BAB IV macam reaksi kimia (2)

MACAM-MACAM REAKSI

  Reaksi kimia dapat kita amati dari adanya perubahan, misalnya perubahan warna, perubahan wujud, dan yang utama adalah perubahan zat yang disertai perubahan energy dalam bentuk kalor. Reaksi kimia merupakan kunci utama ilmu kimia.Dengan mereaksikan suatu zat berarti kita mengubah zat itu menjadi zat lain, baik sifat maupun wujudnya. Dengan demikian, bila kita mengharapkan suatu zat yang memiliki ciri-ciri tertentu, kita harus berupaya mencari bahan baku yang bila direaksikan dengan zat tertentu menghasilkan zat yang kita harapkan. Para pakar kimia berusaha menciptakan bahan-bahan baru yang sangat bermanfaat bagi kepentingan umat manusia.Berikut akan dijelaskan beberapa jenis reaksi kimia yang dapat dilakukan dilaboratorium.

  Dengan mengetahui beberapa sifat atau jenis reaksi, kita dapat memahami reaksi-reaksi kimia lebih mudah.Umumnya, reaksi-reaksi kimia digolongkan menurut jenisnya sebagai berikut:

1. REAKSI PENGGABUNGAN

  Reaksi penggabungan adalah reaksi dimana dua buah zat bergabung membentuk zat ketiga.Kasus paling sederhana adalah bila dua unsure bereaksi membentuk senyawa. Misalnya logam natrium bereaksi dengan gas klor membentuk natrium klorida. Persamaan reaksinya:

  2Na(s) +Cl (g) → 2NaCl(s)

  2 Contoh lain misalnya reaksi antara fosfor putih dan gas klor. Dalam jumlah klor terbatas, fosfor bereaksi membentuk fosfortriklorida, PCl , suatu cairan tak berwarna.

  3 P (s) + 6Cl (g) → 4PCl (l)

  4

  2

  3 Jika klor yang tersedia berlebih, maka senyawa fosfor yang dihasilkan adalah fosforpentaklorida, PCl , suatu zat padat berwarna putih.

  5 P (s) + 10Cl (g) → 4PCl (s)

  4

  2

  5 Reaksi penggabungan lain melibatkan senyawa sebagai pereaksi. Misalnya: fosfortriklorida bereaksi dengan gas klor membentuk fosforpentaklorida. Persamaanreaksinya: PCl 3 (l) + Cl 2 (g) → PCl 5 (s)

2. REAKSI PENGURAIAN

  Reaksi penguraian adalah reaksi bila senyawa tunggal bereaksi membentuk dua atau lebih zat. Biasanya reaksi ini membutuhkan kenaikan suhu agar senyawa yang dapat terurai dengan menaikkan suhu misalnya KclO .Senyawa ini bila dipanaskan akan terurai menjadi KCl dan gas

  3 oksigen. Persamaan reaksinya: KClO 3 (s) → 2KCl(s) + 3O 2 (g)

  Penguraian kalium klorat biasa digunakan untuk membangkit kan gas oksigensecara laboratorium.

  Reaksi penguraian biasa diterapkan dalam pengolahan batu kapur di daerah cipatat Jawa Barat. Batu kapur,CaCO 3 hasil penggalian agar dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan perlu diolah lebih lanjut dijadikan batu tohor, CaO. Pengolahan batu kapur ini dilakukan dengan cara pemanggangan batu kapur dalam tungku. Persamaan kimia yang terjadi adalah: CaCO 3 (s) → CaO(s) + CO 2 (g) Pada reaksi ini, senyawa tunggal diuraikan menjadi dua zat yang berbeda.

  Reaksi kimia/Perubahan kimia selalu menghasilkan zat baru. Zat-zat yang dihasilkan dapat berupa endapan, gas, perubahan warna dan perubahan suhu. Berdasarkan proses yang terjadi pada suatu reaksi kimia maka reaksi kimia dapat kita golongkan menjadi 7 jenis reaksi meliputi reaksi pembentukan, penguraian, pengendapan, pertukaran, netralisasi, pembakaran atau oksidasi, dan reduksi.

