SlideShare a Scribd company logo
1 
Kinetika dan Katalisis 
Semester Genap Tahun Akademik 2010/2011 
KINETIKA REAKSI HOMOGEN 
SISTEM BATCH 
siti diyar kholisoh 
IGS Budiaman 
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA – FTI 
UPN “VETERAN” YOGYAKARTA 
April 2011 
MATERI KULIAH 
 Pengantar 
 Sistem Batch – Bervolume Tetap (Constant Density) 
* Reaksi sederhana (r. ireversibel 
unimolekuler berorde-satu, r. ireversibel 
bimolekuler berorde-dua, r. ireversibel 
trimolekuler berorde-tiga, r. ireversibel 
berorde-nol, r. ireversibel berorde-n, waktu 
paruh reaksi) 
* Reaksi kompleks (r. reversibel unimoleku-ler 
berorde-satu, r. reversibel bimolekuler 
berorde-dua, r. ireversibel paralel, r. ire-versibel 
seri, r. katalitik homogen, r. auto-katalitik, 
r. dengan perubahan atau peng-geseran 
orde ) 
 Sistem Batch – Bervolume Berubah (Variable Density) 
Kompetensi KKKooommmpppeeettteeennnsssiii MMMMaaaatttteeeerrrriiii KKKKuuuulllliiiiaaaahhhh IIIInnnniiii-1 
1. Memahami gambaran sistem reaksi homogen 
yang berlangsung secara batch. 
2. Memahami konsep2 dan mampu menjabarkan 
persamaan2 kinetika reaksi homogen pada 
sistem batch (dan constant–density atau 
constant volume) untuk reaksi-reaksi searah 
(atau irreversible) berorde 1, 2, 0, dan n (untuk 
satu reaktan atau lebih). 
3. Memahami konsep orde semu, waktu fraksi 
(fractional life), dan waktu paruh (half-life). 
KKKKoooommmmppppeeeetttteeeennnnssssiiii MMMMaaaatttteeeerrrriiii KKKKuuuulllliiiiaaaahhhh IIIInnnniiii-2 
4. Memahami konsep2 dan mampu menjabarkan 
persamaan2 kinetika reaksi homogen pada sistem 
batch (dan constant–density) untuk reaksi-reaksi 
kompleks, seperti reaksi bolak-balik (atau 
reversible), reaksi paralel, reaksi seri (konsekutif), 
kombinasi reversible-seri-paralel, dsb. 
5. Memahami perbedaan antara reaksi yang 
berlangsung secara batch pada sistem variable 
(varying) density dan constant density. 
6. Mampu menjabarkan persamaan2 kinetika reaksi 
homogen pada sistem batch  variable-density 
untuk kasus reaksi-reaksi sederhana. 
PENGANTAR 
Sistem reaktor 
Batch (partaian) 
Alir (kontinyu / sinambung) 
Gambaran sistem reaksi homogen dalam reaktor batch: 
Neraca massa (dalam mol komponen reaktan A 
per satuan waktu): 
= - 
Akumulasi Input Output 
Terbentuk oleh reaksi 
+ 
Reaksi: A P 
A 0 0 ( ) 
A 
d n 
V r 
d t 
= - + 
1 A 
A 
d n 
r 
V d t 
= 
= A 
(V tetap) 
A 
d C 
r 
d t 
(sama dengan definisi 
kecepatan reaksi intensif, pada 
materi kuliah sebelumnya) 
Sistem 
Isotermal 
SSSSiiiisssstttteeeemmmm BBaaaattttcccchhhh ddddeeeennnnggggaaaannnn VVoooolllluuuummmmeeee Reeeeaaaakkkkssssiiii TTeeeettttaaaapppp 
Pada sistem batch dengan sistem volume reaksi tetap: 
V sistem setiap saat (t = t) sama dengan 
V sistem mula-mula 
atau: V = V0 
sehingga, konsentrasi reaktan A setiap saat dapat di-nyatakan 
sebagai: 
A = A0 - 
A 
= - C A0 A 
C (1 X ) 
n (1 X ) 
V 
(Silakan Anda ingat dan pelajari kembali materi sebe-lumnya: 
“DASAR-DASAR KINETIKA REAKSI KIMIA”)
2 
Reaksi Ireversibel Unimolekuler Berorde-Satu 
Kecepatan reaksi berorde-satu: - rA = k CA 
Pada sistem batch bervolume-tetap: 
d X 
r A 
dt 
C 
d C 
dt 
A0 
A 
- A = - = 
Kondisi batas: t = 0: CA = CA0 atau XA = 0 
t = t: CA = CA atau XA = XA 
12 
10 
8 
6 
4 
2 
0 
X 1 A vs t 
(pers. (10)) 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 
0.9 
0.8 
0.7 
0.6 
0.5 
0.4 
0.3 
0.2 
0.1 
0 
t 
CA vs t 
(pers. (6)) 
Pers. (5) 
atau (9) 
Bagaimana profil grafik (-rA) vs CA dan (-rA) vs XA? 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 
Suatu reaksi homogen fase-cair orde-pertama 
dilangsungkan dalam reaktor 
batch. Konversi (X) 60% reaksi itu dicapai 
dalam 45 menit. 
(a) Berapa waktu yang dibutuhkan untuk 
mencapai konversi 80%? 
(b) Berapa nilai konstanta laju reaksinya? 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 
Suatu reaksi homogen orde pertama: A ® 2 P 
berlangsung dalam reaktor batch bervolume 
tetap. Mula-mula hanya terdapat A dan P 
dengan konsentrasi masing-masing sebesar 10 
mmol/liter dan 1 mmol/liter. Yield P sebesar 
30% dicapai dalam 15 menit. 
Berapakah laju spesifik reaksi ini? 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 
Reaksi homogen orde-pertama: A ® 2 P 
berlangsung secara batch dalam reaktor 
bervolume tetap. Mula-mula hanya terdapat 
A dan P (CA0 = 10 mmol/liter, CP0 = 2 
mmol/liter). Setelah 15 menit: komposisi 
molar P dalam campuran = 40%. 
Berapakah laju spesifik reaksi ini? 
Hill, 1977, p. 68, ch. 3 Problem Reaksi Ireversibel Berorde-Dua 
Beberapa kasus: 
(1) A + B  produk 
-rA = k CA CB 
(penyelesaian dengan integral pecahan fraksional) 
(2) A  produk 
-rA = k CA 
2 
(3) Secara umum: a A + b B  produk 
-rA = k CA 
a CB 
b (dengan: a + b = 2) 
(jika a dan b berupa pecahan, maka penyelesaian 
akan lebih mudah dilakukan secara numerik) 
Pelajari persamaan dan grafik2 yang bersesuaian…!
3 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 ddddaaaannnn 2222 
Cairan A terdekomposisi melalui kinetika 
reaksi berorde-satu. Dalam sebuah 
reaktor batch bervolume-tetap, 50% A 
terkonversi dalam waktu 5 menit. 
Berapakah waktu reaksi agar konversi 
mencapai 75%? Ulangi jika kinetika 
reaksi tersebut berorde-dua! 
Soal Nomor 14 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 2222 
Cairan A terdekomposisi melalui kinetika 
reaksi berorde-kedua. Dalam sebuah 
reaktor batch bervolume-tetap, 40% A 
terkonversi dalam waktu 10 menit. 
(a) Berapakah waktu reaksi agar konversi 
mencapai 75%? 
(b) Berapakah nilai laju reaksi spesifiknya? 
Reaksi Ireversibel Berorde n 
Untuk reaksi: A produk reaksi 
secara umum: -rA = k CA 
n 
Penyelesaian secara analitik (dengan 
batas: CA = CA0 pada t = 0 dan CA = CA 
pada t = t) adalah: 
C C ( n 1) k t 1 n 
1 - n 
- - = - [n ¹ 1] 
A A0 
Coba Anda cek untuk reaksi-reaksi 
berorde 0, 2, ½, dan 1 ½ ! 
Reaksi Berorde Semu 
Orde semu = orde “tidak sebenarnya” 
Ilustrasi: 
Reaksi fase cair hidrolisis ester: 
CH3COOC2H5 + H2O  CH3COOH + C2H5OH 
Orde 1 terhadap CH3COOC2H5 
Orde 1 terhadap H2O 
Orde reaksinya: …? 
Bagaimana jika konsentrasi awal H2O dibuat sangat 
berlebih terhadap CH3COOC2H5: …? 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh-ccccoooonnnnttttoooohhhh RRRReeeeaaaakkkkssssiiii 
Berorde 1: 
Cracking butana, dekomposisi N2O5, peluruhan radioaktif 
Berorde 2: 
Class I: Dekomposisi HI ( 2 HI  H2 + I2), dimerisasi 
siklopentadiena (2 C5H6  C10H12), dekomposisi termal 
NO2 fase gas (2 NO2  2 NO + O2) 
Class II: Hidrolisis ester organik dalam media non-aqueous, 
pembentukan HI (H2 + I2  2 HI) 
Berorde 3: 
2 NO + Cl2  2 NOCl, 2 NO + O2  2 NO2 
Berorde pecahan: 
Pirolisis asetaldehida (orde 3/2), pembentukan phosgene 
dari CO dan Cl2 (r = k (Cl2)3/2 CO) 
WWWWaaaakkkkttttuuuu PPPPaaaarrrruuuuhhhh ((((HHHHaaaallllffff-LLLLiiiiffffeeee)))) RRRReeeeaaaakkkkssssiiii 
Waktu paruh (half-life) reaksi (t½) merupakan waktu yang 
dibutuhkan oleh reaksi tersebut agar konsentrasi reaktannya 
menjadi setengah dari konsentrasi reaktan mula-mula. 
2 
1 
t t 
2 C 
C 1 
A A0 
= 
= 
atau: 
Hubungan antara waktu 
paruh reaksi terhadap 
konsentrasi reaktan A 
mula-mula: 
( ) 
( ) 
1 n 
A0 
1 n 
2 
1 
C 
1 
n 1 k 
t 
2 
1 
- 
- 
- 
= - 
Pers. 
(45) 
[n ¹ 1]
4 
Waktu Fraksi (Fractional WWWaaakkktttuuu FFFrrraaakkksssiii (((FFFrrraaaccctttiiiooonnnaaalll LLLLiiiiffffeeee)))) RRRReeeeaaaakkkkssssiiii 
Waktu paruh (t½) merupakan istilah (atau kasus) yang 
spesifik dari fractional life (tF), dengan besarnya F: 
2 
1 
C 
F = = 
A 
C 
A0 
Secara umum, besarnya F: 
C 
A 
C 
A0 
F = 
berada pada rentang: 0  F  1 
Hubungan antara tF dengan CA0: 
- 
- 
= F - 1 
[n ¹ 1] 
t - 
( ) 
1 n 
A0 
1 n 
F C 
n 1 k 
WWWWaaaakkkkttttuuuu PPPPaaaarrrruuuuhhhh ((((HHHHaaaallllffff-LLLLiiiiffffeeee)))) RRRReeeeaaaakkkkssssiiii - 2 
Banyaknya reaktan A yang tersisa setelah reaksi 
berlangsung selama m x waktu paruh: 
m   =   
  
