KINETIKA KIMIA (15)

34
KINETIKA KIMIA

description

KINEMATIKA KIMIA

Transcript of KINETIKA KIMIA (15)

Page 1: KINETIKA KIMIA (15)

KINETIKA KIMIA

Page 2: KINETIKA KIMIA (15)

Pendahuluan

Perubahan kimia secara sederhana ditulis dalam persamaan reaksi dengan koefisien seimbang

Namun persamaan reaksi tidak dapat menjawab 3 isu penting1. Seberapa cepat reaksi berlangsung2. Bagaimana konsentrasi reaktan dan produk

saat reaksi selesai3. Apakah reaksi berjalan dengan sendirinya dan

melepaskan energi, ataukah ia memerlukan energi untuk bereaksi?

Page 3: KINETIKA KIMIA (15)

Pendahuluan lanjutan

Kinetika kimia adalah studi tentang laju reaksi, perubahan konsentrasi reaktan (atau produk) sebagai fungsi dari waktu

Reaksi dapat berlangsung dengan laju yang bervariasi, ada yang serta merta, perlu cukup waktu (pembakaran) atau waktu yang sangat lama seperti penuaan, pembentukan batubara dan beberapa reaksi peluruhan radioaktif

Page 4: KINETIKA KIMIA (15)

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Pada kondisi tertentu masing-masing reaksi memiliki karakteristik laju masing-masing yang ditentukan oleh sifat kimia reaktan

Pada suhu kamar:H2(g) + F2(g) 2HF(g) sangat cepat

3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) sangat lambat

Page 5: KINETIKA KIMIA (15)

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Konsentrasi: molekul-molekul harus bertumbukan agar terjadi reaksi dalam konteks ini laju reaksi proporsional dengan konsentrasi reaktan

Keadaan fisik: molekul-molekul harus bercampur agar dapat bertumbukan

Temperatur: molekul harus bertumbukan dengan energi yang cukup untuk bereaksi

Page 6: KINETIKA KIMIA (15)

Mengekspresikan Laju Reaksi

tx

ttxx

12

12

waktuPerubahan posisiPerubahan Gerak Laju

ttt

A)Konst (AKonst AKonst waktuPerubahan

A ikonsentrasPerubahan reaksiLaju

12

12

tB

tALaju

Page 7: KINETIKA KIMIA (15)

Laju Reaksi Rerata, Instan dan Awal

Waktu (s) Konsentrasi O3 (mol/L)

0,010,020,030,040,050,060,0

3,20 x 10-5

2,42 x 10-5

1,95 x 10-5

1,63 x 10-5

1,40 x 10-5

1,23 x 10-5

1,10 x 10-5

C2H4(g) + O3(g) C2H4O(g) + O2(g)Konsentrasi O3 pada beberapa waktu dalamReaksinya dengan C2H4 pada 303 K

Page 8: KINETIKA KIMIA (15)

Plot Konsentrasi vs Waktu

Page 9: KINETIKA KIMIA (15)

Ekspresi Laju dalam Konsentrasi Reaktan dan Produk

tI

tH

tHILaju

tHI

tI

tHLaju

gHIgI(g)H

tO

tOHC

tO

tHCLaju

22

22

22

242342

22

atau21

)(2)(HImembentuk iodinedan hidrogen reaksiUntuk

Page 10: KINETIKA KIMIA (15)

Soal Latihan

Karena menghasilkan produk gas non polusi, hidrogen sebagai bahan bakar roket dan sumber energi masa depan: 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)

1. Tuliskan laju reaksi ini dalam suku perubahan [H2], [O2] dan [H2O] terhadap waktu

2. Saat O2 turun pada 0,23 mol/L.s berapa kenaikan terbentuknya H2O?

Page 11: KINETIKA KIMIA (15)

Persamaan Laju dan komponennya

Untuk reaksi umum:aA + bB + ... cC + dD + ...

Persamaan lajunya berbentukLaju = k[A]m[B]n

Konstanta proporsionalitas k disebut juga konstanta laju dan karakteristik untuk reaksi pada suhu tertentu serta tidak berubah saat reaksi terjadi

m dan n disebut orde reaksi didefinisikan sejauhmana laju reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi masing-masing reaktan

Komponen persamaan laju: laju, orde reaksi dan konstanta laju harus ditentukan berdasarkan eksperimen bukan berdasarkan persamaan stoikiometris yang seimbang

Page 12: KINETIKA KIMIA (15)

Menentukan Laju Awal

Metoda Spektrometri Metoda Konduktometri Metoda Manometri Metoda Penentuan kimia secara

langsung

Page 13: KINETIKA KIMIA (15)

Terminologi Orde Reaksi

NO(g) + O3(g) NO2(g) + O2(g) Persamaan laju hasil eksperimen

Laju = k[NO][O3] Reaksi dikatakan orde satu

terhadap NO dan orde satu terhadap O3 dan secara overall reaksi berorde dua

Page 14: KINETIKA KIMIA (15)

Menentukan Orde Reaksi

Misalkan suatu reaksi:O2(g) + 2NO(g) 2NO2(g)

Persamaan laju dituliskan sebagaiLaju = k[O2]m[NO]n

Untuk menentukan orde reaksi kita harus melakukan serangkaian eksperimen masing-masing dimulai dengan satu set konsentrasi reaktan yang berbeda-beda dan dari masing-masing akan diperoleh laju awal

