lajur eaksi

Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

Laju Reaksi


Laju Reaksi dan Kinetika Kimia

Laju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan produk terbentuk

Kinetika Kimia mempelajari laju reaksi kimia dan mekanisme (tahapan) reaksinya

Penting ???


Laju Reaksi dan Kinetika Kimia

Definisi MatematikaPerubahan kuantitas reaktan atau produk selang waktu tertentu

Kuantitasnya dapat berupa : massa, volume, konsentrasi, tekanan, dll

Lajukuantitas final – kuantitas initial

waktu final – waktu initial

=

=[ ]

tor

p

t


Laju Reaksi

Untuk mempelajari kinetika reaksi:Identifikasi reaktan dan produkTuliskan reaksi kimia-nyaMenghitung konsentrasi salah satu reaktan atau produk selama interval waktu tertentu

Harus punya prosedur untuk mengukur konsentrasi salah satu spesies yang terlibat

Monitoring yang berkelanjutan harus dilakukan sebisa mungkin


Bagaimana Memonitornya ?

Pengurangan massa

Gas yang dilepaskan

Intensitas warna

Perubahan tekanan

Beberapa analisis kimia


Contoh

Reaksi Dekomposisi N2O5

Dinitrogen pentaoksida dapat terdekomposisi menurut reaksi :

2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g)

Reaksi ini dapat berlangsung dalam suatu pelarut inert seperti CCl4

Ketika N2O5 terdekomposisi, N2O4 akan tetap berada dalam pelarut dan O2 akan terbang sehingga dapat diukur


Contoh

Kita dapat mengukur O2 selama reaksi dekomposisi N2O5 berlangsung

Temperatur harus dijaga sampai ketelitian 0,01oC

Larutan harus dikocok untuk menghindari adanya O2 yang terlarut jenuh

Diketahui bahwa pada awalnya reaksi berlangsung cepat kemudian melambat


Stirring bar


Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Sifat alami reaktanEg.

Bensin cair terbakar perlahan, tetapi bensin gas terbakar eksplosif Dua larutan yang tidak bercampur ( immiscible) bereaksi lambat pada interface, tetapi ketika dikocok reaksi bertambah cepat Fosfor putih terbakar spontan dalam udara, tetapi, fosfor merah stabil di udara



Konsentrasi reaktan Eg.

Untuk reaksi 2HCl(aq) + Mg(s) MgCl2(aq) + H2(g) meningkatkan konentrasi HCl meningkatkan laju reaksi yang dapat diamati dengan pelepasan gas hidrogen

Kenapa?



Temperatur

Tergantung dari perubahan entalpi reaksi, Hrxn = +, membutuhkan kalor, sehingga meningkatkan temperatur akan meningkatkan laju.

Secara umum, peningkatan 10 K menyebabkan kenaikan laju dua kali lipatnya.

Kenapa ??

Kehadiran Katalis

Menurunkan energi aktivasi reaksi


Teori Laju Reaksi Teori Tumbukan

Berdasarkan teori kinetik-molekulerReaktan harus bertumbukan agar dapat bereaksiMereka harus bertumbukan dengan energi yang cukup dan orientasi yang tepat,sehingga dapat memutuskan ikatan lama untuk membentuk katan baruBila temperatur naik, maka energi kinetik rata-ratanya bertambah-laju reaksi juga bertambahBila konsentrasi dinaikkan, maka jumlah tumbukan akan bertambah sehingga laju reaksi pun meningkat


Teori Laju ReaksiTeori Tumbukan

tumbukanTumbukan

etuna

oksigen

karbon dioxida

air


Teori Laju ReaksiTransition state

Ketika reaktan bertumbukan mereka akan memebentuk kompleks teraktifkanKompelks teraktifkan tersebut berada pada keadaan transisi.Waktu hidup sekitar 10 – 100 fsKemudian akan membentuk produk atau reaktanKetika produk terbentuk, sangatlah sulit untuk kembali ke keadaan tansisi, untuk reaksi yang eksotermal


Reaction Profile Profil Reaksi


Examples of Reaction Profile

Contoh Profil Reaksi


Examples of Reaction Profile

Contoh Profil Reaksi

Energi aktivasi tinggi, panas reaksi rendah

Energi aktivasi rendah, panas reaksi tinggi


Kembali ke ……

Reaksi dekomposisi N2O5

2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g)