• O
• 3H

  b. Reaksi penguraian dari senyawa menjadi senyawa yang lebih sederhana, seperti :

  3 → N

  2

  2

  2. Pengraian Etana C

  2 H 6 → 2 C + 3 H

  2

  1. Reaksi Penguraian Senyawa Hidrogen Karbonat menjadi Air dan Karbondioksida H

  a. Reaksi penguraian senyawa menjadi unsur-unsur penyusunnya

  2 CO

  3 → H

  2 O + CO

  2

  2. ReaksiPengraiansenyawakalsiumKarbonatmenjadiKalsium Oksida danKarbondioksida CaCO

  3 → CaO + CO

  1. Penguraian Amoniak NH

  Reaksi penguraian merupakan reaksi kebalikan dari reaksi pembentukan. Pada reaksi penguraian, senyawa terurai menjadi senyawa yang lebih sederhana atau menjadi unsur- unsurnya. Seperti pada reaksi berikut ini:

  2 Umumnya reaksi penguraian tidak berlangsung secara spontan, namun memerlukan energy dari luar, misalnya listrik, panas atau dengan bantuan cahaya matahari.

  b. Pembentukan Amoniak N

  3. REAKSI PEMBENTUKAN

  Reaksi pembentukan merupakan penggabungan atom-atom dari beberapa unsure membentuk senyawa baru. Contoh untuk reaksi ini adalah a. Pembentukan molekul air

  2H

  2

  2 → 2 H

  2 O

  2

  4. REAKSI PENGURAIAN

  2 → 2 NH

  3

  c. Pembentukan Etana

  2 C + 3H 2 → C

  2 H

  6

• 3H

  5. REAKSI PERTUKARAN

  Reaksi pertukaran adalah reaksi yang disertai dengan pertukaran antara kation-kation ataupun pertukaran antar anion, dalam istilah lainnya disebut dengan ion exchange. Pada peristiwa reaksi pertukaran maka salah satu produk dapat berupa endapan atau bentuk gas sehingga zat terpisahkan.

  Ba(Cl 2 (aq) + Na

  2 SO 4 → 2 NaCl + BaSO 4 (s) Dalam reaksi ini atom Ba berpindah pasangan dengan atom Cl, membentuk endapan putih BaSO4.

  6. REAKSI NETRALISASI

  Reaksi netralisasi adalah reaksi penetralan asam oleh basa dan menghasilkan air. Hasil air merupakan produk dari reaksi antara ion H

• ) pembawa sifat basa,
• Pembawa sifat asam dengan ion hidroksida (OH

  Reaksi : H + OH → H

  2 O Reaksi : HCl + NaOH → NaCl + H O

  2

• Reaksi ion : H
• Cl
• Na

  OH → Na Cl + H OH Reaksi netralisasi yang lain ditunjukan oleh reaksi antara asam sulfat H

  2 SO 4 dengan calcium hidroksidaCa(OH) , seperti dibawah ini :

  2 Reaksi : H SO Ca(OH) → CaSO + 2 H O

  2

  4

  2

  4

  2 2- 2+ 2+ 2- - +

  2 H SO4 + Ca

  2 OH → Ca SO4 + 2H

  2 OH

  7. REAKSI PEMBAKARAN

  Reaksi pembakaran adalah reaksi dari unsure maupun senyawa dengan oksigen. Reaksi pembakaran ini ditunjukkan dalam pada persamaan dibawah ini :Reaksi pembakaran logam besi

  4 Fe + 3 O → 2 Fe O

  2

  2

  3 Dari persamaan tampak bahwa reaksi pembakaran ditunjukkan dengan adanya gas oksigen.Contoh lain dari reaksi ini adalah pembakaran dari salah satu campuran bahan bakar : C H + 11 O → 7 CO + 8 H O

