Pengantar Kinetika Kimia II: Orde Reaksi & Waktu Paruh

Presentasi berjudul: "Pengantar Kinetika Kimia II: Orde Reaksi & Waktu Paruh"— Transcript presentasi:

1 Pengantar Kinetika Kimia II: Orde Reaksi & Waktu Paruh
Jumat, 18 Maret 2010 Pengantar Kinetika Kimia II: Orde Reaksi & Waktu Paruh Kimia Dasar II – Prodi Kimia Liana Aisyah # 6 (Kamis, 7 April 2011 Liana Aisyah

2 Pokok Bahasan (#6) Reaksi Orde Nol 5 6 Reaksi Orde Satu 7
Reaksi Orde Dua 8 Waktu Paruh

3 Sebelumnya Pengetian & Cakupan Kinetika Kimia Perhitungan laju
rata-rata 4 Konsep Dasar Kinetika Kimia Pengaruh C Hukum laju 5 Kinetika Kimia vs Termodinamika Penurunan Pers. laju reaksi 6 3. Pengertian & rumusan laju reaksi

4 Laju reaksi (r) Perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu Pengurangan konsentrasi reaktan Penambahan konsentrasi produk Secara matematis, untuk reaksi: A  B Laju reaksi = r = -d[A]/dt = d[B]/dt Dengan berjalannya waktu

5 Laju Reaksi & Stoikiometri
a A + b B → c C + d D Laju reaksi = laju hilangnya reaktan Δ[A] Δt 1 a = - Δ[B] b = laju munculnya produk = Δ[C] Δt 1 c Δ[D] d

6 Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju: Hukum Laju
Jumat, 18 Maret 2010 Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju: Hukum Laju a A + b B …. → g G + h H …. Laju reaksi = k [A]m[B]n …. Tetapan laju reaksi = k Orde/tingkat reaksi terhadap A = m m and n are usually small whole numbers but may be fractional, negative or zero. They are often not related to a and b. The larger k, the faster the reaction. k depends on temperature, concentration of catalyst and the specific reaction. Orde/tingkat reaksi terhadap B = n Orde/tingkat reaksi total = m + n + …. Liana Aisyah

7 Orde reaksi (m) Menunjukkan tingkat pengaruh konsentrasi reaktan terhadap laju. r = k [A] m ; [A] = konsentrasi reaktan Harus ditentukan melalui eksperimen, tidak terkait dengan stoikiometri reaksi. Pengetahuan mengenai orde reaksi memungkinkan kita memperkirakan mekanisme reaksi.

8 Orde reaksi (m) - Secara intuitif ...
Reaksi orde 0: menaikkan/menurunkan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi Reaksi orde 1: menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan laju reaksi 1x & sebaliknya. Reaksi orde 2: menaikkan konsentrasi 1 x akan menaikkan laju reaksi 2x & sebaliknya.

9 Orde Reaksi – Pengertian Intuitif Metode Laju Reaksi Awal
Desain Eksperimen Penentuan Orde Reaksi Metode Laju Reaksi Awal (Initial rate method)

10 Metode Laju Reaksi Awal
(Initial rate method) Variasi konsentrasi awal reaktan tertentu Lakukan untuk semua reaktan Ingat prinsip desain eksperimen: variasi 1 faktor jaga faktor lain tetap Periksa pengaruhnya terhadap laju awal

11 F2 (g) + 2ClO2 (g) FClO2 (g) laju = k [F2]x[ClO2]y [F2] meningkat dua kali dan [ClO2] konstan Laju meningkat dua kali x = 1 [ClO2] meningkat empat kali dan [F2] konstan Laju meningkat empat kali laju = k [F2][ClO2] y = 1

12 Metode Laju Reaksi Awal
(Initial rate method) Berdasarkan data eksperimen berikut, tentu orde reaksi terhadap HgCl2 maupun C2O4 2-

13 Experiments Initial Rate 1 0.1M 0.005M 1.35X10-7 2 0.01M 2.70X10-7 0.2M 5.40X10-7 Tentukan m dan n!

14 Jika m = 0, bagaimana bentuk integral pers. laju?

15 Orde 0: [A] vs t; garis lurus
Pers. Garis: [A] = - kt + c Menentukan k: k = - slope Intersep c = [A]o

16 Jika m = 1, bagaimana bentuk integral pers. laju?

17 Orde 1: ln [A] vs t; garis lurus
Pers. Garis: ln [A] = - kt + c Menentukan k: k = - slope Intersep c = ln [A]o

18 Jika m = 2, bagaimana bentuk integral pers. laju?

19 Orde 2: 1/[A] vs t; garis lurus
Pers. Garis: 1/[A] = kt + c Menentukan k: k = slope Intersep c = 1/[A]o

20 Orde reaksi (m) = 0 Laju reaksi tidak tergantung pada konsentrasi reaktan: A  B - d[A]/dt = k [A]0 = k [A] = -kt + C Umumnya terjadi pada dekomposisi termal. Contoh: Dekomposisi HI menjadi H2 dan I2 pada permukaan emas merupakan reaksi orde 0 terhadap HI.

