Kesetimbangan KimiaTugas Kimia Fisika

Universitas Indonesia2012

Soal Nomor 1

Kelompok 4Asyari Fauzan (1106069260)A Huda Fauzi Adzima (1106001321)Muslimah (1106017622)Saras wati Andini (1106006511)

Konstanta reaksi orde pertama, k, untuk ikatan C-N pada molekul N,N-dimetilnicotiamide diukur pada temperatur berbeda dengan menggunakan NMR (Nuclear Magnetic Resonance). Diperoleh hasil pengamatan sebagai berikut:

T 0C 10,0 15,7 21,5 27,5 33,2 38,5 45,7k sec -1 2,08 4,57 8,24 15,8 28,4 46,1 93,5

Tulislah persamaan Arrheniuss menjadi lebih lengkap. Ulangi soal no.1 dengan memplot dalam diagram x-y dimana sumbu y adalah data harga k hasil perhitungan dan sumbu x adalah harga k hasil percobaan. Berilah komentar anda hasil plot tersebut?Jawab:Persamaan Arhenius

Ea adalah energy aktivasi dari reaksi (dalam kilojoule per mol), R adalah konstanta gas (8,314J/K.mol), T adalah suhu mutlak, dan e adalah basis dari skala logaritma natural.Besaran A menyatakan frekuensi tumbukan dan dinamakan factor frekuensi.Faktor ini dapat dianggap sebagai konstanta tertentu dalam kisaran suhu yang cukup lebar. Persamaan ini dapat dinyatakan dengan dalam bentuk yang lebih baik dengan menghitung logaritma natural dkeidua sisi :

Persamaan ini dapat diubah ke bentuk persamaan linear :

Y m x cJadi plot ln k terhadap 1/T menghasilkan garis lurus yang kemiringannya m sama dengan -Ea/R dan titik potong b dengan sumbu y adalah ln A. Persamaan yang menghubungkan konstanta laju k1dan k2pada suhu T1 dan T2 dapat diguakan untuk menghitung energy aktivasi atau untuk menentukan konstanta laju pada suhu lain jika energy aktivasinya diketahui. Untuk menurunkan persamaan seperti itu kita mulai dengan persamaan

Dengan mengurangkan ln k2 dan ln k1dihasilkan:

Tabel Ringkasan dari Kinetika Reaksi Orde Pertama dan Kedua

Orde Hukum Laju Hukum Laju Intergrasi

Waktu Paruh

Satuan konstanta laju

0 Laju = k [A]t=[A]0-kt mol liter-1 det-1

1 Laju = k[A] ln[A]t=ln[A]0-kt det-1

2 Laju = k[A]2 liter mol-1 det-1

X (kpercobaan) 2,08 4,57 8,24 15,8 28,4 46,1 93,5

kperhitungan = ?

Atau

Diket:

R= 8,314

T 0C 10,0 15,7 21,5 27,5 33,2 38,5 45,7K 283 288,7 294.5 300,5 306,2 311,5 318,7

lnkT=−ERT

+ln k 0

1. lnkT=−79837

8,314 x 283+34,299

lnkT=−33,932+34,299

lnkT=¿0,367k T=1,443

2. lnkT=−79837

8,314 x 288,7+34,299

lnkT = - 33,262 + 34,299lnkT=¿1,037k T=2,82

3. lnkT=−79837

8,314 x 294,5+34,299

lnkT=−32,606+34,299

lnkT=1,693

k T=5,43

4. lnkT=−79837

8,314 x 300,5+34,299

lnkT=−31,956+34,299

lnkT=2,343

k T=10,41

5. lnkT=−79837

8,314 x 306,2+34,299

lnkT=−31,361+34,299

lnkT=2,938

k T=18,88

6. lnkT=−79837

8,314 x 311,5+34,299

lnkT=−30,827+34,299

lnkT=3,472

k T=32,20

7. lnkT=−79837

8,314 x 318,7+34,299

lnkT=−30,131+34,299

lnkT=4,168

k T=64,59

x kpercobaan 2,08 4,57 8,24 15,8 28,4 46,1 93,5y kperhitungan 1,44 2,82 5,43 10,41 18,88 32,20 64,59

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

70

f(x) = 0.694853410440601 x − 0.32720344577756R² = 0.999776524944479

Grafik K percobaan vs K perhitungan

k percobaan

k perhitungan

Nilai k dari pengukuran dan perhitungan tidak tepat sama. Hal ini dimungkinkan karena adanya nilai kesalahan relatif yang menjadikan perbedaan antara nilai pengukuran dengan perhitungan. Perbedaan yang timbul nilainya juga tidak begitu besar, dan pada grafik linier, hasil linierisasi masih menunjukkan nilai R2 mendekati satu yang artinya data tersebut masih bisa diterima.

