bab 7_kinetika reaksi

BAB VII

KINETIKA REAKSI KIMIA

PENDAHULUAN

• KINETIKA KIMIA : ILMU YANG MEMPELAJARI LAJU REAKSI, DAN SEBERAPA CEPAT PROSES REAKSI BERLANGSUNG DALAM WAKTU TERTENTU.

• MEMPELAJARI KINETIKA REAKSI :1. IDENTIFIKASI REAKTAN DAN PRODUK2. TULISKAN REAKSI KIMIA-NYA3. MENGHITUNG KONSENTRASI SALAH SATU

REAKTAN ATAU PRODUK SELAMA INTERVAL WAKTU TERTENTU

LAJU REAKSI KIMIA

• LAJU ATAU KECEPATAN REAKSI KIMIA ADALAH PERUBAHAN KONSENTRASI PEREAKSI ATAU HASIL REAKSI (PRODUK) YANG TERJADI DALAM WAKTU TERTENTU.

• REAKSI :2A + B → 3C + 4DDAPAT BERLAKU :r=- ½ LAJU MENGHILANGNYA A (-1/2 d[A]/dt)

• = - Laju menghilangnya B (- d[B]/dt)• = 1/3 laju pembentukan C (+ 1/3 d[C]/dt)• =+ laju pembentukan D (+ ¼ d[D]/dt)(-) menunjukkan pengurangan jumlah, sedangkan tanda (+)

menunjukkan peningkatan jumlah.Perubahan konsentrasi biasanya dinyatakan dalam konsentrasi

molar, mol per liter, sehingga laju reaksi = mol L-1 detik -1 (mol perliter )

soal

• T uliskan persamaan- persamaan laju deferensial dari reaksi- reaksi berikut :

• 3A + B → 2C+ D + 2E• 2A + B →

• Penulisan Laju Reaksi untuk reaksi :A →C, adalah :

Laju , -rA= - d[A]/dtLaju pembentukan produk C adalah :Laju , rC= d[C]/dtDengan d menunjukkan perubahan keadaan

awal dan akhir reaksi

Hukum Laju Reaksi dan Konstanta Laju reaksi kimia

• Hukum laju menggambarkan hubungan antara laju sebagai fungsi konsentrasi pereaksi , konsentrasi produk dan temperatur.

• Persamaan matematik yang dikenal sebagai hukum laju atau persamaan laju reaksi :

Reaksi umum : aA + bB + ……..→ cC + dD + ….., dimana a,b, ….. merupakan koefisien reaksi, maka hukum laju reaksi dapat dinyatakan sebagai :

Laju = r= k[A]m [B]n ……..

• Dimana :r = laju reaksik = konstanta laju reaksi (tetapan laju)m,n = orde reaksi terhadap A dan Bm+n = total orde reaksiDalam rumus tersebut lambang [A], [B] menunjukkan konsentrasi molar.

Nilai k adalah tetapan laju yang bersifat spesifik untuk suatu reaksi , dan hanya tergantung pad temperatur, di mana satuan tetapan laju (k) tergantung pada orde reaksi.

• Persamaan hubungan antara laju reaksi dan konsentrasi pereaksi disebut persamaan laju atau hukum laju.

• K= laju/ [A]n [B]m Contoh :Reaksi : 2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g)

Konsentrasi [N2O5]= 0,08 M, hitunglah tetapan laju untuk reaksi tersebut?

Penyelesaian :Untuk N2O5 , jika reaksi dianggap berorde 1

Laju, r = k [N 2O5]

k= r/ [N 2O5]

Faktor yang mempengaruhi Laju Reaksi Kimia

• 1. Sifat dasar pereaksi • 2. Konsentrasi pereaksi• 3. Temperatur • 4. Pengadukan • 5. Katalis

Orde Reaksi

• Orde Reaksi dapat ditentukan dengan suatu percobaan (bentuk matematik) .

• Mekanisme Orde suatu reaksi adalah jumlah semua eksponen dari konsentrasi dalam persamaan laju reaksi.

• Orde I adalah laju suatu reaksi berbanding lurus dengan pangkat satu konsentrasi dari hanya satu pereaksi. Laju = k[A]

• Sehingga orde IILaju = k[A]2 laju berbanding lurus dengan

pangkat 2 suatu pereaksiAtau berbanding lurus dengan pangkat satu

konsentrasi dari dua pereaksi Laju = k[A] [B]Contoh Perhatikan reaksi umum : 2A + B2 → 2AB

Data eksperimen sbb :

• Eksperimen [A] [B2 ] laju,mol.L-1 s-

1 1) 0,5 0,5 1,6 x 10-4 2) 0,5 1,0 3,2 x 10-4 3) 1,0 1,0 3,2 x 10-4 Solusi : Data percobaan 2 dan 1 menunjukkan bila [B2 ]

diduakalikan, maka laju reaksi dua kalinya.

