Pokok Bahasan Laju reaksi Definisi, penentuan laju sesaat

Presentasi berjudul: "Pokok Bahasan Laju reaksi Definisi, penentuan laju sesaat"— Transcript presentasi:

1 Pokok Bahasan Laju reaksi Definisi, penentuan laju sesaat
Hukum laju reaksi Penentuan orde reaksi & tetapan laju dari percobaan, hukum Guldberg- Waage Hubungan antara konsentrasi reaktan dan waktu Reaksi orde ke-0, ke-1, dan ke-2, waktu paruh Energi aktivasi & kebergantungan tetapan laju pada suhu Teori tumbukan dan kompleks teraktifkan, persamaan Arrhenius Mekanisme reaksi & hukum laju Reaksi elementer, zat antara, molekularitas, tahap penentu-laju, penurunan hukum laju Faktor penentu laju reaksi Katalis, enzim sebagai katalis

2 Termodinamika – apakah suatu reaksi dapat terjadi?
1. LAJU REAKSI Termodinamika – apakah suatu reaksi dapat terjadi? Kinetika – Seberapa cepat suatu reaksi berlangsung? Laju reaksi (v) adalah penurunan konsentrasi reaktan atau pertambahan konsentrasi produk terhadap waktu (M/s). atau A B ∆[A] = perubahan konsentrasi A dalam selang waktu ∆t ∆[B] = perubahan konsentrasi B dalam selang waktu ∆t Karena [A] menurun terhadap waktu, ∆[A] bernilai negatif.

3 Faktor stoikiometri (koefisien reaksi) dalam laju reaksi:
aA + bB cC + dD  Contoh: Reaksi pembentukan gas NO mengikuti persamaan berikut: 4 NH3(g) + 5 O2(g) NO(g) + 6 H2O(g) Apabila konsentrasi O2 menurun dengan laju 2.5 M/s. Maka laju pembentukan NO ialah

4 Penentuan Laju Sesaat Bagaimana jalannya suatu reaksi dapat kita ikuti? Perubahan suhu Perubahan warna Pengendapan Pelepasan gas Contoh: Reaksi redoks larutan bromin dan asam format Br2(aq) + HCOOH(aq)  2 Br–(aq) + 2 H+(aq) + CO2(g) Warna merah kecokelatan air bromin semakin pudar hingga akhirnya hilang.

5 Penentuan Laju Sesaat Intensitas warna awal dan setelah waktu-waktu tertentu diukur dengan alat spektrometer sinar tampak. Dari data serapan yang diperoleh, konsentrasi bromin yang tersisa selama reaksi dapat ditentukan.

6 Laju sesaat = laju pada saat tertentu
Dengan mengalurkan [Br2] versus waktu (t), laju reaksi sesaat pada t tertentu dapat dihitung sebagai kemiringan garis singgung pada t tersebut. kemiringan garis singgung Kemiringan garis singgung

7 Δt [Br2]akhir – [Br2]awal takhir - tawal Laju rata-rata = - Δ[Br2] = -
Contoh soal Br2 (aq) + HCOOH (aq) Br- (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (g) Hitunglah laju rata-rata pada: 200 s pertama dari 300 s hingga 350 s [Br2]akhir – [Br2]awal takhir - tawal Laju rata-rata = - Δ[Br2] = - Δt

8 2. HUKUM LAJU Hukum Guldberg-Waage: Laju reaksi berbanding lurus dengan hasil kali konsentrasi reaktan pangkat suatu angka. Misalkan reaksi aA + bB cC + dD maka menurut hukum tersebut v ~ [A]x [B]y dan dengan memasukkan tetapan kesebandingan k, yaitu tetapan laju reaksi, diperoleh hukum laju v = k [A]x [B]y dengan x = orde reaksi parsial terhadap A y = orde reaksi parsial terhadap B x + y = orde reaksi total

9 Penentuan Orde dan Tetapan Laju
Orde reaksi (pangkat konsentrasi) berbeda dari koefisien reaksi, sekalipun nilainya mungkin saja sama. Orde reaksi merupakan hasil dari percobaan. Contoh: Suatu reaksi A + 2B C diamati pada 25 oC dan diperoleh data berikut: Percobaan [A] awal (M) [B] awal (M) Laju awal (x M det-1) 1 2 3 4 5 0,100 0,200 0,400 0,300 0,600 5,50 22,0 88,0 16,5 33,0

10 Penentuan Orde dan Tetapan Laju
Jawaban: Menurut hukum Guldberg-Waage, v = k [A]x [B]y Orde reaksi terhadap A (x) ditentukan dari 2 data dengan [B] konstan. Misalkan diambil data perc. 1 dan 2: x = 2 Orde reaksi terhadap B (y) ditentukan dari 2 data dengan [A] konstan. Misalkan diambil data perc. 1 dan 4: y = 1

