kimia dasar

Kimia DasarStoikiometri, Kesetimbangan, danLajuReaksi

Fakultas Teknologi Pertanian

Instiper Jogjakarta

NAME OR LOGO

Reaksi Kimia

2

NAME OR LOGO

Persamaan Kimia

Menunjukkan reaktan, produk, perubahanenergy, perubahan fase, jenis katalis, dsb.

Reaktan

Bahan kimia yang mengalami perubahan

dalam suatu reaksi

Produk

Bahan kimia yang terbentuk dalam suatu

reaksi

3

REAKTAN PRODUK

CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)

1 molekul gas metan bereaksi dengan 2 molekul gas oksigen menghasilkan 1 molekul gas karbondioksida dan 2

molekul uap air

NAME OR LOGO

Jenis-Jenis Reaksi Kimia

Kombinasi

2Na(s) + Cl2(g) 2NaCl(s)

Dekomposisi

2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)

Substitusi

Zn(s)+CuSO4(aq) ZnSO4(aq)+Cu(s)

H2SO4(aq)+2NaOH(aq) Na2SO4(aq)+H2O(l)

Pembakaran

C3H8(g)+5O2(g) 3CO2(g)+4H2O(l)

Redoks

4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)

Reduksi: O: -4 -6

Oksidasi: Fe: +2 +3

4

NAME OR LOGO

Bagaimana Reaksi Kimia dapat Terjadi?Tubrukan antar molekul transfer energy kinetik pemecahan dan pembentukan ikatan

A-B + C C-A + B Reaksi Akhir

5

A-B + C C-A-B 1. Pembentukan Ikatan C-A

Opsi 1

C-A-B C-A + B 2. Pemecahan Ikatan A-B

A-B + C A + B + C 1. Pemecahan ikatan A-B

A + B + C C-A + B 2. Pembentukan ikatan C-A

Opsi 2

NAME OR LOGO

Keberadaan KatalisMempercepat reaksi dengan mengurangi energy aktivasi

1. Memberikan tempat bereaksi

A-B + C C-A + B

6

A-B + C A-B-C

Reaksi diinginkan

Tanpa katalis

A-B-C A + B-C

A-B + C A-B-K +CDengan katalis (K)

A-B-K + C C-A-B-K

C-A-B-K C-A + B-K

NAME OR LOGO

Keberadaan KatalisMempercepat reaksi dengan mengurangi energy aktivasi

2. Memberikan jalur reaksi baru

A-B + C C-A + B

7

A-B + C A-B-C

Reaksi diinginkan

Tanpa katalis

A-B-C A + B-C

A-B + C A-B + K-CDengan katalis (K)

A-B + K-C C-A + B-K

NAME OR LOGO

Stoikiometri

Perbandingan kuantitatif antara reaktan denganproduk dalam suatu reaksi kimia

8

1 𝑚𝑜𝑙 𝑁2 ≅ 2 mol NH3

3 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 ≅ 2 mol NH3

1 𝑚𝑜𝑙 𝑁2 ≅ 3 mol H2

Contoh: 6 mol H2 bereaksi sempurna dengan N2

untuk membentuk NH3. Berapa mol NH3 yang dihasilkan?

NAME OR LOGO

Stoikiometri16 gram H2 bereaksi sempurna dengan N2 membentuk NH3. Berapa gram NH3 yang dihasilkan dan N2 yang digunakan?

Ar H = 1 g/mol N = 14 g/mol

9

𝒏 =𝒎

(𝑨𝒓 𝒐𝒓 𝑴𝒓)

NAME OR LOGO

Stoikiometri Gas

Hitung volume gas nitrogen yang dihasilkan pada suhu 80 oC dan tekanan 823 mmHg denganmendekomposisikan 60 gram reaktan.

10

NAME OR LOGO

Pereaksi Pembatas

Reaktan yang habis digunakan dalam suatureaksi kimia

11

Pereaksi pembatas menentukan jumlah produk yang dapat dihasilkanReaktan yang menghasilkan produk lebih sedikit adalahpereaksi pembatasReaktan yang memiliki jumlah lebih dari kebutuhandisebut Pereaksi Berlebih

637.2 gr NH3 direaksikan dengan 1142 gr CO2.a. Senyawa manakah yang merupakan pereaksi

pembatasb. Hitunglah massa (NH2)2CO yang terbentukc. Berapa banyak massa pereaksi berlebih yang

tersisa pada akhir reaksi

NAME OR LOGO

Pereaksi Pembatas

𝑛𝑁𝐻3

=637.2 𝑔𝑟

17 𝑔𝑟/𝑚𝑜𝑙= 37.48 𝑚𝑜𝑙

12

𝑛𝑢𝑟𝑒𝑎 =1

2× 37.48 = 18.74 𝑚𝑜𝑙

𝑛𝐶𝑂2

=1142 𝑔𝑟

44 𝑔𝑟/𝑚𝑜𝑙= 25.95 𝑚𝑜𝑙 𝑛𝑢𝑟𝑒𝑎 =

1

1× 25.95 = 25.95 𝑚𝑜𝑙

Opsi 1: NH3 habis bereaksi

Opsi 2: CO2 habis bereaksi

NH3 sebagai pereaksi pembatas

𝑚𝐶𝑂2 = 18.74 𝑚𝑜𝑙 × 44𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙= 824.5𝑔𝑟𝑛𝐶𝑂2 =