  7

  16

  2

  2

  2 Reaksi diatas juga mengindikasikan adanya gas oksigen. Reaksi pembakaran sering juga disebut dengan reaksi oksidasi.

  8. REAKSI OKSIDASI DAN REDUKSI

  Reaksi yang mengikat oksigen dinamakan reaksi oksidasi dan reaksi yang melepaskan oksigen dinamakan reaksi reduksi. Pada perkembangan berikutnya ditemukan bahwa reaksi redoks tidak selalu melibatkan oksigen. Para ahli meninjau dari serah terima elektron. Reaksi oksidasi melepaskan electron sedangkan reaksi reduksi menerima elektron. Pada perkembangan terakhir, reaksi redoks didasarkan pada perubahan bilangan oksidasi.

  LATIHAN

  1. Ozon diuraikan dengan rantai listrik

  k 1

  NO + O

  3 NO 2 + O

  2

  →

  NO + Ok 2 NO + O

  2

  2

  →

  Bagaiman hukum laju reaksi pada keadaan mantap untuk pembentukan O 2 ?

  Jawaban : d [NO 2]

  = k [ NO ] [O ] – k [NO ] [O] = 0 ....(1) -

  1

  3

  2

  2

  dt d [NO ]

  = -k [NO] [O ] + k [NO ] [O] = 0 ....(2) -

  1

  3

  2

  2

  dt d [O 2]

  1 [NO] [O 3 ] + k 2 [NO

  2 ] [O] = 0 ....(3) -

  dt = k

  ____________________________________________ + Eliminasi persamaan 2 dan 3

  d [O 2]

• 2 [NO

  2 ] [O] ....(4)

  dt = 2k

  Cari konsentrasi [NO 2 ] dari persamaan 1 k [ NO ] [O ] – k [NO ] [O] = 0

  1

  3

  2

  2

  k 1[NO ][O3 ]

  k [NO ] =

  2

  2 [ O]

  NO O 3] k 1 [ ] [

  Subsitusikan persamaan 5 ke 4

  [ NO ] [ O 3 ] d [ O 2 ] k 1 k 1

• x [O] → k = 2 k

  2

  2

  k 2 k 2 dt = 2 k [ O ]

  r = k [NO] [O ]

  3

  2. Untuk penguraian ozon

  2O ⇄ 3O

  3

  2 Hukum laju adalah:

  2 O 3)

  d [ O3 ] (

• dt = k

  ( O2) Ramalkan suatu mekanisme yang menjelaskan hukum laju ini.

  Jawaban:

  2 ( O 3)

  2 -1 1) r = k = k [O ] [O ]

  3

  2 O2) ( total komponen dalam tahap penentu laju adalah 2

  2O – O = 4O, atau O +O

  3

  2

  3 2) ramal mekanisme, r ditentukan oleh tahap lambat

  O 3 + O → 2O 2 (tahap penentu laju) 3) mencari asal O 3 melalui reaksi pembentukan O 3 yang berlangsung cepat

  O ⇄ O + O + O (cepat)

  3

  2

  2 O + O k 3

  2O (lambat)

  3

  2

  →

  O 3 ⇄ O 2 + O (cepat) _________________________+

  2O → 3O

  3

  2 Bukti kebenaran mekanisme, dengan pendekatan setimbang

  2O → 3O

  3

  3

  [ O 2 ] [ O] [ O3 ]

  K = → [O] = K ....(3) [ O 3] ....(1) [ O 2] r = k [O ] [O] ....(2)

  3

  3 [ O3 ]

  = k [O ] , k = keefekif = Kf = k

  3

  3

  3 [ O 2] K → k

  2 [ O3 ]

  = k , terbukti, r = r eksperimen teori

  O 2]

