VI

VI. Kinetika Kimia

6.1. Pendahuluan

Alasan utama untuk mempelajari kinetika kimia:

1. Untuk memprediksi berapa lama reaksi mencapai kesetimbangan.

2. Studi laju reaksi memberikan pengertian tentang mekanisme reaksi.

6.2. Persamaan Laju

Laju reaksi kimia : perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi

per satuan waktu.

Satuan konsentrasi: M (mol/L)

Satuan

Untuk reaksi:

2 A B + C

6.1

Laju yang diukur pada beberapa tahap reaksi sering

ditemukan berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi

berpangkat suatu bilangan. Sebagai contoh untuk reaksi

A + 2 B 3 C + D,

6.2

k = tetapan laju (koefisien laju), tidak bergantung pada konsentrasi

tetapi bergantung pada suhu). Persamaan yang ditentukan secara

empiris disebut persamaan laju reaksi.

Penentuan dan pernyataan persamaan laju mempunyai 3 tujuan yakni

(1) Laju reaksi dapat diprediksi

(2) Persamaan laju merupakan penuntun untuk mekanisme reaksi

(3) Persamaan laju membantu dalam mengklasifikasi reaksi berdasarkan orde reaksi.

Orde terhadap suatu komponen merupakan pangkat

konsentrasi komponen yang didapatkan pada persamaan laju.

Sebagai contoh, Untuk Pers. (6.2) reaksi merupakan orde satu

terhadap A dan juga orde satu terhadap B. Orde keseluruhan = 2.

6.3. Penentuan Laju Reaksi

Pada metode laju awal, laju diukur pada awal reaksi untuk

beberapa konsentrasi awal yang berbeda. Kemudian anggap

persamaan laju untuk reaksi yang melibatkan A dan B,

log vA,B = log k + a log [A]o + b log [B] 6.3

Plot logaritma laju awal terhadap logaritma [A]o pada [B]o

tetap merupakan garis lurus dengan slope a. Dengan cara yang

sama, orde terhadap B dapat ditentukan dengan mengplot

log vA,B terhadap log [B]o pada [A]o tetap.

Contoh 6.1:

Kombinasi atom-atom iodium dalam fase gas dengan adanya

argon ditentukan dan orde reaksi ditentukan dengan metode laju

awal. Laju awal pembentukan I2 melalui reaksi 2 I (g) + Ar (g)

I2 (g) + Ar (g) adalah sbb:

[I]o /M1,0 x 10-52,0 x 10-54,0 x 10-56,0 x 10-5

VA,B /M det-1 (a)8,7 x 10-43,48 x 10-31,39 x 10-23,13 x 10-2

(b)4,35 x 10-31,74 x 10-26,96 x 10-21,57 x 10-1

(c)8,69 x 10-33,47 x 10-21,38 x 10-13,13 x 10-1

Konsentrasi argon adalah (a) 1,0 x 10-3 M, (b) 5,0 x 10-3 M, dan

(c) 1,0 x 10-2 M.

a. Tentukan orde reaksi terhadap iodium dan terhadap argon.

b. Berapa tetapan laju

Penyelesaian:

Misalkan pers. laju, vI,Ar = k

log vI,Ar = log k + a log [ I ]o + b log [Ar]oUntuk menentukan orde thp I, plot log vI,Ar thp log [ I ]o pada [ Ar ]o

tetap (dalam hal ini dipilih [ Ar ]o = 1,0 x 10-3 M

[ I ]o /M1,0 x 10-52,0 x 10-54,0 x 10-56,0 x 10-5

vI,Ar /M det-1 (a)8,7 x 10-43,48 x 10-31,39 x 10-23,13 x 10-2

log [ I ]o -5-4.6990-4.39799-4.2219

log vI,Ar -3.0605-2.4584-1.8570-1.5045

Slope = tan ( = 2, a = 2

Untuk menentukan orde terhadap Ar, plot log vI,Ar terhadap

log [ Ar ]o pada [ I ]o tetap (dalam hal ini dipilih [ I ]o = 1,0 x 10-5 M

[ Ar ]o /M1,0 x 10-35,0 x 10-31,0 x 10-2

vI,Ar /M det-1 (a)8,7 x 10-43,48 x 10-31,39 x 10-2

log [ Ar ]o -3-2.3010-2

log vI,Ar -3.0605-2.3615-2.0610

Slope = tan ( = 1, b = 1

Jadi persamaan laju, vI,Ar = k

Untuk menentukan k, masukkan salah satu data vI,Ar, [ I ]o dan [Ar]o

ke dalam persamaan laju. Misalkan data yang diambil adalah

vI,Ar, = 8,7 x 10-5 M det -1, [ I ]o = 1,0 x 10-5 M dan [Ar]o = 1,0 x 10-3 M

Reaksi Orde Satu

Persamaan laju orde satu untuk hilangnya pereaksi A adalah

-d [A]/dt = k [A] 6.4

Contoh umum untuk jenis proses ini adalah peluruhan readioaktif

dari nuklida.