Soal Nomor 2

R.T. Dilone mempelajari reaksi antara etilen bromida dan potasium iodida dalam metanol berkadar 99%, dan memperoleh hasil pengamatan sebagai berikut:

Temperatur: 59,72 0C

Konsentrasi Awal KI: 0,1531 kmol/m3

Konsentrasi Awal C2H4Br: 0,02864 kmol/m3

Waktu, ksec Fraksi Dibromida yang bereaksi

29,7 0,286340,5 0,363047,7 0,409955,8 0,457262,1 0,489072,9 0,539683,7 0,5795

Tugas:

Konsentrasi Awal KI (CBo) tetap 0,1531 kmol/m3, sedangkan rasio CBo/CAo adalah diubah-ubah misal menjadi 10, 15, 20, dst. Ulangi soal no. 2, buatlah plot dengan beberapa harga

rasio dalam diagram x-y dimana y adalah dan sumbu x adalah waktu reaksi berlangsung ( t). Dan hasilnya berilah komentar tentang mungkinkah harga k berubah-ubah perubahan rasio tersebut? Terangkan kenapa? Tunjukkan persamaan laju secara lengkap.

Persamaan Laju:

Fraksi konversi dari komponen A adalah sebagai berikut:

Dideferensiasikan sebagai berikut:

Sementara itu, konsentrasi komponen B adalah:

Mensubtitusi konsentrasi A dan B ke dalam persamaan hukum laju:

Mengintegrasi persamaan untuk t=0 dan XA=0 hingga t=t dan XA=XA,

Dimana ƟB=

Untuk memperoleh nilai k(CB0-3CA0), kita membentuk persamaan garis lurus dengan

Rasio CBo /CAo = 5, 10, 15

A. CBo /CAo =5

0,1531 kmol/m3 / CAo = 5

CAo = 0,0306

Waktu, ksec

x

Fraksi Dibromid

a yang bereaksi

(XA)

3 XA 1- XA

0 0 0 1 5,000 5,000 1,609429,7 0,2863 0,8589 0,7137 4,141 5,8021 1,7582

40,5 0,3630 1,089 0,637 3,911 6,1397 1,8147

47,7 0,4099 1,2297 0,5901 3,771 6,3904 1,8547

55,8 0,4572 1,3716 0,5428 3,628 6,6839 1,8997

62,1 0,4890 1,467 0,511 3,533 6,9139 1,9335

72,9 0,5396 1,6188 0,4604 3,382 7,3458 1,9941

83,7 0,5795 1,7385 0,4205 3,262 7,7574 2,0486

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

1

2

3

4

5

6

7

8

9

f(x) = 0.0331969544846051 x + 4.87583938253012R² = 0.991480121617492

Grafik Waktu Terhadap Diferensiasi Persamaan Fraksi

Y-Values

Linear (Y-Values)

Waktu

Diferensiasi persam

aan fraksi

k (CBo – 3CAo) = m

k= 0,0332/ (0,1531- 3x0,0306)

k = 0,542

B. CBo /CAo =10

0,1531 kmol/m3 / CAo = 10

CAo = 0,01531

Waktu, ksec

x

Fraksi Dibromid

a yang bereaksi

(XA)

3 XA 1- XA

0 0 0 1 10,000 10,0000 2,302529,7 0,2863 0,8589 0,7137 9,141 12,8080 2,5500

40,5 0,3630 1,089 0,637 8,911 13,9890 2,6382

47,7 0,4099 1,2297 0,5901 8,770 14,8624 2,6988

55,8 0,4572 1,3716 0,5428 8,628 15,8961 2,7660

62,1 0,4890 1,467 0,511 8,533 16,6986 2,8153

72,9 0,5396 1,6188 0,4604 8,381 18,2042 2,9016

83,7 0,5795 1,7385 0,4205 8,262 19,6468 2,9779

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

5

10

15

20

25

f(x) = 0.116131646958203 x + 9.56688021670014R² = 0.99153441612977

Grafik Waktu Terhadap Diferensiasi Persamaan Fraksi

Y-Values

Linear (Y-Values)

k (CBo – 3CAo) = m

k= 0,1161/ (0,1531- 3x0,01531)

k = 1,0833

C. CBo /CAo =15

0,1531 kmol/m3 / CAo =1 5

CAo = 0,0102

Waktu, ksec

x

Fraksi Dibromid

a yang bereaksi

(XA)

