1. TUGAS KIMIA FISIKA
MEKANISME REAKSI
OLEH
MARIA BENEDIKTA TUKAN
11 77 95 034
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN SAINS
SURABAYA
2012

2. 1. Soal:
Berilah penjelasan yang detail bagaimana terjadinya gambar 80 di buku Laider 1980, hal.
439. Tulis pula apa makna fisik dari fenomena itu.
Jawab:
Makna fisik dari fenomena ini adalah katalis ikut serta dalam reaksi dengan
menyediakan mekanisme alternatif energi yang lebih rendah untuk memproduksi suatu hasil.
Kurva energi dari suatu katalis pada koordinat reaksi menekankan adanya mekanisme yang
berbeda. Batas energi untuk jalan katalis, lebih rendah dari pada reaksi tanpa katalis. Lebih
rendahnya energi aktivasi berarti bahwa pada campuran reaksi ada total fraksi mol yang besar
dan mempunyai energi kinetik yang cukup untuk dapat bereaksi. Oleh sebab itu, apabila ada
katalis maka tumbukan yang efektif akan bertambah. Tentu saja dengan bertambahnya
tumbukan yang efektif, berarti kecepatan reaksi semakin besar. Pengaruh dari katalis, pada
jalan reaksi katalis akan mengubah mekanisme reaksi dengan menyediakan jalan lain dengan
energi aktivasi yang lebih rendah dari pereaksi menuju hasil reaksi. Walaupun energi
aktivasinya berlainan untuk mekanisme yang memakai katalis, harga perubahan entalpinya
sama sebab perubahan entalpi merupakan fungsi keadaan. Oleh karena katalis setelah terjadi
reaksi tidak mengalami perubahan kimia, maka tidak terlihat sebagai pereaksi maupun hasil
reaksi pada persamaan reaksi yang sudah setara. Dengan demikian, keberadaannya biasanya
dinyatakan dengan menulis nama atau rumusnya di atas tanda panah reaksi. Katalis tidak
memerlukan konsentrasi yang besar untuk mempengaruhi kecepatan reaksi. Misalnya pada
penguraian (CH3)3COH, tiap molekul HBr dapat didaur ulang secara terus menerus setelah
pada permulaan bergabung dengan pereaksi kemudian terbentuk lagi pada tahap mekanisme
berikutnya. Fenomena ini sangat penting, artinya pada sistem biologi sel-sel tiap reaksi
dikatalisis oleh sejumlah kecil katalis biokimia khusus yang disebut enzim.

3. Kita tahu bahwa katalis dibagi dalam dua golongan, yaitu katalis homogen dan katalis
heterogen. Katalis homogen berada dalam suatu fase dengan pereaksi dan biasanya juga
dengan hasil reaksi. Keikutsertaannya dalam pereaksi dengan cara menggabung diri secara
kimia dengan pereaksi membutuhkan suatu intermediet (persenyawaan antara) dan terus
bereaksi membentuk hasil reaksi dengan melepaskan katalis.
Katalis heterogen berada dalam fase terpisah dari pereaksi dan hasil reaksi serta berfungsi
dengan cara memberikan suatu bidang permukaan dimana reaksi dapat berjalan dengan
energi aktivasi yang rendah. Contohnya adalah reaksi H2 dan O2 yang secara normal pada
suhu kamar akan berjalan secara lambat. Akan tetapi, apabila ada logam tertentu seperti nikel,
tembaga, atau perak, reaksi akan dapat berjalan lebih cepat.
Peningkatan kecepatan reaksi tidak terjadi, kecuali molekul-molekul pereaksi dapat
diabsorpsi permukaan katalis. Suatu saat yang keberadaannya pada suatu reaksi akan
menghalangi proses absorpsi ini sehingga mengurangi efektivitas katalis. Zat-zat ini yang
diabsorpsi kuat pada permukaan katalis, akan mengurangi ruang untuk reaksi berlangsung.
Dalam hal lain, katalis menjadi tidak berguna lagi dan disebut diracun. Perusakan aktivitas
katalis dengan cara meracun sangat penting dalam sistem biologi.
Mekanisme reaksi katalisis yang hanya melibatkan satu substrat dan tidak melibatkan
reaksi berantai, adalah sebagai berikut:
C + S X + Y (1)
X + W → P + Z (2)
Disini C merupakan katalis, dan B substrat, X adalah kompleks antara dan Y beberapa
substansi yang terbentuk selain itu. W adalah molekul yang bereaksi dengan kompleks untuk
memberikan produk atau produk P dengan eliminasi dari molekul Z. Diasumsikan bahwa
produk reaksi yang berada pada tingkat energi bebas terendah pada reaksi sebaliknya P + Z →
X + W mungkin diabaikan.

