Laju Reaksi Purwanti Widhy H, M.Pd SK, KD dan Indikator Kemolaran Konsep Laju Reaksi Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi Evaluasi Referensi Selesai Standar Kompetensi, Kompetensi Dasar & Indikator SK KD Ind 3. Memahami kinetika reaksi, kesetimbangan kimia, dan faktor-faktor yang mempengaruhinya, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan industri Standar Kompetensi, Kompetensi Dasar & Indikator SK KD Ind 3.1 Mendeskripsikan pengertian laju reaksi dengan melakukan percobaan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi Standar Kompetensi, Kompetensi Dasar & Indikator SK KD Ind 1. 2. 3. 4. Menjelaskan kemolaran larutan Menghitung kemolaran larutan Menjelaskan pengertian laju reaksi Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi Kemolaran Kemolaran adalah satuan konsentrasi larutan yang menyatakan banyaknya mol zat terlarut dalam 1 liter larutan Kemolaran (M) sama dengan jumlah mol (n) zat terlarut dibagi volume (v) larutan n M V atau gr 1000 x M Mr V Kemolaran Pengenceran larutan menyebabkan konsentrasi berubah dengan rumusan : V1M1  V2 M 2 dimana: V1M1 : volume dan konsentrasi larutan asal V2M2 : volume dan konsentrasi hasil pengenceran Kemolaran Pencampuran larutan sejenis dengan konsentrasi berbeda menghasilkan konsentrasi baru, dengan rumusan : V1M 1  V2 M 2  ...  Vn M n M campuran  V1  V2  ...  Vn Konsep Laju Reaksi Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat komponen reaksi setiap satuan waktu: [ M ] V t • Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per satuan waktu • Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu • Perbadingan laju perubahan masing-masing komponen sama dengan perbandingan koefisien reaksinya Konsep Laju Reaksi Pada reaksi : N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g), Laju reaksi : - laju penambahan konsentrasi NH3 - laju pengurangan konsentrasi N2 dan H2. Laju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan produk terbentuk Faktor-faktor yang mempengaruhi Laju Reaksi Laju reaksi dipengaruhi oleh : Suhu Konsentrasi Luas permukaan sentuhan/ Ukuran partikel Katalis Kembali Suhu Kenaikan suhu dapat mempercepat laju reaksi karena dengan naiknya suhu energi kinetik partikel zat-zat meningkat sehingga memungkinkan semakn banyaknya tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan Suhu Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reaksi: Hubungan ini ditetapkan dari suatu percobaan, misal diperoleh data sebagai berikut: Suhu (oC) Laju reaksi (M/detik) 10 20 30 40 t 0,3 0,6 1,2 2,4 Vt Suhu Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reaksi: Dari data diperoleh hubungan: Setiap kenaikan suhu 10 oC, maka laju mengalami kenaikan 2 kali semula, maka secara matematis dapat dirumuskan Vt  V0 .2 t t 0 10 Dimana : Vt = laju reaksi pada suhu t Vo = laju reaksi pada suhu awal (to) Reaksi Order Pertama Beberapa 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 Dari data N2O5 dilihat bahwa dibutuhkan waktu 1900 detik untuk mereduksi jumlah awal N2O5 menjadi setengahnya. Butuh 1900 detik lagi untuk mereduksi setengahnya kembali Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo 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 Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Pengaruh Temperatur Laju reaksi sangat bergantung dengan temperatur Berikut adalah konstanta reaksi dekomposisi N2O5 pada berbagai temperatur Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Waktu Paruh Reaksi Orde 2 Pengaruh Temperatur  Persamaan yang menyatakan hubungan ini adalah persamaan Arrhenius Pengaruh Temperatur  Bentuk lain persamaan Arrhenius: 