WINTERTemplateKelompok Hess

1. Arnita Rut M. (1306446446)2. Astrini Pradyasti (1306370404)3. Kelly Amelinda (1306409311)4. Nabila Salsabila (1306370700)5. Pangiastika Putri W. (1306370493)

WINTERTemplate

TEORI

Reaksi Kesetimbangan Kimia

• Berlangsung 2 arah (bolak-balik)

• Laju reaksi ke arah kanan (produk) sama dengan laju reaksi ke arah kiri (reaktan)

• Ciri-ciri kesetimbangan dinamis :

Berlangsung terus-menerus dengan arah berlawanan

Terjadi pada ruang tertutup, suhu dan tekanan tetap

Laju reaksi maju dan reaksi balik adalah sama

Tidak terjadi perubahan makroskopis, namun perubahan

mikroskopis

Jenis Reaksi Kesetimbangan

Homogen

Fasa Gas

(g)

Fasa Cair (Larutan)

(aq)

Heterogen

1. Fasa Padat – Gas

2. Fasa Padat – Larutan

3. Fasa Padat, Larutan, dan gas

Reaksi Kompleks

• Pada umumnya, reaksi kimia yang terjadi tidakberlangsung melalui tumbukan tunggal antaramolekul-molekul reaktan, tetapi memiliki mekanismeyang melibatkan beberapa proses elementer atau step-step reaksi.

Reaksi reversibel

Reaksi rantaiReaksi paralel

Reaksi irreversibel

Reaksi seri

Reaksi Reversibel dan Reaksi Irreversibel

• Reaksi reversibel merupakan reaksi bolak-balik (2arah), sehingga pada reaksi ini reaktan bereaksimembentuk produk dan pada saat yang sama produkjuga bereaksi untuk membentuk reaktan.

Ketika kecepatan reaksi pembentukan produk danreaktan sama, maka sistem berada pada kondisisetimbang.

• Reaksi Irreversibel merupakan kebalikan dari reaksireversibel dimana reaksi ini berlangsung searah yaitureaktan bereaksi membentuk produk.

Reaksi Seri dan Reaksi ParalelDalam reaksi seri, proses pembentukan produk olehreaktan melalui beberapa tahap reaksi dan membentukproduk intermediate.

Reaksi ini berlangsung dalam 2 tahap, yaitu:

Pada reaksi pararel, pada reaktan yang sama dapatterjadi dua atau lebih reaksi yang menghasilkan produkyang berbeda.

Reaksi Rantai

Reaksi rantai merupakan reaksi dengan menggunakanprinsip radikal bebas. Reaksi ini terdiri dari 4 tahap reaksiyaitu :

• tahap pembentukan radikal bebas oleh suatu agenpembentuk radikal (initiator)Inisiasi

• Tahapan penyerangan radikal pada molekul lainuntuk menghasilkan radikal baru lainnyaPropagasi

• jumlah reaktan dalam bentuk molekul netral akansemakin terbatas maka laju reaksi akan berkurangdan radikal akan menyerang molekul produk

Inhibisi

• radikal-radikal akan saling bereaksi menghasilkan molekul baru yang relatif stabilTerminasi

Energi Bebas Gibs

Energi bebas gibbs merupakan properti termodinamika yang diperkenalkanoleh Josiah Willard Gibbs untuk memprediksi apakah suatu proses reaksidapat berlangsungs pontan atau tidak pada temperatur dan tekanankonstan.

Persamaan dari energi bebas gibbs adalah:

dimana H merupakan entalpi dan s merupakan entropi.

Entropi merupakan ukuran pola distribusi energi total sistem oleh atom-atom penyusunnya. Semakin luas distribusinya, maka semakin tersebardan kurang teratur strukturnya, sehingga tingkat ketersediaan energi untukmelakukan usaha semakin rendah. Oleh karena itu entropi berhubungandengan tingkat keteraturan sistem dan ketersediaan energi (energi bebas)untuk melakukan usaha.

Perbandingan hasil kali konsentrasi setimbang zat-zat hasil reaksi denganhasil kali konsentrasi setimbang zat-zat pereaksi, masing-masingdipangkatkan dengan koefisiennya, mempunyai nilai yang tetap. Hubunganini dikenal sebagai hukum kesetimbangan. Nilai dari hukum kesetimbangandisebut tetapan atau konstanta kesetimbangan dan dinyatakan denganlambang Kc.

