DASAR TEORI PENGARUH KONSENTRASI DAN SUHU TERHADAP LAJU REAKSI.docx

5/28/2018 DASAR TEORI PENGARUH KONSENTRASI DAN SUHU TERHADAP LAJU REAKSI.docx

http:///reader/full/dasar-teori-pengaruh-konsentrasi-dan-suhu-terhadap-laju-re

PENGARUH KONSENTRASI DAN SUHU TERHADAP LAJU REAKSI

I. TUJUAN :1. Mengetahui pengaruh perubahan konsentrasi natrium tiosulfat (Na

2S

2O

3) terhadap

laju reaksi.

2. Mengetahui pengaruh suhu pada natrium tiosulfat (Na2S2O3) terhadap laju reaksi.3. Menentukan orde reaksi larutan natrium tiosulfat (Na2S2O3).

II. DASAR TEORI :Reaksi kimia adalah proses berubahnya pereaksi menjadi hasil reaksi. Reaksi kimia

ada yang berlangsung lambat dan ada yang cepat.Pada umumnya, reaksi-reaksi yang terjadi

pada senyawa anorganik biasanya berlangsung secara cepat sehingga sulit dipelajari

mekanisme reaksi yang terjadi. Sedangkan reaksi-reaksi pada senyawa organik berlangsung

lambat. Pembahasan tentang kecepatan (laju) reaksi disebut kinetika kimia (Sukardjo, 1997).

Kinetika kimia membahas tentang laju reaksi dan mekanisme reaksi. Laju reaksi

dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi persatuan waktu.

Sementara itu, mekanisme adalah serangkaian reaksi sederhana yang menerangkan reaksi

keseluruhan. Laju reaksi dan mekanisme reaksi memiliki hubungan, di mana untuk

mengetahui mekanisme reaksi, dipelajari perubahan laju reaksi yang disebabkan oleh

perbedaan konsentrasi pereaksi, hasil reaksi, katalis, suhu, dan tekanan (Suardana, dkk,

2002). Misalkan untuk reaksi,

A + 2B 3C

laju reaksi, r, dalam bentuk diferensial dapat dinyatakan sebagai berikut:

nmBAratau

dt

Cd

dt

Bd

dt

Adr ][][

][

3

1][

2

1][

dimana m adalah tingkat (orde) reaksi terhadap A dan n adalah orde reaksi terhadap B. m + n

adalah orde reaksi total. Orde reaksi tidak selalu sama dengan koefisien reaksi, tetapi dapat

berupa bilangan bulat maupun pecahan. Hal ini terjadi karena orde reaksi diturunkan dari

percobaan, bukan dari persamaan stoikiometri reaksi. Dengan demikian orde reaksi dapat

didefinisikan sebagai jumlah pangkat faktor konsentrasi pada persamaan laju reaksi bentuk

diferensial.

Laju reaksi dapat ditentukan dengan mengikuti perubahan konsentrasi pereaksi atau

hasil reaksi sejalan dengan waktu. Ada 2 cara untuk menentukan laju reaksi (Suardana,2002), yaitu cara kimia dan cara fisika.



1. Pada cara kimia, konsentrasi salah satu yang terlibat dalam reaksi ditentukan denganzat lain yang diketahui jumlahnya. Sebagai contoh laju hidrolisis ester dapat diikuti

dengan mereaksikan asam yang terbentuk pada waktu-waktu tertentu dengan larutan

basa standar (analisis volumetri).

2. Pada cara fisika, konsentrasi ditentukan dengan mengukur sifat fisik dan zat yangterlibat dalam reaksi, misalnya dengan mengukur tekanan, indeks bias, intensitas

warna, sifat optik aktif, daya hantar, dan viskositas.

Pada umumnya laju reaksi akan meningkat jika konsentrasi (molaritas) pereaksi

ditingkatkan. Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volum zat pelarut.

Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka

semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu

reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi. Hubungan antara laju reaksi

dengan molaritas adalah:

v = k [A]m [B]n

dengan:

v = Laju reaksi k = Konstanta kecepatan reaksi m = Orde reaksi zat A

n = Orde reaksi zat B

Hubungan antara laju reaksi dari konsentrasi dapat diperoleh melalui data eksperimen

(Basuki, 2009). Untuk reaksi:

aA + bB produk

dapat diperoleh bahwa laju reaksi berbanding lurus dengan [A]mdan [B]n. Ungkapan

laju reaksi, r, dapat dinyatakan: r = k [A] m [B]ndisebut hukum laju atau persamaan laju

dengan k adalah tetapan laju, m dan n masing-masing adalah orde reaksi terhadap A dan B

yang dapat berupa bilangan bulat atau pecahan. Orde reaksi diperoleh secara eksperimen,

tidak dapat persamaan stoikometrinya.

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Banyak hal yang mempengaruhi kecepatan reaksi biasanya kecepatan suatu reaksi

dipengaruhi oleh beberapa faktor sekaligus dan adakalanya faktor-faktor ini saling

mempengaruhi satu sama lain. Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi adalah

luas permukaan, suhu, katalis dan konsentrasi. Faktor yang dipelajari dalam praktikum ini

yaitu pengaruh konsentrasi dan suhu pada laju reaksi.

Konsentrasi
http://id.wikipedia.org/wiki/Molaritashttp://belajarkimia.com/pengenalan-kinetika-kimia-%E2%80%93-laju-reaksi/http://belajarkimia.com/pengenalan-kinetika-kimia-%E2%80%93-laju-reaksi/http://id.wikipedia.org/wiki/Molaritas



Dari berbagai percobaan menunjukkan bahwa makin besar konsentrasi zat-zat yang

bereaksi makin cepat reaksinya berlangsung. Makin besar konsentrasi makin banyak zat-zat

yang bereaksi sehingga makin besar kemungkinan terjadinya tumbukan. Hal ini

mengakibatkan makin besar pula kemungkinan terjadinya reaksi.

Hubungan antara konsentrasi zat dengan laju reaksi dapat bermacam-macam. Ada

reaksi yang berlangsung dua kali lebih cepat bila konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali dari

konsentrasi sebelumnya. Ada juga reaksi berlangsung empat kali lebih cepat jika konsentrasi

pereaksi dinaikkan dua kali. Untuk laju reaksi yang mengikuti persamaan:

aA + bB C + D

secara matematik laju reaksinya dapat dinyatakan dengan:

V = k[A]m[B]n.

Pangkat-pangkat pada faktor konsentrasi dalam persamaan laju reaksi disebut dengan

orde reaksi. Jadi, m adalah orde terhadap zat A dan n adalah orde terhadap zat B. Disini, tidak

ada hubungan antara orde reaksi dengan koefisien reaksi (a dan b) karena orde reaksi

diperoleh dari eksperimen. Dalam percobaan ini akan dipelajari penentuan laju reaksi dan

tetapan laju dari reaksi antara Na2S2O3 dengan HCl. Tiosulfat bereaksi dengan asam

membentuk endapan kuning belerang dan gas belerang dioksida. Adapun reaksi yang terjadi

antara natrium tiosulfat dengan asam adalah sebagai berikut.

S2O32-

(aq)+ 2H3O+

(aq) H2S2O3(aq)+ 2H2O(l)

H2S2O3(aq) 2H2O(l)+ S(s)+SO2(g)

Suhu

Pada tahun 1889, Arrhenius mengusulkan sebuah persamaan empiris yang

menyatakan kebergantungan konstanta laju reaksi terhadap suhu yang berlaku pada interval

suhu yang tidak begitu lebar. Persamaan itu adalah sebagai berikut.

k = Ae-Ea/RT

k adalah konstanta laju untuk reaksi orde satu yang memiliki satuan detik. A adalah

faktor frekuensi yang memiliki satuan sama dengan satuan konstanta laju, dan Ea adalah

energi aktivasi. Faktor e-Ea/RT menunjukkan fraksi molekul yang memiliki energi yang

melebihi energi aktivasi.

Persamaan k = Ae-Ea/RTsering ditulis dalam bentuk logaritma sebagai berikut.

