KINETIKA REAKSI KIMIA TIM DOSEN KIMIA DASAR FTP UB
Konsep Kinetia/ Laju Reasi Laju reasi menyataan laju perubahan onsentrasi zat-zat omponen reasi setiap satuan watu: V [ M ] t Laju pengurangan onsentrasi pereasi per satuan watu Laju penambahan onsentrasi hasil reasi per satuan watu Perbandingan laju perubahan masing-masing omponen sama dengan perbandingan oefisien reasinya
Konsep Laju Reasi Pada reasi : N (g) + 3 H (g) NH 3(g), Laju reasi : - laju penambahan onsentrasi NH 3 - laju pengurangan onsentrasi N dan H.
Fator-fator yang mempengaruhi Laju Reasi Laju reasi dipengaruhi oleh : Suhu Konsentrasi Luas permuaan sentuhan/ Uuran partiel Katalis
Suhu Kenaian suhu dapat mempercepat laju reasi arena dengan nainya suhu energi ineti partiel zat-zat meningat sehingga memunginan semain banyanya tumbuan efetif yang menghasilan perubahan
Suhu Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reasi: Hubungan ini ditetapan dari suatu percobaan, misal diperoleh data sebagai beriut: Suhu ( o C) 3 4 T Laju reasi (M/deti),3,6,,4 Vt
Suhu Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reasi: Dari data diperoleh hubungan: Setiap enaian suhu o C, maa laju mengalami enaian ali semula, maa secara matematis dapat dirumusan V V. t TT Dimana : V t = laju reasi pada suhu t V o = laju reasi pada suhu awal (t o )
Konsentrasi Konsentrasi mempengaruhi laju reasi, arena banyanya partiel memunginan lebih banya tumbuan, dan itu membua peluang semain banya tumbuan efetif yang menghasilan perubahan. Ilustrasi Mana yang lebih mungin terjadi tabraan, di jalan lenggang atau dijalanan padat??
Konsentrasi Hubungan uantitatif perubahan onsentrasi dengan laju reasi tida dapat ditetapan dari persamaan reasi, tetapi harus melalui percobaan. Dalam penetapan laju reasi ditetapan yang menjadi patoan adalah laju perubahan onsentrasi reatan. Ada reatan yang perubahan onsentrasinya tida mempengaruhi laju reasi: [reatan] V [reatan] x n n o x V
Konsentrasi Orde Reasi Pangat perubahan onsentrasi terhadap perubahan laju disebut orde reasi Ada reasi berorde O, dimana tida terjadi perubahan laju reasi berapapun perubahan onsentrasi pereasi. Ada reasi berorde, dimana perubahan onsentrasi pereasi ali menyebaban laju reasi lebih cepat ali. Ada reasi berorde, dimana laju perubahan onsentrasi pereasi ali menyebaban laju reasi lebih cepat 4 ali, dst.
Konsentrasi Untu reasi A + B C Rumusan laju reasi adalah : V =.[A] m.[b] n Dimana : = tetapan laju reasi m = orde reasi untu A n = orde reasi untu B Orde reaasi total = m + n
Konsentrasi Rumusan laju reasi tersebut diperoleh dari percobaan. Misalan diperoleh data percobaan untu reasi : NO (g) + Cl (g) NOCl (g) Diperoleh data sebagai beriut : Perc [NO] M [Cl ] M V M/s,, 4,, 6 3,, 8 4,3,3?
Konsentrasi 4 8,, ] [ ] [ ] [ 3 3 m V V NO NO V NO m m m m Rumusan laju reasi untu reasi tersebut adalah : V =.[NO] m.[cl ] n Orde NO = m Orde Cl = n Percobaan dan 3 Percobaan dan 4 4 6,, ] [ ] [ ] [ n V V Cl Cl V Cl n n n n
Konsentrasi Maa rumusan laju reasinya adalah : V=.[NO].[Cl ] Harga diperoleh dengan memasuan salah satu data percobaan V [ NO].[ Cl 4,., 4. 3 M ] s
Konsentrasi Maa laju reasi pada percobaan 4 adalah : V=.[NO].[Cl ] V= 4. 3.,3.,3 V= 8 Ms -
Luas Permuaan Mana yang lebih luas permuaannya? Sepotong tahu utuh atau sepotong tahu dipotong 4?
