KECEPATAN REAKSI

• Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi yang berlangsung per satuan waktu. • Laju reaksi menyatakan konsentrasi zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi.• Laju reaksi adalah ukuran dari laju berkurangnya konsentrasi pereaksi atau laju terbentuknya hasil reaksi (produk). • Laju atau kecepatan didefinisikan sebagai jumlah suatu perubahan tiap satuan waktu.• Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau laju bertambahnya produk.

Laju reaksi A & B, ditunjukkan dengan berkurangnya molekul A danbertambahnya molekul B dalam satu satuan waktu

KecepatanReaksi• Ada 2 macam laju reaksi yaitu laju rata-rata yaitu laju reaksi dalam interval

waktu tertentu dan laju sesaat yaitu laju pada saat tertentu. Laju reaksi sesaat tidak sama besar dari waktu ke waktu, pada awal reaksi laju ini paling besar dan selama reaksi berlangsung terus berkurang sampai akhirnya mencapai harga nol di akhir reaksi.

• Ada beberapa cara untuk menentukan laju reaksi yang tidak terlampau cepat. Analisis kimia secara volumetri merupakan cara yang paling sederhana baik dari segi prosedur maupun peralatannya.

• Persamaan laju reaksi ditentukan dengan 2 cara yaitu cara laju awal dan cara integral.

• Orde reaksi merupakan bilangan yang menyatakan hubungan konsentrasi dengan laju reaksi.

• Reaksi yang umum dan sederhana biasanya mempunyai orde pertama, selain itu kita kenal reaksi orde kedua dan ketiga dan beberapa reaksi yang berorde nol bahkan orde pecahan.

Terjadinya Kecepatan Reaksi

• Dalam suatu reaksi kimia berlangsungnya suatu reaksi dari keadaan semula (awal) sampai keadaan akhir diperkirakan melalui beberapa tahap reaksi.

• Contoh: 4 HBr(g) + O 2 (g) → 2 H 2 O(g) + 2 Br 2 (g)

Dari persamaan reaksi di atas terlihat bahwatiap 1 molekul O 2 bereaksi dengan 4 molekul HBr

• Suatu reaksi baru dapat berlangsung apabila ada tumbukan yang berhasil antara molekul-molekul yang bereaksi.

• Tumbukan sekaligus antara 4 molekul HBr dengan 1 molekul O 2 kecil sekali kemungkinannya untuk berhasil. Tumbukan yang mungkin berhasil adalah tumbukan antara 2 molekul yaitu 1 molekul HBr dengan 1 molekul O 2 .

• Hal ini berarti reaksi di atas harus berlangsung dalam beberapa tahap dan diperkirakan tahap-tahapnya adalah

• Tahap 1: HBr + O 2 → HOOBr (lambat) • Tahap 2: HBr + HOOBr → 2HOBr (cepat) • Tahap 3: (HBr + HOBr → H 2 O + Br 2 ) x 2 (cepat) —————————————————— + 4 HBr + O 2 → 2H 2 O + 2 Br 2

• Dari contoh di atas ternyata secara eksperimen kecepatan berlangsungnya reaksi tersebut ditentukan oleh kecepatan reaksi pembentukan HOOBr yaitu reaksi yang berlangsungnya paling lambat.

• Rangkaian tahap-tahap reaksi dalam suatu reaksi disebut “mekanisme reaksi” dan kecepatan berlangsungnya reaksi keselurahan ditentukan oleh reaksi yang paling lambat dalam mekanisme reaksi. Oleh karena itu, tahap ini disebut tahap penentu kecepatan reaksi.

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kecepatan Reaksi

Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi antara lain konsentrasi, sifat zat yang bereaksi, suhu dan katalisator.

A.KONSENTRASI

• Dari berbagai percobaan menunjukkan bahwa makin besar konsentrasi zat-zat yang bereaksi makin cepat reaksinya berlangsung.

• Makin besar konsentrasi makin banyak zat-zat yang bereaksi sehingga makinbesar kemungkinan terjadinya tumbukan dengan demikian makin besar pula kemungkinan terjadinya reaksi.

