Handout Laju Reaksi

LAJU REAKSI

A.    PENDAHULUAN

Sebelum masuk materi pokok laju reaksi, kalian harus sudah memiliki pengetahuan prasyarat, yaitu terkait materi konsentrasi. Konsentrasi merupakan jumlah relatif zat terlarut dalam larutan. Dapat dinyatakan dengan molaritas.

M = molaritas (M)

n = jumlah mol zat terlarut (mol)

V = volume larutan (liter)

Karena mol adalah gram dibagai dengan Mr maka molaritas dapat juga dicari dengan rumus:

                                                      g = massa zat terlarut (gram)

Mr = massa molekul relatif

mL = volume larutan (mililiter)

Kemolaran larutan pekat yang sudah diketahui kadar dan massa jenisnya dihitung dengan rumus:

M = molaritas larutan

  = massa jenis

Mr  = massa molekul relatif

Molaritas dapat digunakan untuk pelarutan zat murni dan juga pengenceran. Adapun rumus untuk pengenceran adalah sebagai berikut:

V₁ . M₁ = V₂ . M₂              V₁ . M₁ = volume dan konsentrasi mula-mula

V₂ . M₂ = volume dan konsentrasi setelah pengenceran

B.     PENGERTIAN LAJU REAKSI

Laju reaksi didefinisikan sebagai laju berkurangnya konsentrasi pereaksi per satuan waktu atau laju bertambahnya konsentrasi produk per satuan waktu.

Contoh reaksi: aA + bB à cC + dD

Contoh Soal:

Suatu eksperimen reaksi : A + B à C. Diketahui bahwa konsentrasi C bertambah dari 0 menjadi 0,05 mol/liter dalam waktu 20 detik. Tentukan laju reaksi pembentukan zat C tersebut!

Jawab:

Reaksi A + B à C

Latihan 2.1

Percobaan reaksi 2X + Y à X₂Y selama 60 detik. Konsentrasi X 0,5 M berubah menjadi 0,2 M. Bagaimana laju berkurangnya konsentrasi X?

Latihan 2.2

Pada percobaan reaksi 2A + B à A₂B diperoleh data sebagai berikut:

No Percobaan	[A2B] (mol/L)	Waktu (menit)
1	0,00	0
2	0,06	30
3	0,12	60

Bagaimana laju pembentukan A₂B?

C.    FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI

Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa besarnya laju reaksi dari suatu reaksi kimia dipengaruhi oleh banyak faktor. Dengan mengetahui faktor- faktor yang berpengaruh terhadap laju reaksi akan memungkinkan kita untuk dapat mempercepat terjadinya suatu reaksi. Faktor- faktor yang mempengaruhi laju reaksi sebagai berikut:

1.      Konsentrasi

Pengaruh konsentrasi berkaitan dengan jumlah partikel yang terlibat dalam tumbukan. Apabila  konsentrasi pereaksi bertambah, maka jumlah partikel-partikel akan meningkat. Dengan demikian, partikel tersebut menjadi lebih dekat dan jumlah tumbukan efektif juga akan meningkat. Hal ini berarti terjadi peningkatan laju reaksi. Sebaliknya jika konsentrasi peraksi berkurang, maka jumlah pertikel akan menurun sehingga jumlah tumbukan efektif lebih sedikit. Hal ini berarti terjadi penurunan laju reaksi.

 

                                                                                                                                          

       

     

 Konsentrasi rendah                                        Konsentrasi tinggi

2.      Luas Permukaan Bidang Sentuh

Untuk memahami pengaruh luas permukaan bidang sentuh suatu zat dapat diikuti dengan cara membandingkan proses pelarutan. Jika kita melarutkan gula dalam bentuk bongkahan dengan yang berbentuk kristal halus, mana yang lebih cepat larut ?.

Kita sepakat bahwa kristal halus lebih cepat melarut, hal ini terjadi karena pada kristal halus luas permukaan lebih besar dan menyebabkan tumbukan antara molekul gula dan air lebih mungkin terjadi. Sehingga kecepatan reaksi lebih besar pula.

Gambar Luas permukaan zat sangat berpengaruh pada kecepatan reaksi

Reaksi kimia dapat berlangsung jika molekul-molekul, atom-atom atau ion-ion dari zat pereaksi terlebih dahulu bertumbukan. Semakin luas permukaan sentuhan antara zat-zat yang bereaksi semakin banyak molekul-molekul yang bertumbukan dan semakin cepat reaksinya.

3.      Suhu

Umumnya reaksi akan berlangsung lebih cepat jika dipanaskan karena kenaikan suhu akan menyebabkan energy kinetik partikel-partikel zat yang bereaksi meningkat. Makin besar suhu, energi kinetik partikel makin besar. Akibatnya pergerakan partikel makin cepat sehingga tumbukan yang terjadi makin cepat dan laju reaksi makin besar.

Umumnya setiap kenaikan suhu 10°C, laju reaksi naik 2x lebih besar dari semula. Jika t adalah lamanya reaksi, maka dapat dirumuskan sebagai berikut:

dengan                         

Keterangan:       lamanya reaksi pada T₂°C

                           lamanya reaksi pada T₁°C

                            : suhu awal

                            : suhu akhir

Sedangkan untuk perubahan laju reaksinya, dapat dirumuskan:

Keterangan         : kenaikan laju reaksi

 : laju reaksi akhir

 : laju reaksi awal

4.      Katalis

Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi tapi zat tersebut tidak mengalami perubahan kimia pada akhir reaksi. Kenaikan konsentrasi katalisator juga akan menaikkan laju reaksi . selain itu katalisator juga menurunkan energy aktivasi sehingga mempercepat laju reaksi.

