Kinetika kimia - Universitas · PDF file •Kinetika reaksi adalah studi tentang laju...

Click here to load reader

  • date post

    04-Feb-2020
  • Category

    Documents

  • view

    77
  • download

    3

Embed Size (px)

Transcript of Kinetika kimia - Universitas · PDF file •Kinetika reaksi adalah studi tentang laju...

  • Kinetika kimia Shinta Rosalia Dewi

  •         

    mendesain

    Termodinamika

    Mekanika fluida reaktor kimia

    Pindah panas

    neraca massa

    ekonomi

    Kinetika Reaksi

    Pendahuluan

  • Pendahuluan (cont’)

    • Kinetika reaksi 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

  • Pendahuluan (cont’)

    • Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi pereaksi atau bertambahnya konsentrasi produk per satuan waktu.

    • Laju reaksi mempunyai satuan mol per liter per detik (mol. L-1. s-1 atau M.s-1).

    • Laju pengurangan reaktan dinyatakan sebagai -r, sedangkan laju pembentukan produk dinyatakan sebagai +r.

  • Mengekspresikan Laju Reaksi

     

      A

    A B R

    dN r k[A][B]

    dt

    ttt 

     

     

    A)Konst (AKonst AKonst

    waktuPerubahan

    A ikonsentrasPerubahan reaksiLaju

    12

    12

        t

    B

    t

    A Laju

     

     

  • Ekspresi Laju dalam Konsentrasi Reaktan dan Produk

           

         

         

      

               

       

     

            

      

           

      

    2 4 3 2 4 2

    2 4 3 2 4 2

    2 2

    2 2

    2 2

    C H O C H O O

    C H O C H O O Laju

    t t t t

    H (g) I (g) 2HI(g)

    H I HI1 Laju

    t t 2 t

    HI H I Laju 2 2

    t t t

    Untuk reaksi hidrogen dan iodine membentuk HI

    atau

  • Soal latihan

    Laju pembentukan NO(g) pada reaksi 2NOBr(g) 2NO(g) + Br2(g) adalah sebesar 1,6 x 10-4 M/s. berapa laju konsumsi NOBr?

  •  

     

     

    4

    -4 -5

    4 4

    d[NO] 1,6x10 M/ s

    dt

    1 d[NO] 1 d[NOBr] r

    2 dt 2 dt

    sehingga r = 0,5x1,6x10 M/s = 8x10 M/s

    d[NOBr] dan 2 x r=2 x (8x10 M/ s) 1,6x10 M/ s

    dt

  • Soal Latihan

    Karena menghasilkan produk gas non polusi, hidrogen digunakan sebagai bahan bakar roket dan sumber energi masa depan:

    2H2(g) + O2(g)  2H2O(g)

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

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

  •  

         

       

        

    2

    2 2 2

    2 2

    2 2

    d[O ] 0,23mol /L

    dt

    d[H ] d[O ] d[H O]1 1 laju

    2 dt dt 2 dt

    d[O ] d[H O]1 0,23mol / L

    dt 2 dt

    d[H O] d[O ] 2 2x0,23mol / L 0,46mol / L

    dt dt

  • Laju reaksi

    • Apabila diberikan satu komponen reaksi, i, dan laju perubahan jumlah mol komponen i adalah dNi/dt, maka laju reaksi dalam berbagai bentuk dapat ditulis dengan :

      1

    ( ) ( ) i

    i

    mol idN r

    V dt volume fluida waktu

     ' 1

    ( )( ) i

    i

    mol idN r

    W dt massa zat padat waktu

    Didasarkan pada unit volume reaksi fluida :

    Didasarkan pada unit masa padatan dalam system padat-fluida :

  •  ''' 1

    ( ) ( ) i

    i

    s

    mol idN r

    V dt volume zat padat waktu

     '''' 1

    ( ) ( ) i

    i

    r

    mol idN r

    V dt volume reaktor waktu

    Didasarkan pada unit volume padatan dalam system gas-padat :

    Didasarkan pada unit volume reaktor :

    Laju reaksi

  • Seorang perempuan dengan berat 60 kg mengkonsumsi sekitar 6000 kJ energi dari makanan. Dan asumsikan bahwa seluruh makanannya adalah glukosa dan reaksi keseluruhannya adalah sebagai berikut :

    C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O ∆HR = -2816 kJ

    Tentukan laju metabolik perempuan tersebut dalam mol oksigen per m3 tubuh per detik! (densitas = 1000 kg/m3)

    Latihan

  • 2

    2

    O 2 O 3

    dN molO yang digunakan1 r

    V dt (m tubuh). s  

    p 3

    kg densitasperempuan 1000 x

    m  

    3 p 3

    60kg V 0,06m

    1000kg /m  

    2O 2 2

    dN 6000 kJ/hari 6 mol O 12,78 mol O /hari

    dt 2816 kJ/mol glukosa 1 mol glukosa

          

      

    2

    2

    2

    2

    O

    O

    2 O 3

    -3 3 O 2

    dN1 r

    V dt

    12,78 mol O yang digunakan 1hari1 r x

    0,06 m hari 24 x 3600 s

    r 2,47 x 10 mol O yang digunakan/m s

     

    Untuk setiap mol glukosa yang dikonsumsi, digunakan 6 mol O2 dan melepas 2816 kJ energi.

