Konsep Laju Reaksi


BAB I
PENDAHULUAN
A.     Latar Belakang Masalah
Pada dasarnya reaksi kimia berlangsung dengan laju (kecepatan) yang berbeda-beda. Ada reaksi yang berlangsung seketika, seperti bom atau petasan yang meledak. Ada juga reaksi yang berlangsung sangat lambat, seperti perkaratan besi atau fosilisasi sisa organisme. Selain itu laju reaksi kimia ternyata dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti suhu, konsentrasi, luas permukaan, katalisator, tekanan, dan volume. Laju menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung. Laju juga menyatakn besarnya perubahan yang terjadi dalam satuan waktu. Satuan waktu tersebut dapat berupa detik, menit, jam, hari, bulan, ataupun tahun. Reaksi kimia adalah proses perubahan zat pereaksi menjadi produk. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat pereaksinya akan semakin sedikit, sedangkan produk semakin banyak. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau terbentuknya produk. Setiap pereaksi disertai suatu perubahan fisis yang diamati, seperti pembentukan endapan, gas, atau perubahan warna. Kelajuan reaksi dapat dipelajari dengan mengukur salah atau dari perubahan tersebut. Bagi reaksi yang menghasilkan gas, maka kelajuan reaksinya dapat dipelajari dengan mengukur volume gas yang dihasilkan. Bagi reaksi yang disertai perubahan warna, maka kelajuan reaksinya dapat ditentukan dengan mengukur perubahan intensitas warnanya. Bagi reaksi yang menghasilkan endapan, maka kelajuan reaksinya dapat ditentukan dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk membentuk sejumlah endapan.



B.     Rumusan Masalah
1.      Apa yang dimaksud dengan konsep laju reaksi ?
2.      Bagaimana cara menentukan laju reaksi ?
3.      Bagaimana penentuan laju penguraian dan laju pembentukan ?
4.      Bagaimana cara menghitung orde reaksi dari data suatu percobaan ?
5.      Bagaimana cara menentukan hukum laju reaksi ?

C.     Tujuan Penulisan
1.      Makalah ini dibuat dengan tujuan untuk memenuhi tugas mahasiswa prodi kimia dalam mata kuliah Kimia Fisik 2.
2.      Makalah ini juga dapat membantu pembaca untuk mengetahui Konsep Laju Reaksi
3.      Makalah ini dapat membantu pembaca untuk mengetahui cara menentukan laju reaksi, cara penentuan laju penguraian dan laju pembentukan,cara menghitung orde reaksi dari data suatu percobaan, dan cara menentukan hukum laju reaksi.
4.      Makalah ini juga diharapkan dapat menambah pengetahuan pembaca tentang laju reaksi.

D.     Manfaat
Manfaat dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1.      Memberikan informasi bagi Dosen dan Mahasiswa tentang laju reaksi
2.      Menjadi informasi bagi masyarakat luas.
3.      Membantu memberikan informasi tentang cara menentukan laju reaksi, cara penentuan laju penguraian dan laju pembentukan,cara menghitung orde reaksi dari data suatu percobaan, dan cara menentukan hukum laju reaksi.

E.     Metode
Makalah ini ditulis dengan menggunakan metode studi pustaka dan  juga data-data yang di ambil bersumber dari internet.




BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Konsep Laju Reaksi
            Kecepatan(laju reaksi) adalah pengurangan konsentrasi reaksi pereaksi per satuan waktu, atau pertambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu.
Laju reaksi (V) dapat diungkapkan sebagai berikut :
·         Besarnya pengurangan konsentrasi A per satuan waktu: V = -
·         Besarnya pengurangan konsentrasi B per satuan waktu: V = -
·         Besarnya pertambahan konsentrasi AB per satuan waktu: V = +
Ukuran jumlah zat dalam reaksi kimia umumnya dinyatakan sebagai konsentrasi molar atau molaritas (M), dengan demikian maka laju reaksi menyatakan berkurangnya konsentrasi pereaksi atau bertambahnya konsentrasi zat hasil reaksi setiap satu satuan waktu (detik). Satuan laju reaksi dinyatakan dalam satuan mol dmˉ³ detˉ¹ atau mol /liter detik.
Suatu reaksi berlangsung karena terjadi tumbukan efektif antarmolekul. Makin sering terjadi tumbukan maka reaksi makin cepat.
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi :

