lajureaksi

Kinetika Reaksi

laju reaksi indah krisyanti 2007

Laju Reaksi dan Kinetika KimiaLaju reaksi menggambarkan seberapa cepat reaktan terpakai dan produk terbentuk Kinetika Kimia mempelajari laju reaksi kimia dan mekanisme (tahapan) reaksinya

Penting ???laju reaksi indah krisyanti 2007

Laju Reaksi dan Kinetika KimiaDefinisi Matematika Perubahan kuantitas reaktan atau produk selang waktu tertentu Kuantitasnya dapat berupa : massa, volume, konsentrasi, tekanan, dll kuantitas final kuantitas initial

Laju

=

waktu final waktu initial[ ] por

=

t

t


Laju ReaksiUntuk mempelajari kinetika reaksi: Identifikasi reaktan dan produk Tuliskan reaksi kimia-nya Menghitung konsentrasi salah satu reaktan atau produk selama interval waktu tertentu Harus punya prosedur untuk mengukur konsentrasi salah satu spesies yang terlibat Monitoring yang berkelanjutan harus dilakukan sebisa mungkinlaju reaksi indah krisyanti 2007

Bagaimana Memonitornya ?Pengurangan massa Gas yang dilepaskan Intensitas warna Perubahan tekanan Beberapa analisis kimia


ContohReaksi Dekomposisi N2O5 Dinitrogen pentaoksida dapat terdekomposisi menurut reaksi : 2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g) Reaksi ini dapat berlangsung dalam suatu pelarut inert seperti CCl4 Ketika N2O5 terdekomposisi, N2O4 akan tetap berada dalam pelarut dan O2 akan terbang sehingga dapat diukurlaju reaksi indah krisyanti 2007

ContohKita dapat mengukur O2 selama reaksi dekomposisi N2O5 berlangsung Temperatur harus dijaga sampai ketelitian 0,01oC Larutan harus dikocok untuk menghindari adanya O2 yang terlarut jenuh Diketahui bahwa pada awalnya reaksi berlangsung cepat kemudian melambat


Stirring barlaju reaksi indah krisyanti 2007

Faktor yang Mempengaruhi Laju ReaksiSifat alami reaktan Eg. Bensin cair terbakar perlahan, tetapi bensin gas terbakar eksplosif Dua larutan yang tidak bercampur ( immiscible) bereaksi lambat pada interface, tetapi ketika dikocok reaksi bertambah cepat Fosfor putih terbakar spontan dalam udara, tetapi, fosfor merah stabil di udaralaju reaksi indah krisyanti 2007

Faktor yang Mempengaruhi Laju ReaksiKonsentrasi reaktan

Eg. Untuk reaksi 2HCl(aq) + Mg(s) MgCl2(aq) + H2(g) meningkatkan konentrasi HCl meningkatkan laju reaksi yang dapat diamati dengan pelepasan gas hidrogen

Kenapa?laju reaksi indah krisyanti 2007

Faktor yang Mempengaruhi Laju ReaksiTemperatur Tergantung dari perubahan entalpi reaksi, Hrxn = +, membutuhkan kalor, sehingga meningkatkan temperatur akan meningkatkan laju. Secara umum, peningkatan 10 K menyebabkan kenaikan laju dua kali lipatnya. Kenapa ??

Kehadiran Katalis Menurunkan energi aktivasi reaksilaju reaksi indah krisyanti 2007

Teori Laju ReaksiTeori TumbukanBerdasarkan teori kinetik-molekuler Reaktan harus bertumbukan agar dapat bereaksi Mereka harus bertumbukan dengan energi yang cukup dan orientasi yang tepat,sehingga dapat memutuskan ikatan lama untuk membentuk katan baru Bila temperatur naik, maka energi kinetik rataratanya bertambah-laju reaksi juga bertambah Bila konsentrasi dinaikkan, maka jumlah tumbukan akan bertambah sehingga laju reaksi pun meningkatlaju reaksi indah krisyanti 2007

Teori Laju ReaksiTeori Tumbukanoksigen tumbukan Tumbukan etuna

karbon dioxida


air

Teori Laju ReaksiTransition state Ketika reaktan bertumbukan mereka akan memebentuk kompleks teraktifkan Kompelks teraktifkan tersebut berada pada keadaan transisi. Waktu hidup sekitar 10 100 fs Kemudian akan membentuk produk atau reaktan Ketika produk terbentuk, sangatlah sulit untuk kembali ke keadaan tansisi, untuk reaksi yang eksotermallaju reaksi indah krisyanti 2007

