9/21/2012

1

KINETIKA KIMIALaju Reaksi

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia - FMIPAUniversitas Gadjah Mada (UGM)

Drs. Iqmal Tahir, M.Si.

Laboratorium Kimia Fisika,, Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 55281

Tel : 087 838 565 047; Fax : 0274-565188 Email :

iqmal@ugm.ac.id atau iqmal.tahir@yahoo.com

Website :http://iqmal.staff.ugm.ac.id

http://iqmaltahir.wordpress.com

Kajian reaksi

)()(23)(

21

322 gNHgHgN +Kasus

)()(21)( 222 lOHgOgH +

1/ molkJGor-16.63

-237.19

Termodinamika: membuktikan reaksi berlangsung spontanTermodinamika: membuktikan reaksi berlangsung spontan(reaksi akan dapat berlangsung)Termodinamika : tidak akan dapat menjawab

(1) Bagaimana reaksi dapat terjadi ?

(2) Berapa cepat reaksi terjadi ?

(3) Bagaimana mekanisme reaksi yang terjadi ?LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

)()(23)(

21

322 gNHgHgN +

)()(21)( 222 lOHgOgH +

T, P, katalis

T, katalis

Kinetika kimia

Kinetika kimiaKajian reaksi

Kinetika kimia

Mengkaji laju dan mekanisme suatu reaksi kimia

Sistem reaksi tidak berada dalam keadaankesetimbangan

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Laju reaksi

Laju reaksi dapat ditentukan dengan pengamatan perubahan konsentrasi spesies-spesiesnya baik dari sisi kuantitas reaktan atau produknya sebagai fungsi dari waktu.

= = akhir awal

akhir awal

konsentrasi konsentrasi [...]lajuwaktu waktu t

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Laju reaksi = =

akhir awal

akhir awal

konsentrasi konsentrasi [...]lajuwaktu waktu t

Satuan laju = (satuan konsentrasi/satuan waktu)Dalam SI :

mol/m3/sSecara praktis :

mol dm3 s1 atau mol dm3 s1

Untuk mempelajari laju reaksi : Identifikasi reaktan atau produk Perumusan reaksi yang terjadi Mengukur konsentrasi dari salah satu reaktan atau reaktan pada setiap

selang waktu tertentu. Pengukuran salah satu spesies dengan cara kontinyu lebih

bermanfaat.

mol dm s atau mol dm s

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Laju reaksi contoh 1Reaksi dekomposisi N2O5 :Dinitrogen pentoksida mengikuti reaksi :

Reaksi dapat dilangsungkan padakondisi pelarut yang inert seperti CCl4. Saat N2O5 terdekomposisi, maka N2O4

+2 5 2 4 22N O (g) 2N O (g) O (g)

2 5 p 2 4 masuk pada pelarut dan O2 akanterlepas dan dapat diukur.Pengukuran O2 yang dihasilkan dapatdilakukan dengan mudah denganmenjaga temperatur konstan, pengadukan tabung untuk mencegahkejenuhan larutan.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

9/21/2012

2

Data pengamatan(satuan mL O2 pada kondisi STP.)

Plot data

Laju reaksi rata-rata : Dihitung berdasarkan laju pembentukan O2 setiap

selang waktu tertentu :Laju pembentukan O2 =

2Vol Ot

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Laju reaksi yang berlangsung cepat :Dilakukan dengan pengukuran pada setiap selang waktu tertentu dan diambil tangen grafik pada konsentrasi awal :

Laju pembentukan O2

Laju awal reaksi :Laju pembentukan pada selang waktu awal ketika reaktan-reaktanmulai dicampurkan.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Laju reaksi dan stokhiometri pada contoh 1.Untuk reaksi dekomposisi N2O5 maka stokhiometri dapat diterapkan untukmenghitung konsentrasi N2O5 dari reaksi:

Untuk setiap mol O2 yang terbentuk maka 2 mol N2O5 akan terdekomposisi.Laju reaksi menjadi :

+2 5 2 4 22N O (g) 2N O (g) O (g)

= = 2 2 5[O ] 1 [N O ]r .

t 2 t

Grafik reaksi :

t 2 t

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Pada reaksi tersebut, konsentrasi reaktan butil khlorida C4H9Cl

C4H9Cl(aq) + H2O(l) C4H9OH(aq) + HCl(aq)

Laju reaksiContoh 2:

4 9diukur pada variasi waktu.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Laju reaksi rerata untuk setiap interval adalah dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi dibagi dengan perubahan waktu.

Laju rerata =[C4H9Cl]t

Catatan : Laju reaksi akanberkurang selama prosesberkurang selama prosesberlangsung.

Hal ini karena setelahproses berlangsung makajumlah tumbukan darimolekul-molekul reaktanakan semakin berkurang.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Plot dari konsentrasi lawan waktu untuk reaksi yang terjadi akan menghasilkan gambaran berikut.