3 XA 1- XA

0 0 0 1 15,000 15,0000 2,708029,7 0,2863 0,8589 0,7137 14,141 19,8138 2,9863

40,5 0,3630 1,089 0,637 13,911 21,8383 3,0836

47,7 0,4099 1,2297 0,5901 13,770 23,3355 3,1499

55,8 0,4572 1,3716 0,5428 13,628 25,1076 3,2231

62,1 0,4890 1,467 0,511 13,533 26,4834 3,2622

72,9 0,5396 1,6188 0,4604 13,381 29,0643 3,3696

83,7 0,5795 1,7385 0,4205 13,262 31,5375 3,4511

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = 0.199083407704893 x + 14.257508852075R² = 0.99153410239544

Grafik Waktu Terhadap Diferensiasi Persamaan Fraksi

Y-ValuesLinear (Y-Values)

k (CBo – 3CAo) = m

k= 0,1991/ (0,1531- 3x0,0102)

k = 1,625

Nilai k berdasarkan perhitungan dalam rasio yang berbeda-beda tersebut menunjukkan hasil yang berbeda-beda. Hal ini dimungkinkan karena pada saat rasio CBo /CAo maka nilai konsentrasi CAo juga berubah untuk hasil pengukuran yang sama. Sehingga nilai konstanta laju atau k nya juga berubah.

Soal Nomor 3

Tabel berikut ini memberikan data laju awal [-d(B2H6)/dt] untuk reaksi fase gas antara diborane dan aseton pada suhu 114 0C:

Hukum laju:

.

Percobaan Tekanan Awal B2H6(torr)

Tekanan Awal Me2CO (torr)

Laju Awal x 103

(torr/sec)1 6.0 20.0 0.502 8.0 20.0 0.633 10.0 20.0 0.834 12.0 20.0 1.00

5 16.0 20.0 1.286 10.0 10.0 0.337 10.0 20.0 0.808 10.0 40.0 1.509 10.0 60.0 2.2110 10.0 100.0 3.33

Tulislah persamaan laju reaksinya secara lengkap. Ulangi soal no. 3 dengan memplot dalam diagram x-y dimana sumbu y adalah laju reaksi hasil perhitungan dan sumbu x adalah laju reaksi hasil percobaan. Berilah komentar anda hasil plot tersebut? Adakah perbedaan yang mencolok antara hasil perhitungan dengan hasil percobaan.Jawab:Persamaan laju reaksi:

Percobaan

Tekanan Awal

B2H6(torr)

Tekanan Awal

Me2CO (torr)

Laju Awal x

103

(torr/sec)

ln(laju)Y

ln pB2H6

ln pMe2CO

Laju

1 6.0 20.0 0.50 6,21 1,79 3,00 497,7012 8.0 20.0 0.63 6,45 2,08 3,00 632,7023 10.0 20.0 0.83 6,72 2,30 3,00 828,8174 12.0 20.0 1.00 6,91 2,48 3,00 1002,2475 16.0 20.0 1.28 7,15 2,77 3,00 1274,1056 10.0 10.0 0.33 5,80 2,30 2,30 330,2997 10.0 20.0 0.80 6,68 2,30 3,00 796,3198 10.0 40.0 1.50 7,31 2,30 3,69 1495,1779 10.0 60.0 2.21 7,70 2,30 4,09 2208,3410 10.0 100.0 3.33 8,11 2,30 4,61 3327,57

1. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 6,0+ln 20,0

ln ( laju )=1,543+1,791+2,995

ln (laju )=6,329

Laju = 560,595

2. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 8,0+ln 20,0

ln (laju )=1,543+2,079+2,995

ln ( laju )=6,617

Laju = 747,6983. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 10,0+ln 20,0

ln ( laju )=1,543+2,302+2,995

ln (laju )=6,84

Laju = 934,489

4. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 12,0+ln 20,0

ln ( laju )=1,543+2,484+2,995

ln (laju )=7,002

Laju = 1098,828

5. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 16,0+ln 20,0

ln ( laju )=1,543+2,772+2,995

ln (laju )=7,31

Laju = 1495,177

6. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 10,0+ln 10,0

ln ( laju )=1,543+2,302+2,302

ln (laju )=6,147

Laju = 467,313

7. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 10,0+ln 20,0

ln ( laju )=1,543+2,302+2,995

ln (laju )=6,84

Laju = 934,489

8. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 10,0+ln 40,0

ln ( laju )=1,543+2,302+3,688

ln (laju )=7,53

Laju = 1863,105

9. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 10,0+ln 60,0

ln ( laju )=1,543+2,302+4,094

ln (laju )=7,939

Laju = 2804,554

10. ln ( laju )=ln 4,68+ ln 10,0+ln 100,0

ln ( laju )=1,543+2,302+4,605

ln (laju )=8,45

Laju = 4675,072

No x y1 497,701 560,5952 632,702 747,6983 828,817 934,4894 1002,247 1098,8285 1274,105 1495,1776 330,299 467,3137 796,319 934,4898 1495,177 1863,1059 2208,34 2804,55410 3327,57 4675,072

