TUGASKINETIKA KIMIA

Disusun olehKelompok VI Anggota : Daniel Marison A1C112017 Imam Afdol Haqiqi A1C112022Raudah A1C112012Sherly CarolinaA1C112038 Dosen Pengampu : Nazarudin, S.Si, M.Si, Ph.D

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIAFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS JAMBI2015

1)Analisis dan jelaskan pembentukan intan dari grafit secara kinetika dan termodinamika !Jawab :Kita ketahui bahwa Grafit dan intan sama-sama tersusun dari atom karbon C. Yang membuat mereka begitu berbeda secara fisik adalah struktur kristalnya. Inilah yang disebut dengan polimorf atau alotrop. Jadi sekarang jelas bahwa grafit dan intan merupakan suatu alotrop karbon (Alotrop karbon yang lain adalah Lonsdaleite, C60 atau Buckminsterfullerene atau buckyball, C540, C70, Amorphous carbon, dan single walled carbon nanotube atau buckytube).

Struktur kimia intan dan grafit

Grafit dapat berubah jadi intan. Di bawah permukaan bumi, kedalaman 100-200 km (mantel bumi), pada batuan cair (magma) yang bersuhu 900 13000 oC dan bertekanan 45-60 kilobar (44411.5 - 59215.4 atm) adalah kondisi yang tepat untuk mengubah grafit (atau mineral karbon murni yang lain) menjadi intan.

Pembentukan intan (sumber: American Museum of Natural Hystory, Aushton Mining Canada)Dengan suhu yang diatas kurang lebih 40000C dapat mengakibatkan putusnya ikatan kimia serta merusak struktur kimia pada intan dan mengakibatkan intan bertransformasi menjadi grafit. Intan berasal dari perut bumi dekat magma. Penambangan intan dilakukan dengan cara digali, baik secara manual maupun dengan mekanisasi. Sekarang kebanyakan para penambang intan sudah menggunakan mekanisasi, yaitu dengan mesin penyedot untuk menyedot tanah yang sudah digali, seningga meninggalkan lubang yang besar dan dalam.

Kini intan sintetis dapat diproduksi dengan metode antara lain HPHT (High Pressure High Temperature) dan CVD (Chemical Vapor Deposition).Pembuatan intan dengan metode HPHT dilakukan pertama kali oleh oleh James B. Hannay pada 1879 dan Ferdinand F. H. Moissan pada 1893. Metode mereka memanaskan grafit dan besi dalam wadah peleburan dengan suhu di atas 35000C pada tungku pembakaran. Hannay memanaskannya dengan api, sedangkan Moissan dengan pancaran listrik. Besi yang meleleh didinginkan secara cepat oleh air. Reaksi pendinginan ini menghasilkan tekanan yang tinggi, menciptakan suatu kondisi yang dibutuhkan oleh grafit untuk berubah menjadi intan. Sekarang metode HPTP menggunakan peralatan yang lebih canggih dengan biaya reproduksi yang lebih murah, cukup dengan tekanan 5 GPa atau 49346.16 atm dan temperatur 15000C.

Pada tahun 1950-an, penelitian dilakukan di Uni Soviet dan USA membuat intan sintesis menggunakan metode CVD, yaitu dengan pirolisis gas hidrokarbon pada suhu dan tekanan relatif rendah (8000C dan 27 kPa atau 0.266 atm). Metode CVD memberikan keunggulan yang lebih, daripada HPHT, tetapi saat ini masih populer dilakukan untuk skala laboratorium saja.

Jadi menurut saya intan dan dibuat dengan kondisi termodinamika dan kinetik yang seimbang agar terbentuk intan yang baik namun hal itu sulit dikarenakan suhu dan tekanannya harus sesuai. Untuk itu jika suhu yang digunakan terlalu tinggi akan menyebabkan struktur yang diharapkan tidak terjadi dan tekanan harus tinggi agar grafit dapat dibentuk menjadi intan karena tekanan ini yang berfungsi mentransformasikan bentuk grafit menjadi intan.

2) Analisis dan jelaskan Hunbungan antara kinetika dan termodinamika terhadap laju reaksi !Jawab : Pada dasarnya , semakin tinggi suhu , semakin kuat mobilitas (gerakan) atom / molekul , dan dengan demikian semakin banyak kesempatan ( kemungkinan ) bagi mereka untuk mengatasi hambatan energi , sebagai hasilnya, lebih cepat laju reaksi atau proses . Salah satu cara untuk mempercepat reaksi adalah dengan pemanasan yang dimana panas merupakan suatu energi untuk membantu reaksi mencapai Ea(Energi aktivasi) agar memproleh produk . Cara lain untuk mempercepat reaksi adalah dengan menggunakan katalis , untuk menurunkan hambatan energi , yaitu , mengurangi energi aktivasi , Ga .

