Makalah Teknik Kimia - Pengertian Kinetika Kimia - Kinetika kimia adalah bagian dari kimia fisika yang mempelajari tentang kecepatan reaksi-reaksi kimia dan mekanisme dari reaksi-reaksi tersebut. Termodinamika kimia mempelajari hubungan tenaga antar pereaksi dan hasil-hasil reaksi, tidak mempelajari bagaimana reaksi-reaksi tersebut berlangsung dan dengan kecepatan berapa kesetimbangan untuk reaksi kimia ini dicapai.
Kecepatan reaksi tergantung dari :
- Jenis zat pereaksi
- Temperatur reaksi
- Konsentrasi
Berdasarkan banyaknya fasa yang terlibat, reaksi terbagi menjadi 2 yaitu reaksi yang berjalan dalam satu fase disebut reaksi homogen, misalnya reaksi antara gas-gas atau reaksi dalam bentuk larutan. Reaksi yang berjalan dalam dua fase, seperti reaksi gas pada permukaan zat padat disebut reaksi heterogen Sedangkan berdasarkan jumlah molekul yang bereaksi, yaitu reaksi unimolekular adalah hanya 1 mol reaktan yang bereaksi, reaksi bimolekular adalah ada 2 mol reaktan yang bereaksi dan reaksi termolekular adalah ada 3 mol reaktan yang bereaksi.
Laju Reaksi
Untuk mengetahui definisi laju reaksi, perhatikan reaksi berikut ini:
H2 + I2 → 2 HI
Ketika hidrogen dan iodin direaksikan, molekul-molekul dengan energi kinetik yang cukup akan bertumbukan disertai dengan pembentukan asam iodida. Seiring berjalannya waktu, konsentrasi hidrogen dan iodin akan berkurang dan konsentrasi asam iodida bertambah.
Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa pengertian laju reaksi adalah perubahan konsentrasi reaktan atau produk per satuan waktu. Perubahan laju konsentrasi setiap unsur dibagi dengan koefisiennya dalam persamaan yang seimbang/stoikiometri. Laju perubahan reaktan muncul dengan tanda negatif dan laju perubahan produk dengan tanda positif.
Laju reaksi di atas dapat dituliskan sebagai sebuah persamaan sebagai berikut:
Laju = Δ[H2] / Δt
Karena konsentrasi gas hidrogen berkurang, persamaan di atas akan bernilai negatif. Karena laju reaksi tidak dapat dituliskan dalam bilangan negatif, maka persamaanlah yang ditulis dengan menggunakan tanda negatif. Jadi, persamaan laju reaksi di atas dituliskan sebagai:
- Δ[H2] / Δt = - Δ[I2] / Δt = 1/2 Δ[HI] / Δt
Secara umum rumus laju reaksi :
mA + nB → pC + qD
persamaan laju reaksi secara umum di tulis
V = K [A]x + [B]y
Dimana :
V = persamaan laju reaksi
K = konstanta
[A] = kosentrasi zat A
[B] = kosentrasi zat B
X = orde reaksi zat A
Y = orde reaksi terhadap zat
Satuan Laju Reaksi
Laju reaksi mempunyai satuan konsentrasi dibagi waktu. Maka yang paling mudah untuk satuan laju reaksi adalah M/detik.
Penetapan Hukum-hukum Laju atau Tetapan Laju
Suatu persamaan yang memerikan hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi pereaksi disebut persaman laju atau hukum laju. Tetapan kesebandingan k dirujuk sebagai tetapan laju untuk suatu reaksi tertentu. Karena konsentrasi pereaksi berkurang dengan berlangsungnya reaksi. Tetapi tetapan laju k tetap tak berubah sepanjang perjalanan reaksi. Jadi laju reaksii memberikan suatu ukuran yang memudahkan bagi kecepatan reaksi. Makin cepat reaksi makin besar harga k, makin lambat reaksi, makin kecil harga k itu.
Laju atau kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi atupun produk dalam satuan waktu. Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi atau laju bertambahnya konsentrasi suatu produk. Konsentrasi biasanya dinyatakan dalam mol per liter, tetapi untuk reaksi fase gas, satuan tekanan atmosfer, millimeter merkurium, atau pascal, dapat digunakan sebagai ganti konsentrasi.
