POKOK BAHASAN I. LAJU REAKSI 1.1 Pengertian Laju Reaksi Laju reaksi didefinisikan sebagai laju berkurangnya konsentrasi zat pereaksi (reaktan) atau laju bertambahnya hasil reaksi (produk) tiap satu satuan waktu. Dengan kata lain, laju reaksi menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu reaksi dapat berlangsung. Laju Reaksi = perubahan konsentrasi periode waktu reaksi = mol/l detik Untuk Reaksi: A B Laju Reaksi (V) = [A] t atau (V) = + [B] t 1.2 Faktor-Faktor yang Memperngaruhi Laju Reaksi Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi antara lain konsentrasi, luas permukaan sentuh, suhu dan katalisator. A. KONSENTRASI. 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 makinbesar kemungkinan terjadinya tumbukan dengan demikian makin besar pula kemungkinan terjadinya reaksi. B. LUAS PERMUKAAN SENTUH. Luas permukaan mempercepat laju reaksi karena semakin luas permukaan zat, semakin banyak bagian zat yang saling bertumbukan dan semakin besar peluang adanya tumbukan efektif menghasilkan perubahan. Semakin luas permukaan zat, semakin kecil ukuran partikel zat. Jadi semakin kecil ukuran partikel zat, reaksi pun akan semakin cepat. Salah satu syarat agar reaksi dapat berlangsung adalah zat-zat pereaksi harus bercampur atau bersentuhan. Pada campuran pereaksi yang heterogen, reaksi hanya terjadi pada bidang batas campuran. Bidang batas campuran inilah yang dimaksud dengan bidang sentuh. Dengan memperbesar luas bidang sentuh, reaksi akan berlangsung lebih cepat. C. SUHU. Pada umumnya reaksi akan berlangsung lebih cepat bila suhu dinaikkan. Dengan menaikkan suhu maka energi kinetik molekul-molekul zat yang bereaksi akan bertambah sehingga akan lebih banyak molekul yang memiliki energi sama atau lebih besar dari Ea. Dengan demikian lebih banyak molekul yang dapat mencapai keadaan transisi atau dengan kata lain kecepatan reaksi menjadi lebih besar. Secara matematis hubungan antara nilai tetapan laju reaksi (k) terhadap suhu dinyatakan oleh formulasi ARRHENIUS: k = A. e -E/RT dimana: k : tetapan laju reaksi A : tetapan Arrhenius yang harganya khas untuk setiap reaksi E : energi pengaktifan R : tetapan gas universal = 0.0821.atm/mol o K = 8.314 joule/mol o K T : suhu reaksi ( o K) Secara sistematis hubungan suhu dan laju reaksi dapat ditulis sebagai berikut: v 2 = 2n x v 1 dan t 2 = t 1/ 2 n Keterangan : n : ΔT/10 ΔT : selisih suhu awal dan akhir v 1 : laju reaksi mula-mula/awal v 2 : laju reaksi setelah suhu dinaikkan t 1 : waktu reaksi mula-mula/awal : waktu reaksi setelah suhu dinaikkan t 2 MODUL KIMIA-SMKN 1 SUKASADA-Gandhi Ermasari Page 1
D. KATALISATOR. Katalisator adalah zat yang ditambahkan ke dalam suatu reaksi dengan maksud memperbesar kecepatan reaksi. Katalis terkadang ikut terlibat dalam reaksi tetapi tidak mengalami perubahan kimiawi yang permanen, dengan kata lain pada akhir reaksi katalis akan dijumpai kembali dalam bentuk dan jumlah yang sama seperti sebelum reaksi. Fungsi katalis adalah memperbesar kecepatan reaksinya (mempercepat reaksi) dengan jalan memperkecil energi pengaktifan suatu reaksi dan dibentuknya tahap-tahap reaksi yang baru. Dengan menurunnya energi pengaktifan maka pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat. 1.3 Persamaan Laju Reaksi