Luas Permuaan
Luas Permuaan Perhatian bahwa luas permuaan tahu utuh lebih ecil dari tahu yang dipotong 4 Searang! Mana yang lebih luas permuaannya, gula beruuran butir asar atau gula beruuran butiran halus? Mana yang lebih mudah larut, gula yang beruuran butir asar atau yang beruuran butiran halus?
Luas Permuaan Luas permuaan mempercepat laju reasi arena semain luas permuaan zat, semain banya bagian zat yang saling bertumbuan dan semain besar peluang adanya tumbuan efetif menghasilan perubahan Semain luas permuaan zat, semain ecil uuran partiel zat. Jadi semain ecil uuran partiel zat, reasi pun aan semain cepat.
Katalis Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reasi. Ada jenis atalis :. Katalis atif yaitu atalis yang iut terlibat reasi dan pada ahir reasi terbentu embali.. Katalis pasif yaitu atalis yang tida iut bereasi, hanya sebagai media reasi saja. Bagaimana atalis beerja aan dibahas pada teori tumbuan
TEORI KECEPATAN REAKSI Teori Tumbuan (collision theory) Reasi yang terjadi adalah hasil dari adanya tumbuan antar moleul-moleul yang mempunyai tingat energi yang tinggi, yang menyebaban terganggunya gaya tari-menari alami antar moleul-moleul tersebut. Teori Ativasi (activation theory) Secara strutural, moleul mempunyai suatu bagian (gugus) yang bersifat labil. Jia tingat energi pada gugus yang labil tersebut ditingatan (dengan cara meningatan suhu), maa aan terjadi reasi dengan melepas elebihan energi sehingga bisa diperoleh tingat energi baru yang lebih rendah dan stabil.
Keadaan Transisi
ORDE REAKSI Orde reasi adalah jumlah pangat onsentrasionsentrasi yang menghasilan suatu garis lurus Persamaan umum inetia : da dt - A n da/dt = laju reasi A = onstanta laju reasi A [A] = onsentrasi A n = orde reasi
Untu reasi orde : da dt da dt t t A A da dt da t t - A - - - t - - t A A t - dt t
Konsentrasi A Konsentrasi A A = onsentrasi A pada watu e- A t = onsentrasi A pada watu e- t = onstanta laju reasi t = watu Karateristi dari reasi orde nol hubungan linier antara reatan atau produ dengan watu Slope = - Slope = watu watu
Watu paruh (t/) Watu yang dibutuhan untu meluruh/hilangnya zat, menjadi separuhnya. Untu orde nol : t/ A o o
Watu adaluwarsa (t 9 ) Watu suatu zat telah terurai sampai tinggal 9% dari onsentrasi mula-mula (yaitu, terurai %). Untu orde nol : t 9, o A o
Untu reasi orde : da dt da dt t t t ln da dt da A A A A ln A da t t - - - t - - t - t A A t ln A A dt - t
ln A ln A Karateristi orde I : Slope = - Slope = watu watu
Watu paruh (t/) Watu yang dibutuhan untu meluruh/hilangnya zat, menjadi separuhnya. Untu orde pertama : t/,693
Watu adaluwarsa (t 9 ) Watu suatu zat telah terurai sampai tinggal 9% dari onsentrasi mula-mula (yaitu, terurai %). Untu orde pertama: t 9,5
Reasi orde edua dx dt A d dt dx dt jiaa b B d dt a xb x a x AB a x a a x at dx x a x x t x a x t a dt t
) ( ) ( log ) (,33 ) ( ) ( log,33 x b a x a b b a t t x b a x a b b a dt x b x a dx b jiaa t x
Watu paruh (t/) Watu yang dibutuhan untu meluruh/hilangnya zat, menjadi separuhnya. Untu orde edua : t/ a
Menentuan Orde reasi Metode substitusi Metode Grafi Metode watu paruh
) Metode substitusi Data yang terumpul dari hasil pengamatan jalannya suatu reasi disubstitusian e dalam bentu integral dari berbagai orde reasi. Jia menghasilan yang onstan, maa reasi dianggap berjalan sesuai orde tersebut
) Metode Grafi Plot data pada grafi Untu orde nol : Konsentrasi diplot terhadap watu linear Untu orde pertama : Log onsentrasi diplot terhadap watu linear Untu orde edua : /onsentrasi diplot terhadap watu linear
3) Metode watu paruh Hubungan antara watu paruh dengan seluruh onsentrasi jia seluruh reatan sama : t / a n n adalah orde reasi
Konsentrasi A (%) Watu
Cara menentuan apaah suatu reasi orde atau. Plot data sumbu y (misal : onsentrasi A) vs sumbu x (watu) regresi linier : y = bx + a didapatan juga R (oefisien orelasi).. Plot data ln A (sumbu y) vs watu (sumbu x) regresi linier : y = bx + a didapatan juga R 3. Bandingan edua R tersebut, yang paling mendeati R = dipilih. Jia () yang mempunyai R lebih mendeati maa orde. Jia () mempunyai R lebih mendeati maa orde
Contoh : Suatu percobaan tentang erusaan vitamin C selama proses sterilisasi (, C) sari buah anggur memperoleh data sebagai beriut : Watu (menit) Kadar Vit. C (%) 5 9 79 5 68 54 Tentuan nilai dan periraan pada watu berapaah adar vitamin C sebesar 5 %!