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 Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Temperatur dan Ea Bila temperatur meningkat, fraksi molekul yang memiliki energi kinetik pun meningkat sehingga meningkatkan energi aktivasinya Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Mekanisme Reaksi  Kebanyakan reaksi kimia berjalan dengan beberapa tahap yang berurutan  Setiap tahapan memiliki laju yang bersesuaian  Laju keseluruhan ditentukan oleh tahapan yang berlangsung paling lambat (rate-determining step)  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 cepat cepat + lambat Tahapan pertama merupakan unimolecular – dimana tiap molekul pecah. Mereka tidak bertumbukan terlebih dahulu Tahap I Tahap II e n e r g i Kembali Tahap III Ea1 Ea2 Koordinat reaksi Ea3 Konsentrasi Konsentrasi mempengaruhi laju reaksi, karena banyaknya partikel memungkinkan lebih banyak tumbukan, dan itu membuka peluang semakin banyak tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan. Ilustrasi Mana yang lebih mungkin terjadi tabrakan, di jalan lenggang atau dijalanan padat? ? Konsentrasi Hubungan kuantitatif perubahan konsentrasi dengan laju reaksi tidak dapat ditetapkan dari persamaan reaksi, tetapi harus melalui percobaan. Dalam penetapan laju reaksi ditetapkan yang menjadi patokan adalah laju perubahan konsentrasi reaktan. Ada reaktan yang perubahan konsentrasinya tidak mempengaruhi laju reaksi: [reaktan]  V [reaktan]  x  V  1 xn  1 no Konsentrasi Orde Reaksi Pangkat perubahan konsentrasi terhadap perubahan laju disebut orde reaksi Ada reaksi berorde O, dimana tidak terjadi perubahan laju reaksi berapapun perubahan konsentrasi pereaksi. Ada reaksi berorde 1, dimana perubahan konsentrasi pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 2 kali. Ada reaksi berorde 2, dimana laju perubahan konsentrasi pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 4 kali, dst. Konsentrasi Grafik hubungan perubahan konsentrasi terhadap laju reaksi Reaksi Orde 1 Reaksi Orde 2 Laju reaksi Reaksi Orde 0 Konsentrasi Konsentrasi Grafik hubungan perubahan konsentrasi terhadap laju reaksi Reaksi Orde 1 Reaksi Orde 2 Laju reaksi Reaksi Orde 0 Konsentrasi Konsentrasi Grafik hubungan perubahan konsentrasi terhadap laju reaksi Reaksi Orde 1 Reaksi Orde 2 Laju reaksi Reaksi Orde 0 Konsentrasi Lanjut Konsentrasi Untuk reaksi A+BC Rumusan laju reaksi adalah : V =k.[A]m.[B]n Dimana : k = tetapan laju reaksi m = orde reaksi untuk A n = orde reaksi untuk B Orde reakasi total = m + n Konsentrasi Rumusan laju reaksi tersebut diperoleh dari percobaan. Misalkan diperoleh data percobaan untuk reaksi : NO(g) + Cl2(g)  NOCl2(g) Diperoleh data sebagai berikut : Perc [NO] M [Cl2] M V M/s 1 2 3 4 0,1 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,1 0,3 4 16 8 ? Konsentrasi Rumusan laju reaksi untuk reaksi tersebut adalah : V = k.[NO]m.[Cl2]n Orde NO = m Percobaan 1 dan 3 [ NO ]m  V  [ NO ]3  V   3  V1  [ NO ]1  m 8  0,2     4  0,1  2m  2 m m 1 Orde Cl2 = n Percobaan 1 dan 2 [Cl2 ]n  V  [Cl 2 ]2   [Cl2 ]1  V   2 V1  n 16  0,2     4  0,1  2n  4 n n2 Konsentrasi Maka rumusan laju reaksinya adalah : V=k.[NO]1.[Cl2]2 Harga k diperoleh dengan memasukan salah satu data percobaan V k [ NO ].[Cl2 ]2 k 4 0,1.0,12 k  4.103 M  2 s 1 Konsentrasi Maka laju reaksi pada percobaan 4 adalah : V= k.[NO].[Cl2]2 V= 4.103.0,3. 