Page 15: KINETIKA KIMIA (15)

Laju Awal serangkaian eksperimen pada reaksi O2 dan NO

EksperimenKonsentrasi reaktan awal

(mol/L) Laju awal (mol/L.s)

O2 NO

12345

1,10 x 10-2 2,20 x 10-2 1,10 x 10-2 3,30 x 10-2 1,10 x 10-2

1,30 x 10-2 1,30 x 10-2 2,60 x 10-2 1,30 x 10-2 3,90 x 10-2

3,21 x 10-3 6,40 x 10-3 12,8 x 10-3 9,60 x 10-3 28,8 x 10-3

Page 16: KINETIKA KIMIA (15)

Soal Latihan

Salah satu reaksi gas yang terjadi dalam kendaraan adalah:NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)Laju = k[NO2]m[CO]n

Jika diketahui data sebagai berikut, tentukan orde reaksi keseluruhan

Eksperimen

Laju awal (mol/L.s)

[NO2] awal (mol/L)

[CO] awal (mol/L)

123

0,00500,0800,0050

0,100,400,10

0,100,100,20

Page 17: KINETIKA KIMIA (15)

Persamaan laju Integral Perubahan Konsentrasi terhadap waktu

2

0

2

0

0

k[A] laju dua orde Reaksi11

dua orde reaksiUntuk

lnln :}Alaju {satu orde Reaksi

lnmaka

B A reaksi Misal

ktAA

AktAlaju

ktAAk

ktAAAk

tA

AkLajuatautALaju

t

t

t

Page 18: KINETIKA KIMIA (15)

Soal Latihan

Siklobutana (C4H8) terdekomposisi pada 1000oC menjadi dua molekul etilen (C2H4) dengan konstanta laju reaksi orde satu 87 s-1

1. Jika konsentrasi awal siklobutana 2,00 M berapa konsentrasinya setelah 0,010 s?

2. Berapa fraksi siklobutana terdekomposisi pada waktu tersebut

Page 19: KINETIKA KIMIA (15)

Menentukan Orde Reaksi dari Persamaan Laju Integral

0011lnlnA

ktA

AktAt

t

Page 20: KINETIKA KIMIA (15)

Waktu Paruh Reaksi

Page 21: KINETIKA KIMIA (15)

Pengaruh Temperatur Terhadap Laju Reaksi

Page 22: KINETIKA KIMIA (15)

Persamaan Arrhenius

121

2

11

22

/

11ln

1lnln

1lnln

1lnln

TTREa

kk

TREaAk

TREaAk

TREaAk

Aek RTEa

Page 23: KINETIKA KIMIA (15)

Pengaruh Konsentrasi dan Temperatur

Page 24: KINETIKA KIMIA (15)

Diagram Tingkat Energi

Page 25: KINETIKA KIMIA (15)

Pengaruh Struktur Molekul : Faktor Frekuensi

Tumbukan Efektif: molekul harus bertumbukan sedemikian rupa sehingga atom yang bereaksi melakukan kontak dengan energi yang cukup sehingga membentuk produk

2 kriteria: energi yang cukup dan orientasi molekul yang tepat

Page 26: KINETIKA KIMIA (15)

Teori Keadaan Transisi

Page 27: KINETIKA KIMIA (15)

Diagram Energi dan Keadaan Transisi 3 Jenis Reaksi

Page 28: KINETIKA KIMIA (15)

Diagram Energi Reaksi 2 Tahap

Page 29: KINETIKA KIMIA (15)

Diagram Energi Reaksi Katalisis dan Non Katalisis

Page 30: KINETIKA KIMIA (15)

Reaksi Orde Nol

Pada reaksi orde nol, kecepatan reaksi tidak tergantung pada konsentrasi reaktan.

Persamaan laju reaksi orde nol dinyatakan sebagai :

- = k0 A - A0 = - k0 . t

A = konsentrasi zat pada waktu tA0 = konsentrasi zat mula – mula

Contoh reaksi orde nol ini adalah reaksi heterogen pada permukaan katalis.

dtdA

Page 31: KINETIKA KIMIA (15)

Reaksi Orde SatuPada reaksi prde satu, kecepatan reaksi berbanding lurus

dengan konsentrasi reaktan.Persamaan laju reaksi orde satu dinyatakan sebagai :

- = k1 [A]

- = k1 dt

ln = k1 (t – t0)

Bila t = 0 A = A0ln [A] = ln [A0] - k1 t [A] = [A0] e-k1t

Tetapan laju (k1) dapat dihitung dari grafik ln [A] terhadap t, dengan –k1 sebagai gradiennya.

dtdA

][AdA

][]0[

AA

Page 32: KINETIKA KIMIA (15)

Waktu paruh (t1/2) adalah waktu yang dibutuhkan agar konsentrasi reaktan hanya tinggal setengahnya. Pada reaksi orde satu, waktu paruh dinyatakan sebagai

k1 = ln

k1 =

t1/21

2/11

2/1693,0t

Page 33: KINETIKA KIMIA (15)

Reaksi Orde Dua

Persamaan laju reaksi untuk orde dua dinyatakan sebagai :

- = k2 [A]2 - = k2 t

- = k2 (t – t0)

Page 34: KINETIKA KIMIA (15)

Tetapan laju (k2) dapat dihitung dari grafik 1/A terhadap t dengan k2 sebagai gradiennya.