1 
2 
Fraksi reaktan A 
yang 
terkonversi: 
=  1 
 m 1 
-   
2 
  
Analog untuk kasus: waktu fraksi 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
WWWWaaaakkkkttttuuuu PPPPaaaarrrruuuuhhhh RRRReeeeaaaakkkkssssiiii 
Laju hidrasi etilen oksida (A) menjadi etilen 
glikol (C2H4O + H2O ® C2H6O2) dalam larutan 
encer sebanding dengan konsentrasi A, 
dengan konstanta kecepatan reaksi sebesar k 
= 4,11x10-5 detik-1 pada 20oC untuk 
konsentrasi katalis (HClO4) tertentu (tetap). 
Tentukan besarnya waktu paruh (half-life, t1/2) 
oksida A (dalam satuan detik), jika reaksi 
dilangsungkan dalam sebuah reaktor batch. 
Soal Nomor 21 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
WWWWaaaakkkkttttuuuu PPPPaaaarrrruuuuhhhh RRRReeeeaaaakkkkssssiiii 
Reaksi homogen: A  B + C, merupakan 
reaksi orde-satu dengan waktu paruh 
sebesar 27 menit. Banyaknya A yang telah 
terurai dalam waktu 81 menit adalah .... 
A. 12,5 % 
B. 25 % 
C. 50 % 
D. 75 % 
E. 87,5 % 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 2222 ((((NNNNoooonnnn BBBBiiiimmmmoooolllleeeekkkkuuuulllleeeerrrr)))) 
Reaksi antara etilen bromida dan kalium iodida dalam 99% 
metanol (sebagai inert) diketahui merupakan reaksi yang berorde-satu 
terhadap masing-masing reaktan (atau, mempunyai orde 
keseluruhan = 2). Reaksi tersebut dapat dituliskan sbb: 
C2H4Br2 + 3 KI ®C2H4 + 2 KBr + KI3 
atau: A + 3 B ®produk 
(a) Turunkan persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung 
konstanta kecepatan reaksi berorde-dua (k) tersebut. 
(b) Dalam sebuah eksperimen pada 59,7oC, dengan CA0 = 0,0266 
dan CB0 = 0,2237 mol/L, bromida (A) telah 59,1% bereaksi 
setelah reaksi berlangsung selama 15,25 jam. Tentukan besarnya 
harga k tersebut, beserta satuannya. 
Soal Nomor 26 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
PPPPeeeerrrrhhhhiiiittttuuuunnnnggggaaaannnn TTTTeeeekkkkaaaannnnaaaannnn PPPPaaaarrrrssssiiiiaaaallll ddddaaaallllaaaammmm SSSSiiiisssstttteeeemmmm RRRReeeeaaaakkkkssssiiii 
Untuk reaksi fase-gas ireversibel 2A ® D yang 
dipelajari dalam reaktor bervolume-tetap (rigid) pada 
temperatur (tetap) T, tekanan total (P) yang terukur 
adalah 180 kPa setelah reaksi berlangsung selama 20 
menit dan 100 kPa setelah waktu yang lama (reaksi 
berlangsung sempurna). Jika mula-mula hanya ada A, 
berapakah tekanan parsial D (pD) setelah reaksi 
berlangsung selama 20 menit? 
Tuliskan asumsi-asumsi yang digunakan. 
Soal Nomor 23
5 
Problem 
Nauman, 2002, p. 71 Soal SSSoooaaalll ddddaaaarrrriiii:::: MMMMiiiisssssssseeeennnn,,,,1111999999999999 
SSSSooooaaaallll daaaarrrriiii:::: MMMMiiiisssssssseeeennnn,,,,1111999999999999 
For the gas-phase reaction: 
C2H4 + C4H6 ® C6H10 or A + B ® C 
carried out isothermally in a constant-volume batch 
reactor, what should the temperature (T/K) be to 
achieve 57,6% conversion of reactants, initially 
present in an equimolar ratio, in 4 min? The initial 
total pressure is 0,8 bar (only A and B present 
initially). The rate law (Example 4-8) is: 
115000 
 
 
- = - 
exp 10 x 0 , 3 r   
  
A C C 
A B 
7 
R T 
 
 
with the Arrhenius parameters, A and EA, in L mol-1 s-1 
and J mol-1, respectively. 
REAKSI KOMPLEKS -CCCCoooonnnnttttoooohhhh RRRReeeeaaaakkkkssssiiii 
Reaksi reversibel (bolak-balik): 
Isomerisasi butana: 
Reaksi ireversibel paralel: 
Dehidrasi dan dehidrogenasi etanol: 
Reaksi ireversibel seri: 
Dekomposisi aseton (seri terhadap ketena): 
4 
Reaksi Reversibel Berorde Satu 
Tinjau reaksi reversibel unimolekuler berorde satu: 
d C = - d C 
= d X 
= - 
R A k C k C 
1 A 2 R 
A 
A0 
dt 
C 
dt 
dt 
Persamaan kinetikanya: 
= + 
k = = 
= + 
1 
M X 
= - -   
 
 
R0 
C 
- - 
Re 
Ae 
C 
ln 1 1 
k t 
M 1 
M X 
C C 
A Ae 
C C 
ln 
X 
X 
A0 Ae Ae 
A 
Ae 
+ 
- 
 
  
 
