Dokumen tersebut membahas tentang laju reaksi dan kinetika kimia. Secara singkat, dokumen menjelaskan bahwa: 1) Laju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan produk terbentuk. 2) Kinetika kimia mempelajari laju reaksi kimia dan mekanisme reaksinya. 3) Faktor seperti konsentrasi reaktan, temperatur, dan kehadiran katalis dapat mempengaruhi la

1. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Laju Reaksi

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. 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. 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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Bagaimana Memonitornya ?
Pengurangan massa
Gas yang dilepaskan
Intensitas warna
Perubahan tekanan
Beberapa analisis kimia

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. 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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Stirring bar

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. 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. 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. 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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Teori Laju Reaksi
Teori Tumbukan
tumbukan
Tumbukan
etuna
oksigen
karbon dioxida
air

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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Reaction ProfileProfil Reaksi

16. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Examples of
Reaction Profile
Contoh Profil
Reaksi

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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Kembali ke ……
Reaksi dekomposisi N2O5
2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g)

19. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Dekomposisi Reaksi N2O5
Hasil
ekperimen Laju produksi
O2 berkurang

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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Plot Data

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. 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. 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. 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. 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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Contoh : N2O5
Diambil dari dekomposisi N2O5
Hukum laju : v = k[N2O5]x
Tujuannya adalah mencari x

28. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Contoh N2O5
Eksp. 1
Eksp. 2
Kita bagi persamaan eksperimen 1 dengan
persamaan eksperimen 2

29. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Contoh yang lebih kompleks
Untuk reaksi dibawah diperoleh hasil :

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. 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. 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. 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. 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. 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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Pengaruh Temperatur
Laju reaksi sangat bergantung dengan temperatur
Berikut adalah konstanta
reaksi dekomposisi N2O5
pada berbagai temperatur

37. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Waktu Paruh Reaksi Orde 2

38. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Persamaan yang menyatakan hubungan ini
adalah persamaan Arrhenius
Pengaruh
Temperatur

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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Hasil dari perhitungan data N2O5

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. 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. 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. 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. 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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
e
n
e
r
g
i
Koordinat reaksi
Ea1
Ea2
Tahap I
Ea3
Tahap II
Tahap III

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. 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. 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. Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo
Aksi Katalis

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