KINETIKA DAN MEKANISME REAKSI Endah Fitriani Rahayu 2016

Pendahuluan Perubahan kimia secara sederhana ditulis dalam persamaan reaksi dengan koefisien seimbang Namun persamaan reaksi tidak dapat menjawab 3 isu penting Seberapa cepat reaksi berlangsung Bagaimana konsentrasi reaktan dan produk saat reaksi selesai Apakah reaksi berjalan dengan sendirinya dan melepaskan energi, ataukah ia memerlukan energi untuk bereaksi?

Pendahuluan Kinetika kimia adalah studi tentang laju reaksi, perubahan konsentrasi reaktan (atau produk) sebagai fungsi dari waktu Reaksi dapat berlangsung dengan laju yang bervariasi, ada yang serta merta, perlu cukup waktu (pembakaran) atau waktu yang sangat lama seperti penuaan, pembentukan batubara dan beberapa reaksi peluruhan radioaktif

KINETIKA KIMIA 1. TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI 2. TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJU REAKSI 3. HUKUM LAJU REAKSI 4. FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI 5. MEKANISME REAKSI 6. ENZIM SEBAGAI KATALIS

TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI • LAJU REAKSI BERBANDING LURUS: - FREKUENSI TUMBUKAN (x) - FRAKSI MOLEKUL TERAKTIFKAN (f) - PELUANG UNTUK BERTUMBUKAN (p) Reaksi : A + B --> C+D Laju reaksi = f. p. x = f. p. [A].[B] = k. [A].[B]

TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJU REAKSI Diagram koordinat reaksi eksoterm dan molekul teraktifkan NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g) O energi reaksi ke kanan NO2(g) + CO(g) Reaktan N….O…..CO Energi Potensial energi reaksi ke kiri ∆E reaksi Produk: NO(g) + CO2(g) Koordinat Reaksi

HUKUM LAJU REAKSI NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g) Laju reaksi • Laju pengurangan konsentrasi reaktan terhadap waktu • Laju kenaikan konsentrasi produk terhadap waktu Laju = - d[NO2] = - d[CO] = d[NO] = d[CO2] dt dt dt dt Reaksi umum : aA + bB cC + dD 1 d[A] 1 d[B] a dt b dt 1 c d[C] 1 d[D] dt d dt Laju = - =- = =

Contoh Pada suhu tinggi, HI bereaksi menurut persamaan berikut: 2 HI(g) → H2(g) + I2(g) Pada suhu 443°C laju reaksi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi HI sebagai berikut: [HI] (mol/L 0,0050 0,010 0,020 Laju (mol/L detik) 7,5 x 10-4 3,0 x 10-3 1,2 x 10-2 a. tulislah hukum lajunya b. Hitunglah tetapan laju dan nyatakan satuannya c. Hitunglah laju reaksi untuk HI dengan konsentrasi 0,0020 M

Penyelesaian a. Hukum laju pada dua konsentrasi [HI]1 dan[HI]2yang berbeda ialah: n laju1 = k([HI]1)n laju2 = k([HI]2)n laju2 laju1 = [HI]2 [HI]1 n = 0,010 0,0050 3,0 x 10-3 7,5 x 10-4 4 = (2)n n = 2 Hukum laju = k[HI]2

b. Tetapan laju k dihitung dengan memasukan nilai pada set data yang mana saja dengan menggunakan hukum laju yang sudah ditetapkan. Misalnya, jika kita ambil set data pertama: 7, 5 x 10-4 mol.L-1 s-1 = k(0,0050 mol.L-1)2 Jadi, k = 30 L.mol-1 s-1 c. Laju dapat dihitung untuk [HI] = 0,0020 M: laju = k[HI]2 = (30 L mol-1 s-1)(0,0020 mol L-1)2 = 1,2 x 10-4 mol L-1 s-1

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi 1. macam zat yang bereaksi Pada kondisi tertentu masing-masing reaksi memiliki karakteristik laju masing-masing yang ditentukan oleh sifat kimia reaktan Pada suhu kamar: H2(g) + F2(g)  2HF(g) sangat cepat 3H2(g) + N2(g)  2NH3(g) sangat lambat

FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI 2. Konsentrasi zat yang bereaksi molekul-molekul harus bertumbukan agar terjadi reaksi dalam konteks ini laju reaksi proporsional dengan konsentrasi reaktan 3. Tekanan untuk reaksi yang melibatkan gas, karena konsentrasi gas berhubungan dengan tekanan 4. Luas permukaan semakin halus bentuk zat yang bereaksi semakin cepat laju reaksi. Contoh: laju reaksi Alumunium dalam bentuk serbuk > laju reaksi alumunium dalam bentuk batangan

( ) ( ) k = A.e-Ea/RT y a b x 5. Suhu molekul harus bertumbukan dengan energi yang cukup untuk bereaksi Tetapan laju bervariasi secara eksponensial dengan kebalikan suhu k = A.e-Ea/RT Ea RT ( ) ( ) Ea 1 R T ln k = ln A - ≈ ln k = ln A - y a b x

>< Inhibitor → H2 + C2H4 C2H6 6. Katalis zat yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak mengalami perubahan yang permanen • Katalis homogen • Katalis heterogen : fasa sama dengan reaktan : fasa berbeda dengan reaktan >< Inhibitor Katalis Contoh: Logam platina (Pt) mengkatalis reaksi hidrogenasi etena menjadi etana → Pt H2 + C2H4 C2H6

H2 Etilena C2H5, Etilena, C2H4 Fasa gas Permukaan Pt Atom H2 teradsorpsi Atom H2 Etilena Fasa gas Permukaan Pt C2H5, Zat antara Etana, C2H6 teradsorpsi Etana, C2H6 terdesorpsi

Katalis Menurunkan energi aktivasi Ea.f Ea.f Ea.r Ea.r ∆E Produk Penghalang energi tanpa katalis Ea.f Energi Potensial Ea.f Penghalang energi dengan katalis Reaktan Menurunkan energi aktivasi Ea.r Ea.r ∆E Produk Koordinat reaksi