Bab9-Kinetika Kimia

download Bab9-Kinetika Kimia

of 31

  • date post

    01-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    58
  • download

    5

Embed Size (px)

Transcript of Bab9-Kinetika Kimia

BAB 9

BAB 9. KINETIKA KIMIA9.1 TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI 9.2 TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJU REAKSI 9.3 HUKUM LAJU REAKSI 9.4 FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI 9.5 MEKANISME REAKSI 9.6 ENZIM SEBAGAI KATALIS

9.1 TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI LAJU REAKSI BERBANDING LURUS: - FREKUENSI TUMBUKAN (x) - FRAKSI MOLEKUL TERAKTIFKAN (f) - PELUANG UNTUK BERTUMBUKAN (p) Reaksi : A + B C+D Laju reaksi = f. p. x = f. p. [A].[B] = k. [A].[B]

9.2 TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJU REAKSIDiagram koordinat reaksi eksoterm dan molekul teraktifkanNO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)O N.O..CO

Energi Potensial

energi reaksi ke kanan NO2(g) + CO(g) Reaktan energi reaksi ke kiri

E reaksiProduk: NO(g) + CO2(g)

Koordinat Reaksi

9.3 HUKUM LAJU REAKSINO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

Laju reaksi

Laju pengurangan konsentrasi reaktan terhadap waktu Laju kenaikan konsentrasi produk terhadap waktuLaju = - d[NO2] = - d[CO] = d[NO] = d[CO2] dt dt dt dt

Reaksi umum :

aA + bB

cC + dDd[C] 1 d[D] = dt d dt

Laju = -

1 d[A] 1 d[B] 1 == a dt b dt c

Contoh 9. 1Pada suhu tinggi, HI bereaksi menurut persamaan berikut: 2 HI(g) H2(g) + I2(g) Pada suhu 443C laju reaksi meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi HI sebagai berikut: [HI] (mol/L Laju (mol/L detik) 0,0050 7,5 x 10-4 0,010 3,0 x 10-3 0,020 1,2 x 10-2

a. Tentukan orde reaksi dan tulislah hukum lajunya b. Hitunglah tetapan laju dan nyatakan satuannya c. Hitunglah laju reaksi untuk HI dengan konsentrasi 0,0020 M

Penyelesaiana. Hukum laju pada dua konsentrasi [HI]1 dan[HI]2yang berbeda ialah: n laju2 [HI]2 laju1 = k([HI]1)n laju = k([HI] )n laju = [HI]2 2 1 1

3,0 x = 0,010 7,5 x 10-4 0,0050 4 = (2)n

10-3

n

n = 2

Hukum laju = k[HI]2

b. Tetapan laju k dihitung dengan memasukan nilai pada set data yang mana saja dengan menggunakan hukum laju yang sudah ditetapkan. Misalnya, jika kita ambil set data pertama: 7, 5 x 10-4 mol L-1 s-1 = k(0,0050 mol L-1)2 Jadi, k = 30 L mol-1 s-1 c. Laju dapat dihitung untuk [HI] = 0,0020 M: laju = k[HI]2 = (30 L mol-1 s-1)(0,0020 mol L-1)2 = 1,2 x 10-4 mol L-1 s-1

Orde ReaksiReaksi Orde NolaA ProdukLaju = k [A]n......n = orde reaksi (tidak berkaitan langsung dengan koefisien a) -d[A] = k [A]0 dt [A] d[A] = -kdt [A] [A]0 = -kt [A]0 Laju = k (orde nol)

Waktu (t)

Laju yang berkaitan pada dua atau lebih unsur kimia yang berbeda

aA + bB Produk 1 d[A] 1 d[B] Laju = == - k [A]m [B]n a dt b dt

Reaksi Orde Pertama:N2O5(g) 2NO2(g) + O2(g) Hukum laju = k [N2O5) -d[N2O5] = k[N2O5] dt d[N2O5] = -kdt [N2O5] Bila diintegrasikan ln [N2O5]t ln [N2O5]0 = -kt [N2O5]t = [N2O5]0 e-kt Waktu paruh, t = ln 2 = 0,6931 k kln [N2O5]

Grafik: ln c vs tIntersep = ln [N2O5]0

Slope = - k

Waktu (t)