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 35000

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

f(x) = 1.41491545447449 x − 195.411915888329R² = 0.992233116253713

Grafik Laju Pengukuran vs Perhitungan

Y-Values

Linear (Y-Values)

Laju Pengukuran

Laju Perhitungan

Pada perbandingan antara laju reaksi pada hasil percobaan dan pada perhitungan nampak adanya perbedaan, meskipin perbedaannya bila dirata-rata tidak begitu besar. Tapi semakin besar nilai tekanan perbedaan yang terjadi mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Berdasarkan grafik linier terlihat nilai R2 yang mendekati satu, artinya berbedaan tersebut masih dalam batas yang dapat diterima. Dimana dimungkinkan perbedaan tersebut timbul karen afaktor kesalahan relatif pada suatu pengukuran.

Soal Nomor 4

Untuk reaksi disosiasi termal satu arah paradehalidepada suhu 259 0C dan volume konstan, dihasilkan data sebagai berikut:

Time, hrs 0 1 2 3 4 ∞P total, mmHg 100 175 220 250 270 300

Reaksi merupakan reaksi orde 2

Tulislah persamaan laju reaksinya secara lengkap. Ulangi soal no. 4 dengan mengasumsikan reaksi berlangsung merupakan reaksi orde kedua dan berlangsung dalam sistem Batch bervolume konstan.Jawab: Persamaan Laju

A BAmount at t=0 nA0 nB0

Amount at t=t nA nB

Amounts that have reacted (nA0-nA) (nB0-nB)

Jumlah mol total setiap waktunya adalah sebagai berikut, dengan asumsi jumlah mol B mula-mula adalah 0:

Dengan mengaplikasikan persamaan gas ideal, diperoleh persamaan sebagai berikut:

Dimana,

PT= tekanan total

PA= tekanan parsial paraldehide pada t = t

PA0= tekanan parsial paraldehide pada t = 0

Time PT PA PA/PA0 ln (PA/PA0)0 100=PA0 100 1,0 01 175 62,5 0,625 -0,472 220 40,0 0,400 -0,91633 250 25,0 0,250 -1,38634 270 15,0 0,150 -1,8971∞ 300 0 0 -

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

Grafik Laju reaksi

Y-Values

Berdasarkan grafik terlihat bahwa reaksi belangsung adalah reaksi orde 2.

SOAL NO 5

Reaksi berikut ini dipelajari pada suhu 200 0C. Jika konsentrasi NOCL pada awalnya hanya

terdiri atas NOCl berubah seiring berjalannya waktu seusai dengan yang tertera pada tabel,

hitung orde reaksi dan konstanta laju reaksi.

Jawab:

Persamaan Laju Reaksi :

Laju=−1 [ ∆ NOCl ]

2 [ ∆ t ]=

1 [ ∆ NO ]2 [ ∆ t ]

=[∆ C l2 ]

[ ∆ t ]

Laju=−1d [ NOCl ]

2 [ dt ]=

1d [ NO ]2 [ dt ]

=d [C l2 ]

[ dt ]

Tabel data

t,sec 0 200 300 500

CNOCl, gmol/l 0,02 0,016 0,0145 0,012

Hukum Laju Orde Pertama

ln[A] = ln[A]0 – kt

Perhitungan

0 100 200 300 400 500 600

-4.5

-4.4

-4.3

-4.2

-4.1

-4

-3.9

-3.8

-3.7

-3.6

f(x) = − 0.00102021853576922 x − 3.92085657130769R² = 0.99783192187769

t, sec

ln C

a

m=k=−0.001 gmol/ s

Mencari konsentrasi

Saat t = 0 sec

ln[A] = ln[A]0 – kt

ln[A] = -3.912023005 – (-0.001)(0)

ln[A] = -3.912023005

[A] = 0.02

saat t = 200 sec

ln[A] = ln[A]0 – kt

ln[A] = -4.135166557– (-0.001)(200)

ln[A] = -3.935

[A] = 0.0195

saat t = 300 sec

t,sec CNOClActual ln CA

0 0,02 -3.912023005

200 0,016 -4.135166557

300 0,0145 -4.23360663

500 0,012 -4.422848629

ln[A] = ln[A]0 – kt

ln[A] = -4.23360663– (-0.001)(300)

ln[A] = -3.933

[A] = 0.0196

Saat t = 500 sec

ln[A] = ln[A]0 – kt

ln[A] = -4.422848629– (-0.001)(500)

ln[A] = -3.922

[A] = 0.0198

Persamaan Laju Reaksi Orde 1

v=k [ A]