4. Pada perlakuan kesetimbangan, jika laju reaksi (2) dapat diabaikan dalam menghitung
konsentrasi X yang kompleks, maka konsentrasi X, Y, C, dan S dihubungkan oleh:
[ ][ ]
[ ][ ]
= = K (3)
di mana K adalah konstanta kesetimbangan, ungkapan memungkinkan konsentrasi X akan
dihitung dari segi konsentrasi [Y], [C], dan [S], namun dua konsentrasi terakhir tidak sesuai
dengan konsentrasi awal, karena dengan hipotesis cukup berarti jumlah dari C dan S menjadi
tergabung di dalam kompleks antara X. Jika [C]0 dan [S]0 adalah konsentrasi awal C dan S,
itu berarti bahwa:
[C] = [C]0 – [X] (4)
[S] = [S]0 – [X] (5)
Persamaan 3 menjadi:
[ ][ ]
([ ] [ ])([ ] [ ])
= K (6)
Ini adalah kuadrat dalam [X] dan dapat diselesaikan untuk [X], ungkapan untuk laju
kemudian dapat dituliskan, karena laju sama dengan k2[X][W].
Jika konsentrasi awal substrat jauh lebih besar daripada katalis, yaitu jika [S]0 >> [C]0, berarti
[S]0 - [X] sangat dekat dengan [S]0, karena [X] tidak dapat melebihi [C]0, sehingga:
[ ][ ]
([ ] [ ])[ ]
= K (7)
Dimana,
[X] =
[ ] [ ]
[ ] [ ]
(8)
Laju reaksi sama dengan k2[X][W], karena itu
[ ]
=
[ ] [ ] [ ]
[ ] [ ]
(9)
Persamaan laju yang sesuai dengan variasi dalam laju jenis ini diwakili oleh Gambar 80.
Dalam hal ini Gambar 80 merupakan laju reaksi sebagai fungsi dari konsentrasi untuk reaksi
katalis. Ketika K[S]0 << [Y], laju bervariasi secara linear dengan [S]0, sedangkan pada
konsentrasi substrat yang lebih tinggi, ketika K[S]0 >> [Y], laju tergantung pada [S]0.
Asalkan kondisi [S]0 >> [C]0 berlaku, laju bervariasi secara linear dengan [C]0.
Ketika reaksi menjelang akhir, konsentrasi awal katalis [C]0 lebih tinggi sehingga kondisi
[S]0 >> [C]0 tidak lagi berlaku, dengan demikian laju menjadi tergantung dari [C]0.

5. 2. Soal:
Perhatikan persamaan 9 pada buku yang sama hal. 439, bagaimana kontribusi konsentrasi
awal katalis ketika reaksi menjelang akhir.
Jawab:
Dari persamaan ini menggambarkan bahwa katalis tidak memerlukan konsentrasi
yang besar untuk mempengaruhi kecepatan reaksi. Banyak zat padat bertindak sebagai
katalis. Dalam reaksi kimia yang memiliki energi aktivasi yang besar, peningkatan laju reaksi
dapat dilakukan dengan meningkatkan energi pereaksi dengan cara menaikan suhu. Namun
seringkali tidak diinginkan melakukan suatu reaksi pada suhu tinggi. Karena produk-produk
mungkin tidak stabil atau pereaksi lebih cepat terbentuk kembali. Suatu pendekatan lain
adalah dengan cara menurunkan energi aktivasi sehingga moleku-molekul yang energinya
rendah dapat bereaksi. Salah satu cara adalah mencari suatu zat, yaitu katalis yang dapat
bereaksi dengan molekul pereaksi membentuk senyawa antara yang kemudian bereaksi
membentuk zat lain.
Sehingga kontribusi konsentrasi awal katalis ketika reaksi menjelang akhir adalah
bahwa ketika reaksi menjelang akhir, konsentrasi awal katalis [C]0 lebih tinggi sehingga
kondisi [S]0 >> [C]0 tidak lagi berlaku, dengan demikian laju menjadi tergantung dari [C]0.