  [

  2

  5 k1 N O NO +NO k2 NO 2 + NO

  3 N

  2 O

  3 k3 NO + NO NO +O + NO

  2

  3

  2

  3 k4 NO + NO

  2NO

  3

  2 Tentukan persamaan laju terhadap N

  2 O 5 dengan menggunakan pendekatan keadaan mantap untuk NO dan NO

  3 Jawab: −

  2 ]

  d [N O dt k O

  [ NO ] ¿

  1 [ N

  2 5 ]−k 2 [ N O 2 ] [ N O 3 ]−k 3 [ N O 2 ] [ N O 3 ]+k 3 [ N O 2 ] [ N O 3 ]+ k 4 [ N O 3 ] −

  d [N O

  3 ] = k O [ NO ]

  1 [ N

  2 5 ]−k 2 [ N O 2 ] [ N O 3 ]−k 3 [ N O 2 ] [ N O 3 ]−k 4 [ N O 3 ]=0

  dt

  − d [ NO ]

  k

  = 1 [ N O 2 ] [ N O 3 ]−k 4 [ N O 2 ] [ N O 3 ]=0

  dt

  − O

  2 5 ]

  d [N

  =− k [ N O ]+ k

  1

  2

  5

  2

  2

  3 [ N O ] [ N O ]=0

  dt

  − O

  2 5 ]

  d [N k NO

  =− [ ] 3 [ N O 2 ] [ N O 3 ]−k 4 [ N O 3 ] terhadap NO

  dt k O [ NO ]

  1 [ N

  2 5 ]−k 2 [ N O 2 ] [ N O 3 ]−k 3 [ N O 2 ] [ N O 3 ]−k 4 [ N O 3 ]

  k O [ NO ]

  1 [ N

  2 5 ]=k 2 [ N O 2 ] [ N O 3 ]+ k 3 [ N O 2 ] [ N O 3 ]+ k 4 [ N O 3 ]

  k O [ NO ] ¿

  1 [ N

  2 5 ]= Nilainyak 2 , k 3 , k 4 <<<dapatdiabaikan

  [NO3] = K1 [N2O3]

  − d [ N O ]

  2

  ¿ NO N O ¿ = -K3 [

  3 NO O

  2 [ N

  2 5 ] K1-K4 [ ¿ K1 [

  2

  5

  dt N O NO

¿ ¿ NO ¿

  = K1 [

  2 5 {K3 [ 2 - K4 [ }

  O r = k [ N

  2 5 ]

  d [ N O

  − ]

  2

  NO dt

  5 NO

• 1
• CO 290 CH
• CH

  ]

  2 COC

  2 H

  2

  33

  a. Apakah hasil yang penting dari mekanisme ini?

  b. Perlihatkanlah bahwa laju pembentukan CH

  4 adalah orde pertama terhadap aseton dan konstanta laju keseluruhan diberikan sebagai : k =

  [ k 1 k 2 k 3 k 4

  nol, k 1 sangat kecil

  →

  c. Berapakah energi aktifasi secara keseluruhan dari reaksi ini? Jawaban:

  5. Suatu reaksi reversibel: A⇄B Keduanya adalah reaksi orde pertama. Jika konsentrasi dari A adalah A dan B adalah nol dan jika y mol/L dari A telah bereaksi pada waktu t, integrasi persamaan laju reaksinya.

  Ungkapkan K -1 dalam bentuk konstanta kesetimbangan K.

  Jawab : A B

  d [ A ] dt

  = - k

  1 [A] + k2[B]

  d [ y ] dt = k

  CH

  2 COCH 3 k 4

  4. Berikut ini adalah mekanisme hinpositik dekomposisi termal dari aseton.

  3 COCH 3 k 2

  E/kJ mol

  CH

  3 COCH

  3 k 1

  →

  2CH

  3

  3 + CH

  →

  2 CO 200 CH 3 + CH

  CH 4 + CH

  2 COCH

  3

  63 CH

  2 COCH

  3 k 3

  →

  CH

  3

  1 [a-y] + k 2 [b+y]……………(1) a = a , b = b pada awal reaksi A = a dan B = 0 pada reaksi setimbang dx/dt = 0

  d [x ]