Saat t = 0 sec

v = -0.001 [0.02]

saat t = 200 sec

v = -0.001 [0.0195]

saat t = 300 sec

v = -0.001 [0.0196]

saat t = 500 sec

v = -0.001 [0.0198]

SOAL NO 6

Reaksi dekomposisi pada fase gas:

Dioperasikan dalam reaktor bervolume konstan. Percobaan 1 hingga 5 dilakukan pada suhu

100 0C sedangkan percobaan 6 dilakukan pada suhu 110 0C.

Percobaan CA0(gmol/L) t ½ (min)

1 0,025 4,10

2 0,0133 7,70

3 0,01 9,80

4 0,05 1,96

5 0,075 1,30

6 0,025 2,00

Jawab:

Persamaan laju reaksi

Laju=−∆ [ A ]

∆ [ t ]=

∆ [ B ]∆ [t ]

=1∆ [C ]2 [ ∆t ]

Laju=−d [ A ]

d [ t ]=

d [ B ]d [ t ]

=1d [ C ]2 [ dt ]

Data-data yang telah diketahui

Orde raksi pada percobaan di atas adalah = 2

Energi Aktivasi E = 20383 cal/gmol

Faktor tumbukan ko = 1.19 x 1014 lgmol/min

k={¿¿k={2−1 }

t 12

(2−1 ) ¿¿k= 110 (1 ) [ Ao ] [ Ao ]= 1

10 k, saat t1 /2=10 menit [ Ao ]= 1

10 (1.19 x 1014 )

[ Ao ]=8.403 ×10−16

Mecari nilai k

k = 1.19 x 1014 exp (-20383/8.314)

k = 1.19 x 1014 exp (-2451.65)

k = 1.19 x 1014 (

Persamaan laju Reaksi

v=k ¿v=1.19 x1 014 ¿Tugas PR soal no 7 : Tulislah persamaan laju reaksinya secara lengkap

dari hasil perhitungan tersebut. Ulangi soal no. 7 ini dengan mengasumsikan bahwa reaksi

berlangsung mengikuti reaksi orde pertama. Berilah komentar hasil perhitungan anda.

Persamaan reaksi untuk orde pertama adalah :

-dc/dt = k1c

Dengan mengintegrasikannya dengan batas t = 0 dan t = t maka diperoleh :

∫c0

c

dc /d=−∫t=0

t=t

k1 dt

ln c – ln c0 = -k1t

ln c/c0 = -k1t

Waktu, t (ksec) C/C0 Ln c/c0

10,80 0,945 -0,056 0,005

24,48 0,912 -0,092 0,003

46,08 0,846 -0,167 0,003

54,72 0,809 -0,211 0,003

69,48 0,779 -0,249 0,003

88,56 0,730 -0,314 0,004

109,44 0,678 -0,388 0,003

126,72 0,638 -0,449 0,003

133,74 0,619 -0,479 0,003

140,76 0,590 -0,527 0,003

Dengan merata-ratakan konstanta laju kita memperoleh nilai k = 0,0033 m2/mol.secJika dibandingkan dengan perhitungan menggunakan orde kedua maka perhitungan dengan menggunakan orde pertama nilai k yang kita peroleh semakin kecil.

Soal Nomor 8

Tulislah persamaan laju reaksinya secara lengkap dari hasil perhitungan tersebut. Ulangi soal

no. 8 ini dengan mengasumsikan bahwa gas mengikuti hukum gas ideal, jika P0 (atm) adalah

tekanan awal reaktor. Buktikan bahwa t ½ = RT/kp0.

