Bab9 kinetika kimia

download Bab9 kinetika kimia

of 31

  • date post

    27-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    1.622
  • download

    24

Embed Size (px)

Transcript of Bab9 kinetika kimia

  • 1. BAB 9

2. BAB 9. KINETIKA KIMIA9.1 TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI9.2 TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJUREAKSI9.3 HUKUM LAJU REAKSI9.4 FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI9.5 MEKANISME REAKSI9.6 ENZIM SEBAGAI KATALIS 3. 9.1 TEORI TUMBUKAN DARILAJU REAKSI LAJU REAKSI BERBANDING LURUS: - FREKUENSI TUMBUKAN (x) - FRAKSI MOLEKUL TERAKTIFKAN (f) - PELUANG UNTUK BERTUMBUKAN (p)Reaksi : A + BC+DLaju reaksi = f. p. x = f. p. [A].[B]= k. [A].[B] 4. 9.2 TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJU REAKSIDiagram koordinat reaksi eksoterm dan molekul teraktifkan NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)ON.O..COEnergi Potensial energi reaksi ke kanan NO2(g) + CO(g) energi reaksi ke kiriReaktanE reaksi Produk: NO(g) + CO2(g)Koordinat Reaksi 5. 9.3 HUKUM LAJU REAKSI NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)Laju reaksi Laju pengurangan konsentrasi reaktan terhadap waktu Laju kenaikan konsentrasi produk terhadap waktu Laju = - d[NO2] = - d[CO] = d[NO] = d[CO2]dt dtdtdt Reaksi umum : aA + bBcC + dD 1 d[A]1 d[B] 1 d[C] 1 d[D]Laju = -=-== a dtb dt cdtd dt 6. 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 meningkatnyakonsentrasi HI sebagai berikut:[HI] (mol/L 0,0050 0,010 0,020Laju (mol/L detik) 7,5 x 10-4 3,0 x 10-31,2 x 10-2a. Tentukan orde reaksi dan tulislah hukum lajunyab. Hitunglah tetapan laju dan nyatakan satuannyac. Hitunglah laju reaksi untuk HI dengan konsentrasi 0,0020 M 7. Penyelesaiana. Hukum laju pada dua konsentrasi [HI]1 dan[HI]2yang berbeda ialah:n laju1 = k([HI]1)n laju2[HI]2 laju = k([HI] )n 22laju = [HI]1 1n3,0 x 10-3 = 0,0107,5 x 10-4 0,00504 = (2)nn = 2 Hukum laju = k[HI]2 8. 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)2Jadi, k = 30 L mol-1 s-1c. 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 9. 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]0Laju = k (orde nol)Waktu (t) 10. Laju yang berkaitan pada dua atau lebih unsur kimia yangberbedaaA + bB Produk 1 d[A]1 d[B]Laju = -=-= - k [A]m [B]n a dtb dt 11. Reaksi Orde Pertama:Grafik: ln c vs tN2O5(g) 2NO2(g) + O2(g)ln [N2O5]Hukum laju = k [N2O5)Intersep = ln [N2O5]0-d[N2O5] = k[N2O5]dtd[N2O5] = -kdtSlope = - k [N2O5]Bila diintegrasikanln [N2O5]t ln [N2O5]0 = -kt[N2O5]t = [N2O5]0 e-ktWaktu paruh, t = ln 2 = 0,6931Waktu (t) kk 12. Contoh 9. 2Penguraian termal aseton pada suhu 600oC merupakan reaksiorde pertama dengan waktu paruh 80 detik1. Hitunglah nilai konstanta laju reaksi (k)2. Berapa waktu yang diperlukan agar 25% dari contoh aseton itu terurai 13. Penyelesaian1. k = 0,693/t = 0,693/80 detik = 8,7 x 10-3 detik-12. Jika yang terurai 25% maka yang tersisa = 100% - 25% = 75%[A]0 kt = 2,303 log[A]t (8,7 x 10-3) t = 2,303 (log 1,0/0,75) t = 23 detik 14. Reaksi Orde Kedua:Untuk reaksi 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) Hukum lajunya = k [NO2]2-d[NO2] = k[NO2]2dt(L mol-1)d[NO2] = -kdt[NO2]2[NO2]1Bila diintegrasikan Slope = 2 k 1 = 1 + 2 kt[NO2]t [NO2]02 = koefisien stoikiometri dari NO2Waktu (t) 15. Reaksi Orde Pertama SemuMerupakan reaksi orde kedua atau orde yang lebih tinggi tapimengikuti reaksi orde pertamaContoh: C + D hasil reaksiLaju reaksinya = k [C] [D]d[C]-= k [C] [D]; bila k[D] tetap maka laju reaksinya = k [C] dt d[C]atau -= k [C] dan k = k [D], k= tetapan laju orde 1 semudtdan waktu paruhnya (t ) = 0,693/k 16. Contoh 9. 