Secara umum, untuk reaksi:

mA + nB ⇌ pC + qD

di mana m, n, p, dan q adalah koefisien stoikiometri untuk spesi-spesi yangbereaksi A, B, C, dan D.

Konstanta kesetimbangan untuk reaksi pada suhu tertentu ialah:

Konstanta Kesetimbangan

• Kesetimbangan Homogen

Istilah kesetimbangan homogen berlaku untuk reaksi yang semua spesibereaksinya berada pada fasa yang sama.

• Subskrip dalam Kc menyatakan bahwa konsentrasi spesi yang bereaksidinyatakan dalam mol per liter. Konsentrasi reaktan dan produk dalamreaksi gas juga dapat dinyatakan dalam tekanan parsialnya. Pada suhutetap, tekanan P dari suatu gas berbanding lurus dengan konsentrasidalam mol per liter gas tersebut. Secara umum, untuk reaksikesetimbangan dalam fasa gas:

aA (g) ⇌ bB (g)

di mana a dan b adalah koefisien stoikiometri. Konstanta kesetimbanganKc adalah:

dan persamaan untuk Kp adalah:

di mana PA dan PB adalah tekanan parsial A dan B.

• Dengan asumsi perilaku gas ideal :

di mana V adalah volume wadah yang dinyatakan dalam satuan liter. Selain itu,

Dengan mensubstitusikan hubungan ini ke dalam persamaan untuk Kp, kita dapatkan:

Sekarang, nA/V dan nB/V mempunyai satuan mol per liter dan dapatdigantikan oleh [A] dan [B], sehingga:

di mana ∆n = b – a = mol produk gas – mol reaktan gas

Karena tekanan biasanya dinyatakan dalam atmosfer, konstanta gas Ryang digunakan ialah 0,0821 L.atm/K.mol, dan kita dapat menuliskanhubungan antara Kp dan Kc sebagai:

• Kesetimbangan Heterogen

Reaksi reversible yang melibatkan reaktan dan produk yangfasanya berbeda menghasilkan kesetimbangan heterogen. Persamaankonstanta kesetimbagan hanya mengandung komponen yangkonsentrasi berubah selama reaksi berlangsung.

Hal seperti itu tidak terjadi pada zat padat murni atau zat cairmurni dikarenakan konsentrasi suatu padatan atau cairan, sepertihalnya kerapatannya, merupakan sifat intensif dan tidak bergantungpada banyaknya zat yang ada. Jadi, kita dapat memperlakukannyakonsentrasinya sebagai konstanta dan kita dapat menghilangkannyadari persamaan konstanta kesetimbangan.

Kinetika Kimia• Laju reaksi

Laju reaksi ditentukan melalui percobaan. Cara yang digunakan untukmenyatakan laju reaksi adalah laju pengurangan konsentrasi molarpereaksi atau laju pertambahan konsentrasi molar produk dalam satusatuan waktu sebagai berikut:

Reaksi: mR → nP

Laju reaksi :

• Persamaan Laju Reaksi

Hubungan kuantitatif antara konsentrasi pereaksi dengan laju reaksidinyatakan dalam suatu persamaan, yaitu persamaan laju reaksi yangdinyatakan sebagai berikut:

Untuk reaksi: mA + nB → pC + qD

Persamaan laju reaksi :

Orde Reaksi

• Orde reaksi adalah nilai dalam konsentrasi reaktan yang dapatmenaikkan laju reaksi, sedangkan orde reaksi keseluruhan adalahjumlah dari pangkat-pangkat setiap konsentrasi reaktan yang adadalam hukum laju.

• Persamaan v = k [A] [B] menunjukkan bahwa A memiliki ordepertama dan B juga memiliki orde pertama, sehingga orde reaksikeseluruhan adalah 2.

• Orde reaksi tidak perlu memiliki angka yang bulat, contohnya:

v = k [A]1/2 [B]

• Untuk persamaan v = k[A]0[B], A memiliki orde reaksi nol,sehingga laju reaksi tidak bergantung pada konsentrasi A.

Energi Aktivasi & Persamaan Arrhenius

• Energi aktivasi: jumlah energi minimum yang mengawali reaksi kimia.

