Konstanta Laju Reaksi dan Teori Kinetika Kimia

Oleh Yenni Auliawati, 0906640942

Kelompok 10

Konstanta Laju Reaksi

Laju reaksi atau kecepatan reaksi menyatakan banyaknya reaksi yang

berlangsung per satuan waktu. Laju reaksi menyatakan konsentrasi zat terlarut

dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi. Berdasarkan eksperimen, laju

reaksi meningkat tajam dengan naiknya suhu. Svante Arrhenius menyarakan

bahwa tetapan laju bervariasi secara eksponensial dengan kebalikan dari suhu.

Persamaannya adalah sebagai berikut:

k = A e-Ea/RT

ln k = ln A – EaRT

dengan k = tetapan laju reaksi, Ea = energy pengaktifan reaksi, A = tetapan

Arrhenius, T = temperatur dalam K, dan R = tetapan gas ideal. Energi pengaktifan

adalah energi minimum agar molekul-molekul dapat bereaksi. Semakin tinggi

temperatur, nilai eksponen negatif semakin kecil, sehingga nilai k semakin besar,

yang berarti bahwa laju semakin

cepat: T naik k naik laju reaksi naik.

Teori dalam Kinetika Kimia

Dalam bentuknya yang paling sederhana, teori tabrakan ini hanya hanya

dapat digunakan untuk reaksi elementer bimolekular. Teori ini dapat digunakan

untuk reaksi orde satu dan dengan pengerjaan lebih jauh dapat digunakan untuk

reaksi elementer trimolekul.

1

LTM 2 KIMIA FISIKA 2010

Teori Tumbukan Reaksi Bimolekular

Sejumlah teori yang menghubungkan tetapan laju reaksi dengan sifat-sifat

molekul yang terlibat adalah teori tumbukan dari reaksi bimolecular. Contoh

reaksi bimolecular adalah:

NO(g) + O3(g) NO2(g) + O2(g).

Atau A + B C + D

Menurut teori ini laju reaksi adalah hasil kali dari frekuensi tumbukan dan

fraksi tumbukan yang mempunyai cukup energi untuk bereaksi. Frekuensi

tumbukan antara molekul jenis 1 dan molekul jenis 2 adalah

Z12 ¿ ρ1 ρ2 π σ2<vr >¿

Dengan σ=r A+rB sebagai garis tengah tumbukan, ¿ vr>¿ sebagai kecepatan

relative rata-rata dari kedua jenis molekul, ρ1 ρ2 sebagai jumlah molekul per

satuan volum. Jari-jari tumbukan dari A dan B dinyatakan sebagai rA dan rB.

Frekuensi tumnukan dalam suatu gas murn adalah

Z11=1

21/2 ρ2

π σ2<vr>¿

Kecepatan rata-rata dari molekul jenis 1 dan jenis 2 diberikan oleh persamaan

¿ vr>¿( 8 kTπμ )

1 /2

Dan kecepatan rata-rata relative dari dua molekul jenis satu dinyatakan sebagai

21 /2<vr >¿ , dengan

¿ v>¿( 8kTπm )

1/2

Supaya reaksi dapat terjadi, energy tumbukan atom harus sama melampaui nilai

kritik tertentu. Energi efektif adalah eneri kinetik yang sesuai dengan komponen

kecepatan relatif kedua molekul pada garis yang menghubungkan kedua pusat

molekul pada saat tumbukan.

2

LTM 2 KIMIA FISIKA 2010

Menurut teori ini, reaksi berlangsung sebagai hasil tumbukan antar partikel

pereaksi. Akan tetapi, tidaklah setiap tumbukan menghasilkan reaksi, melainkan

hanya tumbukan antar partikel yang memiliki energi cukup serta arah tumbukan

yang tepat. Jadi laju reaksi akan bergantung pada tiga hal berikut:

- frekuensi tumbukan

- freaksi tumbukan yang melibatkan partikel dengan energi cukup

- freaksi partikel dengan energi cukup yang bertumbukan dengan arah yang

tepat

- Energi pengaktifan tercapai, hal ini berhubungan erat dengan temperatur.

- Orientasi molekul tepat, hal ini berhubungan erat dengan konsentrasi,

semakin besar konsentrasi, kemungkinan terjadi tumbukan dengan

orientasi yang benar semakin besar.

