Upload
hery-karistiana
View
674
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
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.
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
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/Molaritas5/28/2018 DASAR TEORI PENGARUH KONSENTRASI DAN SUHU TERHADAP LAJU REAKSI.docx
http:///reader/full/dasar-teori-pengaruh-konsentrasi-dan-suhu-terhadap-laju-re
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
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
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
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
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
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
(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
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
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]
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
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.