STANDAR KOMPETENSI: 3. Memahami kinetika reaksi, kesetimbangan kimia, dan faktor-faktor yang mempengaruhinya, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan industri. KOMPETENSI DASAR 3.2. Memahami teori tumbukan (tabrakan) untuk menjelaskan faktor-faktor penentu laju dan orde reaksi serta terapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Indikator : Menjelaskan syarat terjadinya reaksi (tumbukkan efektif) Menjelaskan faktor energi aktivasi dalam reaksi kimia Menjelaskan diagram energi aktivasi dan ∆H dalam reaksi endoterm dan eksoterm Menjelaskan faktor-faktor yang menentukan laju reaksi (berdasar teori tumbukkan) menjelaskan pengaruh luas permukaan terhadap laju reaksi. menjelaskan pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi. Menjelaskan pengaruh suhu terhadap laju reaksi. Menjelaskan pengaruh katalis terhadap laju reaksi. 5) Menjelaskan pengertian katalis. 6) Menentukan nilai laju reaksi pada suhu yang berbeda.

Indikator materi tambahan (pengayaan): Menjelaskan faktor yang menentukan kecepatan reaksi menurut teori tumbukkan Menjelaskan faktor yang mempengaruhi frekuensi tumbukkan Menjelaskan orientasi tumbukkan dengan permukaan bidang sentuh untuk menghasilkan tumbukkan efektif. Menjelaskan fraksi tumbukkan efektif dengan energi aktivasi

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA SYARAT TERJADINYA REAKSI Reaksi kimia dapat terjadi bila ada tumbukan antara partikel reaktan yang satu dengan yang lain. Tetapi tidak semua tumbukan dapat menghasilkan reaksi. Tumbukan yang menghasilkan reaksi adalah tumbukan efektif . By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA TEORI TUMBUKAN Reaksi kimia berlangsung sebagai hasil tumbukan antar partikel pereaksi Tumbukan yang menghasilkan reaksi adalah tumbukan yang efektif arah yang tepat energi tumbukan ≥ Ea By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA Tumbukan efektif memiliki kriteria: energi posisi tumbukan. Kriteria energi untuk tumbukan efektif adalah memiliki energi cukup atau minimal sama dengan energi aktivasi (pengaktifan / Ea). Kriteria posisi tumbukan memiliki posisi tumbukan yang menguntungkan untuk terbentuknya suatu produk. By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA Energi aktivasi, Ea merupakan energi minimal yang dibutuhkan untuk berlangsungnya suatu reaksi (untuk membentuk molekul / kompleks aktif). Energi aktivasi ditafsirkan sebagai energi penghalang (barier) antara pereaksi dan produk. Tumbukan efektif = Tumbukan antar partikel pereaksi yang memiliki energi aktivasi. By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA Energi aktivasi = energi minimum yang harus dimiliki pereaksi agar tumbukannya dapat menghasilkan reaksi (Tumbukan antar partikel pereaksi yang dapat membentuk komplek teraktivasi). Komplek teraktivasi (intermediate species) = keadaan molekul-molekul yang siap menjadi zat hasil reaksi. By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA ∆H = (+) Energi aktivasi tanpa katalis Energi Aktivasi dengan katalis Produk Reaktan Reaksi endoterm By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA Energi Aktivasi dengan katalis Energi aktivasi tanpa katalis ∆H = (-) Reaksi eksoterm Produk Reaktan By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA Reaction Profile By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA Energi aktivasi tinggi, panas reaksi rendah Energi aktivasi rendah, panas reaksi tinggi By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI Luas permukaan bidang sentuh Konsentrasi pereaksi Suhu Katalis KLIK MATERI FLASH LAJU

1. Pengaruh luas permukaan bidang sentuh

1. Pengaruh luas permukaan bidang sentuh Ukuran partikel yang berupa serbuk, reaksinya lebih cepat dibanding partikel yang berukuran kepingan. Mengapa? Sebab partikel berupa serbuk maka semua partikel langsung dapat bertumbukkan dengan pereaksi lain. Sedangkan partikel berupa kepingan maka partikel yang bertumbukkan adalah partikel-partikel yang ada dipermukaan kepingan lebih dahulu, sementara partikel yang didalam belum dapat bertumbukkan.

