Lajur eaksi

1,693 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
1,693
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
58
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Lajur eaksi

  1. 1. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Laju Reaksi
  2. 2. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Laju Reaksi dan Kinetika Kimia Laju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan produk terbentuk Kinetika Kimia mempelajari laju reaksi kimia dan mekanisme (tahapan) reaksinya Penting ???
  3. 3. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Laju Reaksi dan Kinetika Kimia Definisi Matematika Perubahan kuantitas reaktan atau produk selang waktu tertentu Kuantitasnya dapat berupa : massa, volume, konsentrasi, tekanan, dll Laju kuantitas final – kuantitas initial waktu final – waktu initial = = ∆[ ] ∆t or ∆p ∆t
  4. 4. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Laju Reaksi Untuk mempelajari kinetika reaksi: Identifikasi reaktan dan produk Tuliskan reaksi kimia-nya Menghitung konsentrasi salah satu reaktan atau produk selama interval waktu tertentu Harus punya prosedur untuk mengukur konsentrasi salah satu spesies yang terlibat Monitoring yang berkelanjutan harus dilakukan sebisa mungkin
  5. 5. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Bagaimana Memonitornya ? Pengurangan massa Gas yang dilepaskan Intensitas warna Perubahan tekanan Beberapa analisis kimia
  6. 6. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Contoh Reaksi Dekomposisi N2O5 Dinitrogen pentaoksida dapat terdekomposisi menurut reaksi : 2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g) Reaksi ini dapat berlangsung dalam suatu pelarut inert seperti CCl4 Ketika N2O5 terdekomposisi, N2O4 akan tetap berada dalam pelarut dan O2 akan terbang sehingga dapat diukur
  7. 7. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Contoh Kita dapat mengukur O2 selama reaksi dekomposisi N2O5 berlangsung Temperatur harus dijaga sampai ketelitian 0,01o C Larutan harus dikocok untuk menghindari adanya O2 yang terlarut jenuh Diketahui bahwa pada awalnya reaksi berlangsung cepat kemudian melambat
  8. 8. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Stirring bar
  9. 9. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi Sifat alami reaktan Eg. Bensin cair terbakar perlahan, tetapi bensin gas terbakar eksplosif Dua larutan yang tidak bercampur ( immiscible) bereaksi lambat pada interface, tetapi ketika dikocok reaksi bertambah cepat Fosfor putih terbakar spontan dalam udara, tetapi, fosfor merah stabil di udara
  10. 10. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi Konsentrasi reaktan Eg. Untuk reaksi 2HCl(aq) + Mg(s)  MgCl2(aq) + H2(g) meningkatkan konentrasi HCl meningkatkan laju reaksi yang dapat diamati dengan pelepasan gas hidrogen Kenapa?
  11. 11. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi Temperatur Tergantung dari perubahan entalpi reaksi, ∆Hrxn = +, membutuhkan kalor, sehingga meningkatkan temperatur akan meningkatkan laju. Secara umum, peningkatan 10 K menyebabkan kenaikan laju dua kali lipatnya. Kenapa ?? Kehadiran Katalis Menurunkan energi aktivasi reaksi
  12. 12. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Teori Laju Reaksi Teori Tumbukan Berdasarkan teori kinetik-molekuler Reaktan harus bertumbukan agar dapat bereaksi Mereka harus bertumbukan dengan energi yang cukup dan orientasi yang tepat,sehingga dapat memutuskan ikatan lama untuk membentuk katan baru Bila temperatur naik, maka energi kinetik rata- ratanya bertambah-laju reaksi juga bertambah Bila konsentrasi dinaikkan, maka jumlah tumbukan akan bertambah sehingga laju reaksi pun meningkat
  13. 13. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Teori Laju Reaksi Teori Tumbukan tumbukan Tumbukan etuna oksigen karbon dioxida air
  14. 14. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Teori Laju Reaksi Transition state Ketika reaktan bertumbukan mereka akan memebentuk kompleks teraktifkan Kompelks teraktifkan tersebut berada pada keadaan transisi. Waktu hidup sekitar 10 – 100 fs Kemudian akan membentuk produk atau reaktan Ketika produk terbentuk, sangatlah sulit untuk kembali ke keadaan tansisi, untuk reaksi yang eksotermal
  15. 15. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Reaction ProfileProfil Reaksi
  16. 16. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Examples of Reaction Profile Contoh Profil Reaksi