3Reaksi radikal OH- dengan metana di atmosfir mempunyai konstantalaju 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/L2. Hitunglah waktu paruh metana bila [OH-] = 1,2 x 106 mol/L 17. Penyelesaian1. Laju reaksi = k [OH-] [CH4]karena [OH-] konstan maka konstanta laju reaksi = klaju 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-12. t = 0,693/k = 0,693/ 7,6 x 10-9 detik-1 = 2 tahun 11 bulan 18. 9.4 FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI1. Macam zat yang bereaksi2. Konsentrasi zat yang bereaksi Konsentrasi pereaksi berbanding lurus dengan laju reaksi3. Tekanan untuk reaksi yang melibatkan gas, karena konsentrasi gas berhubungan dengan tekanan4. 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 19. 5. Suhu semakin tinggi suhu maka energi kinetik molekul meningkat sehingga frekuensi tumbukan semakin tinggi sehingga laju reaksi meningkat Tetapan laju bervariasi secara eksponensial dengan kebalikan suhu k = A e-Ea/RT ln k = ln A - Ea RT ln k = ln A -( )( ) Ea R1T yabx 20. 6. Katalis zat yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak mengalami perubahan yang permanen Katalis homogen: fasa sama dengan reaktan Katalis heterogen: fasa berbeda dengan reaktanKatalis >< InhibitorContoh:Logam platina (Pt) mengkatalis reaksi hidrogenasi etena menjadi etanaH2 + C2H4PtC2H6 21. H2 EtilenaFasa gasFasa gasEtilena, C2H4 teradsorpsiC2H5,Zat antara Permukaan PtAtom H2teradsorpsiEtana, C2H6Etana, C2H6teradsorpsiterdesorpsi 22. KatalisEnergi PotensialPenghalang energitanpa katalisEa.f Ea.f Penghalang energidengan katalis Reaktan Ea.r Menurunkan energi aktivasiEa.r E ProdukKoordinat reaksi 23. 9.5 MEKANISME REAKSIMekanisme reaksi menyatakan jenis dan jumlah tahappada suatu reaksiReaksi Elementer Unimolekular :N2O5* NO2 + NO3 laju = k [N2O5*] Bimolekular : NO(g) + O3(g) NO2(g) + O2(g) laju = k [NO] [O3] Termolekular :I + I + Ar I2 + Ar laju = k [ I ]2 [Ar] laju = k [ I ]2 24. Contoh 9. 4Carilah molekularitas pada reaksi satu tahap beikut:a. NO + N2O5 3NO2b. 2NO + Cl22NOClc. Cl + Cl + MCl2 + Md. C6H5 CHC6H5 CH (isomer cis trans)NC CH CH - CN 25. 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) 26. 9.6 ENZIM SEBAGAI KATALISEnzim merupakan protein globular yang dapat mengkatalisisreaksi biokimia spesifikMekanisme Kerja EnzimE+SES EP E+PS = substrat; P = produk 27. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzima. pH muatan enzim bergantung pada pH lingkungannya dan mempengaruhi keaktifan dari sisi aktif enzimb. 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 28. 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 1,00 x 10-4 7,5 x 10-7 2,00 x 10-4 2,00 x 10-4 3,0 x 10-6 2,00 x 10-4 4,00 x 10-4 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 Mdan [CH3I] 2,0 x 10-5 M 29. 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 25oC3. 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 detik4. Pada suhu 600 K, konstanta laju untuk dekomposisi reaksi ordo pertama nitroetana : CH3CH2NO2 (g) C2H4 (g) + HNO2 (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 30. 5. Identifikasi setiap reaksi elementer berikut sebagai unimolekular, bimolekular, atau termolekular, dan tulislah hukum lajunya a. HCO + O2HO2 + CO b. CH3 + O2 + N2CH3O2N2 c. HO2NO2 HO2 + NO26. 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