIKIOMETRI REAKSI KIMIA SISTEM BATCH-4 Pada sistem batch dengan sistem volume reaksi tetap:

V sistem setiap saat (t = t) sama dengan V sistem mula- mula, atau: V = V

)

X C 1 (

V ) X 1 ( n

C _{A A} ^{A A} _{A − =} − =

   

jika: ♦ Selama reaksi berlangsung, V tetap atau ρ tetap ♦ Dalam sistem batch fase gas, reaktor dilengkapi dengan

  − = _{A B A} ^{A B A} _B

X a b C

V X a b n

C θ θ

  

  

X a c C C θ

   

 

X a d C C θ

Dengan demikian: Dengan cara yang sama, diperoleh:

instrumen pengatur suhu dan tekanan, sedemikian sehingga V tetap.

Kondisi sistem volume reaksi konstan (atau tetap) dapat dicapai

Coba Anda ulangi (penyusunan tabel stoikiometri tadi), jika konversi reaksi dinyatakan terhadap B (X

V ) X n ( a c n

B )

Konsentrasi setiap komponen yang dinyatakan dalam konversi:

V ) X 1 ( n

V n C ^{A A A} _A

− = = V )

X n ( a b n

V n C ^{A A B} ^B _B

− = =

V X a b n

  − =

V n C ^{A A C} ^C _C

STOIKIOMETRI REAKSI KIMIA SISTEM BATCH-3 Sistem batch dengan volume reaksi tetap

V X a c n

C ^{A C A} _C    

 

V ) X n ( a d n

V n C ^{A A D} ^D _D

V X a d n

C ^{A D A} ^D    

 

n n = θ

(i menyatakan komponen-komponen sistem reaksi selain A) atau: atau: atau: dengan:

= A C A C

CO + H ₂ O CO ₂ + H ₂ 2 mol 2 mol (jika z-factor dianggap tetap)

= _{A D A D}

STOIKIOMETRI REAKSI KIMIA SISTEM BATCH (dalam Tingkat Reaksi) Hubungan antara Derajat Konversi dan

Untuk reaksi homogen tunggal: a A + b B c C + d D

Tingkat Reaksi (Molar Extent of Reaction)

dan pada sistem batch, dapat disusun tabel stoikiometrinya (sesudah tercapai tingkat reaksi sebesar ) sebagai berikut:

ε Komponen Mol awal Mol terbentuk Mol tersisa (tingkat reaksi)

ε n n a

A n A0 a = −

A A ε − ε

B n _B0 C n _C0

(konversi reaksi)

X Coba Anda isikan kolom- i

(konversi reaktan i) D n D0 kolom yang lain di sini…!!!

Inert (I) n _I0 Jumlah n _T0

Contoh Soal: Contoh Soal:

Reaksi homogen fase cair:

3 A + B C + 2 D dilangsungkan dalam reaktor batch pada T dan P tetap,

3 Untuk reaksi homogen fase gas: A + 3 B → →

→ → dengan volume sistem reaksi sebesar 1 dm . Campuran

2 R + S yang berlangsung pada kondisi mula-mula mengandung A dengan konsentrasi 20

3 gmol/dm dan B sebesar 5 gmol/dm . isotermal dalam sebuah reaktor sistem batch

Berapakah molar extent of reaction dan konsentrasi bervolume tetap, turunkanlah hubungan antara hasil jika konversi A: tekanan parsial A (p ), B (p ), R (p ), dan

A B R (a) 15%, dan

S (p ) sebagai fungsi tekanan totalnya (P) S

(b) 90% setiap saat. Campuran awal reaksi terdiri atas:

Berikan komentar Anda…!!! A – 30%-mol, B – 50%-mol, R – 5%-mol, dan sisanya berupa gas inert.

Untuk memperoleh hubungan antara tekanan parsial dan tekanan total sistem reaksi, berdasarkan Gas-gas diasumsikan berkelakuan ideal stoikiometri, silakan Anda pelajari sendiri pada handout kuliah, halaman 5.

PERSAMAAN KINETIKA ATAU KECEPATAN REAKSI

Problem: Persamaan kinetika atau kecepatan reaksi:

hubungan matematika yang menggambarkan besarnya

Set up a stoichiometric table for the

perubahan jumlah mol sebuah komponen reaksi i seiring

following reaction and express the

dengan perubahan waktu, sesuai dengan definisi

concentration of each species in the reaction kecepatan reaksi di bagian sebelumnya. as function of conversion evaluating all

Bagaimana

Data-data dan persamaan-persamaan kecepatan constants.

persamaan reaksi yang tersedia dari literatur kinetika sebuah

C H + ½ O CH (O)CH

reaksi dapat

Metode-metode untuk memperoleh data

diperoleh?

o kecepatan reaksi dari percobaan di The feed enters at 6 atm and 260 C and is a r = ...? laboratorium, menganalisisnya, dan stoichiometric mixture of air and ethylene. menginterpretasikannya.