Luas Permukaan Mana yang lebih luas permukaannya? Sepotong tahu utuh atau sepotong tahu dipotong 4?

Luas Permukaan Pisahkan

Luas Permukaan

Luas Permukaan Lanjut

Luas Permukaan Perhatikan bahwa luas permukaan tahu utuh lebih kecil dari tahu yang dipotong 4 Sekarang! Mana yang lebih luas permukaannya, gula berukuran butir kasar atau gula berukuran butiran halus? Mana yang lebih mudah larut, gula yang berukuran butir kasar atau yang berukuran butiran halus ?

Luas Permukaan Luas permukaan mempercepat laju reaksi karena semakin luas permukaan zat, semakin banyak bagian zat yang saling bertumbukan dan semakin besar peluang adanya tumbukan efektif menghasilkan perubahan Semakin luas permukaan zat, semakin kecil ukuran partikel zat. Jadi semakin kecil ukuran partikel zat, reaksi pun akan semakin cepat.

2. Pengaruh Konsentrasi

HUKUM LAJU REAKSI Hukum laju reaksi atau persamaan laju reaksi menyatakan hubungan antara konsentrasi dan laju reaksi. Reaksi aA + bB  cC + dD Persamaan laju reaksi adalah V = k [A]m [B]n V (velocity) = laju reaksi m = orde atau tingkat reaksi [A] n = orde atau tingkat reaksi [B] Orde reaksi adalah banyaknya faktor konsentrasi zat reaktan yang mempengaruhi kecepatan reaksi.

Konsentrasi Orde Reaksi Pangkat perubahan konsentrasi terhadap perubahan laju disebut orde reaksi Ada reaksi berorde O, dimana tidak terjadi perubahan laju reaksi berapapun perubahan konsentrasi pereaksi. Ada reaksi berorde 1, dimana perubahan konsentrasi pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 2 kali. Ada reaksi berorde 2, dimana laju perubahan konsentrasi pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 4 kali, dst.

Konsentrasi Grafik hubungan perubahan konsentrasi terhadap laju reaksi Reaksi Orde 0 Reaksi Orde 1 Laju reaksi Reaksi Orde 2 Konsentrasi

Konsentrasi Grafik hubungan perubahan konsentrasi terhadap laju reaksi Reaksi Orde 0 Reaksi Orde 1 Laju reaksi Reaksi Orde 2 Konsentrasi

Konsentrasi Grafik hubungan perubahan konsentrasi terhadap laju reaksi Reaksi Orde 0 Reaksi Orde 1 Laju reaksi Reaksi Orde 2 Konsentrasi Lanjut

3. Pengaruh suhu Pada suhu tinggi molekul-molekul bergerak lebih cepat, karena energi kinetik molekul bertambah, sehingga kemungkinan terjadinya tumbukkan antar molekul pereaksi makin besar. Atau Bertambahnya suhu menyebabkan partikel pereaksi yang memiliki Ea makin banyak, sehingga tumbukkan efektifnya bertambah.

4. Pengaruh katalis

Bagaimana Katalis bekerja ? Perhatikan kembali grafik energi reaksi berikut Ea Apakah Energi Aktifasi? Energi Aktifasi adalah energi yang dibutuhkan oleh reaksi agar dapat berjalan dan menghasilkan perubahan Ea Et Eo Eo = energi awal Ea = energi aktifasi Et = energi akhir Ea Ea Energi reaksi Energi reaksi tak mencapai Ea Energi reaksi mencapai reaksi

Grafik Energi Reaksi Kimia Klik lagi Klik Et Eo Eo = energi awal Ea = energi aktifasi Et = energi akhir Energi reaksi Energi reaksi tak mencapai reaksi Energi reaksi mencapai reaksi By Zahara Mardewati, ST