Ø  Luas permukaan sentuh

Luas permukaan sentuh memiliki peranan yang sangat penting. Semakin luas permukaan bidang sentuh, tumbukan yang terjadi antar partikel semakin besar sehingga laju reaksi semakin cepat. Begitu juga, apabila semakin kecil luas permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil. Karakteristik kepingan yang direaksikan juga turut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingan itu, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi; sedangkan semakin kasar kepingan itu, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

Ø  Suhu

Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi. Apabila suhu pada suatu reaksi yang berlangsung dinaikkan, maka menyebabkan partikel semakin aktif bergerak, sehingga tumbukan yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, maka partikel semakin tak aktif, sehingga laju reaksi semakin kecil.
Katalisator atau katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi.

Ø  Molaritas

Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volum zat pelarut. Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi.

Ø  Konsentrasi Pereaksi

Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrsi reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan reaksinya. Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat.




Persamaan Laju Reaksi
Untuk reaksi kimia :
aA + bB → Pp + qQ
hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah V = k [A]m [B]n dengan:
V = Laju reaksi
k = Konstanta laju reaksi
m = Orde reaksi zat A
n = Orde reaksi zat B
Orde reaksi zat A dan zat B hanya bisa ditentukan melalui percobaan.
            Dalam sistem tertutup konstan, laju reaksi kimia didefenisikan secara sederhana sebagai kecepatan perubahan konsentrasi reaktan atau produk satuan waktu. Konsentrasi diberikan dalam jumlah unit tertentu dalam satuan volume, misalnya mol per liter atau mmol per ml. Apabila kecepatan reaksi itu dipengaruhi oleh stokiometri maka reaksi dapat dituliskan sebagai berikut :
Laju = r = -  =    = +    = +  
Bila reaksi itu berlangsung pada volume konstan untuk semua komponen maka konsentrasi merupakan fungsi dari diffusi, reaksi dan volume; secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
dC= V.D  dt+ V.R  dt+ R.D  dv
Dimana V,D,dan R adalah simbol untuk volume,diffusi, dan reaksi. Bentuk differensial untuk volume tidak berubah atau tidak diffusi atau tidak ada reaksi kimia. Jika C adalah jumlah mol unit volume  , maka :
 =    + 2
Dan R.D  =
Dari defenisi laju reaksi dalam sistem tertutup.
V.D= aR
Dimana a adalah koefisien stokiometri dari persamaan untuk reaksi total. Tanda yang dipakai yaitu positif untuk produk dan negatif untuk reaktan.
2.2 Perhitungan Laju Reaksi
1.    Reaksi pembakaran ammonia :
4NH3 (g) + 5O2(g) ® 4NO(g) + 6H2 O(g)
Jika pada waktu tertentu diketahui laju reaksi ammonia sebesar 0,24 mol L-1 det -1  maka laju reaksi oksigen (O2 ) dan laju reaksi pembentukan H2O berturut-turut adalah ?
Di ketahui :
a.    V NH3 = 0,24 mol L-1 det -1
b.     Reaksi : 4NH3 (g) + 5O2(g) ® 4NO(g) + 6H2 O(g)
Di tanya :
a.    Vo2 =…… ? laju reaksi
b.    VH2O=......? laju reaksi
Penyelesaian :
Perubahan laju reaksi = perubahan koefisien reaksi
      Koefisien O2
a.    VO2 =                              x ( V.NH3 )
              Koefisien NH3
       
                     Koefisen H2O
b.    V H2O =                         x  (V. NH3 )
                     Koefisen NH3
   



2.    Data eksperimen reaksi : A + B              AB
Sebagai berikut :
Perc
[ A ]
[ B ]
Waktu (detik)
1
O,1
0,2
36
2
O,2
0,2
18
3
0,4
0,2
9
4
0,4
0,1
18
5
0,4
0,005
36
          Dari percobaan tersebut dapat disimpulkan tingkat reaksi totalnya adalah………
Orde terhadap A(x)                 percobaan 1 dan 2
 2= 2x® x =1
. orde terhadap B(y)  percobaan 3 dan 4:
Tingkat reaksi total = 1 + 1 = 2

