Laju Reaksi Kimia Kiky Darmawan, 1006703963

Laju reaksi dipelajari karena pentingnya kemampuan untuk meramalkan kecepatan suatu campuran reaksi yang mendekati keadaan kesetimbangan. Laju dapat bergantung pada variabel yang kita kontrol, seperti tekanan, temperatur, dan keberadaan katalis. Kita mungkin dapat mengoptimalkan laju itu, dengan pemilihan kondisi yang paling tepat. Beberapa faktor yang mempengauhi kecepatan reaksi adalah: Sifat alami suatu reaksi. Beberapa reaksi memang secara alami lambat atau lebih cepat dibandingkan yang lain. Jumlah spesies yang ikut bereaksi serta keadaan fisik reaktan, ataupun kekompleksan jalanya (mekanisme reaksi) dan factor lain sangat menentukan kecepatan laju reaksi. Konsentrasi reaktan. Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrsi reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan reaksinya. Tekanan. Reaksi yang melibatkan gas, kecepatan reaksinya berbanding lurus dengan kenaikan tekanan dimana factor tekanan ini ekuivalen dengan konsentrasi gas. Orde reaksi. Orde reaksi menentukan seberapa besar konsentrasi reaktan berpengaruh pada kecepatan reaksi. Temperatur. Temperatur berhubungan dengan energi kinetik yang dimiliki molekulmolekul reaktan dalam kecenderungannya bertumbukan. Kenaikan suhu umumnya menyediakan energi yang cukup bagi molekul reaktan untuk meningkatkan tumbukan antar molekul. Pelarut. Sifat pelarut baik terhadap reaktan, hasil intermediate, dan produknya mempengaruhi laju reaksi. Seperti sifat solvasi pelarut terhadap ion dalam pelarut dan kekuatan interaksi ion dan pelarut dalam pembentukan counter ion. Radiasi elektromagnetik dan Intensitas Cahaya. Molekul-molekul reaktan dapat menyerap kedua bentuk energi ini sehingga mereka terpenuhi atau meningkatkan energinya sehingga meningkatkan terjadinya tumbukan antar molekul Katalis. Adanya katalis dalam suatu sistem reaksi akan meningkatkan kecepatan reaksi disebabkan katalis menurunkan energi aktifasi. Pengadukan. Proses pengadukan mempengaruhi kecepatan reaksi yang melibatkan sistem heterogen. Alasan lain mengapa sangat penting untuk mempelajari laju reaksi yaitu karena hal ini menghasilkan pemahaman tentang mekanisme reaksi, yaitu analisis tentang reaksi menjadi rangkaian reaksi dasar. Hasil umum dari eksperimen untuk mengukur laju reaksi dengan pengamatan, menunjukkan bahwa laju reaksi itu bergantung pada komposisi dan temperatur campuran reaksi. Definisi laju reaksi sendiri dapat dijelaskan dengan penjelasan reaksi sederhana berikut: A+B C Jika konsentrasi dari reaktan dan produk reaksi di atas adalah [A], [B], dan [C]. Salah satu dari pengukuran laju reaksi adalah laju pembentukan atau terurainya spesi tertentu yang ada dalam reaksi tersebut. Contohnya, laju terurainya reaktan A adalah:

dan laju pembentukan produk C:

dalam kasus ini, stoikiometri reaksi menunjukkan bahwa :

karena kapanpun molekul C terbentuk, satu molekul A dan satu molekul B musnah(terurai). Untuk reaksi dengan stoikiometri lebih rumit, seperti: A+2B 3C+D hubungan antara berbagai laju pembentukan dan peruraian lebih rumit. Dalam hal ini:

kerancuan dalam penulisan definisi laju dapat dihindari, jika kita mendefinisikan laju reaksi v sebagai:

Dengan vJ merupakan koefisien stoikiometri zat J (dengan vJ negatif untuk reaktan dan positif untuk produk). Dengan persamaan ini reaksi dengan stoikiometri yang lebih rumitpun dapat dituliskan rumus laju reaksinya. Laju reaksi terukur, sering kali sebanding dengan pangkat tertentu dari konsentrasi reaktan. Contohnya, mungkin saja laju itu sebanding dengan konsentrasi dua reaktan A dan B, sehingga: Koefisien k disebut konstanta laju, yang tidak bergantung pada konsentrasi(tetapi bergantung pada temperatur). Persamaan sejenis ini, yang ditentukan secara eksperimen, disebut hukum laju reaksi. Secara formal, hukum laju adalah persamaan yang menyatakan laju reaksi v sebagai fungsi dari konsentrasi semua spesi yang ada, termasuk produknya. Hukum laju mempunyai dua penerapan utama. Penerapan praktisnya: setelah kita mengetahui hukum laju dan konstanta laju, kita dapat meramalkan laju reaksi dari komposisi campuran. Penerapan teoritisnya: hukum laju merupakan pemandu untuk mekanisme reaksi setiap mekanisme yang diajukan, harus konsisten dengan hukum laju yang diamati. Penentuan hukum laju disederhanakan dengan metoda isolasi. Dalam hal ini konsentrasi semua, kecuali satu reaktan dibuat berlebihan. Contohnya, jika B sangat berlebihan, maka dianggap konsentrasinya akan konstan selama reaksi. Maka, walaupun hukum laju sesungguhnya berorde kedua secara keseluruhan, dan kita dapat menyamakan [B] dengan [B]0 dan menuliskan: [B]0 yang mempunyai bentuk hukum laju orde pertama. Karena hukum laju yang sebenarnya dipaksakan menjadi bentuk orde pertama dengan mengasumsikan konsentrasi B konstan, maka ini disebut hukum laju orde pseudi-pertama. Jika hukum laju lebih rumit, seperti:

maka teknik isolasi, dengan B berlebihan akan menghasilkan:

