Perubahan kimia secara sederhana ditulis dalam persamaan reaksi dengan kondisi kesetimbangan

Transkripsi

1 KINETIKA

2 Pendahuluan Perubahan kimia secara sederhana ditulis dalam persamaan reaksi dengan kondisi kesetimbangan Namun persamaan reaksi tidak dapat menjawab :. Seberapa cepat reaksi berlangsung 2. Bagaimana konsentrasi reaktan dan produk saat reaksi selesai 3. Apakah reaksi berjalan dengan sendirinya dan melepaskan energi, ataukah ia memerlukan energi untuk bereaksi?

3 Pendahuluan Kinetika adalah studi tentang laju reaksi, perubahan konsentrasi reaktan (atau produk) sebagai fungsi dari waktu Reaksi dapat berlangsung dengan laju yang bervariasi, ada yang serta merta, perlu cukup waktu atau waktu yang sangat lama

4 Konsep Laju Reaksi Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat komponen reaksi setiap satuan waktu: V = [ M ] t Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per satuan waktu Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu Perbadingan laju perubahan masingmasing komponen sama dengan perbandingan koefisien reaksinya

5 Konsep Laju Reaksi Pada reaksi : N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g), Laju reaksi : - laju penambahan konsentrasi NH 3 - laju pengurangan konsentrasi N 2 dan H 2.

6 Mengekspresikan Laju Reaksi Laju Gerak = Perubahan posisi Perubahan waktu = x t 2 2 x t = x t Laju reaksi Perubahan konsentrasi A = Perubahan waktu Konst A2 Konst A = = t t 2 (Konst A) t Laju = [ A] [ B] t = t

7 PENENTUAN LAJU REAKSI Laju reaksi ditentukan melalui percobaan, yaitu dengan mengukur banyaknya pereaksi yang dihabiskan atau banyaknya produk yang dihasilkan pada selang waktu tertentu.

8

9 Contoh : Laju reaksi antara Mg dengan HCl dapat ditentukan dengan mengukur jumlah salah satu produknya, yaitu gas hydrogen Mg (s) + HCl(aq) MgCl 2 (aq) + H 2 (g) Waktu (detik) Volume H 2 (ml)

10 Volume H 2 pd 0 : 4 ml gas H 2, laju reaksi =,4 ml hydrogen perdetik. detik ke 20 : ml (25-4). Laju reaksi :, ml perdetik Volume total gas hydrogen yang : 40 ml, dalam 50 detik. waktu (detik) Laju reaksi rata-rata : 40 ml/50 detik = 0,8 ml gas H 2 perdetik

11 Laju Reaksi Rerata, Instan dan Awal C 2 H 4 (g) + O 3 (g) C 2 H 4 O(g) + O 2 (g) Konsentrasi O 3 pada beberapa waktu dalam Reaksinya dengan C 2 H 4 pada 303 K Waktu (s) 0,0 0,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 Konsentrasi O 3 (mol/l) 3,20 x 0-5 2,42 x 0-5,95 x 0-5,63 x 0-5,40 x 0-5,23 x 0-5,0 x 0-5

12 Plot Konsentrasi vs Waktu

13 Ekspresi Laju dalam Konsentrasi Reaktan dan Produk [ CH ] [ O ] [ C H O] [ O ] Laju = = =+ =+ t t t t

14 Soal Latihan Karena menghasilkan produk gas non polusi, hidrogen sebagai bahan bakar roket dan sumber energi masa depan: 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O(g) Tuliskan laju reaksi ini dalam suku perubahan [H 2 ], [O 2 ] dan [H 2 O] terhadap waktu 2. Saat O 2 turun pada 0,23 mol/l.s berapa kenaikan terbentuknya H 2 O?

