PERANAN KONSENTRASI LARUTAN TERHADAP LAJU REAKSI

Laju menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung. Laju juga menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satu satuan waktu. Satuan waktu dapat berupa detik, menit, jam, hari atau tahun.

Reaksi kimia adalah proses perubahan zat pereaksi menjadi produk. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat pereaksi senakin sedikit, sedangkan produk semakin banyak. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau laju terbentuknya produk. (gek_ra:2009)

Menurut ilmu fisika, kecepatan adalah besarnya perubahan jarak akhir terhadap jarak awal (meter) per satuan waktu (detik). Adapun menurut ilmu kimia, laju reaksi adalah besarnya perubahan jumlah pereaksi dan hasil reaksi persatuan waktu. Perubahan ini biasa dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi molar (molaritas) sehingga laju reaksi dapat dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi akhir (hasil reaksi) terhadap konsentrasi awal (pereaksi) persatuan waktu. Jika diketahui satuan dari konsentrasi molar adalah mol/L. Maka satuan dari laju reaksi kimia dinyatakan dengan mol/L.det atau M/det.

Oleh karena itu, sebelum belajar lebih jauh tentang laju reaksi, kita harus memahami terlebih dahulu cara menghitung molaritas larutan. Molaritas didefinisikan sebagai jumlah mol zat yang terlarut dalam 1 liter larutan. Larutan adalah campuran homogen antara dua komponen zat atau lebih. Komponen yang jumlahnya banyak disebut pelarut, sedangkan komponen yang jumlahnya sedikit disebut zat terlarut

Secara matematika, laju reaksi dapat dijelaskan sebagai berikut. Misalkan diketahui reaksi :

mA + nB pC + qD

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut, laju reaksi dapat diartikan laju berkurangknya konsentrasi molar A atau B atau pertambahan konsentrasi molar C atau D. Koefisien reaksi sangat mempengaruhi laju reaksi, yang dituliskan :

Laju pengurangan B = Error: Reference source not found x laju berkurangnya A

Laju pertambahan C = Error: Reference source not foundx laju berkurangnya A

Laju pengurangan D = Error: Reference source not foundx laju berkurangnya A

Untuk membedakan pengurangan dan perambahan suatu laju reaksi, laju pengurangan bertanda negatif, sedangkan laju pertambahan bertanda positif.

Laju reaksi = - laju berkurangnya A= - Error: Reference source notfound laju berkurangnya B = Error: Reference source not found laju pertambahan C = Error: Reference source not found laju pertambahan D.

Dalam persamaan matematika ditulis :

Laju pengurangan A = -Error: Reference source not found = - Error:Reference source not found = Error: Reference source not found

Perbandingan laju reaksi zat-zat sesuai dengan perbandingan koefisien reaksi.

vA : vB : vC : vD = m : n : p : q

Teori Tumbukan dan Energi Aktivasi

Suatu reaksi kimia dapat berlangsung apabila terjadi interaksi antara molekul-molekul pereaksi atau terjadi tumbukan antara molekul-molekul pereaksi. Namun tidak semua tumbukan antarmolekul pereaksi akan menghasilkan zat hasil reaksi. Hanya tumbukan efektif yang akan menghasilkan zat hasil reaksi. Keefektifan suatu tumbukan bergantung pada posisi molekul dan energi kinetik yang dimilikinya.

Dalam reaksi kimia dikenal istilah energi aktivasi (energi pengaktifan), yaitu energi kinetik minimum yang harus dimiliki molekul-molekul pereaksi agar tumbukan antarmolekul menghasilkan zat hasil reaksi.

Teori tumbukan dan energi aktivasi berguna untuk menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi. Laju suatu reaksi kimia dapat dipercepat dengan cara memperbesar harga energi kinetik molekul atau menurunkan harga energi aktivasi.

Pengaruh Luas Permukaan terhadap Laju Reaksi

Sejak lama kayu digakan sebagai bahan bakar untuk keperluan memasak. Sebelum dimasukkan ke dalam tungku perapian, kayu-kayu tersebut biasanya dibelah terlebih dahulu menjadi beberapa potongan kecil. Tahukah alasannya ?

Laju reaksi dipengaruhi luas permukaan bidang sentuh antar zat-zat bereaksi. Suatu zat padat akan lebih cepat bereaksi jika permukaannya diperluas dengan cara mengubah bentuk kepingan menjadi serbuk. Atau dengan kata lain, ukurannya menjadi lebih kecil

tpi banyak sehingga luas permukaan bidang tumbukan antarzat pereaksi akan semakin besar.