A0 
C 
M = 
Ae 
C 
Ae 
2 
C 
K 
1 X 
k 
- 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii BBBBoooollllaaaakkkk-bbbbaaaalllliiiikkkk BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 
Reaksi fase-cair reversibel berorde-satu: A Û R, 
dengan CA0 = 0,5 mol/liter dan CR0 = 0, 
berlangsung di dalam sebuah reaktor batch 
bervolume-tetap. A telah terkonversi sebesar 
33,3% setelah 8 menit, sedangkan konversi 
kesetimbangan tercapai pada 66,7%. Tentukan 
persamaan kinetika reaksi ini! 
Soal Nomor 18
6 
Reaksi Reversibel Berorde Dua 
Tinjaulah beberapa 
skema reaksi 
reversibel bimole-kuler 
berorde dua 
sebagai berikut: 
Persamaan kinetikanya: …? 
Nilai awal (pada t = 0): …? 
Dapat diselesaikan…! 
TTTThhhhiiiinnnnkkkk aaaabbbboooouuuutttt tttthhhhiiiissss⁄⁄⁄⁄ 
Is the approach of the concentration of a reagent A 
to equilibrium always monotonically decreasing if 
? 
Thermodynamics tells nothing about kinetics. 
Thus, while [A] must go to its equilibrium value 
eventually, it may not go there directly. For example, 
the following is possible: 
Reaksi Ireversibel Paralel 
Reaksi ireversibel paralel elementer: 
Persamaan kinetikanya: 
( ) 1 A 2 A 1 2 A 
- r = - A 
= + = + 
d C 
A k C k C k k C 
dt 
1 A 
r = R 
= 
d C 
R k C 
dt 
2 A 
r = S 
= 
d C 
S k C 
dt 
Pada t = 0: CA = CA0 
CR = CR0 = 0 
CS = CS0 = 0 
k1  k2 
R: desired 
product 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh PPPPaaaarrrraaaalllleeeellll 
Tinjaulah sebuah reaksi fase-cair dekomposisi A yang 
berlangsung menurut skema kinetika dengan persamaan 
kecepatannya sebagai berikut: A ® B + E rB = k1CA 
A ® D + E rD = k2CA 
Reaksi dilangsungkan secara isotermal dalam sebuah 
reaktor batch, dengan mula-mula hanya ada A dengan CA0 
= 4 mol/L dalam pelarut inert. Pada t = 1200 detik, CA = 
1,20 mol/L dan CB = 0,84 mol/L. Hitunglah: 
(a) harga k1 dan k2 (beserta satuannya) 
(b) harga CD dan CE pada t = 1200 detik. 
Soal Nomor 52 
Reaksi Ireversibel Seri-1 
Reaksi ireversibel seri elementer: 
Persamaan kinetikanya: 
d C 
r = = - 
A k C 
1 A 
A 
dt 
d C 
r = = - 
R k C k C 
1 A 2 R 
R 
dt 
d C 
r = = 
S k C 
2 R 
S 
dt 
Pada t = 0: CA = CA0 
CR = CR0 = 0 
CS = CS0 = 0 
Reaksi Ireversibel Seri-2 
Kapan dan berapa CR maksimum? 
0 
d CR = 
dt 
2 
k k 
( ) 2 1 
k 
k 
1 
2 
= 
C C 
 
  
R,max A0 k 
- 
 
  
 
 
2 
t 1 
= 
k 
k 
ln 
= 
max k 
1 
- 
k k 
2 1 log mean 
Secara umum: 
Untuk sejumlah reaksi yang berlangsung seri/ konsekutif/ 
berurutan: tahap reaksi yang paling lambat yang akan 
menjadi penentu kecepatan reaksi secara keseluruhan
7 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh SSSSeeeerrrriiii 
Reaksi seri elementer: 
berlangsung dalam sebuah reaktor sistem batch 
bervolume tetap. Mula-mula hanya ada A dengan 
CA0 = 120 mmol/m3. 
Jika CA = 85 mmol/m3 setelah reaksi berlangsung 
selama 12 menit, dan CR maksimum yang dicapai 
oleh reaksi ini adalah 60 mmol/m3, tentukan: 
(a) besarnya k1 dan k2 
(b) waktu untuk mencapai CR maksimum 
(c) CA dan CS pada saat t pada butir (b) 
(d) CR dan CS pada t = 12 menit 
Profil CA, CR, 
dan CS 
versus t: 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh SSSSeeeerrrriiii-PPPPaaaarrrraaaalllleeeellll 
Reaksi homogen: 
A B 
berlangsung dalam sebuah reaktor sistem batch 
bervolume tetap. Mula-mula hanya ada A. 
(a) Turunkan persamaan CA terhadap t. Jika k1 = 0,001 
detik-1, berapakah rasio CA/CA0 setelah 1,5 menit? 
(b) Turunkan persamaan CB terhadap t. Jika k2 = 0,003 
detik-1, k3 = 0,002 detik-1, dan CA0 = 0,2 gmol/dm3, 
berapakah CB setelah 2 menit? 
(c) Berapakah konsentrasi C setelah 1 menit? 2 menit? 
(d) Gambarkan profil SDC terhadap t. Kapankah CB 
mencapai maksimum? 
D 
C 
k3 
k2 
k1 
(Sumber: Fogler, 1992) 
Problem 
Nauman, 2002, p. 71 
SISTEM REAKTOR BATCH – VOLUME BERUBAH 
(VARIABLE VOLUME/ VARIABLE DENSITY) 
Beberapa asumsi untuk 
pendekatan: 
· Reaksi berlangsung 
dalam kondisi P tetap 
dan T tetap 
· Berlangsungnya reaksi 
diamati melalui 
perubahan volume 
sistem reaksi 
· Reaksi berlangsung hanya melalui satu persamaan stoi-kiometri 
tunggal. 
Volume sistem reaksi pada saat t (atau pada XA tertentu): 
( ) 0 A A V = V 1 +e X 
Penentuan eA 
Besarnya eA ditentukan oleh: 
(1) persamaan stoikiometri reaksi 
(2) komposisi reaktan awal (termasuk inert) 
Tinjau reaksi: a A + …  p P + … 
= = - 
V V 
X 1 X 0 
A A 
V 
X 0 
A 
A 
= 
e = 
A A0 A e = y d 
(Levenspiel; Hill) 
(Fogler) 
e atau: A
8 
Ilustrasi: 
(1) Reaksi homogen fase-gas: A 4 R 
dalam sistem variable-volume batch reactor 
· Jika mula-mula hanya ada reaktan A, maka: … 
· Jika mula-mula campuran reaktan mempunyai 
komposisi: A sebanyak 50%-mol dan sisanya 
berupa inert, maka: … 
(2) Campuran gas dengan nA0 = 100, nB0 = 200, dan nI0 = 
100, direaksikan dalam sebuah reaktor batch 
(variable-density),melalui reaksi: A + 3 B 6 R 
maka: … 
Pernyataan Kecepatan Reaksi 
Konsentrasi A setiap saat (t = t): 
( ) 
A 
( ) A A 
= = - 
n 1 X 
n 
= - 
A A0 
1 X 
A A0 A 
0 A A 
1 X 
C 
V 1 X 
V 
C 
e +e 
+ 
Kecepatan reaksi homogen berkurangnya A: 
1 
d n 
V 
dt 
r A 
A - = - 
A 
A 
d C 
r 
dt 
- = - 
(sistem batch, V tetap) 
d X 
r A 
dt 
C 
A0 
A +e 
1 X 
A A 
- = 
( ) 
dt 
C d ln V 
d V 
- = = 
A e dt 
e 
C 
V 
r 
A0 
A 
A0 
A 
(sistem batch, V berubah) 
atau: 
CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:: 
KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii HHHHoooommmmooooggggeeeennnn –– SSSSiiiisssstttteeeemmmm VVVVoooolllluuuummmmeeee BBBBeeeerrrruuuubbbbaaaahhhh 
Tentukan konstanta kecepatan reaksi 
orde-satu untuk berkurangnya A dalam 
reaksi fase-gas (dalam sebuah reaktor 
batch): 2 A ® R, pada kondisi tekanan 
tetap, reaktan berupa 80%-mol A ( 
sisanya berupa gas inert), dan volume 
campuran reaksi berkurang 20% dalam 
waktu 3 menit! 
Soal Nomor 41 
Hill, 1977, p. 71, ch. 3 Problem 
Hill, 1977, 
p. 75, 
ch. 3