11 Diperoleh hukum laju v = k [A]2 [B]
Penentuan Orde dan Tetapan Laju Diperoleh hukum laju v = k [A]2 [B] yang menunjukkan bahwa reaksi berorde ke-3. Untuk melengkapi hukum laju tersebut, tetapan laju k ditentukan dari salah satu data percobaan. Misalkan digunakan data perc. 3: = 5.5 x 10-3 M-2.det-2

12 3. HUBUNGAN ANTARA KONSENTRASI REAKSI ORDE KE-0 Untuk reaksi A produk
..... (1) kemiringan = tan α = –k [A] = konsentrasi A setelah waktu t

13 waktu untuk mengubah 50% reaktan produk.
Waktu paruh (t½): waktu untuk mengubah 50% reaktan produk. Jadi, [A] = ½[A]0 pada t = t½; kita substitusikan ke pers. (1) ..... (2) Akhirnya, kita substitusi k dari pers. (2) ke pers. (1) Didapat fraksi reaktan tersisa pada t: ..... (3)

14 3. HUBUNGAN ANTARA KONSENTRASI REAKTAN DAN WA
REAKSI ORDE KE-1 Untuk reaksi A produk ..... (4)

15 Kita substitusikan [A] = ½[A]0 pada t = t½ ke pers. (4) ..... (5)
Substitusi k dari pers. (5) ke pers. (4) mendapatkan manipulasi bentuk logaritma Fraksi reaktan tersisa pada t: ..... (6)

16 3. Hubungan Antara Konsentrasi dengan Reaktan dan Waktu
REAKSI ORDE KE-2 Untuk reaksi A produk ..... (7)

17 x [A]0 Kita substitusikan [A] = ½[A]0 pada t = t½ ke pers. (7)
..... (8) Substitusi k dari pers. (8) ke pers. (7) mendapatkan x [A]0 Fraksi reaktan tersisa pada t: ..... (9)

18 1 v = k Waktu Fraksi sisa paruh reaktan Ringkasan Persamaan Hukum
Orde ke- laju 1 v = k 2 v = k [A] Waktu Fraksi sisa paruh reaktan Hubungan [ ] vs t [A] = [A] – kt ln[A] = ln[A]0 – kt atau 2 v = k [A]2

19 Perhatikan bahwa Waktu paruh berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan pada reaksi orde ke-0: Memperbanyak reaktan akan memperbesar (memperlambat) waktu paruh tercapai. Waktu paruh akan sama berapapun konsentrasi awal reaktan pada reaksi orde ke-1. Waktu paruh berbanding terbalik dengan konsentrasi awal reaktan pada reaksi orde ke-2. Memperbanyak konsentrasi reaktan akan memperkecil (mempercepat) waktu paruh tercapai.

20 ENERGI AKTIVASI & KEBERGANTUNGAN LAJU REAKSI PADA SUHU
Teori Tumbukan Reaksi terjadi karena tumbukan di antara molekul- molekul reaktan. Tidak semua tumbukan menimbulkan reaksi. Tumbukan akan efektif jika Energi kinetik molekul > energi aktivasi (Ea), yaitu energi minimum yang dibutuhkan untuk memulai suatu reaksi kimia. Orientasi (arah) tumbukan harus tepat. Jumlah tumbukan yang efektif ditentukan oleh Peluang bertumbukan (p) Tumbukan antara 2 molekul A dan B lebih besar peluangnya untuk menimbulkan reaksi daripada tumbukan serentak 3 molekul A, B, dan C. Tumbukan serentak 4 molekul A, B, C, dan D praktis tidak pernah terjadi. Fraksi molekul teraktifkan (f) meningkat Frekuensi tumbukan (z) meningkat

21

22 c) Frekuensi tumbukan (z)
Semakin sering tumbukan terjadi, semakin besar kemungkinan tumbukan efektif. Frekuensi tumbukan ~ konsentrasi reaktan (atau tekanan reaktan dalam fase gas). - Dapat diringkaskan menurut teori tumbukan v ~ f - p - z ~ k [reaktan] Energi Aktivasi dan Kebergantungan Laju Reaksi pada Suhu Teori Kompleks Teraktifkan (Keadaan Transisi) Reaktan yang bertumbukan akan membentuk spesies sementara yang disebut kompleks teraktifkan (keadaan transisi, TS) sebelum membentuk produk. TS dicirikan oleh adanya ikatan yang belum betul-betul terputus atau terbentuk (digambarkan dengan garis putus-putus). - Ea ialah energi yang dibutuhkan untuk mencapai TS. Reaksi berlangsung jika E > Ea.