Mekanisme Reaksi
Persamaan reaksi total adalah menyatakan perubahan kimia total yang terjadi jika reaksi telah selesai. Ini tidak berarti bahwa semua pereaksi langsung mengalami perubahan menghasilkan produk. Tetapi perubahan kimia total biasanya merupakan jumlah dari serangkaian reaksi-reaksi sederhana. Reaksi yang sederhana ini disebut proses elementer. Rangkaian proses elementer yang akhirnya akan menghasilkan produk disebut mekanisme reaksi. Contohnya reaksinya adalah :
2NO + 2H2 → 2H2O + N2
terjadi dengan mekanisme tiga tahap atau tiga proses elementer :
2NO → N2O2 (Tahap 1)
N2O2 + H20 → N2O + H2O (Tahap 2)
N2O + H2 → N2 + H2O (Tahap 3)
Bila ketiga tahap reaksi ini dijumlahkan akan menghasilkan persamaan reaksi total :
2NO + 2H2 → 2H2O + N2 (Reaksi total)
Mekanisme reaksi tidak dapat diperkirakan hanya dari hukum laju (percobaan) atau berdasarkan pemikiran teoritis, tetapi merupakan hasil kombinasi teori dan percobaan. Karena hukum laju yang diperoleh dari usulan mekanisme satu tahap ternyata sesuai dengan basil percobaan, maka dapat dikatakan bahwa mekanisme yang diusulkan atau diperkirakan adalah benar. Tetapi masih perlu dipertanyakan, apakah mekanisme ini masuk akal ?. Setiap orang yang pernah bermain billiard mengetahui bahwa sangat sukar terjadi bila 3 bola billiard bertumbukan bersamaan dan hanya satu suara tumbukan yang terdengar. Tumbukan termolekul yang demikian adalah mustahil.
Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi
Beberapa faktor yang mempengaruhi laju reaksi yaitu :
Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju Reaksi
Pada umumnya konsentrasi zat berkaitan dengan jumlah partikel zat terlarut. Makin besar konsentrasi zat, maka jumlah partikel zat terlarut makin banyak dan jarak antar partikel makin dekat, sehingga tumbukan makin sering terjadi dan reaksi berlangsung lebih cepat. Jadi, Semakin tinggi konsentrasi zat yang direaksikan, maka semakin besar laju reaksinya.
Pengaruh Luas Permukaan terhadap Laju Reaksi
Suatu zat akan bereaksi apabila bercampur dan bertumbukan. Reaksi dapat terjadi antara reaktan-reaktan yang fasenya sama misalnya, cair dengan cair ataupun yang fasenya berbeda cair dengan padat. Pada pencampuran reaktan yang terdiri dari dua fase atau lebih, tumbukan berlangsung pada bagian permukaan zat. Laju seperti itu, dapat diperbesar dengan memperluas permukaan sentuhan zat itu dengan cara memperkecil ukuran partikelnya.Jadi, Makin besar luas permukaan zat yang bereaksi, maka makin mudah zat-zat itu bereaksi atau makin tinggi laju reaksinya dan sebaliknya.
Pengaruh Temperature terhadap laju Reaksi
Pengaruh temperature terhadap laju reaksi dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya makanan kentang akan lebih cepat masak jika digoreng dalam minyak panas dibandingkan jika direbus dalam air. Hal ini karena suhu minyak panas lebih tinggi dibandingkan suhu air mendidih. Laju suatu reaksi kimia bertambah dengan naiknya temperatur.. Jadi, Semakin besar temperatur, maka laju reaksi semakin tinggi), sebaliknya semakin rendah temperatur maka laju reaksi semakin lambat.
2NO + 2H2 → 2H2O + N2 (Reaksi total)
Mekanisme reaksi tidak dapat diperkirakan hanya dari hukum laju (percobaan) atau berdasarkan pemikiran teoritis, tetapi merupakan hasil kombinasi teori dan percobaan. Karena hukum laju yang diperoleh dari usulan mekanisme satu tahap ternyata sesuai dengan basil percobaan, maka dapat dikatakan bahwa mekanisme yang diusulkan atau diperkirakan adalah benar. Tetapi masih perlu dipertanyakan, apakah mekanisme ini masuk akal ?. Setiap orang yang pernah bermain billiard mengetahui bahwa sangat sukar terjadi bila 3 bola billiard bertumbukan bersamaan dan hanya satu suara tumbukan yang terdengar. Tumbukan termolekul yang demikian adalah mustahil.
Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi
Beberapa faktor yang mempengaruhi laju reaksi yaitu :
Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju Reaksi
Pada umumnya konsentrasi zat berkaitan dengan jumlah partikel zat terlarut. Makin besar konsentrasi zat, maka jumlah partikel zat terlarut makin banyak dan jarak antar partikel makin dekat, sehingga tumbukan makin sering terjadi dan reaksi berlangsung lebih cepat. Jadi, Semakin tinggi konsentrasi zat yang direaksikan, maka semakin besar laju reaksinya.
Pengaruh Luas Permukaan terhadap Laju Reaksi
Suatu zat akan bereaksi apabila bercampur dan bertumbukan. Reaksi dapat terjadi antara reaktan-reaktan yang fasenya sama misalnya, cair dengan cair ataupun yang fasenya berbeda cair dengan padat. Pada pencampuran reaktan yang terdiri dari dua fase atau lebih, tumbukan berlangsung pada bagian permukaan zat. Laju seperti itu, dapat diperbesar dengan memperluas permukaan sentuhan zat itu dengan cara memperkecil ukuran partikelnya.Jadi, Makin besar luas permukaan zat yang bereaksi, maka makin mudah zat-zat itu bereaksi atau makin tinggi laju reaksinya dan sebaliknya.
Pengaruh Temperature terhadap laju Reaksi
Pengaruh temperature terhadap laju reaksi dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya makanan kentang akan lebih cepat masak jika digoreng dalam minyak panas dibandingkan jika direbus dalam air. Hal ini karena suhu minyak panas lebih tinggi dibandingkan suhu air mendidih. Laju suatu reaksi kimia bertambah dengan naiknya temperatur.. Jadi, Semakin besar temperatur, maka laju reaksi semakin tinggi), sebaliknya semakin rendah temperatur maka laju reaksi semakin lambat.
Pada umumnya setiap kenaikan suhu 100 C, laju reaksi akan naik 2 kali lebih besar dari seula.Laju reaksi pada T2 = 2n x laju reaksi pada T1, atau:
vt = (〖∆v)〗^n . v0
dimana n = T_(2 - T_1 )/10
Keterangan :
∆v = kenaikan laju reaksi
V0 = laju reaksi awal
vt = laju reaksi akhir
T1 = suhu awal
T2 = suhu akhir
Pengaruh Katalis terhadap Laju Reaksi
Katalis merupakan suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi tanpa mengalami perubahan kimia secara permanen (kekal), sehingga di akhir reaksi zat tersebut dapat diperoleh kembali.
Fungsi katalis adalah memperkecil energi aktivasi dan memperbanyak pusat-pusat aktif, sehingga pada suhu yang sama akan memperbesar harga laju reaksi.Katalis dalam industri kimia dapat membantu mempercepat terjadinya reaksi atau membantu mempercepat terjadinya reaksi suatu zat
Teori Tumbukan
Reaksi kimia terjadi bila molekul yang bereaksi saling bertumbukan. Pandangan ini menjadi dasar teori tumbukan pada kinetika kimia. Teori tumbukan menyatakan bahwa kecepatan reaksi sebanding dengan jumlah tumbukan yang terjadi antara dua molekul yang bertumbukan per detik, jumlah tumbukan.
Bila kecepatan tergantung pada jumlah tumbukan maka hal ini memberi penjelasan bahwa kecepatan reaksi tergantung pada konsentrasi pereaksi. Namun demikian, bahwa tidak semua tumbukan yang terjadi efektif menghasilkan perubahan kimia. Jumlah fraksi yang efektif menghasilkan reaksi kimia tergantung pada (a) sifat pereaksi dan (b) temperatur.
Pengaruh berbagai faktor terhadap laju reaksi dijelaskan dengan teori tumbukan.Suatu reaksi dapat terjadi karena adanya tumbukan antar partikel pereaksi.Tidak setiap tumbukan menghasilkan reaksi,hanya tumbukan efektifn( energi cukup serta arah tumbukan yang tepat ) saja yang dapat menghasilkan reaksi.
Energi minimum yang harus dimiliki oleh partikel pereaksi sehingga menghasilkan tumbukan efektif disebut energi pengaktifan (Ea= energi aktivasi ). Reaksi yang mempuyai energi aktivasi kecil, maka reaksinya dapat berlangsung cepat.
0 komentar:
Posting Komentar