Saat suatu zat ditambahkan ke dalam suatu larutan lain, permukaan zat tersebut akan bersentuhan dengan larutan. Menurut teori tumbukan, semakin banyak permukaan zat yang bersentuhan dengan partikel larutan, peluang terjadinya reaksi semakin banyak sehingga reaksi antara zat dengan larutan semakin cepat. Sekarang, bayangkan bahwa paju batangan adalah kubus besar, sedangkan serbuk besi adalah kubus-kubus kecil. Luas permukaan serbuk besi lebih besar daripada paku batangan.

Jadi, semakin besar luas permukaan zat, semakin mudah zattersebut larut. Saat paku dicampurkan dengan asam klorida, permukaan paku akan bersentuhan dengan partikel asam klorida. Semakin banyak permukaan logam yang bersentuhan dengan partikel asam klorid, paku tersebut akan semakin mudah larut. Dengan demikian serbuk besi akan lebih cepat bereaksi dengan asam klorida dibandingkan paku batangan.

Pengaruh Suhu terhadap Laju Reaksi

Semakin tinggi suhu reaksi, semakin cepat pelarutan berlangsung. Selain mempengaruhi keepatan pelarutan, suhu reaksi juga mempengaruhi kecepatan suatu reaksi kimia.

Kenaikan suhu reaksi mengakibatkan bertambahnya energi kinetik molekul-moekul pereaksi sehingga energi kinetiknyamelebihi harga energi aktivasi. Oleh karena itu, reaksi akan berlangsung lebih cepat. Alasan kenaikan suhu suat reaksi menyebabkan nilai energi aktivasi (Ea) menjadi turun dujelaskan oleh Svante Arrhenius dengan menggunakan persamaan hubungan suhu dengan energi aktivasi.

k = Ae-Ea/RT

keterangan :

k = tetapan kecepatan reaksi T = suhu (dalam Kelvin)

R = tetapan gas (0,0082 L.atm.K-1) Ea = energi aktivasi (dalam Joule)

A = faktor frekuensi

Kesimpulan Arrhenius dapat digambarkan dalam bentuk grafik berikut :

(gbr Energi Kinetik)

Umumnya, untuk setiap kenaikan suhu 10 ˚C, laju reaksi menjadi dua kali lebih cepat dan waktunya ½ kali lebih cepat dari semula. Setiap kenaikan suhu sebesar ∆T ˚C, rekasi menjadi n kali lebih cepat.

Berdasarkan hal tersebut, kecepatan reaksi pada suhu T2 ˚C. dibandingkan pada T1 ˚C dapat dirumuskan sebagai berikut.

v pada T2 = (n) . v pada T1

Keterangan : n = kelipatan cepatnya laju reaksi

Error: Reference source not found = kenaikan suhu

v = laju reaksi

Adapun rumus untuk membandingkan lama reaksi pada T2 ˚C dibandingkan lama reaksi pada T1˚C adalah :

Lama reaksi pada T2 =( Error: Reference source not found ) x lama reaksi pada T1˚C :

Keterangan :

N = kelipatan cepatnya laju reaksi

∆T = kenaikan suhu

v = laju reaksi

dalam kehidupan sehari-hari, pengaruh suhu terhadap laju reaksi ini dimanfaatkan untuk mengawetkan makanan. Agar makanan lebih tahan lama, kita biasanya menyimpan makanan tersebut dalam lemari es. Semakin rendah suhu reaks, laju rreaksi akan semakin lambat. Oleh karena itu, dengan menyimpan makanan dalam lemari es, reasi pembusukan akan diperlambat.

Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju Reaksi

Selain luas permukaan dan suhu, laju reaksi juga dipengaruhi oleh konsentrasi. Sebagai contoh reaksi kapur tulis yang mengandung CaCO3 dengan HCl menghasilkan gelembung CO2.

CaCO3 (s) + 2HCl (aq) CaCl2 (aq) + H2O (l) + CO2 (g)Reaksi CaCO3 dengan HCl 4 N memberikan gelembung

terbanyak pada waktu yang sama dibandingkan dengan HCl 2 N dan HCl 1 N. Adapun jumlah gelembung yang dihasilkan HCl 2 N lebih banyak dibandingkan HCl 1 N. Ini membuktikan bahwa dengan semakin besar konsentrasi, laju eaksi akan semakin cepat.