  [a-ye] – k ye = 0………….(2)

  1

  2

  dt = k

  k [a-ye] = k ye

   1

  2

  k 2 ye

  k =

  a− ye………………………...(3)

  substitusipersamaan 2 ke 3 :

  k 2Ye dx

  2 y

  dt = a− y ] [a-y] k

  [

  k 2 ye a− y k 2 y [a− ye] dx [ ] − dt = a− yc]

  [

  k 2

  = [ a− ye]{ye(a-y)-y(a-ye)}

  k 2

  = [ a− ye] {a(ye-y)} k (a-ye) = k ye

   1

  2 k2 = k 1(a− ye)

  ye dy

  (a-y) – k 1(a− ye) y

  1

  dt = k ye ¿ k 1 ye ¿ ¿

  y

  k 1 ¿ ye {a(ye-y)}

  6. Rotasi massa dari A. Bromonitrokamfer pada 285°C K diikuti dengan mengukur rotasi optiknya. Jika sudut rotasi awal d o = 189° dan sudut rotasi pada posisi kesetimbangan (d -3 ) = 31,3°, hitung k 1 + k 2 (jumlah reaksi kedepan dan reaksi kebelakang) dari: Waktu/jam :

  3

  5

  7

  24

  72 ɑ (°) : 169,0 156,0 146,0 84,5 37,3

  1 jawaban: d = 189 , de = 31,3 , R = 94,5 , Re = 15,65 , R=a

  X = 94,5 -15,65 = 78,85 T

  R R R

  −

  xT k 1 at e

  ln=

  ¿ = = kt Xe− X = Xt atauln R−R R − R e e t= 3 jam 94,5−15,65 94,5 ln

  169−15,65 = 94,5−15,65 .3 78,85 94,5.3 jam ln

  153,35 = 78,85 ln 0,5=3,6 jam k

  1 − 0,69=3,6 jam . k

  1

  k =− 0,19/ jam

  1 t = 5 jam

  78,85 94,5 ln

  1 140,35 = 78,85 .5 jam k

  0,58=6 jam k −

  1 0,1

  −

  k =

  1

  jam

  t = 7 jam 78,85 94,5 ln

  1 130,15 = 78,85 .7 jam k

  k =− 0,06/ jam

  1 t = 24 jam

  78,85 94,5 ln

  1 68,85 = 78,85 .24 jam k

  k 0,005/ jam

  =

  1 t = 72 jam

  78,85 94,5 ln

  1 21,65 = 78,85 .72 jam k

  k 0,01/ jam

  =

  1

  7. Suatu senyawa A dapat menghasilkan dua senyawa yaitu B dan C dalam suatu reaski

• 1 -1 konsekutif. Masing-masing mempunyai konstanta laju reaksi 0,15 menit dan 0,06 menit .

  Berapa waktu paroh dari A? Bila konsentrasi awal dari A adalah 0,1M setelah berapa menit konsentrasi awal dari A adalah 0,1M setelah berapa menit konsentrasi B= 0,05M?

  Jawaban:

  Reaksi orde 1 A B a = A = 0.1 M − d [ A ] r = = k [A]

  1

  1

  dt d [ A ]

  − r 2 = = k 2 [A]

  dt

  ’ r = k [A] r total

  ’ 0,15/menit + 0,06/menit = k [0,05 M]

  0,21/menit = k’ [0,05 M] k’= 4,2/Mmenit = k waktu paroh A = waktu setelah setengah A bereaksi o Reaksi orde 1 ln 2 0,693 t 1/2 =

  k = 4.2 = 9,9 sekon

  o tB ? ln A 0 1 t = ln

  A k

  0,1 M

  1 = ln

  0,05 M 4,2/Mmenit

  = 9,9sekon t 1/2 = tB, karena konsentrasi = 0,05M