Reaction Profile Profil Reaksi


Contoh Profil Examples of Reaction Profile Reaksi


Contoh Profilof Examples Reaction Profile ReaksiEnergi aktivasi tinggi, panas reaksi rendah

Energi aktivasi rendah, panas reaksi tinggilaju reaksi indah krisyanti 2007

Kembali ke Reaksi dekomposisi N2O52N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g)


Dekomposisi Reaksi N2O5

Hasil ekperimen

Laju produksi O2 berkurang


Laju reaksi rata-rataKita dapat menghitung laju reaksi rata-rata pembentukan oksigen selang waktu tertentuKecepatan rata-rata pembentukan O2

laju

VO2 t

Satuan laju untuk reaksi ini adalah mL O2 (STP) / s

Perhatikan bahwa laju reaksi berkurang sejalan meningkatnya waktulaju reaksi indah krisyanti 2007

Plot Data


Laju InstantaneousDari grafik terlihat bahwa laju reaksi berkurang selama waktu reaksi Laju Instantaneous Laju pada waktu tertentu Dilihat dari slope (tengensial)

Slope pada 4000 s Slope pada 2400 s Slope pada 1600 s

Laju pembentukan O2 semain laju reaksi indah krisyanti 2007 berkurang

Laju Awal Reaksi (Initial Rate)Laju pembentukan O2 pada waktu nol ( 0 s) atau pada saat reaksi tepat akan dimulai


Laju vs KonsentrasiKita dapat mengembangkan secara kuantitatif hubungan antara konsentrasi dengan laju reaksi Dengan mencari tangensial dari kurva [N2O5], kita dapat mengukur laju reaksi Sesuai dengan data dapat diketahui bahwa laju raksi berbanding lurus dengan konstanta laju reaksi Laju = k [N2O5] Sehingga kita dapat menghitung nilai k untuk tiap nilai laju reaksi


Hukum Laju ReaksiUntuk reaksi umum aA + bB + .. eE + fF + gG. Hukum laju reaksinya : v = k [A]x[B]y Dimana v = laju reaksi k = konstanta laju reaksi x, y = orde reaksi terhadap A dan B x+y = total orde reaksi Orde reaksi tidak selalu sama dengan koefisien reaksilaju reaksi indah krisyanti 2007

Mencari Hukum LajuMetode laju awal reaksiOrde untuk tiap reaktan dapat dicari dengan Merubah konsentrasi awalnya Menjaga konsentrasi dan kondisi reaktan lainnya tetap Mengukur laju awalnya Perubahan pada kecepatan digunakan untuk mengukur orde tiap reaktan. Prosesnya dilakukan secara berulang-ulanglaju reaksi indah krisyanti 2007

Contoh : N2O5Diambil dari dekomposisi N2O5

Hukum laju :

v = k[N2O5]x

Tujuannya adalah mencari x


Contoh N2O5Eksp. 1

Eksp. 2Kita bagi persamaan eksperimen 1 dengan persamaan eksperimen 2


Contoh yang lebih kompleksUntuk reaksi dibawah diperoleh hasil :


Contoh yang lebih kompleksUntuk Order A Gunakan Reaksi 1 dan 2 Untuk Order B Gunakan Reaksi 1 dan 3

6,8 10 M / s 0,060M 8 1,7 10 M / s 0,030M x8 x

4,9 108 M / s 0,010M 8 1,7 10 M / s 0,020M yy

4,0 2 x2

x

2,9 2 y y 3/ 2

Untuk Order C Gunakan Reaksi 1 dan 2

Sehinga diperolehz

1,7 10 M / s 0,100M 8 1,7 10 M / s 0,050M z8

X = 2, y = 3/2 dan z = 0

Hukum Laju:V = k [A]2[B]3/2

1 2 z0

z


Total orde : 31/2

Mencari Hukum Laju ReaksiMetode GrafikDengan menggunakan integrated laws, dapat diperoleh garis lurus dari plot data. Order reaksi ditetntukan apabila data sesuai dengan plotnya


FindingHukum LajuLaw Mencari the Rate Reaksi

Dilihat dari plot ini maka dapat disimpulkan bahwa reaksi dekomposisi N2O5 merupakan reaksi order 1 karena menghasilkan garis luruslaju reaksi indah krisyanti 2007

Reaksi Order PertamaBeberapa aplikasi dari reaksi order I Menggabarkan berapa banyak obat yang dilepas pada peredaran darah atau yang digunakan tubuh Sangat berguna di bidang geokimia Peluruhan radioakif Waktu Paruh (t1/2) Waktu yang dibutuhkan untuk meluruhkan dari kuantitas awal suatu reaktanlaju reaksi indah krisyanti 2007

