KINETIKA KIMIA Oleh : RYANTO BUDIONO

Kinetika Kimia Reaksi kimia berlangsung dengan laju yang berbeda-beda Kinetika Kimia Reaksi kimia berlangsung dengan laju yang berbeda-beda. ↓ Ada yang sangat cepat, ada yang berlangsung sangat lambat. Laju reaksi dipengaruhi beberapa faktor → dalam proses industri, laju reaksi dapat dikendalikan (dipercepat atau diperlambat)

Konsep penting dalam Kinetika Kimia. Laju reaksi : laju berkurangnya pereaksi atau terbentuknya produk reaksi (dinyatakan M/waktu) Hukum laju/persamaan laju : persamaan yang mengaitkan laju reaksi dgn konsentrasi (molar) atau tekanan parsial pereaksi dengan pangkat yang sesuai. Hukum laju diperoleh dari hasil eksperimen dan dinyatakan dlm bentuk diferensial atau dlm bentuk integral.

Orde Reaksi : jumlah pangkat konsentrasi dalam hukum laju bentuk diferensial. Secara teoritis merupakan bilangan bulat kecil, tapi secara eksperimen dapat berupa pecahan atau nol. tidak selalu sama dengan koefisien reaksi Tetapan Laju : tetapan perbandingan antara laju reaksi dan hasil kali konsentrasi spesi yg mempengaruhi laju reaksi. lambang : k

Katalis : zat yang mempengaruhi laju reaksi (memper-cepat) , sedangkan zat yang memperlambat laju reaksi → Inhibitor. Katalis bekerja dengan cara memperkecil energi pengaktifan. Energi pengaktifan : energi minimum yang harus dimiliki pereaksi untuk menghasilkan produk reaksi. lambang : Ea

Laju reaksi : perubahan konsentrasi zat pereaksi atau produk reaksi tiap satuan waktu. Satuan : konsentrasi/waktu A + B → C laju = – [A]/t atau – [B]/t atau = + [C]/t dapat ditulis laju =  [X]/t

Pengukuran laju reaksi : Analisis volumetri dan gravimetri. CH3COOC2H5 + H2O → CH3COOH + C2H5OH ↓ Dititrasi dengan larutan NaOH Mengukur perubahan tekanan. C6H5N2Cl + H2O → C6H5OH + HCl + N2↑ gas N2 yang terjadi, diukur dgn manometer

Mengukur perubahan beberapa sifat fisik : Mengukur indeks bias Mengukur intensitas warna Mengukur sifat optik aktif Mengukur daya hantar Mengukur viskositas Mengukur kalor yang dilepaskan (dibutuhkan) pada reaksi eksoterm (endoterm)

Faktor yang mempengaruhi laju reaksi Keadaan pereaksi dan luas permukaan. dalam sistem heterogen (pereaksi yang berbeda wujudnya) → luas permukaan sentuhan antar pereaksi sangat menentukan laju reaksi, dalam sistem homogen → luas permukaan tidak mempengaruhi laju reaksi

Konsentrasi : makin besar konsentrasinya, makin cepat laju reaksinya, meskipun tidak selalu demikian. Katalis : katalis mempercepat laju reaksi. Katalis sangat berperan dlm proses biologi dan mikro-organisme → Enzim. Cahaya : fotosintesis dan fotografi berkaitan dengan energi. Tanpa adanya energi matahari, maka proses tersebut tidak akan berlangsung

Suhu : jika suhu dinaikkan, maka laju reaksi : bertambah → untuk reaksi endoterm berkurang → untuk reaksi eksoterm jika suhu diturunkan, maka laju reaksi : bertambah → untuk reaksi eksoterm berkurang → untuk reaksi endoterm

Hukum Laju : Hubungan antara laju dan konsentrasi dapat diperoleh dari data eksperimen. Reaksi : a A + b B → produk maka ungkapan persamaan lajunya : laju = k.[A]x.[B]y, dimana : k tetapan laju x & y orde reaksi (orde ke x terhadap A, orde ke y terhadap B) x + y orde reaksi keseluruhan

