Laju Reaksi

Laju reaksi

Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi kimia yang berlangsung per satuan waktu. Laju reaksi menyatakan molaritas zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi. Perkaratan besi merupakan contoh reaksi kimia yang berlangsung lambat, sedangkan peledakan mesiu atau kembang api adalah contoh reaksi yang cepat.

Laju reaksi dipelajari oleh cabang ilmu kimia yang disebut kinetika kimia.

Laju Reaksi
PERSAMAAN LAJU REAKSI DAN ORDE REAKSI
Reaksi kimia:

A2 + B2 → 2 AB

Persamaan laju reaksi: V = k [A2]x[B2]y

Dimana:

V = laju reaksi (Ms-1)

k = konstanta laju reaksi

[A2] = konsentrasi zat A (M)

[B2] = konsentrasi zat B (M)

x = orde reaksi zat A

y = orde reaksi zat B

x + y = orde reaksi total

Orde reaksi:

Orde reaksi 0 : laju reaksi tidak bergantung pada konsentrasi
Persamaan reaksi yang berorde 0 : V = k [A]0

a1

Orde reaksi 1 : laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi
Jika konsentrasi dinaikkan dua kali, maka laju reaksinya pun akan dua kali lebih cepat dari semula, dst.
Persamaan laju reaksi: V = k [A]

a2

Orde reaksi 2: Pada reaksi orde dua, kenaikan laju reaski akan sebanding dengan kenaikan konsentrasi pereaksi pangkat dua. Bila konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali maka laju reaksinya akan naik menjadi empat kali lipat dari semula.
Persamaan laju reaksi : V = k [A]1 [B]1 ; V = k [A]2 ; V = k [B]2

a3Dengan demikian, jika konsentrasi suatu zat dinaikkan a kali, maka laju reaksinya menjadi b kali; sehingga orde reaksi terhadap zat tersebut adalah:

a4

dimana x = orde reaksi

Contoh soal mengenai laju reaksi dan orde reaksi:

1.Persamaan kecepatan reaksi H2 + I2 → 2 HI adalah V = k [H2][I2]. Tentukan orde reaksi total dari persamaan reaksi tersebut!

Jawab:

orde reaksi zat H2 = 1        orde reaksi zat I2 = 1        orde reaksi total persamaan diatas adalah 1+1 = 2

2.Tabel di bawah ini merupakan data dari reaksi P + Q →R + S

a5Dari data tersebut, tentukan:

a. orde reaksi P

b. orde reaksi Q

c. orde reaksi total

d. persamaan laju reaksi

Jawaban:

a. Untuk mencari orde reaksi P pilih data konsentrasi Q yang sama. (data 1 dan 3). Perhatikan penentuan orde reaksi P berdasarkan data 1 dan 3.

a6b. untuk mencari orde reaksi Q pilih data konsentrasi P yang sama. (data 1 dan 4). Perhatikan penentuan orde reaksi Q berdasarkan data 1 dan 4.

a7c. x + y = 2 + 0 = 2

d. v = k [P]2 [Q]0

v = k [P]2 1

v = k [P]2

3. Pada penentuan kecepatan reaksi :  A + B → C + D

a8Data di atas tentukan:

a. orde reaksi x

b. orde reaksi y

c. orde reaksi total

d. persamaan laju reaksi

e. ketetapan laju reaksi

Jawaban:

a. Untuk mencari orde reaksi A pilih data konsentrasi B yang sama. (data 1 dan 2). Perhatikan penentuan orde reaksi A berdasarkan data 1 dan 2.

a9b. Untuk mencari orde reaksi B pilih data konsentrasi A yang sama. (data 3 dan 4). Perhatikan penentuan orde reaksi B berdasarkan data 3 dan 4.

a10c. x + y = 2 + 1 = 3

d. V = k [A]x[B]y = k [A]2 [B]1

e. k ..?

Ambil salah data percobaan. (misal data 1). Dari data 1 diket: [A] =0.1 M [B] = 0.2 M dan V= 0.02 M/s.
Masukan ke persamaan laju reaksi yg telah diperoleh (d).
V        = k [A]2[B]1

0.02 M/s = k [0.1 M]2[0.2 M]1

0.02 M/s = k 1×10-2 M2 2×10-1 M

0.02 M/s = k 2×10-3M3

a11K = 1×101 M-2s-1 = 10 M-2s-1

4. Laju reaksi untuk reaksi: P + Q  → R + S adalah V = k [P] [Q]2. Bila laju reaksi berlangsung 12 kali lebih cepat dari semula, maka tentukan perubahan konsentrasi P dan Q!

Jawaban:

V1 = k [P] [Q]2     ==> laju reaksi semula (V1), dimisalkan [P] = 1 dan [Q] = 1 dan harga k konstan, sehingga dapat diabaikan.

Maka V1 =[P] [Q]2 ===> V1 =[1] [1]2 ===> V1 = 1

V2 = [P] [Q]2 ==> laju reaksi 12 x semula maka V2 = 12 V1 = 12 (1) = 12

12 = [3] [2]2

12 = 12, maka [P] x 3 semula dan [Q] x 2 semula.

5. Persamaan kecepatan reaksi: H2 + I2 → 2 HI,    V = k [H2][I2].

Jika konsentrasi H2 dinaikkan 2x dan I2 dinaikkan 3x, maka laju reaksi menjadi?