Dekomposisi Reaksi N2O5

Hasil ekperimen Laju produksi

O2 berkurang


Laju reaksi rata-rata

Kita dapat menghitung laju reaksi rata-rata pembentukan oksigen selang waktu tertentu

Satuan laju untuk reaksi ini adalah mL O2 (STP) / s

Perhatikan bahwa laju reaksi berkurang sejalan meningkatnya waktu

Kecepatan rata-rata pembentukan O2

t

Vlaju O

2


Plot Data


Laju InstantaneousDari grafik terlihat

bahwa laju reaksi berkurang selama waktu reaksi

Laju Instantaneous

Laju pada waktu tertentu

Dilihat dari slope (tengensial)

Slope pada 1600 s

Slope pada 2400 s

Slope pada 4000 s

Laju pembentukan O2 semain berkurang


Laju Awal Reaksi (Initial Rate)

Laju pembentukan O2 pada waktu nol ( 0 s) atau pada saat reaksi tepat akan dimulai


Laju vs Konsentrasi

Kita dapat mengembangkan secara kuantitatif hubungan antara konsentrasi dengan laju reaksiDengan mencari tangensial dari kurva [N2O5], kita dapat mengukur laju reaksi Sesuai dengan data dapat diketahui bahwa laju raksi berbanding lurus dengan konstanta laju reaksi

Laju = k [N2O5]Sehingga kita dapat menghitung nilai k untuk tiap nilai laju reaksi


Untuk reaksi umum

aA + bB + ….. eE + fF + gG…….

Hukum laju reaksinya :

v = k [A]x[B]y

Dimana

v = laju reaksi

k = konstanta laju reaksi

x, y = orde reaksi terhadap A dan B

x+y = total orde reaksi

Orde reaksi tidak selalu sama dengan koefisien reaksi

Hukum Laju Reaksi


Mencari Hukum Laju Metode laju awal reaksiOrde untuk tiap reaktan dapat dicari dengan

Merubah konsentrasi awalnya

Menjaga konsentrasi dan kondisi reaktan lainnya tetap

Mengukur laju awalnya

Perubahan pada kecepatan digunakan untuk mengukur orde tiap reaktan. Prosesnya dilakukan secara berulang-ulang


Contoh : N2O5

Diambil dari dekomposisi N2O5

Hukum laju : v = k[N2O5]x

Tujuannya adalah mencari x


Contoh N2O5

Eksp. 1

Eksp. 2

Kita bagi persamaan eksperimen 1 dengan persamaan eksperimen 2


Contoh yang lebih kompleks

Untuk reaksi dibawah diperoleh hasil :


Contoh yang lebih kompleks

2

20,4

030,0

060,0

/107,1

/108,68

8

x

M

M

sM

sM

x

x

x

Sehinga diperoleh

X = 2, y = 3/2 dan z = 0

Hukum Laju:

V = k [A]2[B]3/2

Total orde : 31/2

Untuk Order A

Gunakan Reaksi 1 dan 2

Untuk Order B


2/3

29,2

020,0

010,0

/107,1

/109,48

8

y

M

M

sM

sM

y

y

y

0

21

050,0

100,0

/107,1

/107,18

8

z

M

M

sM

sM

z

z

z

Untuk Order C



Mencari Hukum Laju Reaksi

Metode Grafik

Dengan menggunakan integrated laws, dapat diperoleh garis lurus dari plot data. Order reaksi ditetntukan apabila data sesuai dengan plotnya


Finding the Rate LawMencari Hukum Laju Reaksi

Dilihat dari plot ini maka dapat disimpulkan bahwa reaksi dekomposisi N2O5 merupakan reaksi order 1 karena menghasilkan garis lurus


Reaksi Order PertamaBeberapa aplikasi dari reaksi order I

Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada peredaran darah atau yang digunakan tubuh

Sangat berguna di bidang geokimia

Peluruhan radioakif

Waktu Paruh (t1/2)

Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan ½ dari kuantitas awal suatu reaktan


Waktu Paruh

Dari data N2O5 dilihat bahwa dibutuhkan waktu 1900 detik untuk mereduksi jumlah awal N2O5 menjadi setengahnya.