  17. 17. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Examples of Reaction Profile Contoh Profil Reaksi Energi aktivasi tinggi, panas reaksi rendah Energi aktivasi rendah, panas reaksi tinggi
  18. 18. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Kembali ke …… Reaksi dekomposisi N2O5 2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g)
  19. 19. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Dekomposisi Reaksi N2O5 Hasil ekperimen Laju produksi O2 berkurang
  20. 20. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Laju reaksi rata-rata Kita dapat menghitung laju reaksi rata-rata pembentukan oksigen selang waktu tertentu Satuan laju untuk reaksi ini adalah mL O2 (STP) / s Perhatikan bahwa laju reaksi berkurang sejalan meningkatnya waktu Kecepatan rata-rata pembentukan O2 t V laju O ∆ ∆ = 2
  21. 21. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Plot Data
  22. 22. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Laju Instantaneous Dari grafik terlihat bahwa laju reaksi berkurang selama waktu reaksi Laju Instantaneous Laju pada waktu tertentu Dilihat dari slope (tengensial) Slope pada 1600 s Slope pada 2400 s Slope pada 4000 s Laju pembentukan O2 semain
  23. 23. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Laju Awal Reaksi (Initial Rate) Laju pembentukan O2 pada waktu nol ( 0 s) atau pada saat reaksi tepat akan dimulai
  24. 24. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Laju vs Konsentrasi Kita dapat mengembangkan secara kuantitatif hubungan antara konsentrasi dengan laju reaksi Dengan mencari tangensial dari kurva [N2O5], kita dapat mengukur laju reaksi Sesuai dengan data dapat diketahui bahwa laju raksi berbanding lurus dengan konstanta laju reaksi Laju = k [N2O5] Sehingga kita dapat menghitung nilai k untuk tiap nilai laju reaksi
  25. 25. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Untuk reaksi umum aA + bB + ….. eE + fF + gG……. Hukum laju reaksinya : v = k [A]x [B]y Dimana v = laju reaksi k = konstanta laju reaksi x, y = orde reaksi terhadap A dan B x+y = total orde reaksi Orde reaksi tidak selalu sama dengan koefisien reaksi Hukum Laju Reaksi
  26. 26. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Mencari Hukum Laju Metode laju awal reaksi Orde untuk tiap reaktan dapat dicari dengan Merubah konsentrasi awalnya Menjaga konsentrasi dan kondisi reaktan lainnya tetap Mengukur laju awalnya Perubahan pada kecepatan digunakan untuk mengukur orde tiap reaktan. Prosesnya dilakukan secara berulang-ulang
  27. 27. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Contoh : N2O5 Diambil dari dekomposisi N2O5 Hukum laju : v = k[N2O5]x Tujuannya adalah mencari x
  28. 28. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Contoh N2O5 Eksp. 1 Eksp. 2 Kita bagi persamaan eksperimen 1 dengan persamaan eksperimen 2
  29. 29. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Contoh yang lebih kompleks Untuk reaksi dibawah diperoleh hasil :
  30. 30. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Contoh yang lebih kompleks ( ) ( ) 2 20,4 030,0 060,0 /107,1 /108,6 8 8 = = = × × − − x M M sM sM x x x Sehinga diperoleh X = 2, y = 3/2 dan z = 0 Hukum Laju: V = k [A]2 [B]3/2 Total orde : 31/2 Untuk Order A Gunakan Reaksi 1 dan 2 Untuk Order B Gunakan Reaksi 1 dan 3 ( ) ( ) 2/3 29,2 020,0 010,0 /107,1 /109,4 8 8 = = = × × − − y M M sM sM y y y ( ) ( ) 0 21 050,0 100,0 /107,1 /107,1 8 8 = = = × × − − z M M sM sM z z z Untuk Order C Gunakan Reaksi 1 dan 2
  31. 31. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Mencari Hukum Laju Reaksi Metode Grafik Dengan menggunakan integrated laws, dapat diperoleh garis lurus dari plot data. Order reaksi ditetntukan apabila data sesuai dengan plotnya
  32. 32. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Finding the Rate LawMencari Hukum Laju Reaksi Dilihat dari plot ini maka dapat disimpulkan bahwa reaksi dekomposisi N2O5 merupakan reaksi order 1 karena menghasilkan garis lurus
  33. 33. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Reaksi Order Pertama Beberapa aplikasi dari reaksi order I Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada peredaran darah atau yang digunakan tubuh Sangat berguna di bidang geokimia Peluruhan radioakif Waktu Paruh (t1/2) Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan ½ dari kuantitas awal suatu reaktan
  34. 34. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Waktu Paruh Dari data N2O5 dilihat bahwa dibutuhkan waktu 1900 detik untuk mereduksi jumlah awal N2O5 menjadi setengahnya. Butuh 1900 detik lagi untuk mereduksi setengahnya kembali