Termodinamika : semua tentang " jika " memberitahu apakah proses atau reaksi dapat terjadi ( ada penurunan energi bebas ? ) berlaku untuk sistem di stabil atau metastabil keseimbangan kekuatan pendorong yang cukup diperlukan untuk menegakkan transformasi menguntungkan .Kinetik : semua tentang " bagaimana " seberapa cepat atau lambat proses dapat terjadi , untuk menentukan kecepatan berlaku untuk sistem dalam transisi dari Ketidakseimbangan ke kesetimbangan , atau antara dua keadaan kesetimbangan kinetika proses umumnya tentang bagaimana mengatasi hambatan energi untuk menyelesaikan transformasi dari mulai ( reaktan ) ke final ( produk ).

Pengaruh Temperatur terhadap Laju ReaksiLaju reaksi merupakan fungsi dari tetapan laju reaksi, sedangkan tetapan laju reaksibergantung terhadap temperatur, hubungan ini dijelaskan melalui persamaan Arhenius.Mengapa makin tinggi temperatur, dapat meningkatkan laju reaksi ? Hal ini disebabkanKarena peningkatan temperatur akan mempertinggi gerakan molekul. Semakin banyak molekul yang bergerak dengan kecepatan rata- rata tinggi akan memperbesar peluang terjadinya tumbukan efektif, yaitu tumbukan yang mencapai energi pengaktifan, sehingga laju reaksi akan meningkat.

Pada gambar menggambarkan hubungan antara distribusi energi kinetik molekul pada duatemperatur yang berbeda . Nampak bahwa jumlah molekul yang mencapai energi pengaktifan (Ea) pada kondisi T2 lebih besar dibandingkan dengan pada temperatur T1.

Kinetika

Berdasarkan informasi yang saya dapat, kinetik merupakan gerakan atom atau ion yang timbul akibat tumbukan yang terjadi . tumbukan ini yang dapat menghasilkan produk. Namun tidak semua tumbukan langsung membentuk produk, tumbukan yang mencapai Ea yang dapat menghasilkan produk. Dengan tumbukan ini maka akan tercipta ikatan kimia, kemudian membentuk senyawa dan bertransformasi membentuk suatu bangun sehingga memiliki struktur kimia.

Sebuah proses yang bersangkutan untuk Kinetik bisa menjadi reaksi kimia (perubahan antara molekul yang berbeda atau bahan), atau transformasi antara dua struktur materi (atau fase), yang hanya struktur kristal (susunan atom) perubahan, sedangkan komposisi kimia (unsur yang bersangkutan , keadaan valensi ionik, dll) tetap sama. Memang, seperti "transformasi fasa" akan menjadi salah satu topik utama di seluruh ini kinetika saja. Contoh umum dari "fase transformasi" termasuk beku air, transformasi eutektoid baja antara austenit (-Fe) dan perlit (-Fe + Fe3C), transisi antara grafit dan berlian (tetapi mengambil selamanya), dll

Dalam semua proses transformasi bahan, atom (ion) penataan ulang berlangsung. Ketika sebuah atom (ion) bergerak di lingkungan yang dikelilingi oleh atom atau ion lain, obligasi yang rusak, obligasi baru terbentuk dan atom sekitarnya mengungsi (selama masa transisi) dari posisi keseimbangan mereka. Hal ini menyebabkan peningkatan sesaat dalam energi setempat, membentuk menengah (non-ekuilibrium) negara, yang disebut kedaan transisi (atau diaktifkan) . Dengan demikian, dua keadaan keseimbangan yang ditandai dengan minimal lokal energi bebas (G, singkatan dari energi bebas Gibbs) dipisahkan oleh maksimal diwakili oleh negara diaktifkan, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

3) Jelaskan Faktor faktor yang mempengaruhi laju reaksi !

Jawaban :Adapun faktor - faktor yang memengaruhi laju suatu reaksi antara lain:

1. Konsentrasi Semakin besar konsentrasi, semakin besar pula kemungkinan partikel saling bertumbukan, sehingga reaksi bertambah cepat.Banyaknya zat terlarut di dalam sejumlah pelarut disebut konsentrasi. Semakin banyak pereaksi (zat terlarut), maka akan semakin besar pula konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi mengandung partikel yang lebih banyak, jika dibandingkan dengan larutan dengan konsentrasi yang lebih rendah. Pada konsentrasi tinggi, memungkinkan tumbukan yang terjadi akan lebih banyak, sehingga membuka peluang semakin banyak tumbukan efektif yang menyebabkan laju reaksi menjadi lebih cepat. Akibatnya, hasil reaksi akan lebih cepat terbentuk. Beberapa contoh : Seng dan asam hidroklorida Di labotarium, butiran seng beraksi cukup lambat dengan larutan asam hidroklorida, tetapi akan lebih cepat apabila konsentrasi dari asam ditingkatkan.

