9/10/2012

1

KINETIKA KIMIAPendahuluan (bagian 2)

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia - FMIPAUniversitas Gadjah Mada (UGM)

Drs. Iqmal Tahir, M.Si.

Laboratorium Kimia Fisika,, Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 55281

Tel : 087 838 565 047; Fax : 0274-565188 Email :

iqmal@ugm.ac.id atau iqmal.tahir@yahoo.com

Website :http://iqmal.staff.ugm.ac.id

http://iqmaltahir.wordpress.com

Ilmu KimiaIlmu kimia selalu melibatkan pengukuran;

Apa yang harus diukur ahli kimia dan bagaimana cara melakukannya ……

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

Metoda saintifik…

iqmal@ugm.ac.idLABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

Ilmu Kimia…?…kajian ilmu yang mempelajari komposisi, struktur, dan sifat materi serta perubahan yang menyertainya.

iqmal@ugm.ac.id

C2H5OH + 3 O22 CO2 + 3 H2O + Energi

Reaktan Produk

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

Kimia adalah…Kajian fisik yang mencari fenomena di alam yang dapat digunakan untuk memprediksi sifat dan kelakuan materi. materi.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

economics

pharmacy

chemistry

Kimia sebagai pusat ilmu

iqmal@ugm.ac.id

science ofmaterial

biology

medicine

adminis-tration

physicspatent

application

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

9/10/2012

2

Analytical

Organic Chemistry

InorganicChemistryDidactics

inChemistry

Physics

Cross-links in Chemical Subjects

iqmal@ugm.ac.id

Bio-chemistry

ChemicalEngineering

PhysicalChemistry

yChemistry

ChemicalInformation

Ruang lingkup kimia fisika

Thermodinamika kimia dan kesetimbanganKinetika kimiaKimia kuantum

iqmal@ugm.ac.id 8

Spektroskopi kimiaThermodinamika statistik

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

Kinetika kimiaMerupakan bidang ilmu yang mempelajari sistem kimia yang tergantung pada waktu. Contoh : sistem yang memiliki komposisi kimia yang berubah selama perubahan waktu tertentu.Membicarakan mengenai dinamika reaksi kimia, meliputi laju reaksi dan mekanisme reaksi yang terjadi. Kinetika kimia dapat memberikan informasi

iqmal@ugm.ac.id 9

Kinetika kimia dapat memberikan informasi mengenai mekanisme reaksi, sedangkan termodinamika banyak digunakan untuk meramalkan dapat atau tidaknya reaksi berlangsung atau membuktikan kebenaran dari langkah reaksi dalam bentuk mekanisme.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

Kinetika reaksi

)()(23)(

21

322 gNHgHgN →+

Kasus

)()(21)( 222 lOHgOgH →+

1/ −⋅Δ molkJGor

-16.63

-237.192

Termodinamika: membuktikan reaksi berlangsung spontan(reaksi akan dapat berlangsung)Termodinamika : tidak akan dapat menjawab

(1) Bagaimana reaksi dapat terjadi ?

(2) Berapa cepat reaksi terjadi ?

(3) Bagaimana mekanisme reaksi yang terjadi ?

)()(23)(

21

322 gNHgHgN →+

)()(21)( 222 lOHgOgH →+

T, P, katalis

T, katalis

Kinetika kimiaKinetika reaksi

Kinetika kimia

Mengkaji laju dan mekanisema suatu reaksi kimia

Sistem reaksi tidak berada dalam keadaankesetimbangan

Sistem dalam konsep kimiaTertutup Terbuka

→ →

↔ materi↔ energi ↔ energi, materi tidak materi ×

Energi ×

iqmal@ugm.ac.id 12

Sistem terbuka Sistem tertutup Sistem terisolasiContoh :- Sistem fasa cair yang dipanaskan

dalam tabung pemanas maka akanterjadi perubahan fasa cair menjadifasa gas yang dapat keluar darisistem cair tersebut

- Reaksi pada katalis padat yang umumnya merupakan reaksiheterogen.