Konsentrasi Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volum zat

pelarut. Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi. Hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah:

V = k [A]m [B]n Dimana :V = Laju reaksi k = Konstanta kecepatan reaksi m = Orde reaksi zat A n = Orde reaksi zat B

B. SIFAT ZAT YANG BEREAKSI

• Sifat mudah sukarnya suatu zat bereaksi akan menentukan kecepatan berlangsungnya reaksi.

Secara umum dinyatakan bahwa:• \

• - Reaksi antara senyawa ion umumnya berlangsung cepat.Hal ini disebabkan oleh adanya gaya tarik menarik antara ion-ion yang muatannya berlawanan.

Contoh: Ca2+(aq) + CO32+(aq) ----------- CaCO3(s)

Reaksi ini berlangsung dengan cepat.

• - Reaksi antara senyawa kovalen umumnya berlangsung lambat.

Hal ini disebabkan karena untuk berlangsungnya reaksi tersebut dibutuhkan energi untuk memutuskan ikatan-ikatan kovalen yang terdapat dalam molekul zat yang bereaksi.

Contoh: CH4(g) + Cl2(g) ------------ CH3Cl(g) + HCl(g)Reaksi ini berjalan lambat reaksinya dapat dipercepat apabila diberi energi misalnya cahaya matahari.  

C. SUHU

• Pada umumnya reaksi akan berlangsung lebih cepat bila suhu dinaikkan. Dengan menaikkan suhu maka energi kinetik molekul-molekul zat yang bereaksi akan bertambah sehingga akan lebih banyak molekul yang memiliki energi sama atau lebih besar dari Ea. Dengan demikian lebih banyak molekul yang dapat mencapai keadaan transisi atau dengan kata lain kecepatan reaksi menjadi lebih besar. Secara matematis hubungan antara nilai tetapan laju reaksi (k) terhadap suhu dinyatakan oleh formulasi ARRHENIUS:

k = A . e-E/RT dimana:

k : tetapan laju reaksiA : tetapan Arrhenius yang harganya khas untuk setiap reaksiE : energi pengaktifanR : tetapan gas universal = 0.0821.atm/moloK = 8.314 joule/moloKT : suhu reaksi (oK)

D. KATALISATOR

• Katalisator adalah zat yang ditambahkan ke dalam suatu reaksi dengan maksud memperbesar kecepatan reaksi. Katalis terkadang ikut terlibat dalam reaksi tetapi tidak mengalami perubahan kimiawi yang permanen, dengan kata lain pada akhir reaksi katalis akan dijumpai kembali dalam bentuk dan jumlah yang sama seperti sebelum reaksi.

• Fungsi katalis adalah memperbesar kecepatan reaksinya (mempercepat reaksi) dengan jalan memperkecil energi pengaktifan suatu reaksi dan dibentuknya tahap-tahap reaksi yang baru. Dengan menurunnya energi pengaktifan maka pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat.

Jenis-jenis KatalisKatalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerat. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan antara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantarakimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:

A + C → AC (1) B + AC → AB + C (2)

Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi :

A + B + C → AB + C

Persamaan Laju Reaksi

Tujuan dari mempelajari laju reaksi adalah untuk dapat memprediksi laju suatu reaksi. Hal tersebut dapat dilakukan dengan hitungan matematis melalui hukum laju.

Sebagai contoh, pada reaksi:

a A + b B ------- c C + d DDimana A dan B adalah pereaksi, C dan D adalah produk dan a,b,c,dadalah koefisien penyetaraan reaksi, maka hukum lajunya dapat dituliskan sebagai berikut:

Laju reaksi = k [A]m [B]n dengan, k = tetapan laju, dipengaruhi suhu dan katalis (jika ada)m = orde (tingkat) reaksi terhadap pereaksi An = orde (tingkat) reaksi terhadap pereaksi B[A], [B] = konsentrasi dalam molaritas.

Persamaan laju reaksi ditentukan dengan 2 cara yaitu cara laju awal dan cara integral

Orde Reaksi

Salah satu faktor yang dapat mempercepat laju reaksi adalahkonsentrasi, namun seberapa cepat hal ini terjadi? Menemukan orde reaksi merupakan salah satu cara memperkirakansejauh mana konsentrasi zat pereaksi mempengaruhi laju reaksitertentu.Orde reaksi atau tingkat reaksi terhadap suatu komponenmerupakan pangkat dari konsentrasi komponen tersebut dalam

hukumlaju. Sebagai contoh, v = k [A]m [B]n, bila m=1 kita katakan bahwa reaksitersebut adalah orde pertama terhadap A. Jika n=3, reaksi tersebutorde ketiga terhadap B. Orde total adalah jumlah orde semuakomponen dalam persamaan laju: n + m + ...