3. Untuk reaksi A + B                AB, diperoleh data sebagai berikut : jika konsentrasi A dinaikkan dua kali pada konsentrasi B tetap, laju reaksi menjadi dua lebih besar. Jika konsentrasiaksi menjadi delapan kali  A dan B masing – masing dinaikkan dua kali laju reaksi menjadi delapan kali lebih besar. Persamaaan laju reaksi adalah……
     Penyelesaian ;
     Persamaan kecepatan reaksi ;
            V = k [ A ] x [ B ] y
-          Orde terhadap A (x) :
(
-          Orde terhadap B (y):
 4 = 2y           y = 2
-          Persamaan laju reaksi ; v = k [ A ] [ B ]2

4.    Dari percobaan laju reaksi :

2H2 + 2 NO                      2H2O + N2 diperoleh data sebagai berikut :
No
[ H2 ]
[ NO ]
V (M/detik)
1
0,1
0,1
30
2
0,5
0,1
150
3
0,1
0,3
270
Persamaan laju reaksi untuk reaksi diatas adalah………..
Penyelesaian :
Persamaan kecepatan reaksi :
V = k [ H2 ]x [ NO ]y
-          Orde terhadap H2(x)           percobaan 1 dan 2:
5 = 5x            x = 1
-          Orde terhadap N2(y)          percobaan 1 dan 3;
9 = 3y            y = 2
-          Persamaan laju reaksi :
V = k [ H2 ] [ NO ]2



2.3         Penentuan Laju Penguraian dan Laju Pengurangan

Dalam mengukur laju reaksi, perlu dilakukan analisis secara langsung maupun tak langsung tak langsung banyaknya, produk yang terbentuk atau banyaknya reaksi yang tersisa setelah penggal waktu tertentu. Contoh :
2 NO2 (g) ®  N2 (g) +2 O2(g)

Laju reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai laju penguraian konsentrasi molar NO2 atau Laju pertambahan konsentrasi molar N2 dan O2.
VNO2=
VN2=
VO2=
Keterangan :   
V   = laju reaksi (m/s)
dt   = satuan waktu (s)
    = konsentrasi NO2
       =  konsentrasi O2
       =  konsentrasi N2
Catatan   : tanda negatif ( - ) = reaksi penguraian
     tanda positif ( + ) = reaksi pembentukan

Sebagai bahan kajian, dimisalkan kita melakukan reaksi fasa gaspenguraian dinitrogen pentoksida, N2O5. Ketika zat ini dipanaskan dalam fasa gas, akan terurai membentuk nitrogen dioksida dan oksigen, Sesuai dengan perbandingan koefisien reaksinya, laju pembentukan O2 adalah setengah dari laju pengurangan NO2, yaitu : 2N2O5(g)  ® 4 NO2(g) + O2
VN2O5 =  VNO2 = V O2
Dalam hal ini laju penguraian N2O5 dan laju pembentukan O2 mudah dihubungkan secara steikiometri. Dua mol N2O5 terurai membentuk satu mol oksigen , sehingga laju penguraian N2O5dua kali laju pembentukan oksigen. Untuk menyamakan lajunya, laju penguraian N2O5harus dibagi dua (angka 2 merupakan koefisien pada persamaan kimia setara).

Laju penguraian
N2O5

   =
Laju pembentukan
NO

   =
Laju pembentukan
O2



2.4 Penentuan Order Reaksi dari Data Percobaan
Salah satu tujuan utama pengkajian kinetika kimia adalah menentukan tiap tahap reaksi reaksi individu yang terlibat dalam pengubahan pereaksi menjadi produk. Cara untuk mempelajari suatu mekanisme reaksi ialah menetapkan order reaksi. Sekali order reaksi diketahui, dapatlah dipilih mekanisme yang sangat mungkin disisihkan mekanisme yang kurang mungkin.
Pada prosedur percobaan untuk mengukur laju reaksi kimia, perlulah menanalisis secara langsung maupun tak-langsung banyaknya produk yang terbentuk atau banyaknya pereaksi yang tersisa setelahnya penggal-penggal waktu yang sesuai. Karena laju reaksi kimia terpengaruh oleh perubahan temperatur, perlu mengatur menjaga agar campuran reaksi temperaturnya konstan. Biasanya persyaratan ini dapat dipenuhi dengan membenamkan bejana reaksi dalam air atau minyak yang temperaturnya diatur secara termostatis (konstan). Metode untuk menentukan konsentrasi pereaksi ataupun produk bermacam-macam menurut jenis reaksi yang diselidiki dan keadaan fisika dari komponen reaksi.
Sekali data percobaan untuk suatu reaksi tertentu telah dikumpulkan, data tersebut dapat dikumpulkan dalam bentuk tabel atau sebagai suatu grafik. Orde reaksi dapat dicari dengan mentukan bagaimana pengeruh konsentrasi pada laju reaksi.
Tabel 1 Persamaan Laju Reaksi
Reaksi
Orde
Bentuk Diferensial
Bentuk Integrasi
Satuan k
A                  produk (s)
1
Laju = k [A]
s-1
2A                   produk (s)
2
Laju = k [A]2
L . mol-1 . s-1
xA+yB                produk (s)
3
Laju =k [A][B]
L . mol-1 . s-1