1) Karena reaksi dioperasikan pada sistem batch bervolume konstan, laju reaksi dapat

diformulasikan sebagai berikut:

………………………………………………(1)

dimana

……………………………………………………………….. (2)

Mengintegrasikan persamaan (1) dengan batas-batas t=0, CA=CA0 hingga t=t, CA=CA

memberikan hasil sebagai berikut:

2) Waktu paruh untuk reaksi orde ke-n dapat dirumuskan sebagai berikut:

Reaksi merupakan reaksi orde ke-2, sehingga bila disubtitusikan n=2 diperoleh hasil

sebagai berikut:

Dimana

Soal Nomor 9

Ulangi soal no. 9 ini dan tentukanlah harga k dan order reaksinya yang sesuai dengan data-

data yang ada. Apakah kinetika reaksi berorder satu atau order dua sudah sesuai?? Berilah

komentar dan bagaimanakah seharusnya langkah-langkah perhitungan agar didapat

persamaan laju reaksinya dengan harga k dan order reaksinya yang sesuai.

Time t, s

Konsentrasi CA,

mol/liter

ln

(CA0/CA) 1/CA

0 10=CA0 0 0,1

20 8

0,22314355

1 0,125

40 6

0,51082562

4 0,166667

60 50,69314718

1 0,2

120 3

1,20397280

4 0,333333

180 2

1,60943791

2 0,5

300 1

2,30258509

3 1

Untuk memudahkan menggunakan metode grafik untuk mengetahuii reaksi tersebut termasuk

orde keberapa.

Soal Nomor 10

Tentukanlah harga k la horde reaksi yang sesuai dengan data-data yang ada. Apakah orde reaksi satu sudah sesuai? Berilah komentar dan tulislah persamaan laju reaksinya secara lengkap dari hasil perhitungan tersebut dengan harga k dan orde reaksinya. Buatlah plot antara harga CA hasil percobaan (sumbu x) dengan CA hasil perhitungan (sumbu y), apakah cukup linear?

Pertama kita harus menentukan apakah benar orde reaksi dari data yang ada adalah orde satu. Cara yang dilakukan adalah dengan mengecek seluruh orde dengan memasukannya ke dalam grafik.

Data

Time (min) CA , mol/l4.0 0.0158

20.2 0.015240.0 0.014460.0 0.0136

120.0 0.0166180.0 0.0099

 Percobaan orde nol

Persamaan untuk orde nol adalah sebagai berikut.

CA = k t + CAo

y = m x + c

Time (min) CA , mol/l4.0 0.0158

20.2 0.015240.0 0.014460.0 0.0136

120.0 0.0116180.0 0.0099

Dengan menggunakan kalkulator, harga gradient dari grafik diatas dapat dicari yaitu dengan besar -3.37x10-5

Percobaan orde satu

Persamaan untuk orde satu adalah sebagai berikut.

ln CA =   k  t +  ln CAo

y = m x + c

Time (min) CA , mol/l ln CA

4.0 0.0158 -4.147720.2 0.0152 -4.186540.0 0.0144 -4.240560.0 0.0136 -4.2977

120.0 0.0116 -4.4568180.0 0.0099 -4.6152

 

Dengan menggunakan kalkulator, harga gradient dari grafik diatas dapat dicari yaitu dengan besar -2.67x10-3

Percobaan orde dua

Persamaan untuk orde dua adalah sebagai berikut.

1 = k t + 1

CA CAo

y = m x + c

Time (min) CA , mol/l 1/CA

4.0 0.0158 63.291120.2 0.0152 65.789440.0 0.0144 69.444460.0 0.0136 73.5294

120.0 0.0116 86.2069180.0 0.0099 101.0101

0 20.2 40 60 120 1800

20

40

60

80

100

120

Grafik Perbandingan Antara Waktu dengan 1/CA

Waktu [min]

1/C

A

Dengan menggunakan kalkulator, harga gradient dari grafik diatas dapat dicari yaitu dengan besar 0.2152

Karena data yang dibutuhkan tidak cukup banyak maka untuk menentukan orde pada data yang ada, digunakan pendekatan. Orde ditentukan dengan melihat dari gradient yang nilainya mendekati 1. Orde dengan grafik yang memiliki gradient terdekat dari nilai 1 adalah orde 2 dengan besar gradient 0.2152.

Persamaan yang dipakai untuk orde kedua adalah

1 = k t + 1

CA CAo

y = m x + c

Persamaan lengkap untuk dilakukannya perhitungan adalah sebagai berikut

1  = 0.2152.t + 62.5

CA                           

 Dari persamaan tersebut, bisa kita cari berapakah CA yang didapat dari hasil perhitungan (kita asumsikan konsentrasi awal dari reaktan adalah 0.0160 mol/l)

Time (min) CA (percobaan) CA (perhitungan)4 0.0158 0.0158

20.2 0.0152 0.015040 0.0144 0.014160 0.0136 0.0133

120 0.0116 0.0113180 0.0099 0.00988

Berikut adalah grafik perbandingan antara konsentrasi hasil percobaan dengan konsentrasi hasil perhitungan

0.0158

0.0152

0.0144

0.0136

0.0116

0.009900000000000030

0.0060.0120.018

Grafik Perbandingan Antara Kon-sentrasi Percobaan dengan Konsen-

trasi Perhitungan

CA Percobaan

CA P

erhi

tung

an

Hasil grafik yang dibuat antara konsentrasi percobaan dengan konsentrasi perhitungan (seperti terlihat pada grafik) menunjukan kelinearan karena perbandingan dari x dan y nya tidak signifikan. Maka gradiennya mendekati angka 1 atau dapat dikatakan lurus.