Jawaban:

V = k [H2][I2] ==> laju reaksi awal V1 dimisalkan [H2] = a [I2] = a, harga k konstan, sehingga dapat diabaikan. Maka V1 = k [H2][I2] ===> V1 = [a][a] = a2

Bila [H2] dinaikkan 2x ==> [H2] = 2a, [I2] dinaikkan 3x ==> [I2] = 3a

V2 = k [H2][I2]   ==> laju reaksi V2 = [2a][3a] = 6a2, V2 =6a2 sedangkan V1 = a2

V2 = 6V1 ,maka laju reaksi menjadi 6x semula.

Cara cepat:

Jika konsentrasi suatu zat dinaikkan a kali, maka laju reaksinya menjadi b kali; sehingga orde reaksi terhadap zat tersebut adalah:

a4dimana x = orde reaksi

[H2] [I2] = b

[2] [3] = 6 (maka laju reaksi menjadi 6 kali semula).

6. Reaksi antara NO(g) dan O2 (g) adalah reaksi berorde dua terhadap NO(g) dan berorde dua untuk O2 (g). Jika konsentrasi kedua pereaksi dijadikan 3 kali konsentrasi semula. Tentukan laju reaksinya dibandingkan dengan laju semula!

Jawaban:

Reaksi berorde dua terhadap NO = [NO]2

Reaksi berorde dua terhadap O2 = [O2]2

Persamaan laju reaksinya : V = k [NO]2[O2]2

V = k [NO]2[O2]2 ==> laju reaksi awal V1 dimisalkan [NO] = a [O2] = a, harga k konstan, sehingga dapat diabaikan. Maka V1 = k [NO]2[O2]2 ==> V1 = [a]2[a]2 = a4

Bila [NO] dinaikkan 3x ==> [O2] = 3a, [O2] dinaikkan 3x ==> [I2] = 3a

V2 = k [NO]2[O2]2   ==> laju reaksi V2 = [3a]2[3a]2 = 81a4, V2 =81a4 sedangkan V1 = a4

V2 = 81 V1 ,maka kecepatan reaksi menjadi 81x semula.

Cara cepat:

Jika konsentrasi suatu zat dinaikkan a kali, maka laju reaksinya menjadi b kali; sehingga orde reaksi terhadap zat tersebut adalah:

a4dimana x = orde reaksi

[NO]2 [O2]2 = b

[3]2 [3]2 = 81 (maka laju reaksi menjadi 81 kali semula)

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI DAN HUBUNGANNYA DENGAN TEORI TUMBUKAN
:: TEORI TUMBUKAN

Reaksi antara molekul-molekul pereaksi terjadi apabila terjadi tumbukan. Untuk saling bertumbukan, molekul-molekul pereaksi harus mempunyai energi kinetik minimum tertentu. Energi minimum yang diperlukan agar tumbukan terjadi dan reaksi dapat berlangsung disebut Energi Aktisi (Ea).

a12Gambar: energi aktivasi

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi:

Konsentrasi Pereaksi
Berhubungan dengan teori tumbukan menyatakan bahwa: semakin besar konsentrasi, semakin besar kemungkinan terjadinya tumbukan antarmolekul yang bereaksi sehingga laju reaksi semakin cepat berlangsung.

Contoh: 3M HCl lebih cepat reaksi daripada 2M HCl.

Suhu
Dengan menggunakan teori tumbukan, jelas bahwa semakin tinggi suhu, maka molekul-molekul yang mencapai energi aktivasi semakin banyak, sehingga laju reaksi semakin cepat berlangsung.

Contoh: suhu 350C lebih cepat beraksi dari pada suhu 250C.

Rumus nilai peningkatan laju reaksi:

a13Keterangan:

V = laju reaksi akhir

V0 = laju reaksi awal

t = waktu akhir

t0 = waktu awal

Δv = kenaikkan laju reaksi

T = suhu pada laju reaksi akhir

To = suhu pada laju reaksi awal

ΔT = kenaikkan suhu

Contoh soal:

1.Harga laju reaksi bertambah 2x jika suhu dinaikkan 100. Reaksi A + B → C mempunyai harga laju reaksi 2x mol/L.detik pada suhu 150C. Jika reaksi tersebut dilakukan pada suhu 750C. Tentukan perubahan laju reaksinya!

a14

2. Tiap kenaikkan suhu 200C laju reaksi menjadi 2x lebih cepat dari semula, jika pada suhu 200C reaksi berlangsung selama 32 menit, tentukan waktu reaksi pada suhu 800

a15

LUAS PERMUKAAN
Teori tumbukan menjelaskan bahwa semakin luas permukaan sentuh, semakin banyak tempat terjadinya tumbukan antaramolekul yang bereaksi, sehingga laju reaksi lebih cepat berlangsung.

Contoh: 1 gr larutan zat X lebih cepat dari pada 1 gr serbuk zat X, tetapi 1 gr serbuk zat X lebih cepat bereaksi dari pada 1 gr padatan zat X.

:: Larutan > serbuk > padatan ::

KATALIS
Zat yang dapat mempercepat laju reaksi dengan cara menurunkan/memperkecil energi aktivasi.

a16Gambar: penurunan Ea karena penambahan katalis

Contoh soal:

Data percobaan untuk reaksi : A + B → hasil

a17Tentukan percobaan mana yang paling cepat bereaksi dan berikan alasan!

Jawab:

Percobaan 4 paling cepat bereaksi karena memiliki luas permukaan dan konsentrasi lebih besar dari pada percobaan yang lain.