Reaksi dan Orde Reaksi. Reaksi : A → produk, maka laju = – d[A]/dt = k Reaksi dan Orde Reaksi. Reaksi : A → produk, maka laju = – d[A]/dt = k . [A]n k tetapan laju. n orde reaksi. Jika orde reaksinya → satu, maka n = 1 – d[A]/dt = k.[A]1 d[A]/[A] = – k.dt ln [A]o/[A] = k.t log A = log Ao – k.t/2,303

atau k. t = ln a/(a – x) [A] = [A]o. e–kt Log (a – x) = log a – k atau k.t = ln a/(a – x) [A] = [A]o.e–kt Log (a – x) = log a – k.t/2,303 Dimana : Ao / a konsentrasi mula-mula A / (a – x) konsentrasi sisa x konsentrasi zat yang bereaksi

Waktu Paro (t½) Waktu yang diperlukan agar setengah dari jumlah zat A bereaksi log A = log Ao – k.t/2,303 jika t = t½ , maka A = ½ Ao, jadi : log ½Ao = log Ao – kt½/2,303 log 2 = k.t½/2,303 → t½ = 0,693/k k = 0,693/t½ satuan k : /waktu (seper waktu) INGAT : k tidak bergantung pada konsentrasi

Ao Log A lereng = – k/2,303 waktu

Jika orde reaksinya → dua, maka n = 2 laju = k. [A]2 atau k. [A] Jika orde reaksinya → dua, maka n = 2 laju = k.[A]2 atau k.[A].[B] jika a adalah konsentrasi A, b adalah konsen-trasi B, maka : dx/dt = k.(a – x)(b – x), jika a = b, maka → dx/dt = k.(a – x)2 ↓

jika a ≠ b, maka: dx/dt = k. (a – x)(b – x) ↓ Waktu paro: k jika a ≠ b, maka: dx/dt = k.(a – x)(b – x) ↓ Waktu paro: k.t½ = ½a/a(a – ½a) → t½ = 1/k.a k = 1/t½.a satuan k → 1/molar.waktu

1/(a – x) 1/a lereng = k waktu

Jika orde reaksinya → tiga, maka n = 3 laju = k Jika orde reaksinya → tiga, maka n = 3 laju = k.[A]3, jika a = b= c, maka : dx/dt = k.(a – x)3 ↓ t½ = 3/2ka2 satuan k → 1/molar.waktu → mol–2.liter2.waktu–1

1/(a – x)2 1/a2 lereng = 2 k waktu

Jika orde reaksinya → nol, maka n = 0 dx/dt = k. Ao ↓ A = Ao – k Jika orde reaksinya → nol, maka n = 0 dx/dt = k.Ao ↓ A = Ao – k.t Waktu paronya → t½ = Ao/2k satuan k → molar/waktu INGAT : t½ orde ke nol berbanding lurus dgn konsentrasi awal

[A] Ao lereng = – k waktu

Tetapan laju, suhu dan energi pengaktifan Tetapan laju, suhu dan energi pengaktifan. Persamaan Arrhenius : Jika dilogkan, maka : jika : k1 → T1 k2 → T2

Persamaannya menjadi : jika log k2 dikurangi log k1, maka :

log k log A lereng = – Ea/2,303R 1/T

Energi pengaktifan (Ea) : Jika : Ea bertambah → e–Ea/RT berkurang, berarti energi yang diperlukan makin banyak, . . . . . Suhu bertambah → e–Ea/RT bertambah (k ber-tambah besar), maka . . . . . Untuk molekul pereaksi yang banyak ikatan → perlu diputus → membutuhkan Ea besar. jika sedikit → membutuhkan Ea kecil

Ada 3 hal penting Ea : Ea didapat dari eksperimen adalah untuk reaksi secara keseluruhan, bukan masing-masing tahap. Ea adalah selisih antara energi pereaksi dan energi tertinggi dari keadaan teraktifkan dalam proses tersebut. Ea untuk setiap tahap selalu positif. Jika suhu dinaikkan, laju reaksi bertambah sebab makin banyak tabrakan yg mempunyai energi lebih besar dari Ea.