In k = In A -RT

E a



Plot In k sebagai fungsi 1/T akan membentuk garis lurus dengan slop -R

E a dan akan

memotong sumbu In k pada titik In A ( lihat Gambar 1) (Suardana, 2002)

Gambar 1.Kurva In k vs 1/T

Orde Reaksi

1. .Reaksi Orde NolSuatu reaksi disebut orde nol terhadap pereksi jika laju reaksi tidak dipengaruhi oleh

konsentrasi pereaksi tersebut. Untuk reaksi.

A produk

Persamaan laju bentuk diferensial adalah r = k[A]

dt

d[A]- . Jika [A] adalah

konsentrasi A pada waktu tertentu dan [A]o adalah konsentrasi maka hasil integrasi

persamaan di atas sebagai berikut.

1t

0t

A

A

dtk-d[A]

0

[A][A]o= -kt atau [A] = [A]okt

Reaksi orde nol biasanya berupa reaksi heterogen yang berlangsung pada permukaan

logam (seperti reaksi penguraian amonia pada katalis wolfram) atau reaksi fotokimia yang

terkatalisis (reaksi fotosintesis).

2. Reaksi Orde SatuUntuk reaksi: A produk, persamaan laju dinyatakan sebagai berikut

k[A]dt

d[A]-

Hasil integrasi untuk memperoleh hubungan antara konsentrasi pereaksi terhadap

waktu, yaitu:

1/T

In k

In A

Slop = -Ea/R



1t

0t

A

A

dtk-[A]

d[A]

0

ln [A]ln [A]0= - kt

kt-[A][A]ln

0

[A] = [A]0e-kt

Kurva ln [A] sebagai fungsi waktu atau [A] sebagai fungsi waktu untuk reaksi orde

satu dapat dilihat pada gambar 2. Apabila yang ingin ditentukan adalah konsentrasi produk

pada waktu tertentu, maka penurunan rumus di atas harus diubah sebagai berikut. Misalkan

konsentrasi awal [A]0 dari pada waktu t tertentu, x mol reaktan diubah menjadi produk.

Persamaan laju reaksinya adalah sebagai berikut.

x)-([A]kdt

dx

dt

d[A]- 0

(a) (b)Gambar 2. Kurva (a) ln [A] vs t dan (b) [A] vs t untuk reaksi orde pertama

Dengan menyusun dengan mengintegrasikan persamaan x)-([A]kdt

dx

dt

d[A]- 0 akan

diperoleh

t

0

tx

0x 0

dtkx)-([A]

dx

- ln ([A]0x) + ln [A]0= kt

kt-

0

0 ex-[A]

[A]

Kurva hubunganx[A]

[A]ln

0

0

terhadap waktu , t danx[A]

1ln

0

terhadap waktu, dapat

dilihat pada gambar 2.

t

[A ]

t

ln[A]Slop = -k



(a) (b)Gambar 2. (a) Kurva

xA

A

o

o

ln vs t dan (b) kurva xA o 1

ln

Reaksi orde satu meliputi peluruhan radioaktif (juga bersifat unimolekuler) dan reaksi-reaksi

berikut.

2 N2O5(g) 4 NO2(g)+ O2(g)(tidak unimolekuler)

Suatu besaran yang penting dalam reaksi orde satu adalah waktu paruh (t ) darisuatu reaksi. Waktu paruh adalah adalah waktu yang dibutuhkan agar konsentrasi reaktan

menjadi setengah dari konsentrasi semula. Waktu paruh untuk reaksi orde pertama adalah

sebagai berikut.

kt

2ln

21

3. Reaksi Orde DuaUntuk reaksi orde dua, yaitu (i) reaksi orde dua yang hanya melibatkan satu jenis

pereaksi dan (ii) reaksi orde dua yang melibatkan dua jenis pereaksi.

4. Reaksi Orde TigaSuatu reaksi orde tiga dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi :

A+B+Cproduk

Penentuan Orde Reaksi

Ada dua cara utama penentuan orde reaksi, yaitu :

(a) Cara Diferensial(b) Cara Integral

CH2 CH2

CH2 CH2 2 C2H4(g) (reaksi unimolekuler)

xA

A

o

o

ln

t

Slop = k

xA o 1

ln

t

Slop = k



Cara DiferensialDalam metode diferensial laju diukur secara langsung dengan penentuan slop/lereng

pada kurva konsentrasi pereaksi terhadap waktu, dan analisis dilakukan untuk mengetahui

ketergantungan slop terhadap konsentrasi pereaksi. Metode ini pertama kali disarankan oleh

Vant Hoff tahun 1884.