Contoh 9. 2Penguraian termal aseton pada suhu 600oC merupakan reaksi orde pertama dengan waktu paruh 80 detik 1. Hitunglah nilai konstanta laju reaksi (k) 2. Berapa waktu yang diperlukan agar 25% dari contoh aseton itu terurai

Penyelesaian1. k = 0,693/t = 0,693/80 detik = 8,7 x 10-3 detik-1 2. Jika yang terurai 25% maka yang tersisa = 100% - 25% = 75% kt = 2,303 log [A]0 [A]t

(8,7 x 10-3) t = 2,303 (log 1,0/0,75) t = 23 detik

Reaksi Orde Kedua:Untuk reaksi2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)

Hukum lajunya = k [NO2]2 -d[NO2] = k[NO2]2 dt d[NO2] = -kdt [NO2]2 Bila diintegrasikan

1 (L mol-1) [NO2]

Slope = 2 k

1 = 1 + 2 kt [NO2]t [NO2]02 = koefisien stoikiometri dari NO2Waktu (t)

Reaksi Orde Pertama SemuMerupakan reaksi orde kedua atau orde yang lebih tinggi tapi mengikuti reaksi orde pertama Contoh: C + D hasil reaksi Laju reaksinya = k [C] [D] d[C] = k [C] [D]; bila k[D] tetap maka laju reaksinya = k [C] dt atau d[C] dt = k [C] dan k = k [D], k= tetapan laju orde 1 semu

dan waktu paruhnya (t ) = 0,693/k

Contoh 9. 3Reaksi radikal OH- dengan metana di atmosfir mempunyai konstanta laju reaksi pada suhu 25oC sebesar 6,3 x 10-15 mol/L detik. Reaksinya: OH- (g) + CH4 (g) H2O (g) + CH3- (g)

1. Tentukan hukum laju reaksi orde pertama semu jika OH- konstan dan hitunglah k jika [OH-] = 1,2 x 106 mol/L 2. Hitunglah waktu paruh metana bila [OH-] = 1,2 x 106 mol/L

Penyelesaian1. Laju reaksi = k [OH-] [CH4] karena [OH-] konstan maka konstanta laju reaksi = k laju reaksi menjadi = k [CH4]; dan k = k [OH-] k = (6,3 x 10-15 mol/L detik) (1,2 x 106 mol/L) = 7,6 x 10-9 detik-1 2. t = 0,693/k = 0,693/ 7,6 x 10-9 detik-1 = 2 tahun 11 bulan

9.4 FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI1. Macam zat yang bereaksi 2. Konsentrasi zat yang bereaksi Konsentrasi pereaksi berbanding lurus dengan laju reaksi 3. Tekanan untuk reaksi yang melibatkan gas, karena konsentrasi gas berhubungan dengan tekanan 4. Luas permukaan semakin halus bentuk zat yang bereaksi semakin cepat laju reaksi. Contoh: laju reaksi Alumunium dalam bentuk serbuk > laju reaksi alumunium dalam bentuk batangan

5. Suhu semakin tinggi suhu maka energi kinetik molekul meningkat sehingga frekuensi tumbukan semakin tinggi sehingga laju reaksi meningkatTetapan laju bervariasi secara eksponensial dengan kebalikan suhu

k = A e-Ea/RTln k = ln A Ea RT ln k = ln A -

( )( )Ea R 1 T

y

a

b

x

6. Katalis zat yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak mengalami perubahan yang permanen Katalis homogen Katalis heterogen Katalis Contoh:Logam platina (Pt) mengkatalis reaksi hidrogenasi etena menjadi etana

: fasa sama dengan reaktan : fasa berbeda dengan reaktan

>< Inhibitor Pt

H2 + C2H4

C2H6

Etilena Fasa gas

H2 Fasa gas Etilena, C2H4 teradsorpsi C2H5, Zat antara

Permukaan Pt

Atom H2 teradsorpsi Etana, C2H6 teradsorpsi

Etana, C2H6 terdesorpsi

Energi Potensial

Penghalang energi tanpa katalis

KatalisMenurunkan energi aktivasiEa.r

Ea.f

Ea.f

Penghalang energi dengan katalis

Reaktan

Ea.r E

Produk Koordinat reaksi

9.5 MEKANISME REAKSIMekanisme reaksi menyatakan jenis dan jumlah tahap pada suatu reaksi

Reaksi ElementerUnimolekular : Bimolekular : Termolekular : N2O5* NO2 + NO3 laju = k [N2O5*] NO(g) + O3(g) NO2(g) + O2(g) laju = k [NO] [O3] I + I + Ar I2 + Ar laju = k [ I ]2 [Ar] laju = k [ I ]2