Reaksi Persamaan t½ satuan k (orde) 0. 1. 2. 3 Reaksi Persamaan t½ satuan k (orde) 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . INGAT : k orde ke 1 → tidak bergantung pada A

a. Pada suhu berapa, lajunya menjadi 1/10 nya Reaksi mempunyai Ea = 65 kJ/mol dan laju pada 100oC 7,8.10–2 M/dtk PERTANYAAN : a. Pada suhu berapa, lajunya menjadi 1/10 nya b. Hitung laju pada 20oC ! Suhu Laju (M/dtk) 0oC 1,5.10–3 20oC 7,5.10–3 Hitung Ea dan laju pada 50oC

Suatu reaksi orde satu mempunyai tetapan laju = 4,8. 10–5 per detik Suatu reaksi orde satu mempunyai tetapan laju = 4,8.10–5 per detik. PERTANYAAN : berapa bagian pereaksi yang tinggal setelah 30 menit, 4 jam dan 12 jam ? Laju = k.[A][B]2 jika konsentrasi A diperbesar 2 kalinya, maka laju reaksi bertambah dengan suatu faktor . . .

Reaksi : 2 HI → H2 + I2 terurai menurut orde 2 setelah 2 menit masih terdapat sisa HI ½ mol, berapa jumlah HI yang bereaksi setelah 4 menit ? Reaksi : A + B → AB. Jika A & B dicampur dengan mol sama, maka setelah 1 jam zat A bereaksi 75%. Hitung tetapan lajunya, jika reaksi tersebut berorde 1 terhadap A dan nol terhadap B ?

A + B → produk, dgn data : [A] [B] Laju 4,32. 10–2 1,07. 10–2 1,32 A + B → produk, dgn data : [A] [B] Laju 4,32.10–2 1,07.10–2 1,32.10–4 4,32.10–2 1,56.10–2 2,84.10–4 1,07.10–1 1,56.10–2 6,99.10–4 PERTANYAAN : tulis persamaan lajunya hitung lajunya, jika A = 8,42.10–2 M dan B 4,52.10–3 M

Data : [I–] [ClO–] [OH–] laju 0,010 0,010 0,010 7,5 Data : [I–] [ClO–] [OH–] laju 0,010 0,010 0,010 7,5.10–4 0,020 0,010 0,010 1,5.10–3 0,010 0,020 0,010 1,5.10–3 0,010 0,010 0,020 3,0.10–4 PERTANYAAN: tentukan harga tetapan laju dan persamaan lajunya berapa orde reaksinya dari reaksi tersebut ?

Reaksi, A → hasil reaksi dengan data : laju 0,52M/menit pada [A] = 0,26 molar. laju 0,52M/menit pada [A] = 0,13 molar. [A] terurai menurut orde . . . . . Jelaskan ! Satuan dari tetapan laju reaksi orde setengah adalah . . . . . konsentrasi → molar waktu → menit

A terurai menurut orde satu dengan t½ = 44 menit A terurai menurut orde satu dengan t½ = 44 menit. Jumlah zat A yang terurai dalam waktu 132 menit adalah . . . . . t½ pada [HI] awal 0,2 molar adalah 5 menit. Berapa t½–nya, jika [HI] awal 0,1 molar, jika zat HI terurai menurut orde dua ? diketahui k = 0,00231/menit. berapa harga t½ nya ? Bila t = 5 jam, berapa konsentrasi yang tinggal ?

Kinetika beberapa macam reaksi: Reaksi Reversibel : k1 A ↔ B k2 Reaksi Paralel : B A C

Reaksi berurutan : k1 k2 A → B → C

Peluruhan Radioaktif dan waktu paro Peluruhan Radioaktif adalah orde satu tetapan laju, k → tetapan peluruhan atau tetapan desintegrasi INGAT : t½ dan k tidak bergantung pada konsentrasi. setelah: 1 t½, zat tinggal ½ zat mula2 2 t½, zat tinggal ¼ zat mula2 3 t½, zat tinggal 1/8 zat mula2 4 t½, zat tinggal 1/16 zat mula2 5 t½, zat tinggal 1/32 zat mula2

Zat yang tinggal setelah n waktu paro, maka : Zat yang tinggal setelah n waktu paro, maka : . . . . . . . . . . . . . . Arti : Isotop Isobar Isoton Isomer Transmutasi Inti peluruhan ,  dan 