Butuh 1900 detik lagi untuk mereduksi setengahnya kembali


Waktu Paruh

Hubungan waktu paruh dengan konstanta laju reaksi

Waktu paruh dapat digunakan untuk menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama

Contoh N2O5 dengan waktu paruh 1900 detik


Pengaruh Temperatur

Laju reaksi sangat bergantung dengan temperatur

Berikut adalah konstanta reaksi dekomposisi N2O5 pada berbagai temperatur


Waktu Paruh Reaksi Orde 2


Persamaan yang menyatakan hubungan ini adalah persamaan Arrhenius

Pengaruh Temperatur


Bentuk lain persamaan Arrhenius:

Pengaruh Temperatur

Jika ln k diplot terhadap 1/T maka akan didapat garis lurus dengan nilai tangensial –Ea/R

Energi Aktivasi

Energi yang dibutuhkan oleh suatu molekul untuk dapat bereksi


Hasil dari perhitungan data N2O5


Temperatur dan Ea

Bila temperatur meningkat, fraksi molekul yang memiliki energi kinetik pun meningkat sehingga meningkatkan energi aktivasinya


Mekanisme Reaksi

Belangsung dapat berlangsung hanya dengan satu tahap

Contoh:

Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq)

Spectator ions


Mekanisme Reaksi

Kebanyakan reaksi kimia berjalan dengan beberapa tahap yang berurutanSetiap tahapan memiliki laju yang bersesuaianLaju keseluruhanditentukan oleh tahapan yang berlangsung paling lambat (rate-determining step) Mengapa? Prinsip: “ Jika konsentrasi suatu reaktan muncul dalam persamaan laju reaksi, maka reaktan tersebut atau sesuatu yang merupakan hasil penurunan reaktan tsb terlibat dalam tahapan yang lambat. Jika tidak muncul dalam persamaan laju reaksi, maka baik reaktan maupun turunannya tidak terlibat dalam tahapan yang lambat.”


Go to ……

Reaksi dekomposisi N2O5

2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g)

Reaksi ini bukan reaksi orde 2 walaupun ini merupakan reaksi bimolecular

tumbukan

Dua molekul gas dalam tumbukan


v = k [N2O5]

Persamaan ini menunjukkan bahwa tahapan yang paling lambat melibatkan satu molekul N2O5 yang terdekomposisi

lambat

Tahapan pertama merupakan unimolecular – dimana tiap molekul pecah. Mereka tidak bertumbukan terlebih dahulu

cepat

lambat+

cepat


energi

Koordinat reaksi

Ea1Ea2

Tahap I

Ea3

Tahap II

Tahap III


Contoh, lagi….

H3C C CH3

O+ H+ fast

H3C C CH3

OH+

+

H3C C CH3

OH slowH3C C CH2

OH+ H+

H3C C CH2

OH+ I2 fast

+

H3C C CH2I

OH

+ I -

H3C C CH2I

OH+

I -+ fast H3C C CH2I

O

+ HI

Reaksi yang dikatalisis asam antara propanon dengan iodin

CH3COCH3(aq) + I2(aq) CH3COCH2I(aq) + HI(aq)

r = k[CH3COCH3]1[H+]1[I2]o

H+(aq)


Contoh, lagi….

Reaksi antara metanol dan asam HCl

CH3OH(aq) + HCl(aq) CH3Cl(aq) + H2O(aq)

r = k[CH3OH][HCl]

Bila eksperimen dialkukan dengan sangat teliti:

Penambahan [H+] dari suamber asam kuat yang lain dan menambahakan [Cl-] dari NaCl kecepatan reaksi jug bertambah, jadi

r = k[CH3OH][H+][Cl-]

H3C OH + H+H3C O

H

H

+

C

H

H

OH H

Cl H

C

H

H

H

Cl + O H

H


Katalisis

Katalis meningatkan koefisien reaksi dengan menyediakan jalur reaksi alternatif (atau mekanisme) dengan energi aktivasi yang lebih rendahKatalis tidak mengubah kesetimbangan hanya mempercepat terjadinya kesetimbanganContoh:

Produksi NH3 menggunakan katalis PtCatalytic converter pada knalpot


Aksi Katalis


Katalisis

Homogen : satu fasa

Heterogen : reaktan dan katalis berada pada fasa yang berbeda

Contoh : pada produksi amonia

N2 + 3H2 2NH3 (katalis Pt)

Tahapan penentu laju adalah pemutusan ikatan H-H

lajur eaksi

Documents