21 Orde reaksi (m) = 1 Laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan: A  B - d[A]/dt = k [A]1 = k [A] ln [A] = -kt + C Contoh: Pembentukan butil alkohol dari butil klorida dan air merupakan reaksi orde 1 terhadap butil klorida. C4H9Cl + H2O -> C4H9OH + HCl

22 Orde reaksi (m) = 2 Laju reaksi berbanding lurus dengan pangkat dua konsentrasi reaktan: A  B - d[A]/dt = k [A]2 1 / [A] = kt Contoh: Dekomposisi NO2 merupakan reaksi orde dua terhadap NO2. 2 NO2 (g)  2 NO (g) + O2 (g)

23 Orde reaksi negatif Konversi ozone menjadi oksigen; O3  O2
Reaksi orde: 2 thd ozone -1 thd oksigen)

24 Pers. Laju Reaksi -d[A]/dt = [A]m Laju sesaat sebagai fungsi
Bentuk Diferensial: -d[A]/dt = [A]m Bentuk Integral: mis. Orde 1: ln [A] = -kt + ln [A0] Laju sesaat sebagai fungsi konsentrasi Konsentrasi sebagai fungsi waktu

25 Ikhtisar Pers. Laju Reaksi
Orde 1 2 Hukum Laju (Diferensial) (Integral) Plot Garis Lurus [A] vs t ln [A] vs t 1/[A] vs t k - slope slope Satuan k M/s 1/s 1/(M.s)

26 Bentuk diferensial = -d[A]/dt
Laju sesaat sebagai fungsi konsentrasi Kemiringan kurva [A] v t pada t tertentu

27 Bentuk Integral: untuk menentukan m & k
1 2 3 Lakukan reaksi dengan [A]o tertentu. Cek [A]t tiap selang waktu tertentu Buat plot: [A] vs t ln [A] vs t 1/[A] vs t

28 Bentuk Integral: untuk menentukan m & k
4 5 6 Cek kelurusan ketiga grafik (koefisien korelasi ~ +/-1) Garis lurus menunjukkan orde reaksi (m) yang sesuai Hitung k

29 Laju sesaat: dapat dihitung jika m & k diketahui
- d[A]/dt = k [A]m Orde reaksi Konstanta laju Laju sesaat Plot garis lurus bentuk integral yang sesuai

30 Tentukan orde reaksi thd butil klorida

31 Waktu paruh (half-life); t1/2
Waktu yang diperlukan agar konsentrasi reaktan menjadi setengah dari konsentrasi awal. [A] t1/2 = ½ [A]o Untuk reaksi orde 1: ln [A] t1/2 = ln [A]o – kt1/2 ln ½ [A]o = ln [A]o – kt1/2 k t1/2 = ln 2 t1/2 = ln 2 / k t1/2 reaksi orde 1 tetap ln 2 = 0,693

32 Dideduksi dari pers. Laju
t1/2 untuk orde 0, 1, dan 2 Orde t1/2 [A]0 / 2 k 1 ln 2 / k 2 1 /( [A]0 . k) Dideduksi dari pers. Laju reaksi

33 Contoh Plot N2O5 vs waktu t1/2 konstan; m = 1

34 Reaksi orde-pertama A produk [A] = [A]0/n 1 2 2 4 3 8 4 16 jumlah
waktu-paruh [A] = [A]0/n 1 2 2 4 3 8 4 16 14.3

35 Penggunaan waktu paruh
Waktu paruh reaksi orde 1 tetap t1/2 ≠ f(konsentrasi) Peluruhan radioaktif Umumnya orde 1 Digunakan untuk Menentukan usia bahan Yang mengandung radioaktif

36 Benda purbakala dari makhluk hidup: Isotop C-14

37 Ikhtisar (1): menentukan m
Metode laju reaksi awal Subsitusikan data Ke dalam pers. laju bentuk Integral untuk mendapatkan hukum laju yang menghasilkan k yang sesuai 4 m Metode plot garis lurus 3. Uji t ½ untuk Mengetahui reaksi Orde 1 atau bukan

38 Ikhtisar (2): menentukan k
Dari slope plot garis lurus k Mengukur t1/2 untuk reaksi orde 1 3 2. Mengevaluasi k dari pers. laju bentuk integral

39 Ikhtisar (3): Menentukan [A]t
Gunakan pers. laju bentuk integral (orde reaksi & k diketahui) dengan t diketahui. Contoh: A  2 C + D adalah reaksi orde 0 terhadap A dengan k = 2 x 10-3 M/s. Setelah reaksi berlangsung 5 menit, hitunglah: [A] [C] [D]

40 Ikhtisar (3): Menentukan t
Gunakan pers. laju bentuk integral (orde reaksi & k diketahui) dengan A0 & At diketahui. Contoh: A  2 C + D adalah reaksi orde 0 terhadap A dengan k = 2 x 10-3 M/s. Jika A0 = 2 M, hitunglah waktu yang diperlukan agar [A] = 1 M (yaitu t1/2) [C] = 1 M [D] = 1 M

41 Next week – Synergetic Learning
Di kelas: 09.00 – 10.15 Kelas dibagi menjadi 12 kelompok 4 orang) A Ambil worksheet 09.00 Untuk tiap kelompok: 2 orang masuk grup A; 2 lainnya grup B B Di kelas: 10.15 – 11.30

42 Next week – Synergetic Learning
Group A Group B Materi Kinetika (3) kuliah di kelas. Review materi #1 - #7: KWA games di kelas Other games – di luar kelas Materi Kinetika (3) di luar kelas (Bedah buku teks) Review materi #1 - #7: KWA games di luar kelas Other games – di kelas Tukar info Di luar kelas

43 Thank You !