Orde Reaksi1. Orde nol

Reaksi dikatakan berorde nol terhadap salah satu pereaksinya apabila perubahan konsentrasi pereaksi tersebut tidak mempengaruhi laju reaksi. Artinya, asalkan terdapat dalam jumlah tertentu, perubahankonsentrasi pereaksi itu tidak mempengaruhi laju reaksi. Bila kita tulis laju reaksinya:

V = dA/dt = kAo = kIntegrasinya diperoleh:

[A]t = -kt + [A0]

Orde ReaksiOrde Satu

Suatu reaksi dikatakan berorde satu terhadap salah satupereaksinya jika laju reaksi berbanding lurus dengankonsentrasi pereaksi itu. Misalkan, konsentrasi pereaksi itu dilipat tigakan maka laju reaksi akan menjadi 31 atau 3kali lebih besar.

Bila kita tinjau reaksi orde satu berikut: A --------- produk,maka persamaan lajunya:

v = dA/dt = k AIntegrasinya adalah ln [A]t = -kt + ln[A 0]

• Orde Dua

• Suatu reaksi dikatakan berorde dua terhadap salah satu pereaksi jika laju reaksi merupakan pangkat dua dari konsentrasi pereaksi itu.

• Apabila konsentrasi zat itu dilipat tigakan, maka laju reaksi akan menjadi32 atau 9 kali lebih besar.Misalnya, A ? produk, maka persamaan lajunya: v = A/t = k[ A]2

• Integrasinya adalah: 1/A = kt = 1/Ao

Grafik reaksi orde nol (a), orde satu(b) dan orde dua

Penentuan Persamaan Laju Reaksi• Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi secara

kuantitatif hanya dapat diketahui dari hasil eksperimen. Sebagai contoh, penentuan persamaan laju dengan metode laju awal.

• Mari kita perhatikan reaksi antara hidrogen (gas) dengan nitrogen mono oksida (gas) yang secara kinetika dapat diamati dari perubahan tekanan campuran yang berkurang, karena empat molekul pereaksi menghasilkan tiga molekul produk menurut reaksi.

2H2 (g) + 2 NO (g) ------- 2 H2O (g) + N2 (g)

Soal

Gas nitrogen monoksida dan gas brom bereaksi pada 00 C menurut persamaan reaksi sebagai berikut :

2NO (g) + Br2(g) ------- 2NOBr (g)Laju reaksinya diikuti dengan mengukur pertambahan konsentrasi NOBr dan diperoleh data sebagai berikut:

Tentukan:

a. Orde reaksi terhadap gas NOb. Orde reaksi terhadap gas Br2c. Orde reaksi totald. Rumus laju reaksinyae. Tetapan kecepatan laju reaksi

Percobaanke

[NO] M [Br2] M Kecepatan awal pembentukanNOBr (M detik-1)

1234

0,10,10,20,3

0,10,20,10,1

1,2 x 10-32,4 x 10-34,8 x 10-31,08 x 10-4

Latihan Soal1. Tuliskan persamaan laju dari reaksi berikut:CH4 (g) + 2 O2 (g) ----- CO2 (g) + 2 H2O (g)2. Dari persamaan reaksi: H2 (g) + I2 (g) ----- 2 HI (g), Tentukan:a. Persamaan laju reaksib. Laju HI (g), bila laju I2 (g) 0,0037 mol L-1.det-13. Untuk masing-masing reaksi dan hukum lajunya berikut, tentukan orde

masing-masing pereaksi dan orde totalnya.a. 2 H2O2 (aq) ------ 2 H2O (l) + O 2 (g) v = k [H2O2]b. 14 H3O+ (aq) + 2 HCrO4- (aq) + 6 I- (aq) ----- 2 Cr3+ (aq) + 3 I2 (aq)+ 22 H2O (l) v = [HCrO4-][I-]2[H3O+]2