More Related Content

What's hot

Kinetika reaksi
Kinetika reaksiKinetika reaksi
Kinetika reaksi
Yogi Tampubolon
 
Falling film evaporator
Falling film evaporatorFalling film evaporator
Falling film evaporatorIffa M.Nisa
 
Modul Penyelesaian Soal Alat Penukar Kalor
Modul Penyelesaian Soal Alat Penukar KalorModul Penyelesaian Soal Alat Penukar Kalor
Modul Penyelesaian Soal Alat Penukar Kalor
Ali Hasimi Pane
 
Fenomena perpindahan
Fenomena perpindahanFenomena perpindahan
Fenomena perpindahan
Ezron Wenggo
 
Kesetimbangan uap cair
Kesetimbangan uap cairKesetimbangan uap cair
Kesetimbangan uap cairRyan Tito
 
160124864 bab-i-konsep-dasar-pengendalian-proses
160124864 bab-i-konsep-dasar-pengendalian-proses160124864 bab-i-konsep-dasar-pengendalian-proses
160124864 bab-i-konsep-dasar-pengendalian-proses
Dicky Syahputra
 
Pembuatan Vinil Klorida
Pembuatan Vinil KloridaPembuatan Vinil Klorida
Pembuatan Vinil Klorida
Muhammad Fitriyadi
 
Drying Operasi teknik kimia
Drying Operasi teknik kimiaDrying Operasi teknik kimia
Drying Operasi teknik kimia
Ratna54
 
Termodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanTermodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanAPRIL
 
Polimer PET Polyethylene Terephthalate
Polimer PET Polyethylene TerephthalatePolimer PET Polyethylene Terephthalate
Polimer PET Polyethylene TerephthalateAkhmad Kautsar
 
7 energi bebas gibbs
7 energi bebas gibbs7 energi bebas gibbs
7 energi bebas gibbs
Mahammad Khadafi
 
Dasar neraca massa dan energi
Dasar neraca massa dan energiDasar neraca massa dan energi
Dasar neraca massa dan energiManar Gazali
 
153335269 tutorial-hysys-untuk-mahasiswa-1
153335269 tutorial-hysys-untuk-mahasiswa-1153335269 tutorial-hysys-untuk-mahasiswa-1
153335269 tutorial-hysys-untuk-mahasiswa-1
Iim Fatimura
 
Laporan praktikum aliran fluida praktikum instruksional i (1)
Laporan praktikum aliran fluida praktikum instruksional i (1)Laporan praktikum aliran fluida praktikum instruksional i (1)
Laporan praktikum aliran fluida praktikum instruksional i (1)
RafidimSeptian
 
Laporan Sedimentasi
Laporan SedimentasiLaporan Sedimentasi
Laporan Sedimentasi
GGM Spektafest
 
Pertemuan ke 6dan-7_neraca_massa
Pertemuan ke 6dan-7_neraca_massaPertemuan ke 6dan-7_neraca_massa
Pertemuan ke 6dan-7_neraca_massaKhoridatun Nafisah
 
Efek Panas- Thermodinamika
Efek Panas- ThermodinamikaEfek Panas- Thermodinamika
Efek Panas- ThermodinamikaFadhly M S
 
Prinsip kerja rotary drum vacuum filter
Prinsip kerja rotary drum vacuum filterPrinsip kerja rotary drum vacuum filter
Prinsip kerja rotary drum vacuum filter
Ahmadjuni1
 

What's hot (20)

Kinetika reaksi
Kinetika reaksiKinetika reaksi
Kinetika reaksi
 
Falling film evaporator
Falling film evaporatorFalling film evaporator
Falling film evaporator
 
Modul Penyelesaian Soal Alat Penukar Kalor
Modul Penyelesaian Soal Alat Penukar KalorModul Penyelesaian Soal Alat Penukar Kalor
Modul Penyelesaian Soal Alat Penukar Kalor
 
Fenomena perpindahan
Fenomena perpindahanFenomena perpindahan
Fenomena perpindahan
 
Kesetimbangan uap cair
Kesetimbangan uap cairKesetimbangan uap cair
Kesetimbangan uap cair
 
160124864 bab-i-konsep-dasar-pengendalian-proses
160124864 bab-i-konsep-dasar-pengendalian-proses160124864 bab-i-konsep-dasar-pengendalian-proses
160124864 bab-i-konsep-dasar-pengendalian-proses
 
Pembuatan Vinil Klorida
Pembuatan Vinil KloridaPembuatan Vinil Klorida
Pembuatan Vinil Klorida
 
Drying Operasi teknik kimia
Drying Operasi teknik kimiaDrying Operasi teknik kimia
Drying Operasi teknik kimia
 
Perpindahan Massa
Perpindahan MassaPerpindahan Massa
Perpindahan Massa
 
Termodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutanTermodinamika 1 lanjutan
Termodinamika 1 lanjutan
 
Polimer PET Polyethylene Terephthalate
Polimer PET Polyethylene TerephthalatePolimer PET Polyethylene Terephthalate
Polimer PET Polyethylene Terephthalate
 
7 energi bebas gibbs
7 energi bebas gibbs7 energi bebas gibbs
7 energi bebas gibbs
 
Dasar neraca massa dan energi
Dasar neraca massa dan energiDasar neraca massa dan energi
Dasar neraca massa dan energi
 
153335269 tutorial-hysys-untuk-mahasiswa-1
153335269 tutorial-hysys-untuk-mahasiswa-1153335269 tutorial-hysys-untuk-mahasiswa-1
153335269 tutorial-hysys-untuk-mahasiswa-1
 
Laporan praktikum aliran fluida praktikum instruksional i (1)
Laporan praktikum aliran fluida praktikum instruksional i (1)Laporan praktikum aliran fluida praktikum instruksional i (1)
Laporan praktikum aliran fluida praktikum instruksional i (1)
 
Laporan Sedimentasi
Laporan SedimentasiLaporan Sedimentasi
Laporan Sedimentasi
 
Pertemuan ke 6dan-7_neraca_massa
Pertemuan ke 6dan-7_neraca_massaPertemuan ke 6dan-7_neraca_massa
Pertemuan ke 6dan-7_neraca_massa
 
Leaching
LeachingLeaching
Leaching
 
Efek Panas- Thermodinamika
Efek Panas- ThermodinamikaEfek Panas- Thermodinamika
Efek Panas- Thermodinamika
 
Prinsip kerja rotary drum vacuum filter
Prinsip kerja rotary drum vacuum filterPrinsip kerja rotary drum vacuum filter
Prinsip kerja rotary drum vacuum filter
 

Similar to 05 kinetika reaksi-homogen-sistem-batch-ppt

Pertemuan 2-dan-3 dasar2-kinetika-reaksi-kimia
Pertemuan 2-dan-3 dasar2-kinetika-reaksi-kimiaPertemuan 2-dan-3 dasar2-kinetika-reaksi-kimia
Pertemuan 2-dan-3 dasar2-kinetika-reaksi-kimia
Saya Kamu
 
P1 perbaikan kel 7 selasa pagi 1
P1 perbaikan kel 7 selasa pagi 1P1 perbaikan kel 7 selasa pagi 1
P1 perbaikan kel 7 selasa pagi 1
naufal rilanda
 
Teknik Reaktor.pptx
Teknik Reaktor.pptxTeknik Reaktor.pptx
Teknik Reaktor.pptx
Kristarigan1
 
Batch reactor
Batch reactorBatch reactor
Batch reactor
Rahmat Hidayat
 
Final project of process control
Final project of process controlFinal project of process control
Final project of process control
Fitra Dani
 
KULIAH IV derajat kebebasan.pptx
KULIAH IV derajat kebebasan.pptxKULIAH IV derajat kebebasan.pptx
KULIAH IV derajat kebebasan.pptx
Oktaviani363839
 
Mekanisme Reaksi dalam kimia organik.pptx
Mekanisme Reaksi dalam kimia organik.pptxMekanisme Reaksi dalam kimia organik.pptx
Mekanisme Reaksi dalam kimia organik.pptx
DangSoni
 
Pertemuan 4, Mekanisme Reaksi SN.pptx
Pertemuan 4, Mekanisme Reaksi SN.pptxPertemuan 4, Mekanisme Reaksi SN.pptx
Pertemuan 4, Mekanisme Reaksi SN.pptx
Yudi Hidayatuloh
 