Ln (Vitamin C) (Vitamin C (%) Plot Orde 8 6 4 y = -,8x + R =,996 5 5 5 Watu (menit) Plot Orde 4,7 4,6 4,5 4,4 4,3 4, 4, 4 3,9 y = -,33x + 4,639 R =,976 5 5 5 Watu (menit)
Dari edua plot (orde dan orde ) maa diperoleh : Plot orde : y = -,8x + dengan R =,996 Plot orde : y = -,33x + 4,639 dengan R =,976 Dari edua plot tersebut maa reasi tersebut mempunyai orde R lebih mendeati dibanding R pada plot orde. Sehingga persamaan reasi penurunan vitamin C adalah : y = -,8x + dari persamaan tersebut didapatan slope = -,8 dan intersep = slope = nilai =,8 / menit Tanda negatif (-) atau positif (+) pada slope persamaan menunjuan : jia (+) berarti penambahan; jia (-) berarti pengurangan
Persamaan : y = -,8x + 5 = -,8x + - 5 = -,8x x =,37 Jadi adar vitamin C tinggal 5 % etia watu sterilisasi,37 menit.
PENGARUH SUHU TERHADAP LAJU REAKSI PERSAMAAN ARRHENIUS = onstanta laju reasi = fator freuensi reasi R = onstanta gas (,987 al / g-mole K) E a = energi ativasi, yang nilainya dianggap onstan pada suatu isaran suhu tertentu e A Ea - R.e.e Ea - RT Ea - RT Energi ativasi diartian sebagai suatu tingat energi minimum yang diperluan untu memulai suatu reasi. T - T.e Ea - R A T.e Ea - RT
Persamaan Arrhenius juga dapat dinyataan dalam bentu : ln ln - E a R T Persamaan di atas merupan persamaan garis lurus (linier), dengan /T sebagai sumbu X dan ln sebagai sumbu Y. Dengan demiian, slope dari urva tersebut adalah E a / R.
Q Q didefinisian sebagai berapa ali perubahan laju reasi jia suhu berubah C. Jia laju reasi meningat menjadi alinya saat suhu dinaian C, maa Q =. Untu reasi perubahan warna dan flavor secara enzimatis, degradasi pigmen natural, pencolatan non enzimatis, dan laju pertumbuhan mirobia biasanya besarnya Q =.