23 Teori Kompleks Teraktifkan
A + B Reaksi Eksotermik C + D Reaksi Endotermik

24 Diagram Profil Energi

25 MEKANISME REAKSI & HUKUM LAJU
 Reaksi umumnya tidak berlangsung 1-tahap.  Reaksi dengan banyak tahap disebut reaksi kompleks, dan tersusun dari reaksi-reaksi elementer (sederhana).  Tahapan reaksi elementer yang membentuk reaksi kompleks disebut mekanisme reaksi.  Menjumlahkan reaksi-reaksi elementer ini harus mendapatkan kembali reaksi kompleks. Contoh: Reaksi elementer 1: 2 NO N2O2 Reaksi elementer 2: N2O2 + O NO2 Reaksi kompleks: NO + O NO2

26 Zat Antara, Molekularitas, dan Tahap Penentu Laju
 Spesies seperti N2O2 yang hanya ditemukan pada reaksi elementer disebut zat antara (intermediet). Jumlah molekul reaktan yang bertumbukan d a l a m suatu reaksi elementer disebut molekularitas.  Tumbukan 1, 2, atau 3 molekul uni-, bi-, atau termolekular  Pada reaksi elementer, orde = koefisien reaksi.  Tahap reaksi elementer yang lambat menjadi penentu laju reaksi keseluruhan.

27 reaksi alumunium dalam bentuk batangan
FAKTOR PENENTU LAJU REAKSI Macam zat yang bereaksi Konsentrasi zat yang bereaksi Konsentrasi pereaksi berbanding lurus dengan laju reaksi Tekanan untuk reaksi yang melibatkan gas, karena konsentrasi gas berhubungan dengan tekanan 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

28 Suhu naik 10 oC laju reaksi naik kira-kira 2x
Persamaan Arrhenius Suhu naik 10 oC laju reaksi naik kira-kira 2x Persamaan Arrhenius menunjukkan kebergantungan laju reaksi pada suhu. A = faktor frekuensi (= satuan k) Ea = energi pengaktifan (J mol-1) R = tetapan gas (8,314 J mol-1 K-1) T = suhu mutlak (K) Ea dan A parameter Arrhenius

29 Persamaan Arrhenius Bentuk logaritmik: Intercept – ln A Ea rendah Ea tinggi Manipulasi matematis:

30 Katalis Katalis meningkatkan laju reaksi dengan mengubah mekanisme ke rute dengan Ea lebih rendah. Katalis bisa ikut bereaksi, tetapi harus terbentuk kembali tanpa perubahan pada akhir reaksi.

31 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)
Jenis-jenis Katalis Katalis heterogen berbeda fase dengan reaksi yang dikatalisis. Contoh: Oksida K dan Al dalam proses Haber N2(g) + 3 H2(g) NH3(g) Katalis Pt-Rh pada tahap 1 proses Ostwald (sintesis HNO3) 4 NH3(g) + 5 O2(g) NO(g) + 6 H2O(g) 2 NO(g) + O2(g) NO2(g) NO2(g) + H2O(l) HNO2(aq) + HNO3(aq) HNO2(aq) HNO3(aq) + H2O(l) + 2 NO(g)

32 CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l)
Jenis-jenis Katalis Katalis homogen sefase dengan reaksi yang dikatalisis. Contoh: Asam dalam reaksi esterifikasi CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l) Katalis NO2 dalam tahap 2 proses kontak S(s) + O2(g) SO2(g) 2 SO2(g) + O2(g) SO3(g) H2O(l) + SO3(g) H2SO4(aq) Peran katalis NO2: 2 SO2(g) + 2 NO2(g) SO3(g) + 2 NO(g) 2 NO(g) + O2(g) NO2(g) 2 SO2(g) + O2(g) SO3(g)

33 Jenis-jenis Katalis Enzim: biokatalis, protein dengan 1 tapak aktif atau lebih, bekerja spesifik dengan mekanisme gembok dan kunci, tergolong katalis homogen. Mekanisme kerja: E (enzim) + S (substrat) Kompleks E-S Kompleks E-P E + P (produk)

34 Jenis-jenis Katalis Tanpa katalis Dengan katalis enzim

35 Enzim Sebagai Katalis Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim a. pH muatan enzim bergantung pada pH lingkungannya dan mempengaruhi keaktifan dari sisi aktif enzim

36 Enzim Sebagai Katalis Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim b. Suhu: dapat merusak struktur tiga dimensi dari enzim (protein)

37 Enzim Sebagai Katalis Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim c. Aktivator aktivitas enzim dapat meningkat dengan adanya ion-ion anorganik. Contohnya: ion Cl- pada enzim amilase air liur