1. semakin besar konsentrasi, laju reaksi semakin cepat.

Hal ini dijelaskan dengan teori tumbukan. Menurut teori tumbukan kapur tlis baru dapat bereaksi dengan HCl jikakedua zat tersebut saling bersentuhan (bertumbukan). Semakin pekat (konsentrasi semakin besar) suatu asam, jumlah partikelnya akan semakin banyak. Artinya peluang tumbukan antara asam dan kapur

tulis akan semakin besar. Semakin banyak tumbukan yang terjadi, laju realsi akan semakin cepat.

partikel partikel

kapur asam pekat tumbukan antar partikel

dengan asam pekat

partikel kapur partikel asam encer

Konsentrasi memiliki peranan yang sangat penting dalam laju reaksi, sebab semakin besar konsentrasi pereaksi, maka tumbukan yang terjadi semakin banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga apabila semakin kecil konsentrasi pereaksi, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel sehingga laju reaksi semakin kecil. (Anis Dyah R dan Waljinah: 2009).

2. Cara menyatakan Hubungan antara Konsentrasi dan Laju Reaksi

Hubungan antara konsentrasi dan laju reaksi dinyatakan dalam persamaan laju reaksi atau hukum laju reaksi berikut:

Reaksi: mA + nB pC + qD

Persamaan laju reaksi: v = k.[A]x.[B]y

x dan y: orde reaksi

Nilai pangkat x dan y pada persamaan laju reaksi disebut ordeatau tingkat atau pangkat reaksi pada pereaksi yang bersangkutan. Adapun jumlah pangkat konsentrasi pereaksi-pereaksi disebut orde reaksi total.

Soal dan Pembahasan

1. Diketahui Hasil Eksperimen reaksi Na2S2O3 dan HCl pada suhu 25 ℃ dengan tabel sebagai berikut:

［Na2S2O3］ (M) ［HCl］ (M) Laju reaksi (M/s)

1,50 1,50 3,20 x 10 -1

1,50 2,50 3,20 x 10 -1

3,00 1,50 6,40 x 10 -1

Tentukan laju reaksinya!

Pembahasan :

Misal, orde Na2S2O3 = x, dan orde HCl = y ; dan laju percobaan = r

Percobaan 1 ［Na2S2O3］1 x ［HCl］1

y r1

Percobaan 2 ［Na2S2O3］2 ［HCl］2 r2

1,5 x 1,5 y (3,20 x 10 -1)

1,5 1,5 (3,20 x 10 -1)

=1.(0,6)y => y=0

Orde HCl adalah nol, berarti konsentrasi HCl tidak memengaruhi reaksi. Tetapi, jika dibandingkan antara data percobaan nomor 1 dan 3, didapat persamaan sebagai berikut:

Percobaan 1 ［Na2S2O3］1 x ［HCl］1

y r1

Percobaan 2 ［Na2S2O3］2 ［HCl］2 r2

1,5 x 1,5 y (3,20 x 10 -1)

3,0 1,5 (6,40 x 10 -1)

= 0,5x . 1y = 0,5 => x=1

Orde Na2S2O3 adalah 1, berarti konsentrasi Na2S2O3 memengaruhi laju reaksi. Laju reaksinya dapat dinyatakan:

Na2S2O3(s) + HCl (l) 2NaCl(aq) + S(s) + SO2(g)

v= k. ［Na2S2O3］

2. Diketahui reaksi : P+3Q -> PQ

Dari hasil percobaan akhirnya dapat ditentukan rumus laju reaksi v= k.［P］1［Q］2.

Mula-mula direaksikan 0,2 M zat P dan 0,6 M zat Q serta harga k = 0,01 mol-2 L2 det-1. Tentukan harga laju reaksi pada saat P telah bereaksi sebesar 40%!

Pembahasan:

3. Reaksi : P + 3Q -> PQ

Mula-mula : 0,2 M 0,6 M

Reaksi : 0,08M 0,24M 0,08M

Sisa : 0,12M 0,36M 0,08M

V= k ［P］1［Q］2 = (0,01) (0,012)1 (0,36)2

= 1,5552 x 10-4 M/det

DAFTAR PUSTAKA

Justiana, Sandri dan Muchtaridi. 2010. Chemistry for Senior High School. Jakarta: Yudhistira.

Pikir, Suharno. 1989. Kimia Dasar. Surabaya: Airlangga University Press.