Waktu ParuhDari data N2O5 dilihat bahwa dibutuhkan waktu 1900 detik untuk mereduksi jumlah awal N2O5 menjadi setengahnya. Butuh 1900 detik lagi untuk mereduksi setengahnya kembali


Waktu ParuhHubungan waktu paruh dengan konstanta laju reaksi

Waktu paruh dapat digunakan untuk menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama Contoh N2O5 dengan waktu paruh 1900 detik


Pengaruh TemperaturLaju reaksi sangat bergantung dengan temperaturBerikut adalah konstanta reaksi dekomposisi N2O5 pada berbagai temperatur


Waktu Paruh Reaksi Orde 2


Pengaruh TemperaturPersamaan yang menyatakan hubungan ini adalah persamaan Arrhenius


Pengaruh TemperaturBentuk lain persamaan Arrhenius:

Jika ln k diplot terhadap 1/T maka akan didapat garis lurus dengan nilai tangensial Ea/R

Energi AktivasiEnergi yang dibutuhkan oleh suatu molekul untuk dapat bereksilaju reaksi indah krisyanti 2007

Hasil dari perhitungan data N2O5


Temperatur dan EaBila temperatur meningkat, fraksi molekul yang memiliki energi kinetik pun meningkat sehingga meningkatkan energi aktivasinya


Mekanisme ReaksiDapat berlangsung hanya dengan satu tahap Contoh: Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq)

Spectator ions


Mekanisme ReaksiKebanyakan reaksi kimia berjalan dengan beberapa tahap yang berurutan Setiap tahapan memiliki laju yang bersesuaian Laju keseluruhanditentukan oleh tahapan yang berlangsung paling lambat (rate-determining step) Mengapa? Prinsip: Jika konsentrasi suatu reaktan muncul dalam persamaan laju reaksi, maka reaktan tersebut atau sesuatu yang merupakan hasil penurunan reaktan tsb terlibat dalam tahapan yang lambat. Jika tidak muncul dalam persamaan laju reaksi, maka baik reaktan maupun turunannya tidak terlibat dalam tahapan yang lambat.laju reaksi indah krisyanti 2007

Go to Reaksi dekomposisi N2O5 2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g) Reaksi ini bukan reaksi orde 2 walaupun ini merupakan reaksi bimolecular

tumbukan

Dua molekul gas dalam tumbukan


v = k [N2O5] Persamaan ini menunjukkan bahwa tahapan yang paling lambat melibatkan satu molekul N2O5 yang terdekomposisilambat cepat

+ lambat

cepat

Tahapan pertama merupakan unimolecular dimana tiap molekul pecah. Mereka tidak bertumbukan terlebih dahululaju reaksi indah krisyanti 2007

Tahap I

Tahap II

e n e r g i

Tahap III

Ea1

Ea2

Ea3

Koordinat reaksi


Contoh, lagi.O H3C C CH3 + OH H3C C CH3 OH + H+ fast + OH H3C C CH3

Reaksi yang dikatalisis asam antara propanon dengan iodin CH3COCH3(aq) + I2(aq) CH3COCH2I(aq) + HI(aq) r = k[CH3COCH3]1[H+]1[I2]oH+(aq)

slow

OH H3C C CH2 + OH

+ H+

fast H3C C CH2 + I2 + OH H3C C CH2I + I

H3C C CH2I + IO H3C C CH2I + HI

-

fast


Contoh, lagi.Reaksi antara metanol dan asam HCl

CH3OH(aq) + HCl(aq) CH3Cl(aq) + H2O(aq)r = k[CH3OH][HCl]

H3C OH + H

+

+ H H3 C O H

H H C O H H Cl H H H C H Cl + O H H

Bila eksperimen dialkukan dengan sangat teliti:Penambahan dari suamber asam kuat yang lain dan menambahakan [Cl-] dari NaCl kecepatan reaksi jug bertambah, jadi r = k[CH3OH][H+][Cl-] [H+]


KatalisisKatalis meningkatkan koefisien reaksi dengan menyediakan jalur reaksi alternatif (atau mekanisme) dengan energi aktivasi yang lebih rendah Katalis tidak mengubah kesetimbangan hanya mempercepat terjadinya kesetimbangan Contoh: Produksi NH3 menggunakan katalis Pt Catalytic converter pada knalpotlaju reaksi indah krisyanti 2007

Aksi Katalis


KatalisisHomogen Heterogen : satu fasa : reaktan dan katalis berada pada fasa yang berbeda

Contoh : pada produksi amonia N2 + 3H2 2NH3 (katalis Pt) Tahapan penentu laju adalah pemutusan ikatan H-H


lajureaksi

Documents

Transcript of lajureaksi