  35. 35. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Waktu Paruh Hubungan waktu paruh dengan konstanta laju reaksi Waktu paruh dapat digunakan untuk menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama Contoh N2O5 dengan waktu paruh 1900 detik
  36. 36. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Pengaruh Temperatur Laju reaksi sangat bergantung dengan temperatur Berikut adalah konstanta reaksi dekomposisi N2O5 pada berbagai temperatur
  37. 37. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Waktu Paruh Reaksi Orde 2
  38. 38. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Persamaan yang menyatakan hubungan ini adalah persamaan Arrhenius Pengaruh Temperatur
  39. 39. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Bentuk lain persamaan Arrhenius: Pengaruh Temperatur Jika ln k diplot terhadap 1/T maka akan didapat garis lurus dengan nilai tangensial –Ea/R Energi Aktivasi Energi yang dibutuhkan oleh suatu molekul untuk dapat bereksi
  40. 40. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Hasil dari perhitungan data N2O5
  41. 41. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Temperatur dan Ea Bila temperatur meningkat, fraksi molekul yang memiliki energi kinetik pun meningkat sehingga meningkatkan energi aktivasinya
  42. 42. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Mekanisme Reaksi Belangsung dapat berlangsung hanya dengan satu tahap Contoh: Na+ (aq) + OH- (aq) + H+ (aq) + Cl- (aq)  H2O(l) + Na+ (aq) + Cl- (aq) Spectator ions
  43. 43. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Mekanisme Reaksi Kebanyakan reaksi kimia berjalan dengan beberapa tahap yang berurutan Setiap tahapan memiliki laju yang bersesuaian Laju keseluruhanditentukan oleh tahapan yang berlangsung paling lambat (rate-determining step) Mengapa? Prinsip: “ Jika konsentrasi suatu reaktan muncul dalam persamaan laju reaksi, maka reaktan tersebut atau sesuatu yang merupakan hasil penurunan reaktan tsb terlibat dalam tahapan yang lambat. Jika tidak muncul dalam persamaan laju reaksi, maka baik reaktan maupun turunannya tidak terlibat dalam tahapan yang lambat.”
  44. 44. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Go to …… Reaksi dekomposisi N2O5 2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g) Reaksi ini bukan reaksi orde 2 walaupun ini merupakan reaksi bimolecular tumbukan Dua molekul gas dalam tumbukan
  45. 45. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo v = k [N2O5] Persamaan ini menunjukkan bahwa tahapan yang paling lambat melibatkan satu molekul N2O5 yang terdekomposisi lambat Tahapan pertama merupakan unimolecular – dimana tiap molekul pecah. Mereka tidak bertumbukan terlebih dahulu cepat lambat + cepat
  46. 46. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo e n e r g i Koordinat reaksi Ea1 Ea2 Tahap I Ea3 Tahap II Tahap III
  47. 47. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Contoh, lagi…. H3C C CH3 O + H + fast H3C C CH3 OH + + H3C C CH3 OH slow H3C C CH2 OH + H + H3C C CH2 OH + I2 fast + H3C C CH2I OH + I - H3C C CH2I OH + I - + fast H3C C CH2I O + HI Reaksi yang dikatalisis asam antara propanon dengan iodin CH3COCH3(aq) + I2(aq) CH3COCH2I(aq) + HI(aq) r = k[CH3COCH3]1 [H+ ]1 [I2]o H+ (aq)
  48. 48. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Contoh, lagi…. Reaksi antara metanol dan asam HCl CH3OH(aq) + HCl(aq) CH3Cl(aq) + H2O(aq) r = k[CH3OH][HCl] Bila eksperimen dialkukan dengan sangat teliti: Penambahan [H+ ] dari suamber asam kuat yang lain dan menambahakan [Cl- ] dari NaCl kecepatan reaksi jug bertambah, jadi r = k[CH3OH][H+ ][Cl- ] H3C OH + H + H3C O H H + C H H OH H Cl H C H H H Cl + O H H
  49. 49. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Katalisis Katalis meningatkan koefisien reaksi dengan menyediakan jalur reaksi alternatif (atau mekanisme) dengan energi aktivasi yang lebih rendah Katalis tidak mengubah kesetimbangan hanya mempercepat terjadinya kesetimbangan Contoh: Produksi NH3 menggunakan katalis Pt Catalytic converter pada knalpot
  50. 50. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Aksi Katalis
  51. 51. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo Katalisis Homogen : satu fasa Heterogen : reaktan dan katalis berada pada fasa yang berbeda Contoh : pada produksi amonia N2 + 3H2 2NH3 (katalis Pt) Tahapan penentu laju adalah pemutusan ikatan H-H

×