Jadi reaksi tersebut berode pertama dalam B2 . Dan membandingkan dari percobaan 3 dan 2 terlihat bahwa bila konsentrasi A diduakalikan , maka laju reaksi tidak berubah, jadi reaksi berode 0 terhadap A.

Persamaan Laju yang terjadi : laju = k[A]0. [B2 ]=

k= [B2 ]

Orde Pertama

• Reaksi :• A → B• Hukum laju orde pertama untuk komsumsi

reaktan A secara integral adalah :• r = - d[A]/dt = k [A]• - ∫ d[A]/[A] = k ∫ dt• Sehingga -ln [A]t/[A]o = k.t

• ln [A]t = -k.t+ ln [A]o atau

• [A]= [A]o e -kt

Orde kedua

• Reaksi : A + B → produk• Reaksi : 2A → produk• Jika [A]=[B], berlaku persamaan :• Laju, r= - d[A]/dt = k [A]2 , diintegralkan:• - ∫ d[A]/[A] 2 = k ∫dt• Sehingga diperoleh :

• Laju,r = 1/[A]t – 1/[Ao]= k.t

• Atau laju, r= 1/[A]t = k.t + 1/[Ao]

Orde Nol

• Reaksi : A→ B• r= - d[A]/dt = k. [A]o =k• Laju reaksi, r =k = tetap, diintegralkan• [A]t – [A]o = -k.t

Orde Tiga

Reaksi : 3A → produk r= - d[A]/dt = k. [A]3

∫ d[A]/[A] 3 = - k ∫dt- Menghasilkan :k.t = ½ [1/[A]2-1/[Ao]2]

Waktu Paruh (t1/2)

• Indikasi yang bermanfaat tentang laju reaksi kimia, adalah waktu paruh t1/2 suatu zat, yaitu waktu yang diperlukan oleh zat itu agar konsentrasinya menjadi separuh nilai awalnya. Waktu paruh bergantung pada konsentrasi awal zat, secara khas untuk reaksi dengan orde yang berlainan.

Waktu paruh reaksi orde pertama

• -ln [A]t/[A]o = k.t,

• setelah t = t1/2, dan

• [A]t = 1/2[A]o , maka

• k.t1/2 = -ln ½[Ao]/[Ao]• k.t1/2 = -ln1/2 = ln 2• Jadi t1/2= ln 2/k = 0,693/k• Perhatian : reaksi orde I, untuk waktu paruh reaktan tidak bergantung pada konsentrasi awal

Waktu paruh untuk orde II

• Laju,r = 1/[A]t – 1/[Ao]= k.t

• Waktu paruh : t=t1/2 dan [At]= ½[Ao], maka akan menghasilkan persamaan :

• t1/2 = 1/k.[Ao]• Ket :Waktu paruh bergantung pada konsentrasi awal, makin

besar konsentrasi awal, makin sedikit waktu yang diperlukan agar konsentrasinya turun menjadi separuh nilai awalnya. Jika pengurang konsentrasi A, waktu paruh makin panjang.

Waktu paruh untuk reaksi orde nol

• [A]t – [A]o = -k.t• waktu paruh, t=t1/2, dan [At] =1/2[Ao], maka, • t1/2= [Ao]/2k

Pengaruh temperatur terhadap laju reaksi

• Temperatur mempengaruhi laju reaksi karena pengaruhnya pada tetapan laju reaksi (k). Hubungan antara temperatur dan tetapan laju reaksi dipelajari oleh Arrhenius (1889), Swedia dikenal dengan persamaan Arrhenius :

• k = A. e –Ea/R.T • Dimana : k= tetapan laju reaksi, Ea= energi

pengaktivan, A= tetapan Arrhenius, T= temperatur (K), R= tetapan gas ideal

• Energi aktivasi adalah energi minimum agar molekul- molekul dapat bereaksi. Semakin tinggi temperatur, nilai eksponen negatif makin kecil , sehingga nilai k makin besar, yang berarti laju semakin cepat (T ↑, k↑, r↑)

Soal

1.Reaksi komposisi : 2HI (g) + I2 (g) memiliki laju 9,51 x 10-9 L/mol. s pada temperatur 500K dan 1,10 x 10-5 L/mol.s pada temperatur 600K.

• Hitunglah energi pengaktivan reaksi tersebut!.2.Bila suatu reaksi berorde satu mempunyai energi

aktivasi (Ea) sebesar104.600 joule/mol dan untuk K= A. e –Ea/R.T , dimana nilai A adalah

5 x 10-13 detik -1 pada temperatur berapakah reaksi memiliki waktu paruh satu menit?