1

1× 18.74 = 18.74 𝑚𝑜𝑙

𝑚𝑢𝑟𝑒𝑎 = 18.74 𝑚𝑜𝑙 × 60𝑔𝑟

𝑚𝑜𝑙= 1124𝑔𝑟

NAME OR LOGO

Quiz +5

Seorang mahasiswa tengah menikmati semangkok bakso kuah.

Dalam bakso tersebut terdapat kuah sebanyak 100 ml dan kemudianmahasiswa tersebut menambahkan 3 tetes cuka.

Jika pada label botol cuka tersebut tertulis konsentrasi dan volumesebesar 0.5 M dan 200 ml, maka berapa konsentrasi cuka di kuahbakso tersebut? Asumsikan tiap tetes cuka adalah sebanyak 1 ml.

13

NAME OR LOGO

1.Reaksi Eksotermis

2.Reaksi Endotermis

Energi Reaksi Kimia

Energi dibutuhkan untuk memecah ikatan antar atom.

Energi yang dibutuhkan untuk melakukan reaksi disebutEnergi Aktivasi (Ea) 14

NAME OR LOGO

Eksotermis vs Endotermis

○ Melepaskan Energi

• Tetap membutuhkan energy aktivasi sebagai pemicuuntuk terjadinya reaksi

○ Menyerap Energi

• Tidak sama dengan energy aktivasi• Dibutuhkan agar memenuhi keadaan lingkungan yang

sesuai untuk dapat bereaksi

15

Eksotermis Endotermis

NAME OR LOGO

Kesetimbangan Reaksi

Terjadi ketika 2 reaksi kimia tercapai pada tempat, waktu, dan kecepatan yang sama.

Terjadi pembentukan produk dan reaktan secarasimultan

Contoh: Proses Haber

Reaksi UtamaN2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

16

Jika reaksi dijalankan pada ruang tertutup, maka akan terjadi reaksisamping (dekomposisi)

Reaksi Samping2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)

Awalnya dua reaksi ini berjalan pada kecepatan yang berbeda, namun lama kelamaan kecepatannya akan sama dan jumlah reaktandan produk menjadi konstan. Terbentuk reaksi kesetimbangan

Reaksi SetimbangN2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

NAME OR LOGO

Konstanta Kesetimbangan (Keq)Keq : merepresentasikan perbandingan antara jumlah produk yang dihasilkan dari 2 reaksi yang setimbang

17

aA + bB ↔ cC + dD

Reaksi 1/Reaksi Maju/Reaksi Kanan

Reaksi 2/Reaksi Mundur/Reaksi Kiri

Koefisien

Jenis unsur

aA + bB cC + dD

cC + dD aA + bB

𝐾𝑒𝑞 =𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 1

𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘 𝑟𝑒𝑎𝑘𝑠𝑖 2

𝐾𝑒𝑞 =[𝐶]𝑐[𝐷]𝑑

[𝐴]𝑎[𝐵]𝑏

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

Keq = 3.5 x 108 pada kondisi setimbang,

produk ammonia terbentuk lebih banyakdibandingkan produk nitrogen dan hidrogen

NAME OR LOGO

Prinsip Le Chatelier

HenriLe Chatelier

Bila anda mengubah kondisioperasi pada suatu reaksikesetimbangan, maka reaksi akanmemberikan “perlawanan” dengansuatu cara untuk kembalimencapai kesetimbangan.

18

Mengubah konsentrasi produkatau reaktan

Mengubah suhu

Mengubah tekanan

NAME OR LOGO

Prinsip Le Chatelier –Mengubah Konsentrasi

- Gas Amonia + Gas Nitorgen

19

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

Untuk mencapai kesetimbangan, reaksiakan bergerak ke arah kanan denganmereaksikan tambahan gas nitrogen untukmembentuk ammonia hingga setimbang(jumlah hydrogen akan berkurang)

Untuk mencapai kesetimbangan, reaksiakan bergerak ke arah kanan denganmereaksikan nitrogen dan hydrogen menjadi ammonia hingga setimbang

Kesimpulan:

Menambah reaktan reaksi bergeser ke arah produk

Menambah produk reaksi bergeser ke arah reaktan

Mengurangi reaktan reaksi bergeser ke arah reaktan

Mengurangi produk reaksi bergeser ke arah produk

NAME OR LOGO

Prinsip Le Chatelier –Mengubah Suhu

- Suhu + Suhu

20

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) +heat

Reaksi bergeser ke arah kiri untukmenggunakan panas yang ditambahkan, digunakan untuk reaksi dekomposisi

Reaksi bergeser ke arah kanan(eksotermis) untuk menyeimbangkankekurangan suhu

Kesimpulan:

Reaksi eksotermis

Menambah suhu reaksi bergeser ke arah reaktan (dekomposisi)

Menurunkan suhu reaksi bergeser ke arah produk

Reaksi endotermis

Menambah suhu reaksi bergeser ke arah produk

Menurunkan suhu reaksi bergeser ke arah reaktan

NAME OR LOGO

Prinsip Le Chatelier –Mengubah Tekanan

- Tekanan + tekanan

21

N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)

Reaksi bergeser ke arah kanan untukmengurangi konsentrasi gas yang ada (4 molekul reaktan menghasilkan 2 molekulproduk)

Reaksi bergeser ke arah kiri untukmenambah konsentrasi gas yang ada (2 molekul reaktan menghasilkan 4 molekulproduk)

Kesimpulan:

Menambah tekanan reaksi bergeser kearah koefisien

yang lebih rendah

Mengurangi tekanan reaksi bergeser kearah

koefisien yang lebih tinggi

Sisi kiri: koefisien 4

Sisi kanan : koefisien 2

NAME OR LOGO

Konstanta Kesetimbangan Fase GasHomogeneous equilibrium: kesetimbangan yang terjadi pada seluruh fase reaksi

22

NAME OR LOGO

Konstanta Kesetimbangan

Reaksi berikut ditinjau pada suhu 230 oC, konsentrasi reaktan saat terjadikesetimbangan adalah: [NO] = 0.0542 M, [O2] = 0.127 M, dan [NO2] = 15.5 M. Hitunglah konstanta kesetimbangan dari reaksi tersebut.

23

NAME OR LOGO


Konstanta kesetimbangan Kp pada reaksi berikut adalah 1.05 pada suhu 250 oC.Jika tekanan parsial pada saat setimbang untuk PCl5 dan PCl3 adalah 0.875 atm dan 0.463 atm. Berapa tekanan parsial dari Cl2 saat setimbang?

24

NAME OR LOGO


Konstanta kesetimbangan Kc dari reaksi tersebut adalah 10.5 pada 220 oC. Berapanilai Kp ?

25

𝐾𝑝 = 𝐾𝑐(𝑅𝑇)∆𝑛

T = 273 + 220 = 493 Kn = 1 – 3 = -2

NAME OR LOGO

Kesetimbangan X Stoikiometri

26

Suatu campuran terdiri dari 0.5 mol A dan 0.5 mol B dalam 1 liter bejana bersuhu430 oC. Konstanta kesetimbangan Kc untuk reaksi A + B ↔ 2AB adalah 54.3.Hitunglah konsentrasi dari A, B, dan AB saat setimbang.

A + B ↔ 2AB

Awal 0.5 0.5 0

Reaksi -x -x +2x

Setimbang (0.5 - x) (0.5 – x) 2x

𝐾𝑐 =[𝐴𝐵]2

𝐴 [𝐵]54.3 =

(2𝑥)2

(0.5 − 𝑥)(0.5 − 𝑥)

x = 0.393 𝑀

[A] = 0.5 – 0.393 = 0.107 M[B] = 0.5 – 0.393 = 0.107 M[AB] = 2 x 0.393 = 0.786 M

NAME OR LOGO

Kinetika Reaksi

Kinetik: Seberapa cepat reaksi dapat terjadi

Faktor-faktor yang memengaruhi:

27

1. Kompleksitas reaktan (kompleks kecepatan )

2. Ukuran partikel reaktan (ukuran kecepatan )

3. Konsentrasi reaktan (konsentrasi kecepatan )

4. Tekanan sistem (tekanan kecepatan )

5. Suhu sistem (suhu kecepatan )

6. Katalis (enegi aktivasi kecepatan )

NAME OR LOGO

Kinetika ReaksiMempercepat reaksi dengan mengurangi energy aktivasi

28

NAME OR LOGO

Rate LawMenunjukkan hubungan antara kecepatan suatu reaksi dengan konsentrasi dan derajat reaktannya

29

x dan y menunjukkan orde reaksi yang didapatkan dari hasil eksperimen

NAME OR LOGO

Rate Law

30

Tinjau NO

X = 2

NAME OR LOGO

Rate Law

31

Tinjau H2

y = 1

NAME OR LOGO

Rate Law

32

NAME OR LOGO

Kesetimbangan X Kinetika

33

TerimaKasih

M. Prasanto Bimantio, S.T., M.Eng.

+62 857 5164 2211

[email protected]

kimia dasar

Documents