Laporan dinamika tangki kelompok 2
Laporan dinamika tangki kelompok 2Laporan dinamika tangki kelompok 2
Laporan dinamika tangki kelompok 2Rima Puspitasari
 
Bab 7-penyelesaian-persamaan-diferensial
Bab 7-penyelesaian-persamaan-diferensialBab 7-penyelesaian-persamaan-diferensial
Bab 7-penyelesaian-persamaan-diferensial
Pujiati Puu
 
Kd meeting 13 14
Kd meeting 13 14Kd meeting 13 14
Kd meeting 13 14
Muhammad Luthfan
 
Penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi
Penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksiPenentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi
Penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksiDian Mustikasari
 
Laju Reaksi ppt
Laju Reaksi ppt Laju Reaksi ppt
Laju Reaksi ppt
Elra Repi
 
Kinetika kimia
Kinetika kimiaKinetika kimia
Kinetika kimiakarisnda
 

Similar to 05 kinetika reaksi-homogen-sistem-batch-ppt (20)

Pertemuan 2-dan-3 dasar2-kinetika-reaksi-kimia
Pertemuan 2-dan-3 dasar2-kinetika-reaksi-kimiaPertemuan 2-dan-3 dasar2-kinetika-reaksi-kimia
Pertemuan 2-dan-3 dasar2-kinetika-reaksi-kimia
 
P1 perbaikan kel 7 selasa pagi 1
P1 perbaikan kel 7 selasa pagi 1P1 perbaikan kel 7 selasa pagi 1
P1 perbaikan kel 7 selasa pagi 1
 
Teknik Reaktor.pptx
Teknik Reaktor.pptxTeknik Reaktor.pptx
Teknik Reaktor.pptx
 
13-Reaktor Fixed Bed R-01
13-Reaktor Fixed Bed R-0113-Reaktor Fixed Bed R-01
13-Reaktor Fixed Bed R-01
 
Batch reactor
Batch reactorBatch reactor
Batch reactor
 
Final project of process control
Final project of process controlFinal project of process control
Final project of process control
 
Kinetika kimia
Kinetika kimiaKinetika kimia
Kinetika kimia
 
Kinetika kimia
Kinetika kimiaKinetika kimia
Kinetika kimia
 
Batch reactor
Batch reactorBatch reactor
Batch reactor
 
KULIAH IV derajat kebebasan.pptx
KULIAH IV derajat kebebasan.pptxKULIAH IV derajat kebebasan.pptx
KULIAH IV derajat kebebasan.pptx
 
Mekanisme Reaksi dalam kimia organik.pptx
Mekanisme Reaksi dalam kimia organik.pptxMekanisme Reaksi dalam kimia organik.pptx
Mekanisme Reaksi dalam kimia organik.pptx
 
Pertemuan 4, Mekanisme Reaksi SN.pptx
Pertemuan 4, Mekanisme Reaksi SN.pptxPertemuan 4, Mekanisme Reaksi SN.pptx
Pertemuan 4, Mekanisme Reaksi SN.pptx
 
Laporan dinamika tangki kelompok 2
Laporan dinamika tangki kelompok 2Laporan dinamika tangki kelompok 2
Laporan dinamika tangki kelompok 2
 
Bab 7-penyelesaian-persamaan-diferensial
Bab 7-penyelesaian-persamaan-diferensialBab 7-penyelesaian-persamaan-diferensial
Bab 7-penyelesaian-persamaan-diferensial
 
Kd meeting 13 14
Kd meeting 13 14Kd meeting 13 14
Kd meeting 13 14
 
Penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi
Penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksiPenentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi
Penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi
 
Laju Reaksi ppt
Laju Reaksi ppt Laju Reaksi ppt
Laju Reaksi ppt
 
Kinetika kimia
Kinetika kimiaKinetika kimia
Kinetika kimia
 
Ratb
RatbRatb
Ratb
 
Laju reaksi. ok ppt
Laju reaksi. ok pptLaju reaksi. ok ppt
Laju reaksi. ok ppt
 

More from wahyuddin S.T

Proposal ta wahyu satria-old
Proposal ta wahyu satria-oldProposal ta wahyu satria-old
Proposal ta wahyu satria-old
wahyuddin S.T
 
Prarancangan pabrik asam adipat dengan proses oksidasi dari
Prarancangan pabrik asam adipat dengan proses oksidasi dariPrarancangan pabrik asam adipat dengan proses oksidasi dari
Prarancangan pabrik asam adipat dengan proses oksidasi dari
wahyuddin S.T
 
Petrokimia
PetrokimiaPetrokimia
Petrokimia
wahyuddin S.T
 
Jurnal
JurnalJurnal
Judul prarancangan pabrik kimia teknik kimia
Judul prarancangan pabrik kimia  teknik kimia Judul prarancangan pabrik kimia  teknik kimia
Judul prarancangan pabrik kimia teknik kimia
wahyuddin S.T
 
Dr achmad syamsu makalah fungsi mangrove, permasalahan dan konsep pengelolaannya
Dr achmad syamsu makalah fungsi mangrove, permasalahan dan konsep pengelolaannyaDr achmad syamsu makalah fungsi mangrove, permasalahan dan konsep pengelolaannya
Dr achmad syamsu makalah fungsi mangrove, permasalahan dan konsep pengelolaannya
wahyuddin S.T
 
Transkrip nilai dan sertifikat2
Transkrip nilai dan sertifikat2Transkrip nilai dan sertifikat2
Transkrip nilai dan sertifikat2
wahyuddin S.T
 
Transkrip akademik word
Transkrip akademik wordTranskrip akademik word
Transkrip akademik word
wahyuddin S.T
 
Curriculum vitae
Curriculum vitae Curriculum vitae
Curriculum vitae
wahyuddin S.T
 
Toefl wahyuddin universitas lambung mangkurat
Toefl wahyuddin universitas lambung mangkuratToefl wahyuddin universitas lambung mangkurat
Toefl wahyuddin universitas lambung mangkurat
wahyuddin S.T
 
Surat pernyataan
Surat pernyataanSurat pernyataan
Surat pernyataan
wahyuddin S.T
 
Supermente wahyuddin universitas lambung mangkurat
Supermente wahyuddin universitas lambung mangkuratSupermente wahyuddin universitas lambung mangkurat
Supermente wahyuddin universitas lambung mangkurat
wahyuddin S.T
 
Sukses terbesar dalam hidupku
Sukses terbesar dalam hidupkuSukses terbesar dalam hidupku
Sukses terbesar dalam hidupku
wahyuddin S.T
 
Rencana studi
Rencana studiRencana studi
Rencana studi
wahyuddin S.T
 
Motivation letter
Motivation letterMotivation letter
Motivation letter
wahyuddin S.T
 
Kontribusiku untuk indonesia
Kontribusiku untuk indonesiaKontribusiku untuk indonesia
Kontribusiku untuk indonesia
wahyuddin S.T
 
Tugas petrokimia
Tugas petrokimiaTugas petrokimia
Tugas petrokimia
wahyuddin S.T
 
95652732 major-losses-adalah-kerugian-pada-aliran-dalam-pipa-yang-disebabkan-...
95652732 major-losses-adalah-kerugian-pada-aliran-dalam-pipa-yang-disebabkan-...95652732 major-losses-adalah-kerugian-pada-aliran-dalam-pipa-yang-disebabkan-...
95652732 major-losses-adalah-kerugian-pada-aliran-dalam-pipa-yang-disebabkan-...wahyuddin S.T
 
Pengolahan biodiesel (1)
Pengolahan biodiesel (1)Pengolahan biodiesel (1)
Pengolahan biodiesel (1)wahyuddin S.T
 

More from wahyuddin S.T (20)

Proposal ta wahyu satria-old
Proposal ta wahyu satria-oldProposal ta wahyu satria-old
Proposal ta wahyu satria-old
 
Prarancangan pabrik asam adipat dengan proses oksidasi dari
Prarancangan pabrik asam adipat dengan proses oksidasi dariPrarancangan pabrik asam adipat dengan proses oksidasi dari
Prarancangan pabrik asam adipat dengan proses oksidasi dari
 
