Laju Reaksi -

Daftar Isi

Pengertian Laju Reaksi

Laju reaksi yaitu perubahan fokus dr reaktan ataupun produk per satu satuan waktu. Untuk reaksi dgn reaktan A & B menciptakan produk C & D mirip pada rumus persamaan reaksi berikut, seiring waktu jumlah molekul reaktan A & B akan berkurang & jumlah molekul produk C & D akan bertambah, & rumus laju reaksi (v) yaitu:

rumus laju reaksi Tanda negatif pada laju perubahan konsentrasi reaktan A & B (reaktan) ditujukan semoga nilainya positif, sebagaimana laju reaksi ialah besaran yg nilainya mesti senantiasa positif. Satuannya yakni M s^-1 atau mol L^-1 s^-1.

Lihat pula materi Sosiologiku.com lainnya:

Titrasi Asam Basa

Reaksi Redoks

Teori Tumbukan

Teori tumbukan menyatakan bahwa partikel-partikel reaktan harus saling bertumbukan untuk bereaksi. Tumbukan antar partikel reaktan yg berhasil menciptakan reaksi disebut tumbukan efektif. Energi minimum yg mesti dimiliki oleh partikel reaktan untuk bertumbukan efektif disebut energi aktivasi (E_a). Pada dasarnya, laju reaksi bergantung pada:

1. Orientasi (arah) tumbukan partikel

Pada reaksi biasanya, partikel harus dlm orientasi yg tertentu tatkala bertumbukan biar tumbukan yg terjadi efektif menciptakan reaksi. Sebagai acuan, amati beberapa tumbukan yg mungkin terjadi antara molekul gas NO & molekul gas NO₃ dlm reaksi:

NO(g) + NO₃(g) → 2NO₂(g)

ilustrasi tumbukan Ilustrasi pentingnya orientasi dr tumbukan

(Sumber: Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (5^th edition). New York: McGraw Hill)

Bilangan Kuantum

2. Frekuensi terjadinya tumbukan partikel

Semakin sering terjadinya tumbukan partikel (frekuensi tumbukan tinggi) maka makin besar peluang terjadinya tumbukan efektif sehingga laju reaksi pula menjadi makin cepat.

3. Energi partikel reaktan yg bertumbukan

Energi partikel reaktan yg bertumbukan mesti melampaui energi aktivasi, yakni energi penghalang terjadinya reaksi, sehingga reaksi dapat terjadi. Bila energi aktivasi makin rendah, maka laju reaksinya akan semakin cepat.

Faktor-aspek yg Mempengaruhi Laju Reaksi

Faktor-faktor yg mempengaruhi laju reaksi antara lain:

1. Konsentrasi Reaktan

Semakin tinggi fokus reaktan, bertambah banyak jumlah partikel reaktan yg bertumbukan, sehingga makin tinggi frekuensi terjadinya tumbukan & lajunya meningkat. Sebagai contoh, dlm reaksi korosi besi di udara, laju reaksi korosi besi lebih tinggi pada udara yg kelembabannya lebih tinggi (fokus reaktan H₂O tinggi)

2. Wujud Fisik Reaktan

Jika reaktan yg bereaksi dlm wujud fisik (fasa) yg sama, semuanya gas atau seluruhnya cair, maka tumbukan antar partikel didasarkan pada gerak acak termal dr partikel. Jika reaktan yg bereaksi berlainan wujud fisik (fasa), tumbukan yg efektif hanya terjadi pada penggalan antarfasa. Makara, reaksi dgn reaktan-reaktan berlainan fasa dibatasi oleh luas permukaan kontak reaktan. Oleh sebab itu, kian luas permukaan kontak reaktan per unit volum, maka kian tinggi frekuensi terjadinya tumbukan partikel reaktan & laju reaksi meningkat. Sebagai acuan, pada reaksi pembakaran kayu, akan lebih gampang & cepat membakar kayu gelondongan yg sudah dipotong menjadi balok-balok kecil dibanding dgn pribadi memperabukan kayu gelondongan tersebut.

3. Temperatur

Semakin tinggi temperatur maka semakin tinggi energi kinetik dr partikel reaktan, sehingga frekuensi tumbukan & energi tumbukan meningkat. Oleh sebab itu, makin tinggi temperatur, laju reaksi pula semakin cepat. Sebagai acuan, pada reaksi glowing stick menyala (reaksi chemiluminescence), glowing stick menyala lebih cepat & terang di dlm air panas dibanding dlm air dingin.