Ini merupakan hukum laju orde pseudo-kedua, yang lebih mudah untuk dianalisis dan dikenali daripada hukum lengkapnya. Ketergantungan laju pada semua reaktan, dapat dicari dengan mengisolasikannya secara bergantian (dengan membuat semua zat yang lain berlebihan), sehingga tersusunlah gambaran tentang hukum laju secara keseluruhan. Dalam metoda laju awal, yang sering kali digunakan bersama-sama dengan metoda isolasi, laju diukur pada awal reaksi untuk beberapa reaktan dengan konsentrasi awal berbeda-beda. Andaikan hukum laju untuk reaksi dengan A terisolasi adalah: Maka, laju awal v0 dinyatakan dengan nilai awal konsentrasi A: Logaritmanya adalah: Untuk suatu seri konsentrasi awal, maka grafik antara logaritma laju awal terhadap logaritma konsentrasi awal A, akan merupakan garis lurus dengan kemiringan . Metode laju awal mungkin tidak mengungkapkan hukum laju yang lengkap, karena dalam reaksi rumit produk itu sendiri dapat mempengaruhi lajunya. Karena hukum laju merupakan persamaan turunan, maka kita harus mengintegrasikannya jika kita ingin mencari konsentrasi sebagai fungsi dari waktu. Reaksi Orde Pertama Hukum laju orde pertama untuk konsumsi reaktan A adalah :

Persamaan ini ditata ulang menjadi:

Sehingga dapat diintegrasikan secara langsung dan memperoleh : (1) (2) kedua persamaan ini merupakan versi dari hukum laju terintegrasi, yaitu bentuk terintegrasi dari persamaan laju. Persamaan 1 menunjukkan bahwa jika ln[A]/[A] dialurkan terhadap t, maka reaksi orde pertama akan mengahsilkan garis lurus. Jika grafik itu berupa garis lurus, maka reaksi itu adalah orde pertam, dan k dapat diperoleh dari kemiringannya (yang sama dengan k). Persamaan 2 menunjukkan bahwa dalam reaksi orde pertama, konsentrasi reaktan berkurang secara eksponensial terhadap waktu, dengan laju yang ditentukan oleh k. Reaksi Orde Kedua Jika hukum laju adalah:

Maka integrasi yang diperlukan adalah: Sehingga menjadi (4) Persamaan 3 menunjukkan bahwa untuk menguji rekasi orde kedua, kita harus mengalurkan 1/[A] terhadap t dan mengharapkan hasilnya berupa garis lurus. Jika grafik itu garis lurus, maka reaksi itu orde kedua terhadap A dan kemiringan garisnya sama dengan konstanta laju. Persamaan 4 memungkinkan kita meramalkan konsentrasi A pada setiap waktu setelah awal reaksi. Persamaan ini menunjukkan bahwa dengan laju awal yang sama, konsentrasi A mendekati nol dengan lebih lambat daripada reaksi orde pertama. Indikasi yang berguna tentang laju reaksi kimia adalah waktu paruh t1/2 suatu zat, yaitu waktu yang diperlukan oleh zat itu agar konsentrasinya menjadi separuh nilai awalnya. Waktu paruh bergantung pada konsentrasi awal zat, secara khas untuk reaksi orde yang berlainan. Waktu untuk pengurangan [A] dari [ menjadi 1/2 [ dalam reaksi orde pertama, dinyatakan oleh persamaan kt1/2 = -ln maka, t1/2 = Hal utama yang harus diperhatikan mengenai hasil ini adalah: untuk rekasi orde pertama, waktu paruh reaktan tidak bergantung pada konsentrasi awal. Untuk reaksi orde kedua dengan persamaan sebagai hukum lajunya, kita

(3) dan di tata ulang menjadi:

dapat menggunakan persamaan 3 untuk mencari waktu paruhnya dengan menggantikan t = t1/2 dan [A] = . Penggantian ini menghasilkan:

Sekarang, waktu paruh bergantung pada konsentrasi awal itu, makin sedikit waktu yang diperlukan agar konsentrasinya turun menjadi separuh nilai awalnya. Untuk reaksi orde ke-n yang umum, dengan hukum laju : Prosedur yang sama menghasilkan : ( )

Daftar Pustaka : - Atkins, P.W. Kimia Fisika Jilid 2 edisi 4. 1999. Jakarta: Erlangga. Atkins, P.W & Julio de Paula. Physical Chemistry eight edition. 2006. New York: Oxford university Press. http://belajarkimia.com/2009/10/hal-hal-yang-mempengaruhi-laju-reaksi/