Grafik Energi Reaksi Kimia Klik lagi Et Eo Eo = energi awal Ea = energi aktifasi Et = energi akhir Energi reaksi Energi reaksi tak mencapai Ea Energi reaksi terjadi reaksi By Zahara Mardewati, ST

sedangkan pada grafik 2 (dengan katalis) reaksi berlanjut ke akhir? Perhatikan kedua grafik berikut Ea Ea Ea Ea Et Et Eo Eo Klik disini Klik disini Bagaimana menurut kalian? Mengapa pada grafik 1(tanpa katalis) energi reaksi kembali ke awal sedangkan pada grafik 2 (dengan katalis) reaksi berlanjut ke akhir? Ulangi

Pada grafik 1(tanpa katalis), energi aktifasinya tinggi sehingga energi reaksi tidak dapat melewatinya, sedangkan pada grafik 2 (dengan katalis) energi aktifasinya lebih rendah sehingga energi reaksi dapat dengan mudah melewatinya. Katalis berperan untuk menurunkan energi aktifasi tersebut, sehingga lebih mudah dilewati. Semakn rendah energi aktifasi, semakin banyak tumbukan yang efektif dan dapat menghasilkan perubahan.

Sifat-sifat katalisator: Katalisator tidak mengalami perubahan yang kekal dalam reaksi, tetapi dapat terlibat dalam mekanisme reaksi Katalisator mempercepat laju reaksi, tetapi tidak mengubah jenis maupun jumlah hasil reaksi. Katalisator menurunkan energy aktivasi reaksi, tetapi tidak mengubah perubahan entalpi reaksi. Katalisator mengubahmekanisme reaksi dengan menyediakan tahap-tahap yang memiliki energy aktivasi lebih rendah. Katalisator mempunyai aksi spesifik, artinya hanya dapat mengkatalis satu reaksi tertentu. Katalisator hanya diperlukan dalam jumlah sedikit.

Katalis Katalis adalah Zat yang mampu mempercepat reaksi. Ada 2 jenis katalis Katalis Aktif, yaitu katalis yang ikut terlibat dalam reaksi dan terbentuk kembali diakhir reaksi. Contoh : Gas nitrosa pada pembuatan asam sulfat dengan proses kamar timbal Katalis Pasif, yaitu katalis yang hanya berperan sebagai tempat berlangsungnya reaksi. Contoh : Serbuk Nikel pada pembentukan amoniak menurut proses Haber-Bosch

Katalis Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi. Ada 2 jenis katalis : Katalis aktif yaitu katalis yang ikut terlibat reaksi dan pada akhir rekasi terbentuk kembali. Katalis pasif yaitu katalis yang tidak ikut bereaksi, hanya sebagai media reaksi saja. Bagaimana katalis bekerja akan dibahas pada teori tumbukan Kembali

Katalisis Katalis meningatkan koefisien reaksi dengan menyediakan jalur reaksi alternatif (atau mekanisme) dengan energi aktivasi yang lebih rendah Katalis tidak mengubah kesetimbangan hanya mempercepat terjadinya kesetimbangan Contoh: Produksi NH3 menggunakan katalis Pt Catalytic converter pada knalpot

Aksi Katalis

Katalis Homogen : satu fasa Heterogen : reaktan dan katalis berada pada fasa yang berbeda Contoh : pada produksi amonia N2 + 3H2 2NH3 (katalis Ni) Tahapan penentu laju adalah pemutusan ikatan H-H