Dekomposisi katalis pada hidrogen peroxide Mangan(IV) oksida padat biasa digunakan sebagai katalis dalam reaksi ini. Oksigen dihasilkan jauh lebih cepat apabila hidrogen peroxide dalam konsentrasi pekat daripada dalam konsentrasi encer.

Reaksi antara larutan natrium thiosulfat dan asam hidroklorida Reaksi ini sering digunakan untuk menyelidiki relasi antara konsentrasi dan laju reaksi. Ketika larutan asam ditambahkan ke dalam larutan natrium thiosulfat, endapan berwarna kuning pucat dari belerang dihasilkan.

Semakin banyak larutan natrium thiosulfate menjadi encer, semakin lama juga endapan terbentuk.

2. Luas Permukaan Sentuhan Semakin kecil ukuran suatu zat padat maka luas permukaan bidang sentuh zat padat tersebut semakin besar sehingga semakin cepat reaksi berlangsung. Bubuk zat padat biasanya menghasilkan reaksi yang lebih cepat dibandingkan sebuah bongkahan zat padat dengan massa yang sama, karena bubuk padat memiliki luas permukaan bidang sentuh yang lebih besar daripada sebuah bongkahan zat padat. Suatu zat akan bereaksi hanya jika zat tersebut bercampur atau bersentuhan dan terjadi tumbukan. Tumbukan tersebut terjadi antar luas permukaan bidang sentuh dari masing-masing molekul. Suatu reaksi mungkin banyak melibatkan pereaksi dalam bentuk padatan. Bila kita mempunyai kubus dengan ukuran panjang, lebar dan tinggi masing-masing 1cm. Luas permukaan kubus bagian depan 1 cm x 1 cm = 1 cm2. Luas permukaan bagian belakang, kiri, kanan, atas dan bawah, masing-masing juga 1cm2. Jadi luas permukaan seluruhnya 6 cm2.

Kemudian kubus tersebut kita pecah jadi dua, maka luas permukaan salah satukubus hasil pecahan tadi adalah 2(1 cm x 1 cm) + 4 (0,5 cm x 1 cm) = 4 cm2. Berarti luas dua kubus hasil pecahan adalah 8 cm2. Apa yang dapat kita simpulkan mengenai hal ini? Jadi makin kecil pecahan tersebut, luas permukaannya makin besar dan permukaan sentuh tadi bereaksi dengan cairan atau gas. Hal ini merupakan contoh bagaimana penurunan ukuran partikel dapat memperluas permukaan sentuh zat. suatu reaksi antara logam magnesium dengan larutan asam seperti asam hidroklorida. Reaksi melibatkan tumbukan antara atom magnesium dengan ion hidrogen.

Apa hubungannya dengan tumbukan? makin luas permukaan atom magnesium makin luas bidang sentuh atom magnesium dengan asam klorida, sehingga jumlah tumbukannya juga makin besar. Artinya makin kecil ukuran, makin luas permukaannya, makin banyak tumbukan, makin cepat terjadinya reaksi Pengaruh luas permukaan banyak diterapkan dalam industri, yaitu dengan menghaluskan terlebih dahulu bahan yang berupa padatan sebelum direaksikan. Ketika kita makan, sangat dianjurkan untuk mengunyah makanan hingga lembut, agar proses reaksi di dalam lambung berlangsung lebih cepat dan penyerapan sari makanan lebih sempurna.