Hubungan kuantitatif antara perubahan konsentrasi dengan laju reaksi dinyatakan dengan persamaan laju reaksi atau hukum laju reaksi. Untuk Reaksi: pa + qb rc maka bentuk umum persamaan laju reaksinya adalah: v = k [A] n [B] m keterangan: v : laju reaksi k : tetapan laju reaksi n : orde reaksi terhadap A m : orde reaksi terhadap B [A] : konsentrasi A (mol/liter) [B] : konsentrasi B (mol/liter) 1.4 Orde Reaksi Orde reaksi adalah bilangan yang menyatakan besar pengaruh konsentrasi reaktan terhadap laju reaksi. Pada persamaan laju reaksi, orde reaksi adalah jumlah dari orde reaksi terhadap masingmasing zat pereaksinya. Pada reaksi sederhana (biasanya berlaku untuk reaksi homogen), orde reaksi dapat ditentukan berdasarkan koefisien reaksinya. Misalnya reaksi A(g) B(g) memiliki orde reaksi 1 dan A(g) + 2B(g) C(g) memiliki orde reaksi 1 + 2 = 3. Untuk reaksi yang kompleks, orde reaksi harus ditentukan berdasarkan data percobaan. Berdasarkan besar pengaruh konsentrasi reaktan, maka reaksi dapat dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu reaksi orde nol, reaksi orde satu, reaksi orde dua, dan reaksi orde negatif. Berikut grafik laju reaksi terhadap konsentrasi untuk orde nol, orde satu, dan orde dua. Orde reaksi nol. Reaksi dikatakan berorde nol terhadap salah satu pereaksinya apabila perubahan konsentrasi pereaksi tersebut tidak mempengaruhi laju reaksi. Artinya, asalkan terdapat dalam jumlah tertentu, perubahan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi. Orde reaksi satu. Suatu reaksi dikatakan berorde satu terhadap salah satu pereaksinya jika laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi tersebut. Misalnya, konsentrasi pereaksi itu dilipatgandakan, maka laju rekasi akan menjadi 2 kali lebih besar. Orde reaksi dua. Suatu reaksi dikatakan berorde satu terhadap salah satu pereaksinya jika laju reaksi merupakan pangkat dua dari konsentrasi pereaksi itu. Apabila konsentrasi pereaksi dilipat tigakan, maka laju reaksi akan 9 kali lebih besar dari sebelumnya. MODUL KIMIA-SMKN 1 SUKASADA-Gandhi Ermasari Page 2
Contoh soal menentukan orde reaksi dan laju reaksi dari hasil percobaan Gas A dan gas B bereksi menurut persamaan : A (g) + B (g) --> AB (g) Pengaruh konsentrasi A dan B terhadap laju reaksi diperoleh data sebagai berikut. Percobaan [A] M [B] M Laju reaksi (V) 1 1 1 4 2 2 1 16 3 1 3 12 Tentukanlah: a. orde reaksi terhadap A b. orde reaksi terhadap B c. persamaan laju reaksi d. harga K e. laju reaksi apabila [A] = 0.5 M dan [B] = 0,4 M PENYELESAIAN Kita misalkan persamaan laju reaksinya adalah v = k [A] x [B] y a. Untuk menentukan orde reaksi A, maka [B] harus sama, karena itu diambil data dari percobaan 1 dan 2. v 2 x [B] 2 y = k [A] 2 v 1 k [A] x y 1 [B] 1 v 2 x = [A] 2 x v 1 [A] 1 16 4 = (2)x (1) x 4 = 2 x x = 2 Jadi pangkat pereaksi A adalah 2. Orde reaksi terhadap A adalah 2. b. Untuk menentukan orde reaksi terhadap B, maka [A] harus sama, karena itu diambil data percobaan 1 dan 3. v 3 x [B] 3 y = k [A] 3 v 1 k [A] x y 1 [B] 1 v 3 y = [B] 3 y v 1 [B] 1 12 4 = (3)y (1) y 3 = 3 y y = 1 Jadi pangkat pereaksi B adalah 1. Orde reaksi terhadap B adalah 1. MODUL KIMIA-SMKN 1 SUKASADA-Gandhi Ermasari Page 3