Hukum Faraday

4. Keberadaan Katalis

Katalis yaitu zat yg dapat mempercepat laju reaksi, tanpa terkonsumsi di dlm reaksi tersebut. Katalis menawarkan alternatif jalur reaksi dgn energi aktivasi yg lebih rendah dibanding jalur reaksi tanpa katalis sehingga reaksinya menjadi makin cepat.

Hukum Laju

Hukum laju (persamaan laju) menyatakan hubungan antara laju reaksi dgn fokus dr reaktan dipangkatkan bilangan tertentu. Untuk reaksi:

aA + bB → cC + dD

Hukumnya adalah:

$v = k[A]^x [B]^y$

di mana nilai konstanta laju, k & nilai x & y ditentukan berdasarkan eksperimen, bukan menurut koefisien stoikiometri persamaan reaksi setara. Untuk reaksi tersebut, dibilang reaksi orde ke-x kepada A, orde ke-y terhadap B, & orde reaksi total sama dgn x + y.

Contoh soal:

$NO_2 \:(g) + CO(g) \longrightarrow NO (g) + CO_2 (g)$

Eksperimen	Laju reaksi permulaan (M s^-1)	[NO₂] permulaan (M)	[CO] permulaan (M)
1	0,005	0,10	0,10
2	0,080	0,40	0,10
3	0,005	0,10	0,20

Berdasarkan data eksperimen reaksi di atas, tentukan:

orde reaksi kepada NO₂

orde reaksi terhadap CO

orde reaksi total

konstanta laju

laju reaksi tatkala [NO₂] = 0,40 M & [CO] = 0,40 M

Jawab:

Pertama, asumsikan bahwa hukum laju dr reaksi ini yakni:

$v = k [NO_2]^x [CO]^y$

a. Untuk mengkalkulasikan nilai x pada [NO₂]^x, kita perlu membandingkan data eksperimen 1 & 2, di mana [NO₂] bermacam-macam namun [CO] konstan.

$\frac v_2 v_1 = \frac k[NO_2]_2^x [CO]_2^y k[NO_2]_1^x [CO]_1^y = (\frac [NO_2]_2 [NO_2]_1 )^x$ atau

$\frac 0,080 Ms^ -1 0.005 Ms^ -1 = (\frac 0,40 M 0,10 M )^x$

Diperoleh 16 = (4)^x, dgn demikian x = 2. Makara, orde reaksi terhadap NO₂ = 2.

b. Untuk mengkalkulasikan nilai y pada [CO]^y, kita perlu membandingkan data eksperimen 1 & 3, di mana [CO] bervariasi tetapi [NO₂] konstan.

$\frac v_3 v_1 = \frac k[NO_2]_3^x [CO]_3^y k[NO_2]_1^x [CO]_1^y = (\frac [CO]_3 [CO]_1 )^y$ atau

$\frac 0,005 Ms^ -1 0,005 Ms^ -1 = (\frac 0,20 M 0,10 M )^y$

Diperoleh 1 = (2)^y, dgn demikian y = 0. Jadi, orde reaksi terhadap CO = 0.

c. Hukum laju reaksi ini yaitu $v = k[NO_2]^2$ . Orde reaksi keseluruhan = x + y = 2 + 0 = 2

d. Untuk menghitung konstanta laju, digunakan salah satu data eksperimen di atas, misalnya eksperimen 1.

$v_1 = k[NO_2]_1^2$
$k = \frac v_1 [NO_2]_1^2 = \frac (0,005 Ms^ -1 ) (0,10 Ms^ -1 ) = 0,5 M^ -1 s^ -1$

e. $v = k[NO_2]^2 = (0,5 M^ -1 s^ -1 )(0,40 M)^2$

$v = 8 \times 10^ -2 M s^ -1$

Referensi

– Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13^th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.

– Chang, Raymond. 2010. Chemistry (10^th edition). New York: McGraw Hill

– Purba, Michael. 2006. Kimia 2A untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.

– Silberberg, Martin S. 2009. Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (5^th edition). New York: McGraw Hill

Artikel: Laju Reaksi Kimia

Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.

Alumni S1 Kimia UI

Materi Sosiologiku.com lainnya:

Ikatan Kimia: Ion Kovalen Logam

Termokimia

Kesetimbangan Kimia