dari onstanta laju reasi onstanta laju reasi definisi T -T Q T - T ln ln Q Substitusi ; Q dalam persamaan Arrhenius : ; pada T T pada T T;dan T T e Ea - R T - T
e Q T T ) ln (Q R Ea subtitusipersamaan Q T T - T T R Ea - ln T T R Ea - ln T T R Ea
Nilai Z Nilai z didefinisian sebagai perubahan suhu yang diperluan untu mengubah laju reasi sebesar log cycle. z ln () z () Ea R ln () (T T T T Ea R z T T ) T - T ln ln () z dari persamaan di atas dan persamaan arrhenius :
Contoh : Kinetia reasi inativasi enzim polifenol osidase pada jamur mengiuti orde dan onstanta laju reasinya pada 5 C, 55 C, dan 6 C adalah,9;,54; dan,34 / menit. Tentuan energi ativasi, nilai z, dan Q! Jawab : Suhu ( C) T ( K) / T K (/menit) ln 5 33,396,9-3,9633 55 38,349,54 -,9877 6 333,33,34 -,99 Regresi linier / T (sumbu x) vs ln (sumbu y)
ln -,5,98,3,3,34,36,38,3,3 - -,5 - -,5-3 -3,5-4 -4,5 y = -6x + 6, R =,999 /T
Slope = - 6 - Ea / R = - 6 Ea = 6 x,987 = 4758,79 al / gmol = 4,76 al / gmol Q ln (Q Q ) e Ea R Ea R TT (6) (33) (333) 7,8 T T,95
ln () z Ea / R T T ln () (33 x 333),8 C 6
Penyedap rasa berbentu bubu dalam emasan sachet aan mengalami penurunan mutu aroma selama penyimpanan. Pengujian aroma selama penyimpanan dilauan dengan uji sensoris. Data sor sensori penyedap rasa tersebut adalah : Suhu Pengujian ( C) Watu (hari) Sor Sensori 4 3 6 9 45 3 6 9 5 3 6 9 8 7,93 7,86 7,83 7,79 8 7,86 7,7 7,59 7,4 8 7,69 7,3 7,3 6,66
Pertanyaan :. Tentuan persamaan inetia reasi penurunan aroma selama penyimpanan! Tentuan juga orde reasinya!. Tentuan nilai untu masing-masing suhu pengujian! 3. Tentuan energi ativasi! Gunaan plot Arrhenius! 4. Tentuan Q! Jawab :
Sor sensoris Sor sensoris Sor sensoris 8,5 8 7,95 7,9 7,85 7,8 7,75 Plot Orde suhu 4 C y = -,7x + 7,986 R² =,969 4 6 8 4 Watu (hari) 8, 8 7,9 7,8 7,7 7,6 7,5 7,4 7,3 Plot Orde Suhu 45 C y = -,48x + 8,6 R² =,996 4 6 8 4 Watu (hari) 9 8 7 6 5 4 3 Plot Orde Suhu 5 C y = -,x + 8,6 R² =,998 4 6 8 4 Watu (hari)
Ln sor sensoris Ln sor sensoris Ln sor sensoris Plot Orde Suhu 4 C Plot Orde Suhu 45 C,9,8,8,7,7,6,6,5,5 y = -,x +,77 R² =,97 4 6 8 4,9,8,7,6,5,4,3,,,,99 y = -,6x +,8 R² =,995 4 6 8 4 Watu (hari) Watu (hari) Plot Orde Suhu 5 C,,5,,95,9,85 y = -,5x +,8 R² =,997 4 6 8 4 Watu (hari)
Ln Dipilih orde arena nilai R lebih mendeati. Nilai masing-masing suhu : Suhu ( C) Suhu (K) / T Ln 4,73 33,39-4,57 45,483 38,34-3,3 5,3 33,39 -,96 Plot Arrhenius,38 -,5,3,3,34,36,38,3 - -,5 - -,5-3 y = -888x + 56, R² =,997-3,5-4 -4,5 / T
Evaluasi Dalam bejana bervolume L, mula-mula terdapat 5 mol gas NO. Gas tersebut mengalami penguraian menurut reasi : NO (g) NO (g) + O (g). Setelah tiga jam tersisa,4 mol gas NO. Tentuan a.laju reasi penguraian gas NO! b.laju pembentuan gas NO! c.laju pembentuan gas O!
Evaluasi Dietahui reasi A + B + C D. Jia persamaan laju reasi reasi tersebut v =.[B].[C], berapa ali perubahan laju reasinya bila onsentrasi masing-masing omponen pereasi diperbesar ali semula?
Evaluasi Dari percobaan reasi A + B AB, diperoleh data sebagai beriut Perc [A] M [B] M V M/s,3. -,. -,4. - 6,5. -3,5. - 3,5. - 3 3,9. - 4,. - 8,4. - 4,3. -,5. - 7. - Tentuan A. Orde reasi untu A dan B B. Persamaan laju reasi C. Harga tetapan laju reasi D. Laju reasi jia onsentrasi A,6 M dan onsentrasi B, M
Evaluasi Jia laju suatu reasi meningat ali lebih cepat setiap enaian suhu 5 o C dan pada suhu 3 o C lajunya 3. -3 M/s, berapaah laju reasinya pada 5 o C?
Evaluasi Dari data beriut : Perc Fe [HCl] M Suhu o C Serbu, 5 Kepingan, 5 3 Serbu,3 5 4 Kepingan, 5 5 Serbu, 5 Urutan elajuan reasinya dari yang paling lambat e yang paling cepat