15 Persamaan Laju dan komponennya Untuk reaksi umum: aa + bb +... cc + dd +... Persamaan lajunya berbentuk Laju = k[a] m [B] n Konstanta proporsionalitas k disebut juga konstanta laju dan karakteristik untuk reaksi pada suhu tertentu serta tidak berubah saat reaksi terjadi m dan n disebut orde reaksi didefinisikan sejauhmana laju reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi masing-masing reaktan Komponen persamaan laju: laju, orde reaksi dan konstanta laju harus ditentukan berdasarkan eksperimen bukan berdasarkan persamaan stoikiometris yang seimbang

16 Faktor-faktor yang mempengaruhi Laju Reaksi Laju reaksi dipengaruhi oleh : Suhu Konsentrasi Luas permukaan sentuhan/ Ukuran partikel Katalis Kembali

17 Suhu Kenaikan suhu dapat mempercepat laju reaksi karena dengan naiknya suhu energi kinetik partikel zat-zat meningkat sehingga memungkinkan semakn banyaknya tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan Suhu ( o C) t Laju reaksi (M/detik) 0,3 0,6,2 2,4 Vt

18 Suhu Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reaksi: Dari data diperoleh hubungan: Setiap kenaikan suhu 0 o C, maka laju mengalami kenaikan 2 kali semula, maka secara matematis dapat dirumuskan V = V t 0.2 t t 0 Dimana : V t = laju reaksi pada suhu t V o = laju reaksi pada suhu awal (t o ) 0

19 Terminologi Orde Reaksi NO(g) + O 3 (g) NO 2 (g) + O 2 (g) Persamaan laju hasil eksperimen Laju = k[no][o 3 ] Reaksi dikatakan orde satu terhadap NO dan orde satu terhadap O 3 dan secara overall reaksi berorde dua

20 Menentukan Orde Reaksi Misalkan suatu reaksi: O 2 (g) + 2NO(g) 2NO 2 (g) Persamaan laju dituliskan sebagai Laju = k[o 2 ] m [NO] n 2 Untuk menentukan orde reaksi kita harus melakukan serangkaian eksperimen masing-masing dimulai dengan satu set konsentrasi reaktan yang berbeda-beda dan dari masing-masing akan diperoleh laju awal

21 Laju Awal serangkaian eksperimen pada reaksi O 2 dan NO Eksperimen Konsentrasi reaktan awal (mol/l) O 2 NO Laju awal (mol/l.s),0 x 0-2,30 x 0-2 3,2 x ,20 x 0-2,30 x 0-2 6,40 x 0-3 3,0 x 0-2 2,60 x 0-2 2,8 x ,30 x 0-2,30 x 0-2 9,60 x 0-3 5,0 x 0-2 3,90 x ,8 x 0-3

22 Soal Latihan Salah satu reaksi gas yang terjadi dalam kendaraan adalah: NO 2 (g) + CO(g) NO(g) + CO 2 (g) Laju = k[no 2 ] m [CO] n Jika diketahui data sebagai berikut, tentukan orde reaksi keseluruhan Eksperimen Laju awal (mol/l.s) [NO 2 ] awal (mol/l) [CO] awal (mol/l) 2 3 0,0050 0,080 0,0050 0,0 0,40 0,0 0,0 0,0 0,20

23 Persamaan laju Integral Perubahan Konsentrasi terhadap waktu Misal Laju reaksi A [ A] = t B atau Laju [ A] [ A ] [ ] [ A ] 0 = k A maka ln = kt t [ A] t orde satu{laju = k[ A ]} :ln[ A] 0 ln[ A] [ A] 2 orde dualaju= = k[ A] Reaksi Untuk reaksi [ A] [ A] t 0 = kt = k t Reaksi orde dua laju t = = kt k[a] 2

24 Soal Latihan Siklobutana (C 4 H 8 ) terdekomposisi pada 000 o C menjadi dua molekul etilen (C 2 H 4 ) dengan konstanta laju reaksi orde satu 87 s -. Jika konsentrasi awal siklobutana 2,00 M berapa konsentrasinya setelah 0,00 s? 2. Berapa fraksi siklobutana terdekomposisi pada waktu tersebut

25 Menentukan Orde Reaksi dari Persamaan Laju Integral ln [ A] = kt+ ln[ A] t 0 = + kt [ A] [ A] t 0

26 Waktu Paruh Reaksi

27 Pengaruh Temperatur Terhadap Laju Reaksi

28 Persamaan Arrhenius = = / ln ln Ea T R Ea A k Ae k RT Ea = = = ln ln ln ln ln T T R Ea k k T R Ea A k T R Ea A k

29 Diagram Energi Reaksi Katalisis dan Non Katalisis