• Hubungan konstanta laju reaksi dengan suhu: Persamaan Arrhenius:

Kesetimbangan Disosiasi

• Kesetimbangan disosiasi merupakan reaksikesetimbangan dari disosiasi (reaksi peruraian)yang berlangsung di ruang tertutup.

• Derajat disosiasi adalah fraksi zat yangterdisosiasi, dilambangkan dengan α. Rumusderajat disosiasi adalah:

Asas Le Chatelier - Braun

Asas Le Chatelier-Braun merupakan asasyang penting dalam kesetimbangankimia, yang menyatakan bahwa:

“Suatu sistem dalam kesetimbangan,saat diberikan suatu aksi (perubahan),akan memberikan reaksi yang cenderungmeminimalisasi pengaruh dari aksitersebut.”

Aksi Pada Reaksi Kesetimbangan

• Pengaruh perubahan Tekanan dan Volume

• Pengaruh perubahan Konsentrasi

• Pengaruh penambahan Katalis

• Pengaruh penambahan gas inert

• Pengaruh perubahan Suhu

WINTERTemplateJAWABAN

PEMICU 2

1. Reaksi pembentukan NO dari komponen-komponennya hanya dapatterjadi pada suhu tinggi. Jika dalam wadah 1,0 dm­3 yang mengandung5,0 g nitrogen dan 2,0 g oksigen dipanaskan sampai suhu 2300 K, nilaikonstanta kesetimbangan dari reaksi N2(g) + O2(g) 2NO(g) adalah 1,69 x10-3.

Reaksi Kesetimbangan:

- Reaksi reversibel (2 arah)- Laju reaksi pembentukan

produk dan reaktan sama-

Reaksi Rantai:

- Reaksi melibatkan elektron radikal

- Terdiri dari 4 tahap reaksi yaitu: Inisiasi, Propagasi,Inhibisi, dan Terminasi

A. Reaksi pembentukan NO, berdasarkan persamaan reaksi di atas,merupakan reaksi kesetimbangan. Berikanlah penjelasan tentangperbedaan reaksi kesetimbangan dengan reaksi bentuk lain.

B. Ketika menjelaskan tentang reaksi kesetimbangan, kita selalu melibatkansuatu konstanta yang dikenal dengan konstanta kesetimbangan. Berikanlahpenjelasan mengenai konstanta kesetimbangan tersebut, persamaan yangmenghubungkan antara berbagai jenis konstanta kesetimbangan danhubungannya dengan energi bebas Gibbs.

Jawab:

Perbandingan hasil kali konsentrasi setimbang zat-zat hasil reaksi denganhasil kali konsentrasi setimbang zat-zat pereaksi, masing-masingdipangkatkan dengan koefisiennya, mempunyai nilai yang tetap. Hubunganini dikenal sebagai hukum kesetimbangan. Nilai dari hukum kesetimbangandisebut tetapan atau konstanta kesetimbangan dan dinyatakan denganlambang Kc.

Secara umum, untuk reaksi:

mA + nB ⇌ pC + qD

di mana m, n, p, dan q adalah koefisien stoikiometri untuk spesi-spesi yangbereaksi A, B, C, dan D. Konstanta kesetimbangan untuk reaksi pada suhutertentu ialah:

• Kesetimbangan Homogen

Istilah kesetimbangan homogen berlaku untuk reaksi yang semua spesibereaksinya berada pada fasa yang sama.

• Subskrip dalam Kc menyatakan bahwa konsentrasi spesi yang bereaksidinyatakan dalam mol per liter. Konsentrasi reaktan dan produk dalamreaksi gas juga dapat dinyatakan dalam tekanan parsialnya. Pada suhutetap, tekanan P dari suatu gas berbanding lurus dengan konsentrasidalam mol per liter gas tersebut. Secara umum, untuk reaksikesetimbangan dalam fasa gas:

aA (g) ⇌ bB (g)

di mana a dan b adalah koefisien stoikiometri. Konstanta kesetimbanganKc adalah:

dan persamaan untuk Kp adalah:

di mana PA dan PB adalah tekanan parsial A dan B.