a.       Satuan laju dalam tiap kasus adalah mol.L-1.s-1[A]0 ialah konsentrasi A pada waktu 0 (konsentrasi awal), dan [A]t ialah konsentrasi setelah lewatnya waktu t.
b.      Bentuk diferensial dan integrasi dari suatu persamaan laju adalah sekedar dua cara yang setara yang secara matematis menghubungkan laju reaksi dengan konsentrasi pereaksi yang berubah-ubah. Untuk menggunakan persamaan ini, tidaklah perlu untuk mengetahui cara aljabar yang mengubah bentuk yang satu ke bentuk yang lain.
Prosedur yang lazim adalah memulainya dengan suatu persamaan laju yang mungkin berlaku untuk reaksi yang sedang dipelajari itu. Tiga persamaan semacam itu dicantumkan pada tabel diatas. Bentuk integrasi dari persamaan laju ini diterapkan pada data kinetic percobaan untuk mengetahui mana yang tercocok. Kecocokan itu dapat ditentukan dalam sejumlah cara : (a) dengan cara menghitung tetapan laku, k (b) dengan suatu aluran grafik, (c) dengan menentukan waktu-paruh reaksi itu. Persamaan yang paling cocok akan menunjukan orde reaksi tersebut.
1.    Penentuan Reaksi Orde Pertama
a.    Perhitungan k untuk Reaksi Orde-Pertama
Persamaan laju untuk reaksi orde-pertama, laju = k [A], dimana [A] ialah konsentrasi zat yang bereaksi dalam mol per liter, dapat juga dinyatakan dalam bentuk,
    ……………………………………………(a)
Atau
            …………………...........................................(b)                
Untuk menggambarkan penggunaan persamaan k tersebut diatas untuk menghitung tetapan laju, k, untuk suatu reaksi orde-pertama, akan diperhatikan suatu reaksi antara suatu logam alkali, M, dan ammonia cair sebagai contoh :
M  +  NH3                  MNH3  +   H2
Banyak reaksi orde-lebih tinggi akan Nampak sebagai reaksi orde pertama jika salah satu pereaksi berada dalam jumlah besar sehingga konsentrasinya tidak berubah secara nyata selama reaksi itu. Seperti misalnya dalam hal reaksi logam-amonia itu. Suatu logam, misalnya kalium, dalam jumlah sangat kecil dilarutkan dalam ammonia cair yang volumenya relative besar (cukup untuk membuat larutan sekecil, missal, 1 x 10-3 M). Amonia yang bereaksi sangat sedikit sehingga banyaknya ammonia praktis sama dari awal sampai akhir. Amonia itu dikatakan berada dalam konsentrasi yang membanjir. Persamaan laju untuk menghilangnya logam dapat ditulis sebagai.
laju = k’[A][NH3] dengan:
 [A] ialah konsentrasi logam. Tetapi karena [NH3] konstan, hasil kali k’ [NH3] juga konstan, sebesar k, sehingga persamaan laju dapat ditulis sebagai.
laju = k[A]
Suatu reaksi, yang nampak seperti orde pertama meskipun melibatkan lebih dari satu pereaksi, disebut reaksi orde pertama-semu. Untuk reaksi kalium-amonia, laju itu diikuti secara eksperimen dengan menentukan perubahan warna larutan dengan berjalannya waktu. Larutan pereaksi adalah biru tua pada mulanya, kemudian perlahan-lahan warna itu memucat dan menjadi praktis tak berwarna ketika reaksi hamper selesai. Banyaknya kalium yang tak bereaksi yang masih tinggal dalam larutan ditentukan oleh intensitas warna yang masih bertahan, yang diukur dengan sel fotolistrik. Data untuk suatu percobaan yang khas dicantumkan dalam tabel perubahan konsentrasi molar kalium dengan berjalannya waktu reaksi kalium-amonia. Dari data tersebut tetapan laju orde-pertama dapat dihitung dnegan menggunakan persamaan (b). Fakta bahwa harga k yang dihitung dalam cara ini (lihat kolom terakhir dalam Tabel 2) ini cukup konstan menunjukkan bahwa reaksi ini memang orde-pertama.