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA Mekanisme reaksinya: 1. Gas H2 dan C2H4 teradsorpsi di permukaan atom logam yang bersifat aktif (sisi aktif). Hal ini mengakibatkan ikatan molekul menjadi lemah. 2. Ikatan H – H terputus dan membentuk ikatan H – logam Ni. Atom H yang tidak berikatan bergerak dipermukaan menuju molekul C2H4. 3. Molekul H-logam ni berikatan dengan atom C dari C2H4 membentuk ikatan logam Ni-C2H4 4. Atom H yang lain berikatan dengan NiC2H4 membentuk molekul Ni-C2H6 lalu molekul C2H6 terlepas dari permukaan dengan cara deadsorpsi. By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

By Farid Qim Iya YOGYAKARTA 3. Enzim = katalis yang mempercepat reaksi-reaksi kimia dalam makhluk hidup, sehingga enzim dikenal pula sebagai biokatalis. Cara kerja enzim dapat diterangkan dengan metode kunci dan gembok. 4. Autokatalis = zat hasil reaksi yang berfungsi sebagai katalis. Contoh : Reaksi kalium permanganate dengan asam oksalat, mangan (II)sulfat yang terbentuk berfungsi sebagai katalis sehingga reaksi makin cepat. Reaksi perusakkan ozon oleh CFC yang menghasilkan radikal bebas Cl yang dapat sebagai autokatalis. By Farid Qim Iya YOGYAKARTA

Kenaikkan suhu akan mempercepat reaksi, karena A.kenaikkan suhu akan menaikkan energi pengaktifan zat yang bereaksi B.kenaikkan suhu memperbesar konsentrasi zat yang bereaksi C.kenaikkan suhu memperbesar energi kinetik molekul pereaksi D. kenaikkan suhu memperbesar tekanan E. kenaikkan suhu memperbesar luas permukaan

PERHITUNGAN LAJU REAKSI TERHADAP SUHU Laju reaksi sangat bergantung pada suhu reaksi. Umumnya makin tinggi suhu reaksi, laju reaksi semakin besar atau reaksi semakin cepat berlangsung. Secara umum untuk kenaikan suhu sebesar 10oC laju reaksi akan naik menjadi dua kali lebih besar. Secara singkat dapat dituliskan rumus hubungan antara laju reaksi (r) sesudah dan sebelum kenaikan suhu (T)

Oleh karena antara laju dan waktu berbanding terbalik, maka hubungan waktu (t) sesudah dan sebelum kenaikan suhu dapat dituliskan :

1. Suatu reaksi berlangsung 2 kali lebih cepat setiap kali suhu dinaikkan 10 oC. Bila laju reaksi pada 300C adalah 2 x 10-3 M/s, maka laju reaksi pada suhu 60 oC adalah: A. 6 x 10-9 M/s D. 8 x 10-3 M/s B.8 x 10-9 M/s E. 1,6 x 10-2 M/s C. 6 x 10-3 M/s 2. Suatu reaksi berlangsung tiga kali lebih cepat, jika suhu dinaikkan sebesar 20 oC. Bila pada suhu 10 oC reaksi berlangsung selama 45 menit, maka pada suhu 50 oC reaksi tersebut berlangsung selama A. 1/50 menit D. 1 menit B. 1/25 menit E. 5 menit C. 1/5 menit   3. Setiap kenaikan suhu 20 oC, laju reaksi menjadi 3 kali lebih cepat dari semula, jika pada suhu 20 oC laju reaksi berlangsung 9 menit, maka laju reaksi pada suhu 80 oC adalah …. A. 1/9 menit D. 2/3 menit B. 1/6 menit E. 3/6 menit C. 1/3 menit

4. Pada suatu reaksi suhu dari 25 oC dinaikkan menjadi 75 oC 4. Pada suatu reaksi suhu dari 25 oC dinaikkan menjadi 75 oC. Jika setiap kenaikan 10 oC kecepatan menjadi 2 kali lebih cepat, maka kecepatan reaksi tersebut di atas menjadi … kali lebih cepat A. 8 D. 32 B. 10 E. 64 C. 16 5. Kenaikan suhu akan mempercepat kecepatan reaksi karena … A.kenaikan suhu akan memperbesar energi kinetik molekul pereaksi B.kenaikan suhu akan memperbesar tekanan molekul pereaksi C.kenaikan suhu akan memperkecil energi pengaktifan zat yang bereaksi D.kenaikan suhu akan memperbesar konsentrasi zat bereaksi E.kenaikan suhu akan memperbesar luas permukaan zat pereaksi