• Dengan asumsi perilaku gas ideal :

di mana V adalah volume wadah yang dinyatakan dalam satuan liter. Selain itu,

Dengan mensubstitusikan hubungan ini ke dalam persamaan untuk Kp, kita dapatkan:

Sekarang, nA/V dan nB/V mempunyai satuan mol per liter dan dapatdigantikan oleh [A] dan [B], sehingga:

di mana ∆n = b – a = mol produk gas – mol reaktan gas

Karena tekanan biasanya dinyatakan dalam atmosfer, konstanta gas Ryang digunakan ialah 0,0821 L.atm/K.mol, dan kita dapat menuliskanhubungan antara Kp dan Kc sebagai:

• Kesetimbangan Heterogen

Reaksi reversible yang melibatkan reaktan dan produk yangfasanya berbeda menghasilkan kesetimbangan heterogen. Persamaankonstanta kesetimbagan hanya mengandung komponen yangkonsentrasi berubah selama reaksi berlangsung.

Hal seperti itu tidak terjadi pada zat padat murni atau zat cairmurni dikarenakan konsentrasi suatu padatan atau cairan, sepertihalnya kerapatannya, merupakan sifat intensif dan tidak bergantungpada banyaknya zat yang ada. Jadi, kita dapat memperlakukannyakonsentrasinya sebagai konstanta dan kita dapat menghilangkannyadari persamaan konstanta kesetimbangan.

Hubungan konstanta kesetimbangan dengan energi bebas Gibbs

Reaksi :

Dengan mengansumsikan gas dalam reaksi tersebut adalah gas ideal, maka dapat digunakan rumus:

dimana adalah potensial kimia dan o adalah potensial kimia standar, berdasarkan persamaan di atas, persamaan energi bebas Gibbs dapat ditulis sebagai:

sehingga

Diketahui bahwa pada saat kesetimbangan nilai dari adalah 0, maka persamaan dapat diubah menjadi:

Jawab:

C. Dari persamaan reaksi pembentukan NO di atas, turunkanlah suatupersamaan yang menghubungkan antara konstanta kesetimbangan denganfraksi spesi reaktan maupun produk, berikanlah langkah-langkahpenyelesaiannya dan tentukan fraksi NO pada saat tercapai kesetimbangan.

Untuk mengurangi konsentrasi NO2, dapat dilakukan reaksi dekomposisiterhadap NO2 mengikuti persamaan reaksi berikut:

NO2 (g) ⇌ NO (g) + ½ O2 (g)

Jika reaksi dilakukan pada tekanan 1 atm, maka persentasi NO2 yangterdekomposisi adalah:

A. Dari bacaan sebelumnya diketahui bahwa NO2 dapat terbentuk darireaksi NO dengan oksigen. Berikanlah penjelasan hubungan antara nilaikonstanta kesetimbangan reaksi pembentukan NO2 dari NO danpenguraian NO2 kembali menjadi NO seperti reaksi di atas, danbagaimanakan nilai konstanta kesetimbangan jika reaksi yang terjadiadalah sebagai berikut:

2NO2 (g) ⇌ 2NO (g) + O2 (g)

Jawaban:

Hubungan nilai konstanta kesetimbangan antara reaksi-reaksiyang berkaitan antara lain sebagai berikut:

• Jika persamaan reaksi kesetimbangan dibalik, maka harga Kc jugadibalik.

• Jika koefisien reaksi kesetimbangan dibagi dengan faktor n, makaharga konstanta kesetimbangan yang baru adalah akar pangkat ndari harga konstanta kesetimbangan yang lama.

• Jika koefisien reaksi kesetimbangan dikalikan dengan faktor n,maka harga konstanta kesetimbangan yang baru adalah hargakonstanta kesetimbangan yang lama dipangkatkan dengan n.

B. Derajat disosiasi dari suatu reaksi dapat ditentukan denganmemanfaatkan nilai konstanta kesetimbangan pada suhu tertentu dansebaliknya. Turunkanlah persamaan yang menghubungkan derajatdisosiasi dengan konstanta kesetimbangan, dan berikanlah langkah-langkah penyelesaian untuk menentukan nilai konstanta kesetimbangandari reaksi penguraian NO2 pada setiap suhu yang diberikan.

