LAJU REAKSI

Laju reaksi dapat diartikan perubahan konsentrasi per satuan waktu. Laju berkurangnya konsentrasi pereaksi per satuan waktu, laju bertambahnya konsentrasi produk per satuan waktu. Perubahan ini kebanyakan dinyatakan dalam konsentrasi molar. Jadi, untuk laju reaksi hipotetik

 

Tiga mol B dikonsumsi untuk setiap mol A. Jadi, B menghilang dengan kecepatan tiga kali menghilangnya A atau laju menghilangnya B = 3 × laju menghilangnya A. Dengan cara yang sama, dapat dituliskan bahwa

laju pembentukan C = 2 × laju menghilangnya A

laju pembentukan D = 2 × laju menghilangnya A

Laju menghilangnya zat bernilai negatif (konsentrasi berkurang dengan waktu) dan laju pembentukan bernilai positif (konsentrasi bertambah dengan waktu). Dengan memperhatikan semua hal tersebut, akan didapatkan satu rumusan tunggal yang positif.  Contohnya bila dinyatakan sebagai

PENENTUAN LAJU REAKSI MELALUI PERCOBAAN

Untuk menentukan penyelidikan laju reaksi, perhatikan gambaran spesifik tentang peruraian hidrogen peroksida dalam larutan air

(grafik hal-148 Petrucci jilid-2)

Untuk menentukan laju rata-rata dapat dilakukan dengan mudah yaitu dinyatakan sebagai ∆[H₂O₂]/∆t, laju rata-rata merupakan nilai rata-rata selama interval waktu yang dipilih. Laju reaksi dinyatakan sebagai kemiringan garis tangent. Sebagai contoh laju peruraian H₂O₂ rata-rata 15 × 10^-4 mol L^-1 det^-1 dalam interval waktu dari 0 sampai 400 detik (lihat data pertama pada tabel!)

Untuk mencari laju sesaat pada waktu tertentu cari kemiringan garis tangent pada waktu tertentu. Laju ini dapat diperoleh dengan membagi perubahan konsentrasi pereaksi yang terjadi dalam interval waktu pendek yang mengikuti reaksi (∆ pereaksi) dengan interval waktu (∆t). Sebagai contoh, untuk menghitung laju sesaat pada t=0 (laju awal), lihat grafik!

 

HUKUM LAJU REAKSI

Untuk reaksi hipotetik

dimana a, b, … merupakan koefisien reaksi. Laju reaksi dapat dinyatakan sebagai

Dalam rumusan tersebut, lambang [A], [B], … menunjukkan konsentrasi molar. Pangkat m, n, … merupakan angka-angka bulat yang kecil, walaupun dalam beberapa kasus dapat berupa pecahan ataupun negatif. Penting untuk diingat bahwa tidak ada hubungan antara pangkat m, n, … dengan koefisien reaksi a, b, … faktor k merupakan tetapan laju. Faktor tersebut merupakan sifat yang khas dari suatu reaksi dan hanya bergantung suhu. Satuan k bergantung pada orde reaksi

REAKSI ORDE NOL

Contoh dari reaksi orde nol adalah reaksi enzimatik pada metabolisme dan fotosintesis. Pada reaksi orde nol, laju reaksi tidak bergantung pada konsentrasi pereaksi sama sekali, reaksi berlangsung pada laju yang tetap

Grafik konsentrasi pereaksi dengan fungsi waktu harus merupakan garis lurus

REAKSI ORDE PERTAMA

Perhatikan reaksi orde pertama hipotetis

Hukum laju reaksinya adalah

Pengujian untuk reaksi orde pertama, adalah dengan memetakan logaritma konsentrasi reaksi orde pertama pereaksi terhadap waktu dan menentukan apakah grafiknya linear (lihat gambar 14-4 hal-155 Petrucci jilid-2!)

 

REAKSI ORDE KEDUA

Bila reaksi hipotetik

 

Merupakan reaksi orde kedua terhadap A, berarti bahwa laju reaksinya adalah

 


Bila reaksi hipotetik

Merupakan orde pertama terhadap A dan juga terhadap B, orde totalnya adalah orde kedua, dan

Tetapi, orde reaksi tidak dapat diduga dari persamaan reaksi. Orde reaksi hanya dapat ditentukan dari data laju reaksi

 

Memetakan 1/[A]_t sebagai fungsi waktu menghasilkan sebuah garis lurus dengan kemiringan k

TEORI TUMBUKAN

Menurut teori ini, reaksi berlangsung sebagai hasil tumbukan antar partikel pereaksidengan energi minimum dan arah yang tepat → tumbukan efektif