- Reaksi didalam organisme yang mengakibatkan terjadinya perubahansenyawa sebagai hasil metabolismeyang tercampur dengan lingkunganmediumnya.

Contoh :- Model reaksi fase cair dalamtabung reaksi tertutup makayang dilihat fasa cair dan uapyang selalu ada bersamadalam satu sistem.

- Model reaksi dalam fase gas pada piston tertutup.

Contoh :- Model reaksi dalam fase cairdalam kontainer terisolasi.

9/10/2012

3

REAKSI KIMIAReaksi Produk

Reaksi terjadi jika produk reaksi memiliki energibebas yang lebih rendah dari reaktan

iqmal@ugm.ac.id 13LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

Variabel makroskopik yang berpengaruh pada laju reaksi

TemperaturTekanan dan volumeKomposisi kimia (konsentrasi reaktan, konsentrasi senyawa inert katalis)

iqmal@ugm.ac.id 14

konsentrasi senyawa inert, katalis)Efek permukaan; reaksi heterogen

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

TEMPERATURTemperatur sangat berpengaruh pada laju reaksi. Laju reaksi umumnya akan mengalami peningkatan dengan adanyakenaikan temperatur. Fenomena ini sudah dipelajari oleh Arhenius

iqmal@ugm.ac.id 15

Reaksi kimia dalam sistem kinetik umumnya harus dipelajari padakondisi temperatur konstan yang disebut reaksi isothermal.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

TEKANAN DAN VOLUMEPada studi kinetik yang melibatkan gas maka variabel tekanan dan volume sangat penting untuk dijaga, misalnya reaksi yang dilakukan pada suatu wadah dengan tekanan tetap.

iqmal@ugm.ac.id 16

Untuk reaksi padatan dan cairan maka tekanan akan dapat terkontrol dengan mudah, sedangkan volume relatif tidak banyak mengalami perubahan kecuali pada cairan yang memiliki kompresibilitas tinggi.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

KOMPOSISI KIMIA : konsentrasi reaktan

Konsentrasi reaktan merupakan hal yang selalu dikaji yaitu denganpenentuan konsentrasi tiap-tiap spesies sebagai variabel penentu lajureaksi. Reaksi : A B

iqmal@ugm.ac.id 17

Untuk reaksi gas konsentrasi ditentukan secara tidak langsung yaitudengan penentuan tekanan, volume dan temperatur. Untuk reaksi fase cair maka tekanan menjadi faktor kedua untukmenghitung konsentrasi. Keadaan stokiometri reaksi berkaitan dengan konsentrasi-konsentrasitiap spesies yang terlibat dalam reaksi.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

KOMPOSISI KIMIA : konsentrasi senyawa inert,

Pada beberapa kasus dijumpai penambahan suatu senyawa yang tidakterlibat dalam reaksi (dapat dipertimbangkan sebagai bersifat inert) tetapi dapat memberikan efek pada laju reaksi. Contoh :- Pada dekomposisi termal fase gas dari senyawa hidrokarbon, eter,

dan aldehid, penambahan sejumlah kecil hidrogen, helium, ataunitrogen dapat meningkatkan laju reaksi.

iqmal@ugm.ac.id 18LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

9/10/2012

4

KOMPOSISI KIMIA : katalisKatalis adalah suatu bahan tertentu yang jika ditambahkan ke sistem reaksi dapat mengakibatkan perubahan laju reaksi kimia.

LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

KOMPOSISI KIMIA : katalisEnzim termasuk jenis katalis biologis

iqmal@ugm.ac.id 20LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM

EFEK PERMUKAANSistem reaksi yang berjalan pada fase yang seragam atau pada fasefisik yang sama disebut sebagai reaksi homogen. Selain itu apabilareaksi terjadi pada antar muka dua fase maka dikatakan reaksiheterogen.Luas permukaan bertambah besar maka efektivitas reaksi akansemakin tinggi

iqmal@ugm.ac.id 21LABORATORIUM KIMIA FISIKAJurusan Kimia – FMIPA, UGM