                        Tabel 2. Perubahan konsentrasi molar kalium dengan berjalannya waktu untuk reaksi
K  +  NH3                   K+  +  NH2- +  H2
Waktu
Intensitas
Konsentrasi
Log Konsentrasi
Laju reaksi
Jam
menit
Warna
Molar
Molar
k x 102 , h-1
0
0
1.702
1.13 x 10-3
-2.947
-
2
33
1.476
9.80 x 10-4
-3.009
5.59
4
34
1.322
8.77
-3.057
5.55
6
36
1.196
7.94
-3.100
5.35
9
38
0.996
6.62
-3.179
5.55
12
31
0.841
5.59
-3.253
5.62
21
26
0.506
3.36
-3.474
5.66

Contoh soal 1.
Gunakan konsentrasi awal kalium dalam Tabel 2 dan konsentrasi setelah 4 jam dana 34 menit untuk menghitung laju reaksi, k, untuk reaksi kalium-amonia.
Jawab :
Persamaan (b) dipecahkan dengan t = 4 h, 34 min = 4.57 h ;
[A]0 = 1.13 x 10-3 M; dan [A]t = 8.77 x 10- 4 M :
k =  =
   =
   = 5.54 x 10-2 h-1
Perhitungan ini dilakukan dengan menggunakan tabel logaritma untuk menemukan logaritma 0,1099. Jika Anda mempunyai kalkulator dengan fungsi logaritma, perhitungan langsung akan menghasilkan k = 5,55 x 10-2 h-h.
Untuk menggunakan fungsi ln pada suatu kalkulator, didapat persamaan (b) ditulis dalam bentuk :
 
maka, k = 5.55 x 10-2 h-1.
b.    Alur Grafik untuk Reaksi Orde-Pertama
           
Laju khas dari berkurangnya konsentrasi reaksi orde-pertama ditunjukan oleh alur yang ditunjukkan dalam Grafik 1. Karena laju reaksi orde-pertama berbandingan lurus denagn [A], laju reaksi menurun dengan berkurangnya [A]. Laju itu mendekati nol tetapi tak pernah mencapai nol, seperti ditunjukan oleh lengkungan dalam Grafik 1(a). Bila perubahan konsentrasi tak dapat lagi diukur, reaksi itu dianggap sudah selesai. Jadi sistem dikatakan berada dalam kesetimbangan.












Grafik 1. Dua cara mengalurkan data dari dalam Tabel 2. Dalam masing-masing cara, setelah suatu garis yang lancar ditarik melewati atau di dekat titik-titik yang dicantumkan, suatu titik yang mudah dibaca dipilih sebagai konsentrasi “awal” (A atau A’) pada waktu “awal” (t1 atau t1’). Kemudian dicari titik pada lengkungan yang berpadanan dengan separuh konsentrasi awal (  atau ), dan waktu kapan konsentrasi setengah-awal ini dicapai (t2 atau t2’). Waktu yang diperlukan agar separuh dari konsentrasi awal ini bereaksi adalah t2 – t1= t1/2.