Petrokimia
PetrokimiaPetrokimia
Petrokimia
 
Jurnal
JurnalJurnal
Jurnal
 
Judul prarancangan pabrik kimia teknik kimia
Judul prarancangan pabrik kimia  teknik kimia Judul prarancangan pabrik kimia  teknik kimia
Judul prarancangan pabrik kimia teknik kimia
 
Dr achmad syamsu makalah fungsi mangrove, permasalahan dan konsep pengelolaannya
Dr achmad syamsu makalah fungsi mangrove, permasalahan dan konsep pengelolaannyaDr achmad syamsu makalah fungsi mangrove, permasalahan dan konsep pengelolaannya
Dr achmad syamsu makalah fungsi mangrove, permasalahan dan konsep pengelolaannya
 
Transkrip nilai dan sertifikat2
Transkrip nilai dan sertifikat2Transkrip nilai dan sertifikat2
Transkrip nilai dan sertifikat2
 
Transkrip akademik word
Transkrip akademik wordTranskrip akademik word
Transkrip akademik word
 
Curriculum vitae
Curriculum vitae Curriculum vitae
Curriculum vitae
 
Toefl wahyuddin universitas lambung mangkurat
Toefl wahyuddin universitas lambung mangkuratToefl wahyuddin universitas lambung mangkurat
Toefl wahyuddin universitas lambung mangkurat
 
Surat pernyataan
Surat pernyataanSurat pernyataan
Surat pernyataan
 
Supermente wahyuddin universitas lambung mangkurat
Supermente wahyuddin universitas lambung mangkuratSupermente wahyuddin universitas lambung mangkurat
Supermente wahyuddin universitas lambung mangkurat
 
Sukses terbesar dalam hidupku
Sukses terbesar dalam hidupkuSukses terbesar dalam hidupku
Sukses terbesar dalam hidupku
 
Rencana studi
Rencana studiRencana studi
Rencana studi
 
Motivation letter
Motivation letterMotivation letter
Motivation letter
 
Kontribusiku untuk indonesia
Kontribusiku untuk indonesiaKontribusiku untuk indonesia
Kontribusiku untuk indonesia
 
Tugas petrokimia
Tugas petrokimiaTugas petrokimia
Tugas petrokimia
 
Purun ft
Purun   ftPurun   ft
Purun ft
 
95652732 major-losses-adalah-kerugian-pada-aliran-dalam-pipa-yang-disebabkan-...
95652732 major-losses-adalah-kerugian-pada-aliran-dalam-pipa-yang-disebabkan-...95652732 major-losses-adalah-kerugian-pada-aliran-dalam-pipa-yang-disebabkan-...
95652732 major-losses-adalah-kerugian-pada-aliran-dalam-pipa-yang-disebabkan-...
 
Pengolahan biodiesel (1)
Pengolahan biodiesel (1)Pengolahan biodiesel (1)
Pengolahan biodiesel (1)
 