Contoh 9. 4Carilah molekularitas pada reaksi satu tahap beikut: a. NO + N2O5 b. 2NO + Cl2 c. Cl + Cl + M d. C6H5 CH NC CH 3NO2 2NOCl Cl2 + M C6H5 CH (isomer cis trans) CH - CN

Penyelesaiana. bimolekular (2 molekul yaitu NO dan N2O5) b. termokular (3 molekul yaitu 2 molekul NO dan 1 molekul Cl2) c. termokular (3 molekul yaitu Cl, Cl, dan M) d. unimolekular (1 molekul)

9.6 ENZIM SEBAGAI KATALISEnzim merupakan protein globular yang dapat mengkatalisis reaksi biokimia spesifik

Mekanisme Kerja Enzim

E+S

ES

EP

E+P

S = substrat; P = produk

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim a. pH muatan enzim bergantung pada pH lingkungannya dan mempengaruhi keaktifan dari sisi aktif enzim b. Suhu suhu dapat merusak struktur tiga dimensi dari enzim (protein) c. Aktivator aktivitas enzim dapat meningkat dengan adanya ion-ion anorganik. Contohnhya: ion Cl- pada enzim amilase air liur

LATIHAN SOAL-SOAL1. Dalam mengkaji reaksi piridina (C5H5N) dengan metil iodida (CH3I) dalam larutan benzena, berikut ini adalah data laju reaksi awal yang diukur pada suhu 25oC untuk berbagai konsentrasi awal dari dua reaktan: [C5H5N] (mol/L) [CH3I](mol/L) Laju(mol/L detik) 1,00 x 10-4 2,00 x 10-4 2,00 x 10-4 1,00 x 10-4 2,00 x 10-4 4,00 x 10-4 7,5 x 10-7 3,0 x 10-6 6,0 x 10-6

a. Tentukan hukum laju untuk reaksi ini b. Hitunglah konstanta laju dan nyatakan satuannya c. Hitunglah laju reaksi untu larutan dengan [C5H5N] 5,0 x 10-5 M dan [CH3I] 2,0 x 10-5 M

2. Senyawa A terurai membentuk B dan C pada reaksi yang mengikuti ordo pertama. Pada suhu 25oC konstanta laju reaksinya adalah 0,0450 detik-1. Hitunglah waktu paruh zat A pada suhu 25oC 3. Dimerisasi tetrafluoroetilena (C2F4) menjadi oktafluorosiklobutana (C4F8) mempunyai orde kedua untuk pereaksi C2F4 dan pada suhu 450 K konstanta lajunya k = 0,0448 L mol-1 detik-1. Jika konsentrasi awal C2F4 0,100 M, berapa konsentrasinya sesudah 250 detik 4. Pada suhu 600 K, konstanta laju untuk dekomposisi reaksi ordo pertama C2H4 (g) + HNO2 (g) nitroetana : CH3CH2NO2 (g) adalah 1,9 x 10-4 detik-1. Sampel CH3CH2NO2 dipanaskan pada suhu 600 K dan pada suhu ini tekanan parsial awalnya adalah 0,078 atm. Hitunglah tekanan parsialnya setelah 3 jam

5. Identifikasi setiap reaksi elementer berikut sebagai unimolekular, bimolekular, atau termolekular, dan tulislah hukum lajunya a. HCO + O2 HO2 + CO b. CH3 + O2 + N2 CH3O2N2 c. HO2NO2 HO2 + NO2 6. Tetapan laju dari reaksi elementer: BH4- (aq) + NH4+ (aq) BH3NH3 (aq) + H2 (g)

ialah k = 1,94 x 10-4 L/mol detik pada suhu 30oC dan reaksi memiliki energi aktivasi 161 kJ/mol. Hitunglah tetapan laju reaksi di atas pada suhu 40oC