Energi minimum agar terjadi reaksi → energi pengaktifan/ energi aktivasi (Ea)

(a) tumbukan yang tidak memungkinkan terjadinya reaksi

(b) tumbukan yang memungkinkan terjadinya reaksi

Molekul-molekul harus mempunyai orientasi tertentu bila tumbukan akan efektif untuk menghasilkan reaksi kimia

Laju reaksi kimia bergantung pada hasil kali frekuensi tumbukan dengan fraksi molekul yang memiliki energi sama atau melebihi energi aktivasi. Karena fraksi dari molekul teraktifkan ini biasanya sangat kecil, laju reaksi biasanya jauh lebih kecil daripada frekuensi tumbukannya sendiri. Semakin tinggi nilai energi aktivasi, semakin kecil fraksi molekul yang teraktifkan dan semakin lambat reaksi berlangsung

Bila dinyatakan frekuensi tumbukan sebagai z, fraksi molekul teraktifkan sebagai f, dan faktor probabilitas sebagai p, laju reaksi kimia mempunyai rumusan

Frekuensi tumbukan berbanding lurus dengan konsentrasi molekul-molekul yang terlibat dalam tumbukan (katakanlah A dan B). dengan demikian z dapat diganti dengan [A] [B] dan rumusan laju reaksi yang lebih dikenal ini dapat dituliskan

Menunjukkan reaksi dengan orde total 2, namun orde reaksi lain mungkin ada. Disini, faktor probabilitas lebih kecil daripada yang dapat dijelaskan berdasarkan orientasi molekul

Teori Tumbukan → Henry Eyring (1901 – 81)

Teori ini dipusatkan pada spesies antara (intermediet spesies) yang disebut kompleks teraktifkan, yang terbentuk selama tumbukan energetik. Spesies ini ada dalam waktu yang sangat singkat, dan kemudian terurai, dapat kembali menjadi pereaksi-pereaksi awal (dalam hal ini tidak ada reaksi) atau menjadi molekul-molekul hasil reaksi. Kompleks teraktifkan dapat dikemukakan sebagai berikut

Pada kompleks teraktifkan terdapat ikatan lama yang meregang mendekati putus, dan ikatan baru yang terbentuk sebagian. Hanya bila molekul-molekul yang bertumbukan mempunyai jumlah energi kinetik yang besar untuk disimpan dalam spesies teregangkan tersebut maka kompleks teraktifkan akan terbentuk. Energi yang diperlukan tersebut adalah energi aktivasi

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI

1). Pengaruh konsentrasi pereaksi

Pada konsentrasi tinggi jumlah partikel zat besar sehingga frekuensi tumbukan antar partikel pereaksi kemungkinan semakin besar (diharapkan akan lebih banyak terjadinya tumbukan efektif), dengan demikian laju reaksi semakin cepat

2). Pengaruh luas permukaan bidang sentuh

Semakin luas permukaan maka semakin luas bidang sentuh molekul untuk bereaksi sehingga frekuensi tumbukan semakin besar (diharapkan akan lebih banyak terjadinya tumbukan efektif), dengan demikian laju reaksi semakin cepat

Zat-zat pereaksi dalam bentuk serbuk memiliki luas permukaan bidang sentuh yang lebih besar dibandingkan dalam bentuk kepingan. Berikut penjelasan mengenai hal tersebut

Balok II merupakan balok I yang dipotong menjadi dua bagian yang identik. Balok III merupakan balok I yang dipotong menjadi empat bagian yang identik

Luas total permukaan masing-masing balok I, II, dan III adalah sebagai berikut

3). Pengaruh suhu

Peningkatan suhu meningkatkan fraksi molekul yang memiliki energi melebihi energi aktivasi

(lihat gambar 14-8 hal-163 Petrucci jilid-2)

Frekuensi tumbukan meningkat dengan meningkatnya suhu, dan kita dapat mengharapkan hal itu sebagai faktor untuk mempercepat suatu reaksi kimia

4) Pengaruh katalis

Fungsi katalis dalam reaksi kimia ialah menyajikan reaksi alternative dengan cara memberikan jalan reaksi dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Dalam reaksi kimia, katalis sendiri tidak mengalami perubahan yang permanen

Sumber:

Ralph H. Petrucci - Suminar. 1985. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern (Edisi Keempat - Jilid 2). Jakarta: Erlangga.

Perkuliahan Oleh Dra. Chansyanah Diawati, M.Si