Perhitungan lebih jelasnya dapat dilakukan dengan kalkulator. Gradien yang terhitung adalah sebesar 0.9964

Soal Nomor 11

Uraikan apa yang dimaksud dengan penentu laju reaksi? Pada prinsipnya, step reaksi yang manakah sebagai penentu berlangsungnya reaksi secara keseluruhan.

Sebuah laju reaksi elementer ditentukan oleh laju reaksi yang paling lambat. Hal tersebut sering disebut sebagai langkah penentu laju reaksi. Dapat dilihat pada contoh sebagai berikut.

2 NO + O2 2NO2

seperti padapersamaan reaksi diatas, laju reaksi dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut.

V = k [NO2] 2 [O2][NO]Persamaan reaksi diatas didapat dari turunan reaksi yang telah ada sebelumnya. Reaksi tersebut terbagi menjadi 2 tahap. Tahap pertama yaitu adalah tahap reaksi dengan kecepatan reaksi cepat dan satu lagi adalah tahap reaksi dengan kecepatan reaksi lambat.NO + NO N2O2

N2O2 + O2 2NO2

Reaksi diatas masing-masing memiliki kesetimbangan dengan laju reaksi ceoat (reaksi pertama) dan kesetimbangan dengan laju reaksi lambat (reaksi kedua). Masing-masing dari reaksi diatas memiliki laju reaksi masing-masing.

Laju reaksi pada reaksi pertama v = k1 [N2O2] [NO]2

Laju reaksi pada reaksi kedua v = k 2 [NO2] 2 [N2O2][O2]

diantara kedua konstanta yang ada yaitu k1

Soal Nomor 12

Berdasarakan contoh soal nomor 12:

Apa yang dimaksud dengan laju reaksi sesaat dan tunjukkan beberapa laju reaksi sesaat yang telah dihitung?

Ulangi contoh soal nomor 12 ini, selesaikanlah dengan metode integrasi untuk mendapatkan harga kinetika orde reaksi n dan k. Samakah hasil perhitungan anda dengan hasil contoh soal?

Beberapa laju reaksi sesaat yang telah dihitung

Jawab Laju Sesaat

Laju sesaat adalah laju pada saat tertentu. Laju reaksi berubah dari waktu ke waktu. Pada umumnya, laju reaksi makin kecil seiring dengan bertambahnya waktu reaksi. oleh karena itu, plot konsentrasi terhadap waktu berbentuk garis lengkung, seperti gambar di bawah ini. Laju sesaat pada waktu t dapat ditentukan dari kemiringan (gradien) tangen pada saat t tersebut, sebagai berikut.

1. Lukis garis singgung pada saat t2. Lukis segitiga untuk menentukan kemiringan3. laju sesaat = kemiringan tangen

Laju sesaat yang telah dihitung

Rumus laju reaksi sesaat adalah dCA/dt sehingga tabel laju reaksi sesaat adalah

Waktut,s

dCA/dt

0 (10-0)/(0-75) = -0.1333

20 (10-0)/(-3-94) = -0.1031

40 (10-0)/(-21-131) = -0.0658

60 (8-0)/(-15-180) = - 0.0410

120 (6-0)/(-10-252) = -0.0238

180 (4-1)/(24-255) = -0.0108

300 (3-1)/(-10-300) = - 0.0065

Metode ini Integrasi mencocokkan persamaan laju reaksi dengan data hasil

percobaan. Dengan metode integral ini:

i. Pada sistem konstan volume, persamaan kecepatan reaksi penghilang

reaktan akan mengikut bentuk:

(4.e.13)

Atau pada kasus yang lebih terbatas dapat dituliskan sebagai

(4.e.14)

ii. Persamaan diatas disusun ulang menjadi (4.e.15)

Kemudian diintegrasikan menjadi (4.e.16)

Fungsi konsentrasi proporsional dengan waktu dan diplot sehingga menghasilkan garis lurus dengan slope k untuk persamaan kecepatan reaksi yang diuji.