(Fogler, 1992, p. 97) Postulasi mekanisme reaksi untuk memprediksi

KEMOLEKULAN, ORDE, DAN KEMOLEKULAN, ORDE, DAN KONSTANTA KECEPATAN REAKSI-1 KONSTANTA KECEPATAN REAKSI-2

Untuk model persamaan kecepatan (atau kinetika) reaksi yang berbentuk hukum pangkat , persamaan kecepatan Kemolekulan (Molecularity) Reaksi: reaksi homogen dapat dituliskan sebagai fungsi konsentrasi banyaknya molekul zat pereaksi (reaktan) dalam

reaktan-reaktannya, atau: sebuah persamaan stoikiometri reaksi yang sederhana.

r = f (C ) atau: r = f (k, C ) _{i i} Kemolekulan reaksi selalu berupa bilangan bulat positif.

α αα α ββββ γγγγ

Persamaan ini lazim dituliskan sebagai: r = k C A C B C C ....

r Contoh: Reaksi: a A + b B c C + d D

Untuk reaksi: a A + b B c C + d D Kemolekulan reaksinya = a + b

αα α α ββββ

persamaan kecepatan reaksinya dapat dituliskan: r = k C A C B Reaksi: 2 A + B 3 C + 2 D

Kemolekulan reaksinya = 2 + 1 = 3 dengan: C , C konsentrasi reaktan A, B _{A B ≡} , orde reaksi terhadap A, B

α β ≡ Reaksi dengan kemolekulan 1 (satu): reaksi unimolekuler.

k konstanta atau tetapan kecepatan reaksi

≡ Reaksi dengan kemolekulan 2 (dua): reaksi bimolekuler.

Pada reaksi fase gas, dan reaksi berlangsung pada volume Reaksi dengan kemolekulan 3 (tiga): reaksi trimolekuler

tetap secara isotermal, kecepatan reaksi kadang-kadang atau termolekuler dinyatakan sebagai perubahan tekanan per satuan waktu.
KEMOLEKULAN, ORDE, DAN KONSTANTA KECEPATAN REAKSI-3 Orde Reaksi
Orde reaksi (reaction order) merupakan jumlah pangkat
faktor konsentrasi reaktan-reaktan di dalam persamaan kecepatan (atau kinetika) reaksi.
Orde reaksi hanya dapat ditentukan berdasarkan interpretasi data hasil percobaan di laboratorium. Orde reaksi dapat berupa bilangan bulat positif, pecahan, ataupun nol.
r
Jika persamaan kecepatan reaksi: a A + b B c C + d D
α αα α ββββ
adalah: r = k C C _{A B} maka: orde reaksi terhadap A
α ≡
orde reaksi terhadap B
β ≡ orde reaksi keseluruhan (atau disebut orde reaksi saja). α β ≡
Untuk reaksi elementer : orde reaksi = kemolekulan reaksi
(Hill, 1977)
Untuk reaksi non-elementer : orde reaksi ≠ kemolekulan reaksi
KEMOLEKULAN, ORDE, DAN KEMOLEKULAN, ORDE, DAN KONSTANTA KECEPATAN REAKSI-4 KONSTANTA KECEPATAN REAKSI-5 Konstanta Kecepatan Reaksi (Rate Constant) - 1 Konstanta Kecepatan Reaksi (Rate Constant) - 2
Disebut juga kecepatan reaksi spesifik (specific rate) Berdasarkan satuan-satuan yang sangat spesifik untuk setiap
Jika sebuah reaksi dengan reaktan tunggal A mempunyai kecepatan orde reaksi yang berlainan, harga k sebuah reaksi kimia reaksi yang berorde n sebesar: _n _n secara tidak langsung dapat mengindikasikan besarnya
' r k p
= A r k C atau: orde reaksi tersebut.
= _A
maka reaksi tsb. mempunyai harga konstanta kecepatan reaksi sebesar:
(Coba jabarkanlah satuan-satuan konstanta kecepatan reaksi r r yang berorde 0, 1, 2, 3, dan ½ )
'
k atau: = k = _n _n
C p _{A A} Harga k sangat dipengaruhi oleh suhu. Pada reaksi fase gas,
Karena dalam hal ini C A biasa dinyatakan dalam satuan mol A per harga k juga dipengaruhi oleh katalis, tekanan total sistem, dsb.
satuan volume reaksi dan r dalam satuan mol A per satuan volume
Pada reaksi fase cair, harga k juga dipengaruhi oleh tekanan total
reaksi per satuan waktu, maka secara umum harga k dapat dinyatakan
sistem, kekuatan ion, pemilihan pelarut, dsb. Namun demikian, dalam satuan: _{1 − n} pengaruh faktor-faktor ini biasanya sangat kecil sehingga dapat
 mol  − ¹ ^{1 − n −} ¹
Problem: Sebuah reaksi homogen fase gas pada 300
4
1
1 .
b. Berapakah nilai konstanta laju reaksinya jika dinyatakan dalam kombinasi satuan: molar (untuk konsentrasi) dan menit (untuk waktu)
a. Berorde berapakah reaksi ini?
s
atm
C mempunyai nilai konstanta laju reaksi sebesar 5 x 10
o
dinaikkan menjadi 4 kali lipat, menjadi berapa kali lipatkah kecepatan reaksinya?
Problem: Laju reaksi homogen: A + B C + D adalah: r = k C
A
c. Jika C
b. Tuliskan salah satu contoh satuan konstanta kecepatan reaksinya.
a. Berapakah orde reaksi ini?
B ½
C
A ½
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KECEPATAN REAKSI Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi:
PENGARUH SUHU TERHADAP KONSTANTA KECEPATAN REAKSI
1. Suhu (T)
energi atau tenaga aktivasi reaksi R
Ea 1 R A ln k ln − = Pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi yang digambarkan tersebut di atas tidak berlaku untuk kasus reaksi-reaksi biokimia
T
k ₂ k ₃ k ₄ k ₅ ^…
T T ^{1 T} ^{2 T} ^{3 T} ^{4 T} ⁵ ^… k k ₁
Penentuan Energi Aktivasi Reaksi berdasarkan Percobaan Ea sebuah reaksi dapat diketahui melalui percobaan kinetika reaksi pada berbagai suhu T yang berbeda-beda.
H) untuk Kasus Reaksi Sederhana T Ê ⁱⁿ ^g ^k â ^t ⁿ ê ^rg ⁱ (Kasus reaksi eksotermik) (Kasus reaksi endotermik)
∆∆∆∆
Jika T makin besar, maka k juga makin besar Gambaran Energi Aktivasi (Ea) dan Panas Reaksi (
T R Ea exp ≡ faktor eksponensial
  −
   