    Jawaban

  • Jenis reaksi

    Berdasarkan banyaknya fase yang terlibat dalam sistem reaksi

    • Reaksi homogen : sistem reaksi dengan fase tunggal (fasa yang sama). Berupa reaksi homogen fase gas atau reaksi homogen fase cair. Reaksi terjadi di seluruh bagian fase

    • Reaksi heterogen : sistem reaksi yang mengandung lebih dari 1 (satu) fase sedikitnya dua fasa pereaksi supaya reaksi dapat berlangsung. Reaksi terjadi di permukaan antar fase

  • Jenis reaksi (cont’)

    Berdasarkan keberadaan atau penggunaan katalis

    • Reaksi katalitik : sistem reaksi yang menggunakan peran katalis atau katalisator. Ada 2 macam :

    1. reaksi katalitik homogen (jika fase katalis = fase reaksi)

    2. reaksi katalitik heterogen (jika fase katalis ≠ fase reaksi).

    • Reaksi non-katalitik : sistem reaksi yang tidak menggunakan peran katalis.

  • Jenis reaksi (cont’)

    Berdasarkan mekanisme atau kompleksitasnya

    • Reaksi tunggal (single reaction) : reaksi yang mempunyai satu persamaan stoikiometri dan satu persamaan laju yang bertanggung jawab pada jalannya reaksi.

    • Reaksi kompleks (multiple reaction) : reaksi yang mempunyai lebih dari satu persamaan stoikiometri dan kinetika reaksi yang bertanggung jawab pada jalannya reaksi.

  • Multiple reaction

    Reaksi seri

    • Reaksi seri atau reaksi konsekutif adalah reaksi dari reaktan yang terbentuk zat antara yang reaktif sebelum berubah menjadi produk yang stabil.

    • Contoh :

    1 2k kA B P 

    C2H4O + NH3 k1 HOCH2CH2NH2

    EO (HOCH2CH2NH)2NH

    EO (HOCH2CH2)3N

    etilen oksida

    amoniak mono-etanol amin di-etanol amin tri-etanol amin

  • Reaksi paralel

    • Reaksi paralel atau reaksi samping (competitive reaction) yaitu dari reaktan yang sama dihasilkan produk yang berbeda melalui jalur reaksi yang berbeda pula.

    Multiple reaction

    A

    P

    R

    k1

    k2

  • Contoh : reaksi oksidasi etilen menghasilkan produk etilen oksida, akan tetapi selama proses oksidasi, sebagian etilen terbakar sempurna sehingga terbentuk produk yang tidak diinginkan yaitu uap air dan karbon dioksida.

    C2H4 + 1/2 O2 k1

    C2H4O

    etilen oksigen etilen oksida

    C2H4 + 3 O2 k2

    2CO2

    etilen oksigen karbondioksida

    + 2H2O

    air

    Reaksi paralel

  • • Reaksi kompleks : melibatkan reaksi seri dan paralel

    C2H5OH +C2H4 k1

    H2O

    etanol etana air

    C2H4 + k3

    etana etanal butadiena

    + H2O

    air

    C2H5OH +CH3CHO k2 H2

    etanol etanal hidrogen

    CH3CHO C4H6

    Multiple reaction

  • Jenis reaksi (cont’)

    Berdasarkan arah reaksinya

    • Reaksi reversibel (bolak-balik) : reaksi reversibel merupakan reaksi bolak-balik; dalam hal ini terjadi kesetimbangan.

    • Reaksi ireversibel (searah) : reaksi ireversibel merupakan reaksi satu arah atau tak dapat balik; tidak ada keadaan setimbang.

  • Sistem kinetik

    • Sistem tertutup : sistem yang tidak ada hubungan materi dengan lingkungan

    Ex : reaksi dalam fasa cair dalam tabung reaksi tertutup, maka yg berpengaruh hanya fasa cair dan uap di dalam sistem

    • Sistem terbuka : sistem yg berhubungan dengan lingkungan dalam bentuk materi atau energi

    Ex : sistem fasa cair yg dipanaskan dalam tabung pemanas sehingga fasa cair dapat berubah menjadi fasa gas yg dapat keluar sistem

  • Variabel yg mempengaruhi laju reaksi

    • Temperatur pd reaksi isotermal, T dijaga konstan sehingga tidak mempengaruhi variabel lain

    • Tekanan dan volume  pada reaksi yg melibatkan fasa gs, P dan V penting untuk dijaga konstan

    • Komposisi kimia : konsentrasi reaktan umumnya merupakan parameter yg dikaji

  • Variabel yg mempengaruhi laju reaksi

    • Komposisi kimia : konsentrasi senyawa inert  pada beberapa kasus ditemui senyawa yg tidak terlibat dalam reaksi tetapi memberikan efek pada