3. Suhu

Umumnya kenaikan suhu mempercepat reaksi, dan sebaliknya penurunan suhu memperlambat reaksi. Bila kita memasak nasi dengan api besar akan lebih cepat dibandingkan api kecil. Bila kita ingin mengawetkan makanan (misalnya ikan) pasti kita pilih lemari es, mengapa? Karena penurunan suhu memperlambat proses pembusukan.Laju reaksi kimia bertambah dengan naiknya suhu. Bagaimana hal ini dapat terjadi? Ingat, laju reaksi ditentukan oleh jumlah tumbukan. Jika suhu dinaikkan, maka kalor yang diberikan akan menambah energi kinetik partikel pereaksi. Sehingga pergerakan partikel-partikel pereaksi makin cepat, makin cepat pergerakan partikel akan menyebabkan terjadinya tumbukan antar zat pereaksi makin banyak, sehingga reaksi makin cepat. Umumnya kenaikan suhu sebesar 100oC menyebabkan kenaikan laju reaksi sebesar dua sampai tiga kali. Kenaikan laju reaksi ini dapat dijelaskan dari gerak molekulnya. Molekul-molekul dalam suatu zat kimia selalu bergerak-gerak. Oleh karena itu,kemungkinan terjadi tabrakan antar molekul yang ada. Tetapi tabrakan itu belum berdampak apa-apa bila energi yang dimiliki oleh molekul-molekul itu tidak cukup untuk menghasilkan tabrakan yang efektif. Kita telah tahu bahwa, energi yang diperlukan untuk menghasilkan tabrakan yang efektif atau untuk menghasilkan suatu reaksi disebut energi pengaktifan .Energi kinetik molekul-molekul tidak sama. Ada yang besar dan ada yang kecil. Oleh karena itu, pada suhu tertentu ada molekul-molekul yang bertabrakan secara efektif dan ada yang bertabrakan secara tidak efektif. Dengan perkataan lain, ada tabrakan yang menghasilkan reaksi kimia ada yang tidak menghasilkan reaksi kimia. Energi minimum yang diperlukan disebut dengan reaksi aktivasi energi. Kita dapat menggambarkan keadaan dari energi aktivasi pada distribusi Maxwell-Boltzmann seperti ini:

Hanya partikel-partikel yang berada pada area di sebelah kanan dari aktivasi energi yang akan bereaksi ketika mereka bertumbukan. Sebagian besar dari partikel tidak memiliki energi yang cukup dan tidak menghasilkan reaksi. Untuk mempercepat reaksi, kita perlu untuk meningkatkan jumlah dari partikel-partikel energik - partikel-partikel yang memiliki energi sama atau lebih besar dari aktivasi energy. Peningkatan suhu merupakan pengaruh yang tepat. Meningkatkan suhu reaksi berarti menambahkan energi. Energi diserap oleh molekul-molekul sehingga energi kinetik molekul menjadi lebih besar. Akibatnya, molekul-molekul bergerak lebih cepat dan tabrakan dengan dampak benturan yang lebih besar makin sering terjadi. Dengan demikian, benturan antar molekul yang mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi itu menyebabkan reaksi kimia juga makin banyak terjadi. Hal ini berarti bahwa laju reaksi makin tinggi.

4. Tekanan

Banyak reaksi yang melibatkan pereaksi dalam wujud gas. Kelajuan dari reaksi seperti itu juga dipengaruhi tekanan. Penambahan tekanan dengan memperkecil volum akan memperbesar konsentrasi, dengan demkian memperbesar laju reaksi. Peningkatan tekanan dari gas adalah sama dengan peningkatan pada konsentrasi. Jika kita memilki gas dalam massa tertentu, semakin Anda meningkatkan tekanan semakin kecil juga volumenya. Jika kita memiliki massa yang sama dengan volume yang lebih kecil, maka semakin tinggi konsentrasinya.

5. Katalis

Diketahui bahwa laju reaksi dapat meningkat dengan tajam dengan naiknya suhu, tingginya konsentrasi pereaksi, dan luasnya bidang sentuh. Namun, terkadang cara- cara tersebut sulit untuk diterapkan karena adanya keterbatasan-keterbatasan yang ada, sebagai contoh sel makhluk hidup dapat bertahan pada rentang suhu yang agak rendah, dan tubuh manusia dirancang untuk beroperasi pada suhu relatif tetap sekitar 37C. Namun, banyak reaksi biokimia yang begitu rumit dalam tubuh terlalu lambat pada suhu ini bila tanpa ada campur tangan zat lain. Sel tubuh bekerja hanya disebabkan tubuh mengandung banyak zat yang dinamakan enzim yang mampu meningkatkan laju reaksi biokimia dalam tubuh.