Teori Kompleks Teraktifasi atau Teori Keadaan Transisi

Teori tumbukan yang sebelumnya ternyata memiliki beberapa kelemahan,

antara lain,

tidak semua tumbukan menghasilkan reaksi sebab ada energi tertentu yang

harus dilewati (disebut energi aktivasi = energi pengaktifan) untak dapat

menghasilkan reaksi. Reaksi hanya akan terjadi bila energi tumbukannya

lebih besar atau sama dengan energi pengaktifan (Ea).

molekul yang lebih rumit struktur ruangnya menghasilkan tumbukan yang

tidak sama jumlahnya dibandingkan dengan molekul yang sederhana

struktur ruangnya.

Teori tumbukan di atas diperbaiki oleh teori keadaan transisi. Dalam teori

ini diandaikan bahwa ada suatu keadaan yang harus dilewati oleh molekul-

molekul yang bereaksi dalam tujuannya menuju ke keadaan akhir (produk).

Keadaan tersebut dinamakan keadaan transisi. Mekanisme reaksi keadaan transisi

dapat ditulis sebagai berikut:

A + B →   T* –> C + D

3

LTM 2 KIMIA FISIKA 2010

dimana:

- A dan B adalah molekul-molekul pereaksi

- T* adalah molekul dalam keadaan transisi

- C dan D adalah molekul-molekul hasil reaksi

Secara diagram, keadaan transisi ini dapat dinyatakan sesuai kurva berikut:

Gambar 1: kurva keadaan transisiSumber : http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_sma1/kelas-1/teori-tumbukan-dan-teori-keadaan-

transisi/

Dari diagram terlihat bahwa energi pengaktifan (Ea) merupakan energi

keadaan awal sampai dengan energi keadaan transisi. Hal tersebut berarti bahwa

molekul-molekul pereaksi harus memiliki energi paling sedikit sebesar energi

pengaktifan (Ea) agar dapat mencapai keadaan transisi (T*) dan kemudian menjadi

hasil reaksi (C + D).

Laju atau konstanta yang di hitung dengan bantuan teori kompleks

teraktivasi didasarkan pada (a) reaktan diubah menjadi suatu kompleks teraktivasi

sebelum diubah menjadi produk, dan (b) ada suatu kesetimbangan antara

kompleks yang teraktivasi dan reaktan. Reaksi dapat dituliskan sebagai

A + B AB produk

Dan konstanta laju yang di hitung untuk pembentukan produk adalah

4

LTM 2 KIMIA FISIKA 2010

k=Kkb

hT

Q ¿

QA QB

e−E 0o/RT

Di mana K adalah koefisien transmisi, hamper sama dengan satu, Qi adalah fungsi

partisi dari Eoo adalah keadaan energy kinetic nol dari kompleks teraktivasi dan

tekanan, serta QA dan QB adalah fungsi partisi molekular. Fungsi partisi Qi

ditentukan sebagai

Q = Qtr Qrot Qvib Qel

Fungsi partisi adalah hasil kali fungsi partisi untuk berbagai derajat kebebasan,

kecuali untuk modus vibrasi yang berhubungan dengan penguraian dibutuhkan

penyelesaian khusus. Fungsi partisi vibrasi Qvib untuk modus yang normal adalah

Qvib = (1 - e−hvib /kT)-1 . jumlah derajat kebebasan vibrasi adalah 3 NA+ 3NB – 7

untuk nonlinear dan 3 NA+ 3NB – 6 untuk kompleks teraktivasi linear (satu derajat

kebebasan adalah kurang dari molekul normal jika ini diubah menjadi

penggerakan translasi sepanjang koordinat reaksi) dan 3 Ni – 6 atau 3 Ni – 5

adalah derajat kebebasan vibrasi untuk molekul normal nonlinear dan molekul

linear.

Referensi

Alberty, A. Robert. 1984. Kimia Fisika Jilid 2 Edisi Kelima. Jakarta: Penerbit

Erlangga.

Anonim. Teori tumbukan dan Teori Keadaan Transisi. http://www.chem-is-

try.org/materi_kimia/kimia_sma1/kelas-1/teori-tumbukan-dan-teori-keadaan-

transisi/

Subowo,Tutu dan Sunjaya, Akhmad. 1985. Teori Contoh Soal-soal Latihan Kimia

Fisika 2. Bandung: Penerbit Armico.

5

LTM 2 KIMIA FISIKA 2010

6