Untuk suatu reaksi orde pertama, suatu alur konsentrasi, log [A] t, lawan waktu, adalah suatu garis lurus [lihat grafik 1(b)]. Alur tipe ini sering kali digunakan untuk mengevaluasi tetapan laju , k. Persamaan (b) ditulis dalam bentuk :
 
      ……………………………(c)                  
Kuantitas dalam tanda kurung adalah arah lereng garis lurus, jadi
  …………………………… (d)

Karena arah lereng itu sendiri negative, maka k adalah positif. Arah lereng untuk reaksi kalium-amonia dapat diperkirakan dari Grafik 1(b). Dengan menggunakan titik-titik data pada t = 27 dan  t = 0 jam, diperoleh

Kemudian k dihitung dari Persamaan (d) :
Pemecahan grafik ini sesuai dengan pemecahan aritmetik (hitungan) Contoh soal 1.

C.  Penentuan Waktu-Paruh
Seperti diilustrasikan oleh kedua alur yang ditunjukan dalam Grafik 1, terdapat suatu selang-waktu tertentu untuk reaksi orde-pertama, yang disebut waktu-paruh, t1/2, bagi konsentrasi tertentu mana saja untuk berkurang menjadi separuhnya. Untuk suatu reaksi yang cepat, waktu-paruh dapat hanya sepersekian detik; untuk reaksi yang lambat, dapat bertahun-tahun.
Waktu-paruh untuk reaksi orde-pertama dapat diperkirakan dari suatu grafik data tersebut, seperti ditunjukan Grafik 1, atau dapat dihitung dari bentuk integrasi dari persamaan laju dalam Tabel 2. Bila t = t1/2, konsentrasi [A]t adalah , sehingga
atau
   ………………………………………………….(e)
Untuk reaksi orde-pertama, diperlukan waktu yang sama untuk memulai dari konsentrasi apa saja ke separuh konsentrasi itu. Misalnya diperlukan 12,5 h untuk konsentrasi kalium berkurang dari 8,00 x 10-4 M ke 4,00 x 10-4 M, juga diperlukan 12,5 h untuk perubahan konsentrasi dari 4,00 x 10-2 M ke 2,00 x 10-2 M. Jika data untuk suatu reaksi menunjukkan bahwa waktu-paruh tidak tergantung pada konsentrasi awal, maka reaksi yang ditunjukan itu bersifat orde-reaksi pertama.
Selang waktu selain t1/2 dapat dihitung jika diperoleh cukup informasi untuk menghitung tetapan laju.
Contoh soal 2
Penguraian termal aseton, (CH3)2C = 0, pada 6000C adalah reaksi orde-pertama dengan suatu waktu-paruh 80 s.
a.    Hitunglah laju tetapan, k.
b.    Berapa waktu yang diperlukan agar 25 persen suatu contoh tertentu terurai ? Agar 85 % terurai ?
Jawaban :
a.    Tetapan laju, k, adalah

b.    Bila 25% konsentrasi molar awal dari aseton itu terurai, konsentrasi molar yang tinggal adalah 75%. Angkabanding [(CH3)2C==O]0 terhadap [(CH3)2C==O]t adalah 1,0:0,75 dan t dihitung dengan menggunakan Persamaan (a) sebagai berikut :
Angka banding [(CH3)2C==O]0 terhadap [(CH3)2C==O]t setelah 85% bereaksi adalah 1,0:0,15, dan

D.  Persamaan Reaksi Orde-Kedua
Seperti ditunjukkan di atas, persamaan laju untuk reaksi orde-kedua umumnya ada dua tipe :
1.    Untuk 2A                             produk
2.    Untuk A  +  B                      produk
Dengan bentuk integrasi (dari) persamaan ini yang dicantumkan pada tabel 1, dapat digunakan data percobaan untuk (1) menghitung harga tetapan laju, k, (2) mengalurkan grafik-grafik, atau (3) menghitung harga waktu-waktu paruh, t1/1. Jika data untuk waktu reaksi tertentu cocok dengan salah satu persamaan orde-kedua, maka reaksi itu terbukti adalah reaksi orde-kedua.
a.    Perhitungan k untuk Reaksi Orde-Kedua
Untuk kasus 2A        produk, bentuk integrasi dalam Tabel 1 dapat ditulis sebagai berikut.
…………………………………………………………(f)