Maka dari tabel diatas apabila dikerjakan dengan metoda integrasi

Apabila orde reaksi 0, maka sumbu X adalah waktu dan sumbu Y adalah CA

Maka grafik dari tabel diatas adalah

0 50 100 150 200 250 300 35002468

1012

f(x) = − 0.0275083612040134 x + 7.82943143812709R² = 0.808058110367893

Grafik waktu vs konsentrasi

Series2Linear (Series2)

Waktu (s)

CA

Karena grafik tidak linear maka reaksi diatas tidak terjadi pada orde 0.

Waktu (x) CA

0 1020 840 660 5120 3180 2300 1

Apabila orde reaksi 1 maka rumus integrasinya

Ln CA = -k t + ln CA0

Dimana ln CA menjadi sumbu Y dan t menjadi sumbu X maka tabelnya

Waktu (x) ln CA0 2,30258

520 2,07944

240 1,79175

960 1,60943

8120 1,098612180 0,693147300 0

Sehingga grafiknya

0 50 100 150 200 250 300 3500

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = − 0.00758572313791398 x + 2.14810059212317R² = 0.979034427384874

ln CA

ln CALinear (ln CA)

waktu (s)

ln C

A

Karena grafik diatas tidak linear maka reaksi diatas tidak terjadi pada orde 1.

Karena reaksi diatas tidak terjadi pada orde 0 maupun orde 1 , akan tetapi grafik menunjukan adanya kecenderungan linear pada grafik orde 1 maka dicoba grafik dengan orde pada rentang 0-1 yaitu orde 1.43

Apabila reaksi terjadi pada orde 1.43 maka rumus integrasinya

2.325 CA-0.43= -k t + 2.325CA0-0.43

Dimana sumbu Y adalah 2.325 CA-0.43 dan sumbu X nya adalah waktu (s) sehingga tabelnya

Waktu 2.325 CA-0.43

(x)

0 -0,86382

20 -0,95081

40 -1,07601

60 -1,16377

120 -1,44964

180 -1,72576

300 -2,325

Sehingga grafiknya adalah

0 50 100 150 200 250 300 350

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

f(x) = − 0.0048460915266007 x − 0.866517998394132R² = 0.99959614645301

2,324CA-0.43

Series2Linear (Series2)

waktu (s)

2,32

4CA

-̂o.4

3

Karena grafiknya linear maka reaksi benar terjadi di orde 1.43.

Dari grafik diatas didapat persamaan linear y = -0,0048x - 0,8665 sehingga nilai K yang didapat adalah -0.0048.

Hasil perhitungan orde n yang kami hitung sama dengan orde n dari contoh soal, sedangkan nilai k yang kami hitung berbeda dari contoh soal sebab dicontoh soal tidak terdapat nilai k.

Untuk orde nol.

0 50 100 150 200 250 300 3500

2

4

6

8

10

12

orde nol

Series2

Time

Conc

entr

ation

Reaksi ini bukan merupakan orde nol karena jika reaksi ini orde nol maka grafik yang

terbentuk akan membentuk garis lurus.

Untuk orde pertama.

100 150 200 250 300 3500

500,000,000

1,000,000,000

1,500,000,000

2,000,000,000

2,500,000,0002,302,585,093

orde pertama

0,223143551 0,510825624 0,693147181

Time

Ln C

Reaksi ini bukan merupakan orde pertama karena jika reaksi ini orde pertama maka grafik

yang terbentuk akan membentuk garis lurus.

Untuk orde kedua.

0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.20

50

100

150

200

250

300

350

f(x) = − 299 x + 599R² = 1

Orde dua

Series1Linear (Series1)

1/C

Tim

e

Reaksi ini merupakan reaksi orde kedua karena ketika diplot kedalam grafik yang

mencerminkan hubungan 1/C dan Time grafik yang didapatkan adalah garis lurus.

Penurunan t1/2

dcdt

=−k [ C ]2

∫[C ]0

12

[C ]0dc

[ C ]2=−∫

0

t 12

k dt

1[C ]0

=k t12

t12= 1

[C ]0 k

Dari table diketahui bahwa t12

adalah 60 s.

60 = 1

10 k

K = 0,00167

Jadi kesimpulannya reaksi diatas adalah reaksi dengan orde 2, langkah-langkah untuk

menenetukan orde dan nilai k yang sesuai adalah pertama kita bisa mencari orde reaksi

dengan metode grafik, setelah mengetahui orde reaksinya maka turunkan rumus t12

. setelah

itu barulah bisa menghitung nilai k.