Studi/kajian tentang laju reaksi Kinetika Kimia Studi/kajian tentang laju reaksi Pengertian Laju reaksi Pengukuran Laju Penentuan Hk. Laju Pengaruh Temperatur terhadap Laju reaksi Mekanisme Reaksi Katalisis

PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP LAJU REAKSI Persamaan hukum laju reaksi: v = laju reaksi [A], [B] = konsentrasi-konsentrasi reaktan m, n = orde reaksi reaktan-reaktan k = tetapan laju reaksi T ??? Fakta: Laju sebagian besar reaksi bertambah dengan meningkatnya temperatur (T)

PERSAMAAN ARRHENIUS Arrhenius mengamati bahwa kurva ln k versus 1/T menghasilkan garis lurus pada hampir semua kasus nilai gradien adalah karakteristik dari suatu reaksi dan selalu berharga negatif. Persamaan Arrhenius: Persamaan hukum laju reaksi menjadi:

PERSAMAAN ARRHENIUS x ln, maka: y = ln k; a = ln A; b = ; dan x = ln e = 1 y = ln k; a = ln A; b = ; dan x = A = Faktor Arrhenius Ea = Energi aktivasi T = Temperatur in Kelvin

Faktor Arrhenius (A): A = z Reaksi kimia akan berlangsung sebagai akibat dari tumbukan antara molekul-molekul reaktan. Molekul-molekul reaktan yang bertumbukan harus memiliki energi yang cukup untuk membentuk produk. Total tumbukan dengan energi yang melampaui Ea: z = total collisions e is Euler’s number (opposite of ln = 2,72) R = ideal gas constant (8,314 J.K -1.mol-1 ) Jika seluruh tumbukan melampaui Ea menghasilkan reaksi: A = z

Arrhenius (A): Faktor Sterik/Orientasi molekul » 100 tumbukan antara molekul-molekul A & B: A›‹B → 100 AB ??????? Laju reaksi yang diamati selalu lebih rendah dari jumlah tumbukan Hanya tumbukan efektif yang menghasilkan reaksi Tumbukan yang efektif terkait dengan orientasi molekul (faktor sterik) Dalam persamaan Arhenius faktor sterik ditulis sebagai p Sehingga: A = pz

TEORI TUMBUKAN 16 A »« 16B → 16 AB 1 → k = z 16A»«16B → 12AB + 4A + 4B 3 A . A . B A . B A . B B B A B A B A B A B A . B A . B A . B B A B A B A B A . A

Faktor Sterik/Orientasi molekul Beberapa kemungkinan tumbukan yang terjadi: Tumbukan 2 Tumbukan 1 Tumbukan 4 Tumbukan 3 Tumbukan 1 (tanda √) menunjukkan orientasi molekul yang tepat untuk menghasilkan reaksi

Faktor Sterik/Orientasi molekul Perhatikan reaksi antara: Cl + NOCl  NO + Cl2 Cl O N Before collision Collision After collision Tumbukan efektif Before collision Collision After collision Tumbukan tidak efektif

Faktor Sterik/Orientasi molekul Bagaimana kemungkinan tumbukan antara molekul-molekul NO dan N2O ut. bereaksi membentuk NO2 dan N2? Tumbukan menghasilkan reaksi jika atom O dari molekul N2O bertumbukan dengan atom N dari molekul NO (effective) Tumbukan antara atom N dari molekul N2O dengan atom N dari molekul NO tidak menghasilkan reaksi (ineffective) Tumbukan antara atom O dari molekul NO dengan atom N dari molekul N2O tidak menghasilkan reaksi (ineffective)

Arrhenius; Energi Aktivasi Selain orientasi molekul yang tepat, untuk bereaksi, molekul yang bertumbukan harus memiliki energi kinetik total sama dengan atau lebih besar dari energi aktivasi (activation energy). activation energy; jumlah minimum energi yang diperlukan untuk mengawali reaksi kimia.

Energi Aktivasi Beberapa point tentang Ea Ea Selalu positif. Semakin besar nilai Ea, semakin lambat suatu reaksi Semakin besar nilai Ea semakin tajam slope (ln k) vs. (1/T). The value of Ea itself DOES NOT CHANGE with temperature.

Teori Keadaan Transisi Potential Energy Komples Teraktivasi Spesi yang terbentuk sementara oleh molekul reaktan akibat tumbukan sebelum membentuk produk dinamakan kompleks teraktivasi (activated complex), juga dinamakan keadaan transisi. Reactants Products Keadaan transisi berada pada energi potensial maksimal. Koordinat reaksi

Teori Keadaan Transisi Br---NO Potential Energy Br---NO Keadaan Transisi 2BrNO 2NO + Br2 Koordinat reaksi

Profil energi potensial untuk reaksi A + B2 AB + B: Energi Aktivasi dan Keadaan Transisi Profil energi potensial untuk reaksi A + B2 AB + B: Jika produk lebih stabil daripada reaktan, maka reaksi akan diiringi dengan pelepasan kalor (eksotermik) Jika produk kurang stabil daripada reaktan, maka kalor akan diserap oleh campuran yang bereaksi (endotermik)

Energi Aktivasi dan Keadaan Transisi Pertimbangkan penyusunan kembali metil isonitril berikut H 3 C N Keadaan Transisi

Energi Aktivasi dan Keadaan Transisi

Teori Tumbukan dan Keadaan Transisi Contoh: ilustrasi teori tumbukan dan teori kompleks teraktifkan, perhatikan reaksi ion iodida dengan metil klorida Reaksi akan berlangsung bila ion iodida mendekati CH3Cl dari sisi belakang (back side) ikatan C – Cl, melalui pertengahan dari tiga atom hydrogen (tumbukan efektif) Tumbukan-tumbukan yang tidak efektif

Temperatur dan Laju Menurut teori kinetik gas, molekul-molekul dalam satu wadah tidaklah mempunyai energi yang sama, tetapi bervariasi. Peningkatan temperatur akan meningkatkan energi rata-rata molekul, sehingga jumlah atau fraksi molekul yang mencapai energi aktivasi bertambah. Akibatnya, laju reaksi akan meningkat.

Determining Arrhenius Parameters Jika terdapat dua nilai konstanta laju, katakan k1 dan k2, pada suhu T1 and T2 Persamaan yang digunakan untuk menghitung energi aktivasi atau untuk menentukan k pada suhu lain jika energi aktivasinya diketahui, yaitu dengan aplikasi persamaan Arrhenius pada dua kondisi: dan

Determining Arrhenius Parameters Baik A atau Ea dapat ditentukan dari grapik (ln k) vs. (1/T). Gradien yang bernilai negatif dapat dikalikan dg. -R to give Ea (positive). The y-intercept = ln A

Determining Arrhenius Parameters 1. Tentukan A dan Ea dari data berikut T/K 300 350 400 450 500 k/M-1s-1 7.9E6 3.0E7 7.9E7 1.7E8 3.2E8 2. Konstanta laju, k, untuk reaksi orde pertama N2O5 → NO2 + NO3 adalah 9,16 x 10-3s-1 pada 0°C. Energi aktivasi dari reaksi ini adalah 88,0 kJ/mol. Tentukan nilai k pada 2°C! 3. Dekomposisi ethyl iodide pada fasa gas menghasilkan ethylene dan hydrogen iodide merupakan reaksi orde pertama. C2H5I → C2H4 + HI Pada 600 K nilai k adalah 1,60 x 10-5 s-1. Ketika temperatur dinaikkan 700 K, nilai k meninggkat menjadi 6,36 x 10-3 s-1. Berapakah energi aktivasi untuk reaksi ini?