Untuk kasus A + B         produk, dimana konsentrasi awalnya sama, yakni [A]0 = [B]0.Persamaan (F) juga berlaku.
   Hidrolisis basa etil asetat akan digunakan untuk menunjukan bagaimana tetapan laju orde-kedua itu ditentukan. Dalam Tabel 3 dicantumkan beberapa data untuk reaksi ini.
Tabel 3 Hidrolisis basa etil asetat pada 300C
Waktu
S
[OH­-]t=[CH3CO2C2H5]t
Tetapan laju orde-kedua k x 102, L . mol-1 . s-1
Tetapan laju orde-pertama k x 104, s-1
0
0.0500
-
-
240
0.0441
1.12
5.23
540
0.0386
1.09
4.79
900
0.0337
1.07
4.38
1,440
0.0279
1.10
4.05
2,220
0.0228
1.07
3.54
3,180
0.0185
1.07
3.13
4,980
0.0136
1.07
2.61
8,580
0.00895
1.07
2.00




                                  






Contoh soal 3
Dengan menggunakan konsentrasi-konsentrasi awal dalam Tabel 3 dan konsentrasi setelah 2.220 detik, hitunglah suatu tetapan laju, k, untuk hidrolisis basa (dari) etil asetat.
Jawaban :
Konsentrasi awal pereaksi, etil asetat dana natrium hidroksida, sama, yakni 0,0500 M, sehingga Persamaan (f) dapat diterapkan. Persamaan itu dipecahkan dengan t = 2.220 s, [A]0 = 0.0500 M, dan [A]t = 0,0228 M :

Harga-harga k, yang dihitung sepert dalam Contoh soal 3, dipaparkan dalam kolom ketiga dari Tabel 3. Karena kedelapan harga itu cukup konstan, dapat disimpulkan bahwa reaksi ini order-kedua. Berlawanan dengan itu, harga k dalam kolom keempat dihitung dengan menggunakan Persamaan (b) untuk suatu reaksi orde-pertama. Variasi yang nyata dari harga-harga ini dengan jelas menunjukkan bahwa reaksi itu bukan orde-pertama.
b.    Alur grafik untuk suatu Reaksi Orde-Reaksi
Suatu alur konsentrasi molar dari OH- lawan waktu untuk penanyabunan etil asetat. Untuk reaksi orde-kedua yang dpat diterapi Persamaan (f), suatu alur dari kebalikan konsentrasi pereaksi, 1/[A]t, lawan waktu, t, merupakan suatu garis lurus (lihat Grafik 2). Tipe ini dapat digunakan untuk mengevaluasi tetapan laju, k. Persamaan (f) dapat juga ditulis sebagai.
              …………………………………………………………….(g)
Kuantitas pada ruas kanan ialah arah-lereng suatu garis lurus, jadi
             ……………………………………………………….(h)
Arahlereng untuk reaksi etil asetat dengan natrium hidroksida dapat diperkirakan dari Grafik 2. Dengan memilih titik-titik pada t = 6.000 s dan t 0 s, orang akan memperoleh
           
























Grafik 2. Penentuan secara grafik dua waktu-paruh, t1/2, untuk sebuah reaksi tingkat-dua. Perhatikan bahwa t1/2 untuk berkurangnya konsentrasi mulai dari 0,250 M adalah dua kali lebih panjang daripada t1/2 untuk berkurangnya konsentrasi dimulai dari 0,500 M. Data yang dialurkan berasal dari Tabel 3.



c.    Penentuan Waktu-Paruh
Waktu-paruh untuk suatu reaksi orde-kedua dari tipe yang dibahas di atas, dapat diperkirakan dari alur grafik atau dapat dihitung dari persamaan laju orde-kedua terintegrasi, Persamaan (f). Dengan mengambil [A]t = [A]0, diperoleh
dan
     ……………………………………………………(i)
Untuk reaksi penyabunan, t1/2 dihitung dari rata-rata harga k yang dihitung dalam Tabel 3 :

            Tidak seperti reaksi orde-pertama, t1/2 untuk suatu reaksi orde-kedua bergantung pada konsentrasi awal pereaksi. Waktu-paruh berbanding terbalik dengan konsentrasi awal pereaksi. Makin besar konsentrasi awalnya, makin kecil waktu-paruh itu. Dalm reaksi penyabunan, misalnya, dalam mana [A]0 adalah 0.0500 M, t1/2 adalah 1.850 s; jika [A]0 sama dengan 0.0250 M, makan t1/2 akan menjadi 3.700 s.
2.5       Penetapan Hukum-Hukum Laju atau Persamaan Laju (Rate Lawas or Rate Equations)