T (K) 457 552 767 903

NO2 decomposed (%) 5.0 13.0 56.5 99.0

Reaksi: NO2(g) → NO(g) + ½O2(g)

NO2(g) → NO(g) + ½O2(g)

M : x - -

R : αx αx ½αx

S : (1- α)x αx ½αx

Jumlah mol setimbang = x + ½αx

• 2NO2(g) → 2NO(g) + O2(g)

• M : x - -

• R : αx αx ½αx

• S : (1- α)x αx ½αx

Jumlah mol setimbang = x + ½αx

• Dengan menggunakan data α pada tabel di atas, dan P total reaksi adalah 1 atm, maka hasil K:

T (K) 457 552 767 903

NO2 decomposed (%) 5.0 13.0 56.5 99.0

Kp 8.219 x 10-3 0.0369 0.226 45.4

C. Berdasarkan tabel di atas, diketahui bahwa suhu berpengaruhterhadap derajat disosiasi NO2. Penjelasan tentang hal ini sudahdijelaskan oleh Le Chatelier-Braun yang mengatakan bahwa “wheneverstress is placed on any system in a state of equilibrium, the system willalways react in a direction which tend to counteract the applied stress”.Berikan pejelasan lebih lanjut megenai prinsip Le Chatelier-Brauntersebut. Bagaimanakan hubungannya dengan nilai konstantakesetimbangan untuk setiap pengaruh yang diberikan?

whenever stress is placed on any system in a state of equilibrium, the system will always react in a direction which tend to

counteract the applied stress.

Aksi = -Reaksi

Pengaruh pada Kesetimbangan

• Pengaruh perubahan Tekanan dan Volume

• Pengaruh perubahan Konsentrasi

• Pengaruh penambahan Katalis

• Pengaruh penambahan gas inert

• Pengaruh perubahan Suhu

Pengaruh Perubahan Tekanan dan Volume

Tekanan berkebalikan dengan volume. Hanya berlaku pada sistem yang memiliki minimal satu komponen gas, dan hanya memiliki efek pada komponen gasnya, komponen lain tidak dipengaruhi. Tidak merubah

konstanta kesetimbangan.

Perubahan Pergeseran Kesetimbangan

Tekanan Naik, Volume Turun Bergeser menuju “sisi” yang memiliki jumlah molekul lebih sedikit

Tekanan Turun, Volume Naik Bergeser menuju “sisi” yang memiliki jumlah molekul lebih banyak

Jumlah molekul dilihat dari nilai koefisien reaksi, apabila pada kedua sisi tidak memiliki perbedaan jumlah koefisien, maka merubah tekanan

tidak berlaku.

Pengaruh Perubahan Konsentrasi

Perubahan Pergeseran Kesetimbangan

Konsentrasi reaktan dinaikkan Kesetimbangan bergeser ke arah produk

Konsentrasi produk dinaikkan Kesetimbangan bergeser ke arah reaktan

Tidak mengubah konstanta kesetimbangan

Menaikkan konsentrasi di satu “sisi” akan menyebabkan kesetimbangan bergeser ke arah “sisi” satunya lagi.

Pengaruh Penambahan Gas Inert

Penambahan gas inert hanya akan menyebabkan perubahan volume dan tekanan pada suatu sistem

kesetimbangan, karena gas inert tidak berekasi dengan kebanyakan unsur.

Pengaruh Penambahan Katalis

Penambahan Katalis tidak akan menyebabkan pergeseran sistem, tetapi hanya akan mempercepat

waktu reaksi untk mencapai kondisi setimbang. Katalis berperan untuk menurunkan energi aktvasi

suatu zat dalam reaksi.

Pengaruh perubahan Suhu

Perubahan suhu akan memengaruhi nilai konstanta kesetimbangan, dan akan terjadi pergeseran kesetimbangan.

Pergeseran kesetimbangan dilihat dari nilai entalpi.

Perubahan SuhuPergeseran Sistem dengan entalpi (∆H)

∆H = + (endotermik) ∆H = - (eksotermik)

Suhu dinaikkan Bergeser ke arah produk Bergeser ke arah reaktan

Suhu diturunkan Bergeser ke arah reaktan Bergeser ke arah produk

Perubahan suhu dapat menyebabkan perubahan konstanta kesetimbangan. Konstanta kesetimbangan dapat dicari dengan

fungsi suhu menggunakan persamaan van’t Hoff

Pengaruh Perubahan Suhu

Persamaan Van’t Hoff diturunkan dari persamaan Gibbs-Helmholtz.