≡ suhu absolut
konstanta gas universal (R = 8,314 J/mol.K = 1,987 kal/mol.K = 82,06 cm ³ .atm/mol.K) T
≡
≡
2. Komposisi campuran reaksi (C)
− = T R Ea
3. Tekanan (P)
4. Keberadaan katalis atau inhibitor
5. Parameter-parameter yang berhubungan dengan proses transfer secara fisik (misalnya: kondisi aliran, tingkat pencampuran, parameter-parameter perpindahan massa antarfase, kesetimbangan fase, luas bidang kontak antarfase, parameter-parameter perpindahan panas, dsb.
Secara sederhana, pengaruh suhu terhadap sebagian besar reaksi kimia dapat didekati melalui korelasi yang disampaikan oleh Arrhenius, yakni:
  
Pada reaksi homogen non-katalitik, hanya faktor (1), (2), dan (3) yang mempengaruhi kecepatan reaksi. Pada reaksi katalitik, faktor (4) atau faktor katalis juga berperan mempengaruhi kecepatan reaksi. Pada sistem reaksi heterogen (di mana problem yang dihadapi menjadi jauh lebih kompleks dibandingkan dengan sistem reaksi homogen), faktor (5) juga mempengaruhi kecepatan reaksi.
A exp k dengan:
Ea
k
≡
konstanta kecepatan reaksi A
≡
faktor frekuensi tumbukan reaksi (atau disebut juga faktor
pre-eksponensial)
  