05 kinetika reaksi-homogen-sistem-batch-ppt

  • 1. 1 Kinetika dan Katalisis Semester Genap Tahun Akademik 2010/2011 KINETIKA REAKSI HOMOGEN SISTEM BATCH siti diyar kholisoh IGS Budiaman PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA – FTI UPN “VETERAN” YOGYAKARTA April 2011 MATERI KULIAH Pengantar Sistem Batch – Bervolume Tetap (Constant Density) * Reaksi sederhana (r. ireversibel unimolekuler berorde-satu, r. ireversibel bimolekuler berorde-dua, r. ireversibel trimolekuler berorde-tiga, r. ireversibel berorde-nol, r. ireversibel berorde-n, waktu paruh reaksi) * Reaksi kompleks (r. reversibel unimoleku-ler berorde-satu, r. reversibel bimolekuler berorde-dua, r. ireversibel paralel, r. ire-versibel seri, r. katalitik homogen, r. auto-katalitik, r. dengan perubahan atau peng-geseran orde ) Sistem Batch – Bervolume Berubah (Variable Density) Kompetensi KKKooommmpppeeettteeennnsssiii MMMMaaaatttteeeerrrriiii KKKKuuuulllliiiiaaaahhhh IIIInnnniiii-1 1. Memahami gambaran sistem reaksi homogen yang berlangsung secara batch. 2. Memahami konsep2 dan mampu menjabarkan persamaan2 kinetika reaksi homogen pada sistem batch (dan constant–density atau constant volume) untuk reaksi-reaksi searah (atau irreversible) berorde 1, 2, 0, dan n (untuk satu reaktan atau lebih). 3. Memahami konsep orde semu, waktu fraksi (fractional life), dan waktu paruh (half-life). KKKKoooommmmppppeeeetttteeeennnnssssiiii MMMMaaaatttteeeerrrriiii KKKKuuuulllliiiiaaaahhhh IIIInnnniiii-2 4. Memahami konsep2 dan mampu menjabarkan persamaan2 kinetika reaksi homogen pada sistem batch (dan constant–density) untuk reaksi-reaksi kompleks, seperti reaksi bolak-balik (atau reversible), reaksi paralel, reaksi seri (konsekutif), kombinasi reversible-seri-paralel, dsb. 5. Memahami perbedaan antara reaksi yang berlangsung secara batch pada sistem variable (varying) density dan constant density. 6. Mampu menjabarkan persamaan2 kinetika reaksi homogen pada sistem batch variable-density untuk kasus reaksi-reaksi sederhana. PENGANTAR Sistem reaktor Batch (partaian) Alir (kontinyu / sinambung) Gambaran sistem reaksi homogen dalam reaktor batch: Neraca massa (dalam mol komponen reaktan A per satuan waktu): = - Akumulasi Input Output Terbentuk oleh reaksi + Reaksi: A P A 0 0 ( ) A d n V r d t = - + 1 A A d n r V d t = = A (V tetap) A d C r d t (sama dengan definisi kecepatan reaksi intensif, pada materi kuliah sebelumnya) Sistem Isotermal SSSSiiiisssstttteeeemmmm BBaaaattttcccchhhh ddddeeeennnnggggaaaannnn VVoooolllluuuummmmeeee Reeeeaaaakkkkssssiiii TTeeeettttaaaapppp Pada sistem batch dengan sistem volume reaksi tetap: V sistem setiap saat (t = t) sama dengan V sistem mula-mula atau: V = V0 sehingga, konsentrasi reaktan A setiap saat dapat di-nyatakan sebagai: A = A0 - A = - C A0 A C (1 X ) n (1 X ) V (Silakan Anda ingat dan pelajari kembali materi sebe-lumnya: “DASAR-DASAR KINETIKA REAKSI KIMIA”)
  • 2. 2 Reaksi Ireversibel Unimolekuler Berorde-Satu Kecepatan reaksi berorde-satu: - rA = k CA Pada sistem batch bervolume-tetap: d X r A dt C d C dt A0 A - A = - = Kondisi batas: t = 0: CA = CA0 atau XA = 0 t = t: CA = CA atau XA = XA 12 10 8 6 4 2 0 X 1 A vs t (pers. (10)) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 t CA vs t (pers. (6)) Pers. (5) atau (9) Bagaimana profil grafik (-rA) vs CA dan (-rA) vs XA? CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 Suatu reaksi homogen fase-cair orde-pertama dilangsungkan dalam reaktor batch. Konversi (X) 60% reaksi itu dicapai dalam 45 menit. (a) Berapa waktu yang dibutuhkan untuk mencapai konversi 80%? (b) Berapa nilai konstanta laju reaksinya? CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 Suatu reaksi homogen orde pertama: A ® 2 P berlangsung dalam reaktor batch bervolume tetap. Mula-mula hanya terdapat A dan P dengan konsentrasi masing-masing sebesar 10 mmol/liter dan 1 mmol/liter. Yield P sebesar 30% dicapai dalam 15 menit. Berapakah laju spesifik reaksi ini? CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 Reaksi homogen orde-pertama: A ® 2 P berlangsung secara batch dalam reaktor bervolume tetap. Mula-mula hanya terdapat A dan P (CA0 = 10 mmol/liter, CP0 = 2 mmol/liter). Setelah 15 menit: komposisi molar P dalam campuran = 40%. Berapakah laju spesifik reaksi ini? Hill, 1977, p. 68, ch. 3 Problem Reaksi Ireversibel Berorde-Dua Beberapa kasus: (1) A + B produk -rA = k CA CB (penyelesaian dengan integral pecahan fraksional) (2) A produk -rA = k CA 2 (3) Secara umum: a A + b B produk -rA = k CA a CB b (dengan: a + b = 2) (jika a dan b berupa pecahan, maka penyelesaian akan lebih mudah dilakukan secara numerik) Pelajari persamaan dan grafik2 yang bersesuaian…!
  • 3. 3 CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 ddddaaaannnn 2222 Cairan A terdekomposisi melalui kinetika reaksi berorde-satu. Dalam sebuah reaktor batch bervolume-tetap, 50% A terkonversi dalam waktu 5 menit. Berapakah waktu reaksi agar konversi mencapai 75%? Ulangi jika kinetika reaksi tersebut berorde-dua! Soal Nomor 14 CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 2222 Cairan A terdekomposisi melalui kinetika reaksi berorde-kedua. Dalam sebuah reaktor batch bervolume-tetap, 40% A terkonversi dalam waktu 10 menit. (a) Berapakah waktu reaksi agar konversi mencapai 75%? (b) Berapakah nilai laju reaksi spesifiknya? Reaksi Ireversibel Berorde n Untuk reaksi: A produk reaksi secara umum: -rA = k CA n Penyelesaian secara analitik (dengan batas: CA = CA0 pada t = 0 dan CA = CA pada t = t) adalah: C C ( n 1) k t 1 n 1 - n - - = - [n ¹ 1] A A0 Coba Anda cek untuk reaksi-reaksi berorde 0, 2, ½, dan 1 ½ ! Reaksi Berorde Semu Orde semu = orde “tidak sebenarnya” Ilustrasi: Reaksi fase cair hidrolisis ester: CH3COOC2H5 + H2O CH3COOH + C2H5OH Orde 1 terhadap CH3COOC2H5 Orde 1 terhadap H2O Orde reaksinya: …? Bagaimana jika konsentrasi awal H2O dibuat sangat berlebih terhadap CH3COOC2H5: …? CCCCoooonnnnttttoooohhhh-ccccoooonnnnttttoooohhhh RRRReeeeaaaakkkkssssiiii Berorde 1: Cracking butana, dekomposisi N2O5, peluruhan radioaktif Berorde 2: Class I: Dekomposisi HI ( 2 HI H2 + I2), dimerisasi siklopentadiena (2 C5H6 C10H12), dekomposisi termal NO2 fase gas (2 NO2 2 NO + O2) Class II: Hidrolisis ester organik dalam media non-aqueous, pembentukan HI (H2 + I2 2 HI) Berorde 3: 2 NO + Cl2 2 NOCl, 2 NO + O2 2 NO2 Berorde pecahan: Pirolisis asetaldehida (orde 3/2), pembentukan phosgene dari CO dan Cl2 (r = k (Cl2)3/2 CO) WWWWaaaakkkkttttuuuu PPPPaaaarrrruuuuhhhh ((((HHHHaaaallllffff-LLLLiiiiffffeeee)))) RRRReeeeaaaakkkkssssiiii Waktu paruh (half-life) reaksi (t½) merupakan waktu yang dibutuhkan oleh reaksi tersebut agar konsentrasi reaktannya menjadi setengah dari konsentrasi reaktan mula-mula. 2 1 t t 2 C C 1 A A0 = = atau: Hubungan antara waktu paruh reaksi terhadap konsentrasi reaktan A mula-mula: ( ) ( ) 1 n A0 1 n 2 1 C 1 n 1 k t 2 1 - - - = - Pers. (45) [n ¹ 1]
  • 4. 4 Waktu Fraksi (Fractional WWWaaakkktttuuu FFFrrraaakkksssiii (((FFFrrraaaccctttiiiooonnnaaalll LLLLiiiiffffeeee)))) RRRReeeeaaaakkkkssssiiii Waktu paruh (t½) merupakan istilah (atau kasus) yang spesifik dari fractional life (tF), dengan besarnya F: 2 1 C F = = A C A0 Secara umum, besarnya F: C A C A0 F = berada pada rentang: 0 F 1 Hubungan antara tF dengan CA0: - - = F - 1 [n ¹ 1] t - ( ) 1 n A0 1 n F C n 1 k WWWWaaaakkkkttttuuuu PPPPaaaarrrruuuuhhhh ((((HHHHaaaallllffff-LLLLiiiiffffeeee)))) RRRReeeeaaaakkkkssssiiii - 2 Banyaknya reaktan A yang tersisa setelah reaksi berlangsung selama m x waktu paruh: m   =     1 2 Fraksi reaktan A yang terkonversi: =  1  m 1 -   2   Analog untuk kasus: waktu fraksi CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: WWWWaaaakkkkttttuuuu PPPPaaaarrrruuuuhhhh RRRReeeeaaaakkkkssssiiii Laju hidrasi etilen oksida (A) menjadi etilen glikol (C2H4O + H2O ® C2H6O2) dalam larutan encer sebanding dengan konsentrasi A, dengan konstanta kecepatan reaksi sebesar k = 4,11x10-5 detik-1 pada 20oC untuk konsentrasi katalis (HClO4) tertentu (tetap). Tentukan besarnya waktu paruh (half-life, t1/2) oksida A (dalam satuan detik), jika reaksi dilangsungkan dalam sebuah reaktor batch. Soal Nomor 21 CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: WWWWaaaakkkkttttuuuu PPPPaaaarrrruuuuhhhh RRRReeeeaaaakkkkssssiiii Reaksi homogen: A B + C, merupakan reaksi orde-satu dengan waktu paruh sebesar 27 menit. Banyaknya A