Persamaan Gibbs-Helmholtz:Energi Bebas Gibbs:

Diturunkan: Disubtitusikan:

Persamaan lain: Disubtitusikan:

• Dengan asumsi entalpi konstan pada beberapa range suhu, maka dapat diperoleh persamaan:

Pengaruh Perubahan Suhu

Bentuk NO2 bisa berdisosisasi dengan N2O4 dan bentuk initergantung pada suhu. Disosiasi yang terjadi adalah:

jika pada 25oC dan tekanan 0.597 bar, diketahui densitas dari gasadalah 1.477g/dm3

A. Turunkanlah persamaan yang menghubungkan antara konstantakesetimbangan dengan densitas gas dan kemudian ditentukanderajat disosiasi untuk reaksi disosiasi NO2

B. Penambahan gas inert ke dalam sistem reaksi dapat memengaruhikondisi kesetimbangan. Berikanlah penjelasan mengenai pengaruhtersebut, dan bagaimana dengan derajat disosiasi dari reaksi di atas.

)g(NO2)g(ON 242

Diketahui:

Pada T = 25oC, P = 0.597 bar, ρ = 1.477 g/dm3

)g(NO2)g(ON 242

02408.0yx1

15.2980831.0)yx(597.0

3

13

dm

KmolKbardmmol

03210.0yx201.46)yx2(1

y01.46x02.92477.1

x=0.00802; y=0.0161

P2 )1(P

)(2)( 242

gNOgON 5.02)1(

2

yx

y

P

P

x

y

Asumsikan dalam 1 dm3 terdapat x mol of N2O4 and y mol of NO2

• Penambahan gas inert akan menambah volumesistem, dan menyebabkan tekanan turun, sehinggakesetimbangan akan bergeser ke arah produk(jumlah molekul lebih banyak).

• Karena kesetimbangan bergeser ke arah produk dankonstanta kesetimbangan tetap, maka derajatdisosiasi NO2 naik.

Reaksi yang melibatkan NOx merupakan reaksi kesetimbanganhomogen dalam fasa gas. Reaksi kesetimbangan homogen bisasaja terjadi dalam fasa cair

Atau reaksi heterogen seperti berikut :

Bagaimanakah bentuk persamaan konstanta kesetimbangandari dua reaksi tersebut? Jelaskan perbedaannya denganreaksi kesetimbangan fasa gas !

Reaksi 1 :

• Bentuk reaksi dalam rumus molekul :

• Persamaan Kc :

• Persamaan Kc :

Reaksi 2 :

• Persamaan Kp :

Perbedaan dengan Reaksi Kesetimbangan Fasa gas

Pada Reaksi 1 Pada Reaksi 2

• Reaksi penguraian fruktosa-1,6-difosfat menjadi gliseraldehid-3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat memiliki satu fasa, yaitu fasa cair (larutan).

• Reaksi kesetimbangan fasa gas, semua komponen atau unsurnya memiliki satu fasa, yaitu fasa gas

• Pada reaksi penguraian fruktosa-1,6-difosfat menjadi gliseraldehid-3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat, hanya memiliki konstanta kesetimbangan konsentrasi (Kc), tidak disertakan dalam persamaan Kp.

• Pada Reaksi kesetimbangan Fasa Gas , semua komponen atau unsurnya disertakan dalam persamaan Kc dan Kp.

• Reaksi penguraian kalsium karbonat, terdapat tiga fasa yang berbeda, yaitu padatan kalsium karbonat, padatan kalsium oksida, dan gas karbon dioksida.

• Reaksi kesetimbangan fasa gas, semua komponen atau unsurnya memiliki satu fasa, yaitu fasa gas

• Nilai Kc hanya bergantung pada konsentrasigas karbon dioksida saja karena konsentrasi padatan dan cairan relatif konstan. Sedangkan pada reaksi homogen fasa gas semua komponen disertakan dalam persamaan Kc.

• Nilai Kp hanya bergantung pada karbon dioksida karena hanya karbon dioksida yang berfasa gas. Sedangkan reaksi homogen fasa gas semua disertakan dalam hitungan.