Tumbukan yang menghasilkan reaksi adalah tumbukan efektif, yaitu energi tumbukan pereaksi yang melebihi energi aktivasi. Sedangkan fungsi katalis yaitu mengubah mekanisme reaksi dengan membuat tahap-tahap reaksi yang memiliki energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi (Ea), sehingga dengan energi yang sama jumlah tumbukan yang berhasil lebih banyak sehingga laju reaksi makin cepat.

Diagram energi potensial dari reaksi kimia dengan menggunakan katalisator dan yang tidak menggunakan katalisator.

D.    TEORI TUMBUKAN

Teori tumbukan menyatakan bahwa reaksi kimia terjadi karena adanya partikel-partikel yang saling bertumbukan. Namun, tidak semua tumbukan pereaksi dapat menimbulkan reaksi, tetapi hanya tumbukan antar partikel yang efektiflah yang dapat menimbulkan reaksi.

Energi minimum yang harus dimiliki partikel pereaksi sehingga menimbulkan tumbukan efektif dinamakan energy aktivasi atau energy pengaktifan (E_a). Makin kecil energy aktivasi, makin mudah suatu reaksi terjadi. Reaksi yang terjadi pada suhu rendah memiliki energy pengaktifan yang rendah pula. Sebaliknya, reaksi yang memiliki energy pengaktifan besar, hanya dapat berlangsung pada suhu tinggi. Perhatikan energy pengaktifan pada diagram reaksi eksoterm dan endoterm berikut:

Reaksi Eksoterm                                             Reaksi Endoterm

Faktor- factor penentu laju reaksi dan orde reaksi dapat dijelaskn nerdasarkan teori tumbukan sebagai berikut:

1.      Konsentrasi. Semakin besar konsentrasi maka frekuensi tumbukan akan makin besar sehingga laju reaksinya semakin cepat.

2.      Luas Permukaan. Semakin besar luas permukaan sentuh maka semakin besar pula frekuensi tumbukan sehingga laju reaksinya semakin cepat.

3.      Suhu. Semakin tinggi suhu menyebabkan semakin banyak molekul yang mencapai energi pengaktifan sehingga laju reaksinya semakin cepat.

4.      Katalis. Penambahan katalis akan menurunkan energi aktifasi sehingga laju reaksinya semakin cepat.

E.     PERSAMAAN LAJU REAKSI DAN ORDE REAKSI

Persamaan laju reaksi menyatakan hubungan kuantitatif antara konsentrasi pereaksi (reaktan) dengan laju reaksi.

	mA + nB  à pC + qD

 

Maka persamaan lajunya:

 

Dengan     k : tetapan jenis reaksi

x : orde reaksi terhadap A

y : orde reaksi terhadap B

Orde total = x + y

Contoh Soal:

1. Reaksi 2NO(g) + H₂(g) à N₂O(g) + H₂O(g) mempunyai persamaan laju v = k [NO]²[H₂]

a.       Berapakah orde reaksi terhadap NO dan orde reaksi terhadap H₂?

b.      Berapa orde totalnya?

Jawab :

Nilai k (tetapan jenis reaksi) bergantung pada jenis pereaksi, suhu, dan katalis. Sedangkan orde reaksi ditentukan berdasarkan percobaan. Orde reaksi menyatakan besarnya pengaruh konsentrasi pereaksi terhadap laju reaksi.

 

Contoh Soal:

2. Nitrogen oksida bereaksi dengan hidrogen membentuk dinitrogen oksida dan uap air sesuai dengan reaksi berikut.

2NO(g) + H₂(g) à N₂O(g) + H₂O(g)

mempunyai persamaan laju v = k [NO]²[H₂]. Berdasarkan informasi tersebut, lengkapi tabel berikut.

Percobaan	Konsentrasi awal (M)		Laju Reaksi (M det-1)
	NO	H2
1	1	1	X
2	1	2	…
3	2	1	…
4	2	2	…
5	0,5	4	…

Jawab :

Pada percobaan 1: v = k [NO]²[H₂]

                               X = k (1)²(1)

                               k = X

Maka persamaan laju dapat di tulis : v = X [NO]²[H₂]

Pada Percobaan 2: v = X (1)²(2) = 2X

Pada Percobaan 3: v = X (2)²(1) = 4X

Pada Percobaan 4: v = X (2)²(2) = 8X

Pada Percobaan 5: v = X (0,5)²(4) = X

3. Gas nitrogen oksida dan gas bromin bereaksi menurut persamaan:

2NO (g) + Br₂(g) à 2NOBr(g)

Laju reaksi diikuti dengan mengukur pertambahan konsentrasi NOBr dan diperoleh data sbb:

Percobaan	[NO] (M)	[Br2] (M)	Laju NOBr (M det-1)
1	0,1	0,1	12
2	0,1	0,2	24
3	0,2	0,1	48
4	0,3	0,1	108

Tentukan orde reaksi NO dan Br₂!

Jawab:

Untuk Percobaan 1 dan 2, konsentrasi NO sama, maka orde untuk Br₂ adalah :

Untuk percobaan 1 dan 3, konsentrasi Br₂ sama, maka orde untuk NO adalah :

Dengan demikian, orde reaksi NO adalah 2 dan orde reaksi Br₂ adalah 1. Dengan persamaan laju : v = k [NO]²[Br₂]