0,32 V= 108 Ms-1 Kembali Luas Permukaan Mana yang lebih luas permukaannya? Sepotong tahu utuh atau sepotong tahu dipotong 4? Luas Permukaan Pisahkan Luas Permukaan Luas Permukaan Ulangi Lanjut Luas Permukaan Perhatikan bahwa luas permukaan tahu utuh lebih kecil dari tahu yang dipotong 4 Sekarang! Mana yang lebih luas permukaannya, gula berukuran butir kasar atau gula berukuran butiran halus? Mana yang lebih mudah larut, gula yang berukuran butir kasar atau yang berukuran butiran halus ? Luas Permukaan Luas permukaan mempercepat laju reaksi karena semakin luas permukaan zat, semakin banyak bagian zat yang saling bertumbukan dan semakin besar peluang adanya tumbukan efektif menghasilkan perubahan Semakin luas permukaan zat, semakin kecil ukuran partikel zat. Jadi semakin kecil ukuran partikel zat, reaksi pun akan semakin cepat. Kembali Katalis Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi. Ada 2 jenis katalis : 1. Katalis aktif yaitu katalis yang ikut terlibat reaksi dan pada akhir rekasi terbentuk kembali. 2. Katalis pasif yaitu katalis yang tidak ikut bereaksi, hanya sebagai media reaksi saja. Bagaimana katalis bekerja akan dibahas pada teori tumbukan • Katalis meningatkan koefisien reaksi dengan menyediakan jalur reaksi alternatif (atau mekanisme) dengan energi aktivasi yang lebih rendah • Katalis tidak mengubah kesetimbangan hanya mempercepat terjadinya kesetimbangan • Contoh: Produksi NH3 menggunakan katalis Pt Catalytic converter pada knalpot Aksi Katalis Kembali Katalisis Homogen Heterogen : satu fasa : 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 Kembali Evaluasi 1 Dalam bejana bervolume 10 L, mula-mula terdapat 5 mol gas NO2. Gas tersebut mengalami penguraian menurut reaksi : 2 2 NO2(g)  2 NO(g) + O2(g). 3 Setelah tiga jam tersisa 1,4 mol gas NO2. Tentukan a.Laju reaksi penguraian gas NO2! b.Laju pembentukan gas NO! c.Laju pembentukan gas O2! 4 5 Evaluasi 1 2 3 4 5 Diketahui reaksi A + B + C  D. Jika persamaan laju reaksi reaksi tersebut v = k.[B]2.[C]1, berapa kali perubahan laju reaksinya bila konsentrasi masing-masing komponen pereaksi diperbesar 2 kali semula? Evaluasi Dari percobaan reaksi A + B  AB, diperoleh data sebagai berikut 1 2 3 4 5 Perc [A] M [B] M V M/s 1 2 3 4 1,3.10-2 6,5.10-3 3,9.10-2 1,3.10-2 2,1.10-2 1,05.10-2 4,2.10-2 1,05.10-2 1,4.10-1 3,5.10-2 8,4.10-1 7.10-2 Tentukan A. Orde reaksi untuk A dan B B. Persamaan laju reaksi C. Harga tetapan laju reaksi D. Laju reaksi jika konsentrasi A 0,026 M dan konsentrasi B 0,021 M Evaluasi 1 2 3 4 5 Jika laju suatu reaksi meningkat 2 kali lebih cepat setiap kenaikan suhu 15oC dan pada suhu 30oC lajunya 3.10-3 M/s, berapakah laju reaksinya pada 105oC? Evaluasi Dari data berikut : 1 2 3 4 Perc Fe [HCl] M Suhu oC 1 2 3 4 5 Serbuk Kepingan Serbuk Kepingan Serbuk 0,1 0,1 0,3 0,1 0,1 25 25 50 50 50 Urutkan kelajuan reaksinya dari yang paling lambat ke yang paling cepat 5 Kembali Exercise  The initial rate of a reaction depended on the concentration of a substance J as follows. [J]0/(10-3 M) 5.0 r0/(10-7 M s-1) 3.6 8.2 9.6 17 41 30 130  Find the order of the reaction with respect to J and the rate constant. r0 = k[J]0n, so log r0 = n log [J]0 + log k  log [J]0 0.70 0.91 1.23 1.48  log r0 0.56 0.98 1.61 2.11 log r0 goes up twice as fast as log [J]0, so n = 2 and log k = 0.562(0.70) = -0.84; k = 0.15 M-1s-1 Exercise  The concentration of N2O5 in liquid bromine varied with time as follows: t/s 0 200 400 600 1000 [N2O5]/M 0.110 0.073 0.048 0.032 0.014  Show that the reaction is first order in N2O5 and determine the rate constant. Kembali Referensi • Petrucci, Ralph. H, 1992. Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern. Terjemahan Suminar. Jakarta: Erlangga • Brady, James E. dan J.R. Holum. 1988. Fundamentals of Chemistry. Edisi 3, New York: Jon Willey & Sons, Inc. Kembali Turunkan persaman t½ [A] = [A]0exp(-kt) = 0.693/k, Jika diketahui : dimana t½ = t dan A= A0/2.!