A. Jika dalam reaksi kesetimbangan kita mengenal istilah konstantakesetimbangan, maka dalam kinetika reaksi kimia dikenal istilah konstantalaju reaksi. Berikanlah penjelasan mengenai hubungan antara duakonstanta tersebut, dan turunkanlah bentuk persamaan laju reaksi untukreaksi pembentukan NO? Bagaimanakah bentuk persamaan laju reaksiuntuk jenis reaksi lain, seperti yang Anda jelaskan sebelumnya?

Terdapat hubungan sederhana antara konstanta kesetimbangan untukreaksi reversible dan konstanta laju reaksi maju (forward) dan reaksi balik(reserve) jika mekanisme reaksi hanya melibatkan satu tahap elementerbaik pada arah maju maupun balik:

Laju reaksi majunya adalah: lajuf = kf [A][B]2

dan laju reaksi baliknya adalah: lajur = kr [AB]2

di mana kf dan kr masing-masing adalah konstanta laju untuk arah maju danarah balik. Sistem ini akan mencapai kesetimbangan ketika:

lajuf = lajur

kf [A][B]2 = kr [AB]2

Karena kf dan kr adalah konstanta pada suhu tertentu, makaperbandingannya juga adalah suatu konstanta, yang sama dengan konstantakesetimbangan Kc.

Dengan demikian, konstanta kesetimbangan untuk reaksi satu tahapelementer sama dengan konstanta laju maju dibagi dengan konstanta lajubalik.

• Reaksi pembentukan NO: N2 (g) + O2 (g) ⇌ 2NO (g)

Bentuk persamaan laju reaksi untuk reaksi pembentukan NO, yakni:

Laju = k [N2]x[O2]y

di mana k adalah konstanta laju reaksi serta x dan y adalah orde reaksiyang nilainya dapat ditentukan melalui percobaan.

• Bentuk persamaan laju reaksi untuk jenis reaksi lain dijelaskan padapembahasan soal bagian d (reaksi rantai pembentukkan HBr dari H2 danBr2).

Jelaskan langkah-langkah yang Anda gunakan untuk menentukan konstantalaju reaksi dan orde reaksinya.

t, menit P, mmHg

0 116.51

5 122.56

7 125.72

9 128.74

12 133.23

18 141.37

B. Ada beberapa metoda yang dapat digunakan untuk menentukanpersamaan laju reaksi, yaitu menentukan konstanta laju reaksi dan ordereaksi. Berikanlah penjelasan mengenai metoda yang dapat digunakanuntuk menentukan persamaan laju reaksi. Jika pada reaksi dekomposisiC2H4O menjadi CH4 dan CO dalam fasa gas, data yang dikumpulkan darihasil percobaan adalah data perubahan tekanan setiap waktu seperti dibawah ini:

• Metode Isolasi

Persamaan laju reaksi ditentukan dengan mengukurlaju awal reaksi sebagai fungsi konsentrasi reaktan.Contohnya, jika laju menjadi dua kali lipat bilakonsentrasi reaktan dilipatgandakan, reaksinyaadalah orde pertama dalam reaktan tersebut.

C2H4O (g) CH4 (g) + CO (g)m: 116.51 - -r : -x +x +xs : 116.51-x x x

P total = 116.51 – x + x + x = 116.51 + x

Untuk t = 5 menit; 122.56 = 116.51 + xx = 6.05maka P = 116.51 – 6.05 = 110.46

Untuk t = 7 menit; 125.72 = 116.51 + xx = 9.21maka P = 116.51 – 9.21 = 107.3

Untuk t = 9 menit; 128.74 = 116.51 + xx = 12.23maka P = 116.51 – 12.23 = 104.28

Untuk t = 12 menit; 133.23 = 116.51 + xx = 16.72maka P = 116.51 – 16.72 = 99.79

Untuk t = 18 menit; 141.37 = 116.51 + xx = 24.86maka P = 116.51 – 24.86 = 91.65

Dengan menganggap bahwa tekanan berbanding lurusdengan konsentrasi berdasarkan rumus persamaan gas ideal, jika reaksi adalah persamaan dengan orde nol, penurunanrumus persamaan laju reaksi akan menjadi:

t, menit PC2H4O, mmHg

0 116.51 0

5 110.46 6.05

7 107.3 9.21

9 104.28 12.23

12 99.79 16.72

18 91.65 24.86

Dari data tersebut, dapat ditentukan plot dari tekanan C2H4O terhadap waktu, yaitu:

Jika reaksi adalah persamaan dengan orde setengah, penurunan rumus persamaan laju reaksi akan menjadi:

t, menit PC2H4O, mmHg

0 116.51 0

5 110.46 0.28398

7 107.3 0.43541

9 104.28 0.58222

12 99.79 0.80449

18 91.65 1.22058

Dari data tersebut, dapat ditentukan plot dari tekananC2H4O terhadap waktu, yaitu

Jika reaksi adalah persamaan dengan orde pertama, penurunan rumus persamaan laju reaksi akan menjadi:

t, menit PC2H4O, mmHg

0 116.51 0

5 110.46 0.053324

7 107.3 0.082348

9 104.28 0.110898

12 99.79 0.154909

18 91.65 0.24

Dari data tersebut, dapat ditentukan plot dari tekananC2H4O terhadap waktu, yaitu

Sedangkan, jika reaksi adalah persamaan dengan ordekedua, penurunan rumus persamaan laju reaksi akanmenjadi:

t, menit PC2H4O, mmHg

0 116.51 0

5 110.46 0.00047

7 107.3 0.000737

9 104.28 0.001007

12 99.79 0.001438

18 91.65 0.002328

Dari data tersebut, dapat ditentukan plot dari tekanan C2H4O terhadap waktu, yaitu

Dikarenakan R2 pada reaksi orde pertama lebih mendekatiangka 1 yaitu sebesar 0.9711, sedangkan pada orde setengah,orde pertama dan kedua, R2 bernilai 0.9666, 0.9613 dan0.9484, maka reaksi dekomposisi C2H4O menjadi CH4 dan COmerupakan reaksi orde nol.

C. Jika nilai konstanta kesetimbandan sangat dipengaruhi oleh suhu, beigtujuga dengan nilai konstanta laju reaksi. Hubungan antara konstanta lajureaksi dengan suhu digambarkan oleh van’t Hoff dan Arrhenius dalambentuk k = Ae-Ea/RT. Berdasarkan persamaan tersebut, jelaskan bagaimanaAnda bisa menentukan energi aktivasi dari suatu reaksi, dan berikan satucontoh.

Contoh soal: Konstanta laju suatu reaksi orde pertamaialah 3.46 x 10-2 detik-1 pada suhu 298 K. Berapa energiaktivasi reaksi jika diketahui pada suhu 350 K?

D. Salah satu manfaat mempelajari kinetika adalah kita dapat menurunkansatu persamaan laju untuk beberapa tahap reaksi, yang biasa dikenaldengan reaksi rantai. contohnya adalah reaksi pembentukan HBr dari H2

dan Br2. Berikanlah langkah-langkah yang jelas untuk dapat menurunkanpersamaan laju reaksi dari reaksi tersebut.

Persamaan reaksi: H2 + Br2 2 HBrk1

Reaksi berantai dari pembentukan HBr adalah:

Br2 k1 Br + Br inisiasi (A)

Br + H2 K2 HBr + H propagasi (B)

H + Br2 k3 HBr + Br propagasi (C)

H + HBr k4 H2 + Br inhibisi (D)

Br + Br k5 Br2 terminasi (E)

Laju reaksi ditentukan dengan penentuan laju pembentukan HBr sebagaiintermediat. HBr terbentuk pada reaksi (B) dan (C), tetapibereaksi/terkonsumsi pada reaksi (D), maka laju pembentukan totalnya:

Penyelesaiannya harus dilakukan dengan mengetahui konsentrasi atom bromdan hidrogen, untuk disusun dalam persamaan lajunya dan dianggap dalam keadaan steady :

Penjumlahan persamaan 2 dan 3 menghasilkan:

sehingga:

Dari persamaan 3 diperoleh:

Mensubstitusi nilai [Br ] dari persamaan 5 ke dalam persamaan 6

Dari persamaan 3 diperoleh

Menjumlahkan persamaan 1 dengan persamaan 8b

Kemudian mensubstitusi nilai [H] pada persamaan 7 ke dalam persamaan 9

Membagi persamaan 10 dengan, K3 [Br2] menghasilkan