Slope garis (tangen kemiringan garis) pada setiap titik merupakan laju awal pada waktu tersebut.

C4H9Cl(aq) + H2O(l) C4H9OH(aq) + HCl(aq)

Semua reaksi akan selalumelambat selama prosesberlangsung, konsekuensinyaindikator terbaik untuk lajureaksi adalah ditentukan padalaju di awal reaksi.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

9/21/2012

3

Laju reaksi dan stokhiometri pada contoh 2.

Pada reaksi ini, rasio dari C4H9Cl terhadap C4H9OH adalah 1:1.

Jadi laju pengurangan C4H9Cl adalah sama

C4H9Cl(aq) + H2O(l) C4H9OH(aq) + HCl(aq)

dengan laju pertumbuhan C4H9OH.

Laju =-[C4H9Cl]t =

[C4H9OH]t

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Bagaimana jika rasio tidak 1:1?

2 HI(g) H2(g) + I2(g)maka,

laju = 1 [HI] = [I2]

Laju reaksi dan stokhiometri (contoh 3)

laju 2 t = t

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Secara umum, laju untuk reaksi Laju reaksi dan stokhiometri

= = =

1 [A] 1 [B]laju r . .a t b t1 [E] 1 [F]

+ + + +aA bB ... eE fF ...

Terlihat tentang laju reaksi bahwa perubahan lajureaksi sebagai fungsi dari perubahan konsentrasi.

+ = + 1 [E] 1 [F] = . .e t f t

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Contoh :Laju pembentukan NO (g) pada reaksi2NOBr (g) 2 NO (g) + Br2 (g)adalah sebesar 1,6.10-4 M.dt-1. Berapa laju konsumsi NOBr ?

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Konsentrasi dan Laju (contoh 1)Hubungan antara laju awal dan konsentrasi dapat digambarkan dengan mengetahui tangen pada kurva reaksi dekomposisi N2O5yang telah diukur

Data menunjukkan bahwa laju berbanding langsung dengan konsentrasi mengikuti hubungan : = = 2 5laju r k.[N O ]

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Konsentrasi dan Laju (contoh 4)NH4+(aq) + NO2(aq) N2(g) + 2 H2O(l)

Membandingkan eksperimen 1 dan 2, tampak jika [NH4+] berlipat dua, maka laju awal reaksi juga berlipat dua.

Membandingkan eksperimen 5 dan 6, tampak jika [NO2]

berlipat dua, maka laju awal reaksi juga berlipat dua.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

9/21/2012

4

NH4+(aq) + NO2(aq) N2(g) + 2 H2O(l)

Hal ini berartiLaju [NH4+]Laju [NO2]

Laju [NH+] [NO2]Laju [NH ] [NO2 ]or

Laju = k [NH4+] [NO2]

Persamaan ini disebut sebagai persamaanlaju reaksi dan k adalah konstanta lajureaksi.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Hukum laju reaksi Hukum laju reaksi menyatakan hubungan antara laju reaksi

dan konsentrasi dari reaktan. Pangkat dari konsentrasi menunjukkan order reaksi

terhadap masing-masing reaktan. Order reaksi secara keseluruhan adalah jumlahan dari

masing-masing order untuk setiap reaktan. Contoh :

Laju = k [NH4+] [NO2]

Order satu terhadap [NH4+]Order satu terhadap [NO2

]Order total adalah dua.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Hukum laju reaksi secara umum Persamaan laju reaksi:

[ ] [ ] [ ] LBAkr L=k : konstanta laju reaksi (koefisien laju)

k = f (T, P)

, , adalah order reaksi atau order reaksi parsial+ + + n adalah order keseluruhan

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Order reaksiokr =[ ]Akr =[ ]2Akr = [ ][ ]BAkr =

[ ] [ ]BAk 2 [ ][ ]2BAkr

Order nol

Order satu

Order dua

Order tiga[ ] [ ]BAkr 2= [ ][ ]BAkr =[ ][ ] 2= BAkr[ ][ ] 2/1BAkr =

[ ][ ] [ ]( )2/11/ BBAkr =

Order tiga

Order minus satu

Order satu setengah

Order kompleksLABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM

Persamaan laju reaksiReaksi Persamaan laju reaksi

2252 42 ONOON +

HIIH 222 + [ ][ ]22 IHkr =[ ]52ONkr =

Order reaksi

HBrBrH 222 + [ ][ ][ ] [ ]22/1

22/1 BrHBrj

BrHkr +=

COCHCHOCH + 43 [ ] 2/33CHOCHkr =

Catatan :

Persamaan laju reaksi harus ditentukan secara eksperimen, merupakan persamaan empiris.

Bentuk persamaan laju akan dapat menentukan mekanisme reaksi.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia FMIPA, UGM