Untuk satu jenis pereaksi, persamaan laju reaksi, r, dalam bentuk diferensial dapat

dinyatakan sebagai berikut.

r = k [A]n

Agar mendapatkan persamaan garis lurus, persamaan di atas menjadi bentuk logaritma, yaitu:

ln r = ln k + n ln [A]

Plot r vs ln [A] memberikan garis lurus dengan slop n dan intersep pada ln c = 0 adalah ln k.

Hal ini tampak pada gambar di bawah :

Untuk lebih dari satu jenis pereaksi, penentuan orde reaksi dapat dilakukan dengan

cara isolasi dan cara laju awal. Pada cara isolasi, hanya salah satu pereaksi dibuat berubah-

ubah sementara yang lain dibuat tetap (dibuat berlebih). Sedangkan cara laju awal, laju reaksi

diukur pada konsentrasi awal yang berbeda-beda.

(i) Cara IsolasiUntuk reaksi, A+B produk, maka persamaan laju dalam bentuk diferensial adalah

sebagai berikut :

r = k[A]m[B]n

ln r = ln k + m ln [A] + n ln [B]

Apabila [A] berlebih maka perubahan [A] sangat kecil dan dapat diabaikan, sehingga

[A] dianggap tetap. Plot ln r terhadap [B] akan memberikan garis lurus dengan slop sama

dengan harga n. Ini dapat dilihat pada gambar di bawah :

Di pihak lain, apabila [B] jauh lebih besar dari [A] maka perubahan [B] sangat kecil

dan dapat diabaikan sehingga [B] dianggap tetap. Plot ln r terhadap ln [A] akan memberikan

garis lurus dengan slop sama dengan harga m. Hal ini tampak pada gambar di bawah :

(ii) Cara Laju AwalUntuk reaksi : A+B produk, persamaan laju dalam bentuk diferensial adalah

sebagai berikut :

r = k[A]m[B]n

ln r = ln k + m ln [A] + n ln [B]



Untuk memperoleh nilai m dan n maka dilakukan dengan cara mengukur laju reaksi

awal yang berbeda-beda. Konsentrasi awal A, [A]o pertama-tama dibuat tetap sementara

konsentrasi awal B, [B]o dibuat berubah-ubah. Jika dibuat kurva laju reaksi awal terhadap

konsentrasi awal B, maka akan diperoleh garis lurus dengan slop sama dengan n. Untuk

mendapatkan nilai m maka dilakukan hal yang sebaliknya yaitu konsentrasi awal B dibuat

tetap sedangkan konsentrasi awal A dibuat berubah-ubah.

Cara IntegralCara ini merupakan coba-coba dengan jalan mencocokkan persamaan laju bentuk

integral dengan data percobaan yaitu data konsentrasi dan waktu. Dalam hal ini, yang

dihitung adalah harga k. Sebelum cara ini digunakan, perlu dilakukan perkiraan terhadap orde

reaksinya. Untuk reaksi orde satu dan dua harga k dapat dihitung dari persamaan berikut :

Orde satu,xA

A

tk

o

o

][

][ln

1

Orde dua,)]([][

ln1

xAA

x

tk

oo

Harga [A]oadalah konstan tetapi harga ([A]ox) bergantung pada waktu. Jika harga k yang

diperoleh dari berbagai waktu adalah konstan misalnya dari persamaan reaksi orde satu, maka

orde reaksinya adalah orde satu.

Atkins, P.W. 1999.Kimia Fisika Jilid I. Jakarta: Erlangga

Chang, Raymond. 2003. Kimia Dasar Edisi Ketiga Jilid Satu. Alih bahasa Muhamad

Abdulkadir, dkk. Jakarta: Erlangga.

Petrucci, Ralph H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Jilid 2. Jakarta:

Erlangga.

Retug, Nyoman dan Dewa Sastrawidana. 2004.Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Singaraja:

IKIP N Singaraja.

Documents

DASAR TEORI PENGARUH KONSENTRASI DAN SUHU TERHADAP LAJU REAKSI.docx