Enzim merupakan contoh katalis. Katalis adalah suatu zat yang dapat mempengaruhi laju/kecepatan suatu reaksi dan diperoleh kembali di akhir reaksi. Walaupun katalis bukan pereaksi, tetapi dalam pelaksanaannya turut andil dalam salah satu tahap mekanisme reaksi. Katalis memasuki satu tahap dan keluar pada tahap selanjutnya. Katalis dapat mempercepat laju reaksi dengan cara mencari jalan lain (mekanisme lain) yang memiliki energi aktivasi (energi pengaktifan) lebih rendah, sehingga katalis dapat mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi. Walaupun katalis menurunkan energi aktivasi reaksi tetapi tidak mempengaruhi perbedaan energi antara produk dan pereaksi, dengan kata lain katalis tidak mengubah entalpi reaksi. Katalis berperan hanya pada reaksi tertentu.

a. Jenis jenis katalis 1) Katalis homogenKatalis homogen adalah katalis yang dapat bercampur secara homogen dengan pereaksinya. Contoh: a) Katalis wujud gas dan pereaksi wujud gas Katalis uap nitroso pembuatan gas SO3 dan gas SO2 dengan O2

b) Katalis wujud cair dan pereaksi wujud cair Katalis asam pada proses hidrolisa sukrosa

2) Katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang tidak dapat bercampur secara homogen dengan pereaksinya. Contoh:

Katalis wujud padat dan pereaksi wujud gas Katalis vanadium oksida pada reaksi pembuatan gas SO3 dari gas SO2 dan O2

Katalis wujud padat dan pereaksi wujud padat Katalis MnO2 pada penguraian KClO3

4) Jelaskan tentang katalis !

Jawaban :

Berdasarkan sumber yang saya baca, Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri (lihat pula katalisis). Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.Katalis memungkinkan suatu reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi.

Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama : katalis homogen dan katalis heterogen.

Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerap. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. ikatan antara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas. Katalis heterogen juga katalis yang tidak dapat bercampur secara homogen dengan pereaksinya.

Contoh:

a)Katalis wujud padat dan pereaksi wujud gas Katalis vanadium oksida pada reaksi pembuatan gas SO3 dari gas SO2 dan O2

b)Katalis wujud padat dan pereaksi wujud padat Katalis MnO2 pada penguraian KClO3

Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantara kimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:

A + C AC (1)B + AC AB + C (2)

Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi,

A + B + C AB + C

Katalis tidak termakan atau pun tercipta. Enzim adalah biokatalis. Penggunaan istilah "katalis" dalam konteks budaya yang lebih luas, secara bisa dianalogikan dengan konteks ini. Beberapa katalis ternama yang pernah dikembangkan di antaranya katalis Ziegler-Natta yang digunakan untuk produksi masal polietilen dan polipropilen. Reaksi katalitik yang paling dikenal ialah proses Haber untuk sintesis amoniak, yang menggunakan besi biasa sebagai katalis. Konverter katalitik--yang dapat menghancurkan produk samping knalpot yang paling bandel--dibuat dari platina dan rodium. Katalis homogen adalah katalis yang dapat bercampur secara homogen dengan pereaksinya.

Contoh:a)Katalis wujud gas dan pereaksi wujud gas Katalis uap nitroso pembuatan gas SO3 dan gas SO2 dengan O2

b)Katalis wujud cair dan pereaksi wujud cair Katalis asam pada proses hidrolisa sukrosa

Pengaruhkatalisterhadaplajureaksi

Pada percobaan ini, diberikan katalis NaCl dan FeCl3. Dari percobaan tersebut terlihat bahwa larutan H2O2 yang tidak ditambahkan apa-apa menghasilkan gelembung yang sedikit dan tetap berwarna putih. Larutan H2O2 yang ditambahkan NaCl tidak terjadi apa-apa, sedangkan Ketika larutanH2O2ditambahkandenganFeCl3,gelembungyangdihasilkanterlihatsangatbanyakdanwarnalarutannyapunberubahmenjadicoklatyanglama lama akan menjadi pudar.

Penggunaankatalispuntidaksemuanyaselalucocok.Sepertipadapercobaan,penggunaankatalisNaCl.tidakmempengaruhireaksiyangberbeda.Tetapi,ketikadigunakanFeCl3reaksiberubahdanterjadisangatcepat.Haltersebutmembuktikankatalisyangdigunakantergantungjugapadakecocokan.Padapercobaan,warnaH2O2ketikaditambahkanFeCl berubahcokelatdansemakinpudardanterlihatagakkuning.HaltersebutmembuktikanFeCl3tidakikutbereaksitetapihanyamempercepatreaksi.WarnaFeCl3yangawalnyakekuningan,diakhirreaksipunmenjadiwarnakekuninganlagi.Adapunreaksinyayaitu:2H2O2(l)2H2O(l)+O2

PadareaksitersebutterlihatgasO2.GasO2inilahyangmenjdigelembung-gelembungketikareaksiberlangsung.Berdasarkanteori,percobaaninisesuaiBahwa,katalisdigunakanuntukmempercepatlajureaksidenganmenurunkanenergiaktivasisuatureaksi,tetapikatalissendiritidakmengalamiperubahanyangpermanen.