c. Persamaan laju reaksinya adalah v = k. [A] 2 [B] d. Orde reaksi total = orde terhadap A + orde terhadap B = 2+1 = 3 e. Untuk menentukan harga k, gunakan data hasil percobaan laju reaksi. Misalnya menggunkan data percobaan 1. v = k. [A] 2 [B] 4 = k. [1] 2 [1] 4 = k 1 k = 4/1 = 4 Jadi tetapan laju reaksi/k = 4 f. Persamaan laju reaksi untuk reaksi diatas adalah v = 4 x [A] 2 [B] Jika [A] = 0,5 dan [B] = 0,4 maka v = 4 x [0,5] 2 [0,4] = 4 x 0,25x 0,4 = 0,4 M/det TUGAS 1 Kerjakan soal-soal di bawah ini dengan benar! 1. Tuliskan persamaan umum laju reaksi! 2. Apakah yang dimaksud dengan tetapan laju reaksi? 3. Apakah yang dimaksud dengan orde reaksi? 4. Jelaskan jenis-jenis orde reaksi? 5. Untuk reaksi : K (g) + L (g) --> KL (g) diperoleh data percobaan sebagai berikut. Percobaan [K] M [L] M Laju reaksi (V) 1 0.3 0.25 5 2 0.6 0.25 20 3 0.6 0.50 40 Tentukanlah: a. orde reaksi total! b. persamaan laju reaksinya! c. harga k! POKOK BAHASAN II. POLIMER 1.1 Pengertian Polimer Polimer merupakan molekul raksasa (makromolekul) yang terbentuk dari susunan ulang molekul kecil yang terikat melalui ikatan kimia disebut polimer (poly = banyak; mer = bagian). Suatu polimer akan terbentuk bila seratus atau seribu unit molekul yang kecil yang disebut monomer, saling berikatan dalam suatu rantai. Jenis-jenis monomer yang saling berikatan membentuk suatu polimer terkadang sama atau berbeda. Sifat-sifat polimer berbeda dari monomer-monomer yangmenyusunnya. Misalnya, teflon (politetrafluoroetilena) yangberwujud padat dibuat bila molekul-molekul gas tetra fluoroetilena bereaksi membentuk rantai panjang. Contoh lain, molekul-molekul gas etilena bereaksi membentuk rantai panjang plastik polietilena yang ada pada kaleng susu MODUL KIMIA-SMKN 1 SUKASADA-Gandhi Ermasari Page 4
1.2 Penggolongan Polimer a. Polimer berdasarkan asalnya Berdasarkan asalnya, polimer dibedakan atas polimer alam dan polimer buatan. Polimer alam telah dikenal sejak ribuan tahun yang lalu, seperti amilum, selulosa, kapas, karet, wol, dan sutra. Polimer buatan dapat berupa polimer regenerasi dan polimer sintetis. Polimer regenerasi adalah polimer alam yang dimodifikasi. Contohnya rayon, yaitu serat sintetis yang dibuat dari kayu (selulosa). Polimer sintetis adalah polimer yang dibuat dari molekul sederhana (monomer) dalam pabrik. Polimer Alam Selsel kehidupan juga merupakan pabrik polimer yang efisien. Protein, DNA, kitin pada kerangka luar serangga, wool, jaring laba-laba, sutera dan kepompong ngengat, adalah polimer-polimer yang disintesis secara alami. Serat-serat selulosa yang kuat menyebabkan batang pohon menjadi kuat dan tegar untuk tumbuh dengan tinggi seratus kaki dibentuk dari monomer-monomer glukosa, yang berupa padatan kristalin yang berasa manis. Polimer alam lain adalah polisakarida, karet, selulosa dan lignin yang merupakan bahan dari kayu. Polimer Sintesis Polimer sintetis yang pertama kali yang dikenal adalah bakelit yaitu hasil kondensasi fenol dengan formaldehida, yang ditemukan oleh kimiawan kelahiran Belgia Leo Baekeland pada tahun 1907. Bakelit merupakan salah satu jenis dari produk-produk konsumsi yang dipakai secara luas. Beberapa contoh polimer yang dibuat oleh pabrik adalah nylon dan poliester, kantong plastik dan botol, pita karet, dan masih banyak produk lain yang kamu lihat sehari-hari. b. Polimer