yang telah terurai dalam waktu 81 menit adalah .... A. 12,5 % B. 25 % C. 50 % D. 75 % E. 87,5 % CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 2222 ((((NNNNoooonnnn BBBBiiiimmmmoooolllleeeekkkkuuuulllleeeerrrr)))) Reaksi antara etilen bromida dan kalium iodida dalam 99% metanol (sebagai inert) diketahui merupakan reaksi yang berorde-satu terhadap masing-masing reaktan (atau, mempunyai orde keseluruhan = 2). Reaksi tersebut dapat dituliskan sbb: C2H4Br2 + 3 KI ®C2H4 + 2 KBr + KI3 atau: A + 3 B ®produk (a) Turunkan persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung konstanta kecepatan reaksi berorde-dua (k) tersebut. (b) Dalam sebuah eksperimen pada 59,7oC, dengan CA0 = 0,0266 dan CB0 = 0,2237 mol/L, bromida (A) telah 59,1% bereaksi setelah reaksi berlangsung selama 15,25 jam. Tentukan besarnya harga k tersebut, beserta satuannya. Soal Nomor 26 CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: PPPPeeeerrrrhhhhiiiittttuuuunnnnggggaaaannnn TTTTeeeekkkkaaaannnnaaaannnn PPPPaaaarrrrssssiiiiaaaallll ddddaaaallllaaaammmm SSSSiiiisssstttteeeemmmm RRRReeeeaaaakkkkssssiiii Untuk reaksi fase-gas ireversibel 2A ® D yang dipelajari dalam reaktor bervolume-tetap (rigid) pada temperatur (tetap) T, tekanan total (P) yang terukur adalah 180 kPa setelah reaksi berlangsung selama 20 menit dan 100 kPa setelah waktu yang lama (reaksi berlangsung sempurna). Jika mula-mula hanya ada A, berapakah tekanan parsial D (pD) setelah reaksi berlangsung selama 20 menit? Tuliskan asumsi-asumsi yang digunakan. Soal Nomor 23
  • 5. 5 Problem Nauman, 2002, p. 71 Soal SSSoooaaalll ddddaaaarrrriiii:::: MMMMiiiisssssssseeeennnn,,,,1111999999999999 SSSSooooaaaallll daaaarrrriiii:::: MMMMiiiisssssssseeeennnn,,,,1111999999999999 For the gas-phase reaction: C2H4 + C4H6 ® C6H10 or A + B ® C carried out isothermally in a constant-volume batch reactor, what should the temperature (T/K) be to achieve 57,6% conversion of reactants, initially present in an equimolar ratio, in 4 min? The initial total pressure is 0,8 bar (only A and B present initially). The rate law (Example 4-8) is: 115000   - = - exp 10 x 0 , 3 r     A C C A B 7 R T   with the Arrhenius parameters, A and EA, in L mol-1 s-1 and J mol-1, respectively. REAKSI KOMPLEKS -CCCCoooonnnnttttoooohhhh RRRReeeeaaaakkkkssssiiii Reaksi reversibel (bolak-balik): Isomerisasi butana: Reaksi ireversibel paralel: Dehidrasi dan dehidrogenasi etanol: Reaksi ireversibel seri: Dekomposisi aseton (seri terhadap ketena): 4 Reaksi Reversibel Berorde Satu Tinjau reaksi reversibel unimolekuler berorde satu: d C = - d C = d X = - R A k C k C 1 A 2 R A A0 dt C dt dt Persamaan kinetikanya: = + k = = = + 1 M X = - -     R0 C - - Re Ae C ln 1 1 k t M 1 M X C C A Ae C C ln X X A0 Ae Ae A Ae + -     A0 C M = Ae C Ae 2 C K 1 X k - CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii BBBBoooollllaaaakkkk-bbbbaaaalllliiiikkkk BBBBeeeerrrroooorrrrddddeeee 1111 Reaksi fase-cair reversibel berorde-satu: A Û R, dengan CA0 = 0,5 mol/liter dan CR0 = 0, berlangsung di dalam sebuah reaktor batch bervolume-tetap. A telah terkonversi sebesar 33,3% setelah 8 menit, sedangkan konversi kesetimbangan tercapai pada 66,7%. Tentukan persamaan kinetika reaksi ini! Soal Nomor 18
  • 6. 6 Reaksi Reversibel Berorde Dua Tinjaulah beberapa skema reaksi reversibel bimole-kuler berorde dua sebagai berikut: Persamaan kinetikanya: …? Nilai awal (pada t = 0): …? Dapat diselesaikan…! TTTThhhhiiiinnnnkkkk aaaabbbboooouuuutttt tttthhhhiiiissss⁄⁄⁄⁄ Is the approach of the concentration of a reagent A to equilibrium always monotonically decreasing if ? Thermodynamics tells nothing about kinetics. Thus, while [A] must go to its equilibrium value eventually, it may not go there directly. For example, the following is possible: Reaksi Ireversibel Paralel Reaksi ireversibel paralel elementer: Persamaan kinetikanya: ( ) 1 A 2 A 1 2 A - r = - A = + = + d C A k C k C k k C dt 1 A r = R = d C R k C dt 2 A r = S = d C S k C dt Pada t = 0: CA = CA0 CR = CR0 = 0 CS = CS0 = 0 k1 k2 R: desired product CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh PPPPaaaarrrraaaalllleeeellll Tinjaulah sebuah reaksi fase-cair dekomposisi A yang berlangsung menurut skema kinetika dengan persamaan kecepatannya sebagai berikut: A ® B + E rB = k1CA A ® D + E rD = k2CA Reaksi dilangsungkan secara isotermal dalam sebuah reaktor batch, dengan mula-mula hanya ada A dengan CA0 = 4 mol/L dalam pelarut inert. Pada t = 1200 detik, CA = 1,20 mol/L dan CB = 0,84 mol/L. Hitunglah: (a) harga k1 dan k2 (beserta satuannya) (b) harga CD dan CE pada t = 1200 detik. Soal Nomor 52 Reaksi Ireversibel Seri-1 Reaksi ireversibel seri elementer: Persamaan kinetikanya: d C r = = - A k C 1 A A dt d C r = = - R k C k C 1 A 2 R R dt d C r = = S k C 2 R S dt Pada t = 0: CA = CA0 CR = CR0 = 0 CS = CS0 = 0 Reaksi Ireversibel Seri-2 Kapan dan berapa CR maksimum? 0 d CR = dt 2 k k ( ) 2 1 k k 1 2 = C C    R,max A0 k -      2 t 1 = k k ln = max k 1 - k k 2 1 log mean Secara umum: Untuk sejumlah reaksi yang berlangsung seri/ konsekutif/ berurutan: tahap reaksi yang paling lambat yang akan menjadi penentu kecepatan reaksi secara keseluruhan
  • 7. 7 CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh SSSSeeeerrrriiii Reaksi seri elementer: berlangsung dalam sebuah reaktor sistem batch bervolume tetap. Mula-mula hanya ada A dengan CA0 = 120 mmol/m3. Jika CA = 85 mmol/m3 setelah reaksi berlangsung selama 12 menit, dan CR maksimum yang dicapai oleh reaksi ini adalah 60 mmol/m3, tentukan: (a) besarnya k1 dan k2 (b) waktu untuk mencapai CR maksimum (c) CA dan CS pada saat t pada butir (b) (d) CR dan CS pada t = 12 menit Profil CA, CR, dan CS versus t: CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:::: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii SSSSeeeeaaaarrrraaaahhhh SSSSeeeerrrriiii-PPPPaaaarrrraaaalllleeeellll Reaksi homogen: A B berlangsung dalam sebuah reaktor sistem batch bervolume tetap. Mula-mula hanya ada A. (a) Turunkan persamaan CA terhadap t. Jika k1 = 0,001 detik-1, berapakah rasio CA/CA0 setelah 1,5 menit? (b) Turunkan persamaan CB terhadap t. Jika k2 = 0,003 detik-1, k3 = 0,002 detik-1, dan CA0 = 0,2 gmol/dm3, berapakah CB setelah 2 menit? (c) Berapakah konsentrasi C setelah 1 menit? 2 menit? (d) Gambarkan profil SDC terhadap t. Kapankah CB mencapai maksimum? D C k3 k2 k1 (Sumber: Fogler, 1992) Problem Nauman, 2002, p. 71 SISTEM REAKTOR BATCH – VOLUME BERUBAH (VARIABLE VOLUME/ VARIABLE DENSITY) Beberapa asumsi untuk pendekatan: · Reaksi berlangsung dalam kondisi P tetap dan T tetap · Berlangsungnya reaksi diamati melalui perubahan volume sistem reaksi · Reaksi berlangsung hanya melalui satu persamaan stoi-kiometri tunggal. Volume sistem reaksi pada saat t (atau pada XA tertentu): ( ) 0 A A V = V 1 +e X Penentuan eA Besarnya eA ditentukan oleh: (1) persamaan stoikiometri reaksi (2) komposisi reaktan awal (termasuk inert) Tinjau reaksi: a A + … p P + … = = - V V X 1 X 0 A A V X 0 A A = e = A A0 A e = y d (Levenspiel; Hill) (Fogler) e atau: A
  • 8. 8 Ilustrasi: (1) Reaksi homogen fase-gas: A 4 R dalam sistem variable-volume batch reactor · Jika mula-mula hanya ada reaktan A, maka: … · Jika mula-mula campuran reaktan mempunyai komposisi: A sebanyak 50%-mol dan sisanya berupa inert, maka: … (2) Campuran gas dengan nA0 = 100, nB0 = 200, dan nI0 = 100, direaksikan dalam sebuah reaktor batch (variable-density),melalui reaksi: A + 3 B 6 R maka: … Pernyataan Kecepatan Reaksi Konsentrasi A setiap saat (t = t): ( ) A ( ) A A = = - n 1 X n = - A A0 1 X A A0 A 0 A A 1 X C V 1 X V C e +e + Kecepatan reaksi homogen berkurangnya A: 1 d n V dt r A A - = - A A d C r dt - = - (sistem batch, V tetap) d X r A dt C A0 A +e 1 X A A - = ( ) dt C d ln V d V - = = A e dt e C V r A0 A A0 A (sistem batch, V berubah) atau: CCCCoooonnnnttttoooohhhh SSSSooooaaaallll:: KKKKiiiinnnneeeettttiiiikkkkaaaa RRRReeeeaaaakkkkssssiiii HHHHoooommmmooooggggeeeennnn –– SSSSiiiisssstttteeeemmmm VVVVoooolllluuuummmmeeee BBBBeeeerrrruuuubbbbaaaahhhh Tentukan konstanta kecepatan reaksi orde-satu untuk berkurangnya A dalam reaksi fase-gas (dalam sebuah reaktor batch): 2 A ® R, pada kondisi tekanan tetap, reaktan berupa 80%-mol A ( sisanya berupa gas inert), dan volume campuran reaksi berkurang 20% dalam waktu 3 menit! Soal Nomor 41 Hill, 1977, p. 71, ch. 3 Problem Hill, 1977, p. 75, ch. 3