d[A]/[A] = - k dt 6.5

Pada t = 0, konsentrasi A = [A]o dan pada t = t, konsentrasi A = [A].

atau

ln [A] ln [A]o = kt 6.6

Persamaan 6.6 dapat dituliskan dalam bentuk:

6.7

atau

[A] = [A]o e-kt 6.8

Pers (6.8) menunjukkan bahwa pada reaksi orde, konsentrasi

pereaksi berkurang secara eksponensial dengan bertambahnya

waktu. Pers. (6.7) menunjukkan bahwa jika ln([A]/[A]o) diplot

terhadap t, maka reaksi orde satu akan memberikan garis lurus.

Jika grafik linier, maka reaksi adalah orde satu dan nilai k

dapat diperoleh dari slope (slope = -k)

Contoh 6.2

Tekanan parsial azometan CH3N2CH3 diamati sebagai fungsi

waktu pada 600 K dengan data sebagai berikut:

t / det01000200030004000

P / Torr8,205,723,992,781,94

Buktikan bahwa dekomposisi CH3N2CH3 (g) CH3CH3 (g) + N2 (g)

Penyelesaian:

Plot ln (P/Po) thp t. Jika reaksi orde satu, grafik akan linier, slope = - k

t / det01000200030004000

P / Torr8,205,723,992,781,94

P/Po10,69760,48660,33900,2366

Ln (P/Po)0- 0,3602-0,7203-1,0813-1,4414

Grafik adalah linier dengan slope = -3,6 x 10-4 = - k

Jadi k = 3,6 x 10-4Reaksi Orde Dua

Untuk reaksi orde dua terhadap A, persamaan laju adalah

d [A]/dt = - k [A]2 6.9

Integrasi Pers. (6.9) diperoleh

6.10

Pers (6.10) dapat ditulis dalam bentuk:

6.11

Pers. (6.10) menunjukkan bahwa untuk menguji bahwa reaksi orde

dua, plot 1/[A] terhadap t akan menghasilkan grafik linier

PAGE 1

_1143224464.unknown

_1143226003.unknown

_1143226602.xlsChart3

-3.0604807474

-2.361510743

-2.0609802236

log [Ar]o

log vI,Ar

Sheet1

1,0 x 10-52,0 x 10-54,0 x 10-56,0 x 10-5

8,7 x 10-43,48 x 10-31,39 x 10-23,13 x 10-2

1.00E-058.70E-04-5-3.06048074741.00E-038.70E-04-3-3.0604807474

2.00E-053.48E-03-4.6989700043-2.45842075615.00E-034.35E-03-2.3010299957-2.361510743

4.00E-051.39E-02-4.3979400087-1.85698519971.00E-028.69E-03-2-2.0609802236

6.00E-053.13E-02-4.2218487496-1.5044556625

Sheet1

log [ I ]o

log vI,Ar

Sheet2

log [Ar]o

log vI,Ar

Sheet3

_1207878856.unknown

_1143226283.unknown

_1143226427.unknown

_1143226261.unknown

_1143225540.unknown

_1143225591.unknown

_1143225199.xlsChart1

-3.0604807474

-2.4584207561

-1.8569851997

-1.5044556625

log [ I ]o

log vI,Ar

Sheet1

1,0 x 10-52,0 x 10-54,0 x 10-56,0 x 10-5

8,7 x 10-43,48 x 10-31,39 x 10-23,13 x 10-2

1.00E-058.70E-04-5-3.0604807474

2.00E-053.48E-03-4.6989700043-2.4584207561

4.00E-051.39E-02-4.3979400087-1.8569851997

6.00E-053.13E-02-4.2218487496-1.5044556625

Sheet1

log [ I ]o

log vI,Ar

Sheet2

Sheet3

_1143222372.unknown

_1143222486.unknown

_1143222220.unknown