1
I
5
2
1
3
1
1
1 .
b. Berapakah kecepatan reaksi pada 20
, A A , A A C C C
Y _{A / P =} , A , P P
): A awal mol P membentuk bereaksi yang A mol
): Perolehan (Yield) Sebuah Produk Reaksi Perolehan sebuah produk P terhadap reaktan A (Y
Konversi sebuah reaktan A (X A
1 X A ≤ ≤
X − =
, A A , A A F F F
X − =
Y − =
X − =
A n n n
X _A = = , A A , A
A awal mol A i terkonvers yang mol
? Konversi Sebuah Reaktan A awal mol A bereaksi yang mol
( ) ( ) k T k T k T k T
P P A A / P n n n
P P A A / P
ν ν , A , P P
P P A A / P n n n n
− ν
ν ν _{, P P} _P _A C C
− − =
A / P F F F F S
A , A , P P P P A
= ν ν
S − −
= A , A , P P
1
S A / P
): A bereaksi yang mol P membentuk bereaksi yang A mol
Selektivitas overall sebuah produk P terhadap reaktan A (S
ν Selektivitas (Fractional Yield) Produk Reaksi
A C C −
ν ν , P P P
F F F Y − =
( ) ( ) ...........
2
Problem: Sebuah reaksi homogen mempunyai energi pengaktifan sebesar 65 kJ mol
Harga k yang teramati untuk reaksi fase gas:
mol
dan 2,53 x 10
C masing-masing adalah 3,02 x 10
C dan 443 o
2 pada 356 o
2
2 HI ⇔ H
C, jika data yang lain tetap? Problem:
3 s
o
C?
a. Pada suhu berapa kecepatannya menjadi 1/10 kali kecepatan pada 100 o
detik
mol liter
C reaksi ini mempunyai kecepatan sebesar 7,8 x 10
. Pada suhu 100 o
dm
. Jika perubahan entalpi reaksinya (dianggap tetap pada rentang suhu yang ditinjau) adalah ∆ H = 16,32 kJ/mol, berapakah besarnya energi aktivasi reaksi ini dalam arah maju (forward) maupun kebalikannya (reverse)?
1
ke T
1
2
2
2
1
, maka:
2
1
Problem: Ada dua reaksi homogen berorde dua dengan konstanta laju k
. Jika suhu reaksi dinaikkan dari T
2
> Ea
1
serta Ea
2
dan k
1
P/A
P/A
Hubungan antara perolehan, konversi, dan selektivitas: Hubungan antara Derajat Konversi dan Tingkat Reaksi (Molar Extent of Reaction)
Y X . S =
P / A A P / A Instantaneous fractional yield sebuah produk P
ε (tingkat reaksi) terhadap reaktan A (s ):
P/A
kecepa tan pembentuka n P r P s = = _{P / A}
X i (konversi reaksi) kecepa tan berkurangn ya A − r A
Pada sebuah sistem (untuk multiple reactions)
ε k reaksi paralel: moles of desired product formed n − n
P P Selektivit as = = moles of undesired product formed n n
− R R r r desired P
Selektivit as = = r r undesired R
Yield & Selectivity in a Yield & Selectivity in a Yield & Selectivity in a Yield & Selectivity in a Test Yourself! Test Yourself! Test Yourself! Test Yourself!
Dehydrogenation Reactor Dehydrogenation Reactor Dehydrogenation Reactor Dehydrogenation Reactor Consider the following pair of reactions: Reaksi fase-gas:
A
2 B (desired)
C H C H + H (1)
2
6
2
4
2 A C (undesired) C H + H
2 CH (2)
2
6
2
4 Suppose 100 mol of A is fed to a batch reactor and the final product contains 20 mol of A, 140 mol of B, Kondisi awal: 85%-mol etana and sisanya and 10 mol of C. Calculate: inert (I). (a) The fractional conversion of A
Fractional conversion etana = 0,70
(b) The percentage selectivity of B & C relative to A Fractional yield (selektivitas) etilena = 0,60.
(c) The extents of the first and second reactions Calculate the molar composition of the product gas.
CONTOH SOAL Problem (Fogler, 1992, p. 531)
P
1 Oksidasi formaldehida yang menghasilkan asam
Sistem reaksi paralel: formiat berlangsung dalam fase gas menurut
A
2
reaksi sbb:
Q R +
HCHO + ½ O HCOOH
berlangsung dalam sebuah reaktor bervolume tetap yang beroperasi
2
secara batch. Jika:
2 HCHO HCOOCH
3
# mula-mula hanya terdapat A dan Q dengan konsentrasi
yang berlangsung simultan. Jika k = 0,7
1
masing-masing sebesar: C = 0,5 mol/L dan C = 0,01 mol/L,
A0 Q0 3 ½ -1 3 -1 (dm /mol) min dan k = 0,6 (dm /mol) min .
2
# selektivitas (overall fractional yield) terhadap pembentukan P
Laju alir volumetrik umpan masuk = 100
sebesar 80%,
3 o dm /min pada 5 atm dan 140
C. Umpan berupa
# dan banyaknya A yang telah bereaksi pada suatu saat sebesar 35%,
campuran: HCHO 66,7% dan O 33,3%. Waktu
2
maka berapa: ruang = 10 menit.
a) konsentrasi A, P, Q, dan R pada saat tersebut?
a. Berapa konversi HCHO?
b) yield (atau perolehan) produk P pada saat tersebut?
b. Berapa yield dan selektivitas HCOOH?

DASAR-DASAR KINETIKA REAKSI KIMIA