berdasarkan jenis monomer pembentuknya Berdasarkan jenis monomernya, polimer dibedakan atashomopolimer dan kopolimer. Homopolimer terbentuk dari sejenismonomer, sedangkan kopolimer terbentuk lebih dari sejenis monomeruraian berikut menjelaskan perbedaan dua golongan polimer tersebut. Homopolimer Homopolimer merupakan polimer yang terdiri dari satu macam monomer, dengan struktur polimer... A A A A A A... Salah satu contoh pembentukan homopolimer dari polivinil klorida adalah sebagai berikut. Kopolimer Kopolimer merupakan polimer yang tersusun dari dua macam atau lebih monomer. Berikut ini jenisjenis kopolimer : 1. Kopolimer acak, yaitu kopolimer yang mempunyai sejumlah satuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer. Strukturnya:... A B A A B B A A.... 2. Kopolimer bergatian, yaitu kopolimer yang mempunyai beberapa kesatuan ulang yang berbeda berselang-seling adanya dalam rantaipolimer. Strukturnya:... A B A B A B A B... MODUL KIMIA-SMKN 1 SUKASADA-Gandhi Ermasari Page 5
3. Kopolimer balok (blok), yaitu kopolimer yang mempunyai suatu kesatuan berulang berselangseling dengan kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer. Strukturnya:... A A A A B B B B A A A A... 4. Kopolimer tempel/grafit, yaitu kopolimer yang mempunyai satu macam kesatuan berulang menempel pada polimer tulang punggung lurus yang mengandung hanya satu macam kesatuan berulang dari satu jenis monomer. Strukturnya : c. Polimer berdasarkan sifat thermalnya (ketahanan panas) Plastik adalah salah satu bentuk polimer yang sangat berguna dalam kehidupan seharihari. Beberapa plastik memiliki sifat-sifat khusus, antara lain lebih mudah larut pada pelarut yang sesuai, pada suhu tinggi akan lunak, tetapi akan mengeras kembali jika didinginkan dan struktur molekulnya linier atau bercabang tanpa ikatan silang antar rantai. Proses melunak dan mengeras ini dapat terjadi berulang kali. Sifat ini dijelaskan sebagai sifat termoplastik. Bahan-bahan yang bersifat termoplastik mudah untuk diolah kembali karena setiap kali dipanaskan, bahan-bahan tersebut dapat dituangkan ke dalam cetakan yang berbeda untuk membuat produk plastik yang baru. Polietilen (PE) dan polivinilklorida (PVC) merupakan contoh jenis polimer ini. Sedangkan beberapa plastik lainnya mempunyai sifat-sifat tidak dapat larut dalam pelarut apapun, tidak meleleh jika dipanaskan, lebih tahan terhadap asam dan basa, jika dipanaskan akan rusak dan tidak dapat kembali seperti semula dan struktur molekulnya mempunyai ikatan silang antar rantai. Polimer seperti ini disusun secara permanen dalam bentuk pertama kali mereka dicetak, disebut polimer termosetting. Plastik-plastik termosetting biasanya bersifat keras karena mereka mempunyai ikatanikatan silang. Plastik termoset menjadi lebih keras ketika dipanaskan karena panas itu menyebabkan ikatan-ikatan silang lebih mudah terbentuk. Bakelit, poli(melanin formaldehida) dan poli (urea formaldehida) adalah contoh polimer ini. Sekalipun polimer-polimer termoseting lebih sulit untuk dipakai ulang daripada termoplastik, namun polimer tersebut lebih tahan lama. Polimer ini banyak digunakan untuk membuat alat-alat rumah tangga yang tahan panas seperti cangkir. Perbedaan sifat-sifat plastik termoplas dan termoset disimpulkan pada Tabel 1 1.4 Reaksi Pembentukan Polimer Dua jenis utama dari reaksi polimerisasi adalah polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi. Jenis reaksi yang monomernya mengalami perubahan reaksi tergantung pada strukturnya. Suatu polimer adisi memiliki atom yang sama seperti monomer dalam unit ulangnya, sedangkan polimer kondensasi MODUL KIMIA-SMKN 1 SUKASADA-Gandhi Ermasari Page 6