MATERI TAMBAHAN (PENGAYAAN) TEORI TUMBUKAN DENGAN KECEPATAN REAKSI Menurut Teori Tumbukkan kecepatan reaksi ditentukan oleh: 1. Factor frekuensi tumbukan efektif ( ) Orientasi tumbukan (p)  Luas permukaan bidang sentuh (Orientasi yang tepat dari partikel-partikel pereaksi akan menghasilkan tumbukan yang efektif) Konsentrasi Suhu Syarat tumbukan efektif : Partikel pereaksi yang bertumbukkan harus memiliki energi > Ea

TEORI TUMBUKAN DENGAN KECEPATAN REAKSI MATERI TAMBAHAN (PENGAYAAN) TEORI TUMBUKAN DENGAN KECEPATAN REAKSI Menurut Teori Tumbukkan kecepatan reaksi ditentukan oleh: factor frekuensi tumbukan efektif ( ) orientasi tumbukan (p). Kedua factor tersebut terkandung dalam tetapan pada kecepatan reaksi, yaitu: Oleh karena tetapan berbanding lurus dengan kecepatan reaksi maka faktor-faktor tersebut berbanding lurus dengan kecepatan reaksi. Dengan kata lain, jika frekuensi tumbukan tinggi maka kecepatan reaksi akan meningkat, sebaliknya jika frekuensi tumbukan rendah maka kecepatan reaksi akan menurun.

Frekuensi tumbukan dipengaruhi oleh konsentrasi pereaksi. Suhu reaksi Jika konsentrasi pereaksi diperbesar maka peluang untuk bertumbukan juga semakin besar. Akibatnya, tumbukan semakin sering terjadi sehingga reaksi berlangsung lebih cepat. Jika suhu reaksi dinaikkan, partikel-partikel pereaksi bergerak lebih cepat sehingga tumbukan lebih sering terjadi.

Faktor orientasi berhubungan dengan luas permukaan bidang sentuh zat-zat yang bereaksi. Orientasi yang tepat dari partikel-partikel pereaksi akan menghasilkan tumbukan yang efektif. Reaksi : NO(g) + ½ Cl2 (g)  ONCl (g)

Reaksi antara gas NO dan gas Cl2 NO(g) + ½ Cl2 (g)  ONCl (g) Mekanisme A, molekul NO dan Cl2 saling mendekat dengan orientasi atom N mengarah pada molekul Cl2. Selain itu, sudut orientasi berada pada posisi pembentukan ikatan O=N–Cl. Orientasi seperti ini tepat untuk terjadinya reaksi. Mekanisme B, molekul NO dan Cl saling mendekat dengan atom O mengarah pada molekul Cl2. Oleh karena orientasinya tidak tepat untuk membentuk ikatan antara atom N dan Cl maka orientasi seperti ini tidak efektif untuk terjadinya reaksi.

Agar tumbukan antarmolekul pereaksi efektif dan menjadi reaksi maka fraksi molekul yang bertumbukan harus memiliki energi lebih besar daripada energi pengaktifan. Menurut Arrhenius, hubungan antara fraksi tumbukan efektif dan energi pengaktifan bersifat eksponensial sesuai persamaan berikut. Keterangan: = frekuensi molekul yang bertumbukan secara efektif R = tetapan gas Ea = energi pengaktifan T = suhu reaksi (K)  

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa reaksi dengan energy pengaktifan kecil memiliki harga yang besar. Akibatnya, nilai tetapan laju (k) besar dan reaksi berlangsung lebih cepat. Jika suhu dinaikkan, harga menjadi besar dan tetapan laju (k) juga besar sehingga reaksi berlangsung lebih cepat.