Bagaimana laju reaksi dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi pereaksi, tak dapt diramalkan dari persamaan reaksi keseluruhan. Hal itu ditentukan secara eksperimental. Misalnya, perhatikan perangkat data eksperimen untuk penguraian untuk penguraian nitrogen pentoksida, N2O3, dibandingkan dengan penguraian nitrogen dioksida, NO2, pada 250C :
2N2O5                      4NO2 + O2
2NO2                     2NO + O2
[N2O5]
Laju, mol . L-1 . s-1
[NO2]
Laju, mol . L-1 . s-1
0.020
0.70 x 10-6
0.020
0.75 X 10-13
0.040
1.4 x 10-6
0.040
3.0 X 10-13
0.080
2.8 x 10-6
0.080
12.0 X 10-13

Tiap kali konsentrasi N2O5 dikuadratkan, laju reaksi penguraian pertama menjadiduakali. Di pihak lain, bila konsentrasi NO2 dikuadratkan dalam reaksi kedua, laju penguraian berlipat empa. Oleh karena itu, laju reaksi pertama berbanding lururs dengan konsentrasi N2O5, sedangkan laju reaksi kedua berbanding lururs dengan kuadrat konsentrasi NO2. Fakta-fakta yang ditetapkan  secara eksperimen ini dapat dipaparkan secra matematis sebagai
Masing-masing perbandingan ini dapat diubah menjadi persamaan, dengan menggunakan suatu tetapan, k :
Suatu persamaan yang memberikan hubungan antara laju reaksi dan konsentrasi pereaksi disebut persamaan laju  atau hukum laju. Tetapan kesebandingan k dirujuk sebagai tetapan laju untuk suatu reaksi tertentu. Karena konsentrasi pereaksi, [N2O5] atau [NO2] dalam contoh ini, berkurang dengan berlangsungnya reaksi, laju semakin berkurang. Tetapi tetapan laju k tetap tak berubah sepanjang perjalanan reaksi. Jadi, laju reaksi memberikan suatu ukuran yang memudahkan untuk kecepatan reaksi. Makin cepat reaksi makin besar harga k; makin lambat reaksi, m akin kecil harga k tersebut.

























BAB III
PENUTUP

A.  Kesimpulan

v  Kecepatan(laju reaksi) adalah pengurangan konsentrasi reaksi pereaksi per satuan waktu, atau pertambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi : Luas permukaan sentuh, Suhu, Molaritas, Konsentrasi Pereaksi.

v  Persamaan Laju Reaksi, Untuk reaksi kimia : aA + bB → Pp + qQ
Hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah V = k [A]m [B]n dengan:
V = Laju reaksi
k = Konstanta laju reaksi
m = Orde reaksi zat A
n = Orde reaksi zat B
v  Suatu selang-waktu tertentu untuk reaksi orde-pertama, yang disebut waktu-paruh, t1/2, bagi konsentrasi tertentu mana saja untuk berkurang menjadi separuhnya. Untuk suatu reaksi yang cepat, waktu-paruh dapat hanya sepersekian detik; untuk reaksi yang lambat, dapat bertahun-tahun.

v  Suatu persamaan yang memberikan hubungan antara laju reaksi dan konsentrasi pereaksi disebut persamaan laju  atau hukum laju. Tetapan kesebandingan k dirujuk sebagai tetapan laju untuk suatu reaksi tertentu.

B.   Saran
Semoga makalah ini dapat membantu mahasiswa dalam menambah wawasan selain itu, menambah koleksi bacaaan. Melalui Makalah tentang laju reaksi ini kami berharap bisa memecahkan masalah dalam materi Kimia Fisik  yang tidak tahu menjadi Tahu.





DAFTAR PUSTAKA

Atkins,Pw. 1993. Kimia Fisika Jilid 2 edisi keempat. Erlangga : Jakarta
Keenan, dkk. Kimia Untuk Universitas. Erlangga : Jakarta
Sadiana, I Made. 2002. Kimia Fisika 2. Universitas Palangkaraya : Palangkaraya
Sumarjono. 2009. Jalan Pintas Pintar Kimia. Andi :Yogyakarta
Sunarya, yayan. 2002. Kimia Dasar II. Alkeni Grafisinda Press: Bandung

Tidak ada komentar

Leave a Reply