mengandung atom-atom yang lebih sedikit karena terbentuknya produk sampingan selama berlangsungnya proses polimerisasi. a. Reaksi Adisi Reaksi pembentukan teflon dari monomer-monomernya tetrafluoroetilen, disebut reaksi adisi. Perhatikan Gambar 7 yang menunjukkan bahwa monomer etilena mengandung ikatan rangkap dua, sedangkan di dalam polietilena tidak terdapat ikatan rangkap dua. Menurut jenis reaksi adisi ini, monomer-monomer yang mengandung ikatan rangkap dua saling bergabung, satu monomer masuk ke monomer yang lain, membentuk rantai panjang. Produk yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi adisi mengandung semua atom dari monomer awal. Berdasarkan Berdasarkan gambar diatas, yang dimaksud polimerisasi adisi adalah polimer yang terbentuk dari reaksi polimerisasi disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi dari monomer-monomernya yang membentuk ikatan tunggal. Dalam reaksi ini tidak disertai terbentuknya molekul-molekul kecil seperti H2O atau NH3. b. Reaksi Kondensasi Polimer kondensasi terjadi dari reaksi antara gugus fungsi pada monomer yang sama atau monomer yang berbeda. Dalam polimerisasi kondensasi kadang-kadang disertai dengan terbentuknya molekul kecil seperti H2O, NH, atau HCl. Di dalam jenis reaksi polimerisasi yang kedua ini, monomer- monomer bereaksi secara adisi untuk membentuk rantai. Namun demikian, setiap ikatan baru yang dibentuk akan bersamaan dengan dihasilkannya suatu molekul kecil biasanya air dari atom-atom monomer. Pada reaksi semacam ini, tiap monomer harus mempunyai dua gugus fungsional sehingga dapat menambahkan pada tiap ujung ke unit lainnya dari rantai tersebut. Jenis reaksi polimerisasi ini disebut reaksi kondensasi. Dalam polimerisasi kondensasi, suatu atom hidrogen dari satu ujung monomer bergabung dengan gugus OH dari ujung monomer yang lainnya untuk membentuk air. Reaksi kondensasi yang digunakan untuk membuat satu jenis nilon ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Contoh lain dari reaksi polimerisasi kondensasi adalah bakelit yang bersifat keras, dan dracon, yang digunakan sebagai serat pakaian dan karpet, pendukung pada tape audio dan tape video, dan kantong plastik. Monomer yang dapat mengalami reaksi polimerisasi secara kondensasi adalah monomer-monomer yang mempunyai gugus fungsi, seperti gugus OH; -COOH; dan NH3. MODUL KIMIA-SMKN 1 SUKASADA-Gandhi Ermasari Page 7
TUGAS 2 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan polimer! 2. Uraikan klasifikasi polimer berdasarkan jenis monomer, asal, sifat thermal dan reaksi pembentukkannya! 3. Jelaskan perbedaan polimer alam dan polimer sintesis! Berikan masing-masing lima contoh. 4. Jelaskan dengan contoh tahap-tahap reaksi adisi! 5. Cari literatur yang berkaitan dengan proses pembuatan karet sintesis dan buat laporannya. MODUL KIMIA-SMKN 1 SUKASADA-Gandhi Ermasari Page 8