Materi Kimia Kelas XI

LAJU REAKSI

3.6 Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi menggunakan teori tumbukan

3.7 Menentukan orde reaksi dan tetapan laju reaksi berdasarkan data hasil percobaan

Banyak reaksi yang terjadi di sekitar kita dengan kecepatan (laju reaksi) yang berbeda-beda.

Laju reaksi yang dimaksud di sini adalah laju berkurangnya jumlah reaktan atau laju bertambahnya jumlah produk dalam satuan waktu.

Dalam laju reaksi digunakan jenis konsentrasi molaritas (M), dimana :

Jenis Konsentrasi Molaritas

Selain itu, molaritas (M) juga dapat diketahui dengan data persen larutan (P), massa jenis larutan (ρ), dan massa moekul relatif (Mr).

Persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.

Persamaan laju reaksi juga dapat dikaitkan dengan laju perubahan konsentrasisuatu reaktan, sehingga dapat ditulis sebagai berikut:

Pada reaksi A + B → C + D

Nilai persamaan laju reaksiadalah sebagai berikut:

Di mana:

k = konstanta/tetapan laju reaksi

x = orde/tingkat reaksi terhadap A

y = orde/tingkat reaksi terhadap B

x = y = orde reaksi total

Contoh Reaksi dan Rumus Laju Reaksi dari Hasil Eksperimen

Berikut ini terdapat beberapa contoh reaksi dan rumus laju reaksi yang diperoleh dari hasil eksperimen:

Orde Reaksi

Besarnya orde reaksi tergantung dari besarnya laju reaksi apabila diberi perlakuan terhadap konsentrasi reaktannya.

1. Reaksi orde nol

Pada reaksi kimia dengan orde nol, laju reaksi akan tetap walaupun telah dilakukan perlakuan terhadap konsentrasi reaktannya.

2. Reaksi orde satu

Pada reaksi kimia dengan orde satu, besarnya laju reaksi berbanding lurus dengan besarnya konsentrasi reaktan. Misalnya, jika konsentrasi reaktan ditingkatkan 3 kali semula, maka laju reaksi juga akan meningkat 3 kali dari semula.

3. Reaksi order dua

Pada reaksi kimia dengan orde dua, besarnya laju reaksi adalah pangkat dua dari peningkatan konsentrasi reaktannya. Misalnya, jika konsentrasi reaktan ditingkatkan 2 kali semula, maka laju reaksi akan meningkat 22 atau 4 kali dari semula.

4. Reaksi orde negatif

Pada reaksi kimia dengan orde negatif, laju reaksi bebanding terbalik dengan konsentrasi reaktannya.

Tidak semua reaksi kimia dapat ditentukan orde reaksinya hanya dari persamaan kimia, melainkan juga harus dari data eksperimen atau percobaan. Namun, terkadang hasil perhitungan orde reaksi sama dengan koefisien reaksi.

Manfaat Laju Reaksi dalam Kehidupan Sehari-Hari

Dengan mempelajari laju reaksi kita dapat mengetahui bahwa reaksi itu dapat berlangsung dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya saja luas permukaan. Jika kita mengetahui bahwa luas permukaan itu mempengaruhi laju reaksi, pasti kita akan memperkecil luas permukaan suatu zat sebelum mengolahnya.

Beberapa contoh penerapan Laju Reaksi dalam kehidupan sehari hari :

· Ibu di rumah atau pedagang bubur kacang mengiris terlebih dahulu gula merah yang akan di masukan ke dalam bubur kacang.

· Penduduk pedesaan membelah kayu gelondongan menjadi beberapa bagian sebelum dimasukkan ke dalam tungku perapian.

· Penjual gado-gado, lontong, dan pecel terlebih dulu menggerus kacang goreng sebelum dicampurkan dengan bahan lain.

· Dalam pembuatan kertas, bahan baku pembuat kertas digerus terlebih dahulu untuk membuat bubur kertas. Agar memperluas pemukaan bidang sentuh sehingga campuran menjadi homogen danreaksi berlangsung sempurna.

· Bahan baku yang sering di tambang, tersedia dalam bentuk butir-butiran kasar. Untuk mempercepat pengolahan selanjutnya, butiran-butiran tersebut dihancurkan sampai halus.

· Dalam pembuatan roti kita bisa menambahkan ragi yang berfungsi sebagai katalis untuk mempercepat laju reaksinya.

Faktor-faktor yang mempengaruhinya antara lain:

1. Konsentrasi Reaktan

Semakin tinggi konsentrasi reaktan, semakin banyak jumlah partikel reaktan yang bertumbukan, sehingga semakin tinggi frekuensi terjadinya tumbukan dan lajunya meningkat. Sebagai contoh, dalam reaksi korosi besi di udara, laju reaksi korosi besi lebih tinggi pada udara yang kelembabannya lebih tinggi (konsentrasi reaktan H2O tinggi)

2. Suhu

Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi. Apabila suhu pada suatu reaksi yang berlangusng dinaikkan, maka menyebabkan partikel semakin aktif bergerak, sehingga tumbukan yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, maka partikel semakin tak aktif, sehingga laju reaksi semakin kecil.

3. Tekanan

Banyak reaksi yang melibatkan pereaksi dalam wujud gas. Kelajuan dari pereaksi seperti itu juga dipengaruhi tekanan. Penambahan tekanan dengan memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi, dengan demikian dapat memperbesar laju reaksi.

4. Keberadaan Katalis

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan 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.

5. Luas Permukaan Sentuh

Luas permukaan sentuh memiliki peranan yang sangat penting dalam laju reaksi, sebab semakin besar luas permukaan bidang sentuh antar partikel, maka tumbukan yang terjadi semakin banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat.

Begitu juga, apabila semakin kecil luas permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil. Karakteristik kepingan yang direaksikan juga turut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingan itu, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi; sedangkan semakin kasar kepingan itu, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

Rumus Laju Reaksi

Laju reaksi kimia bukan hanya sebuah teori, namun dapat dirumuskan secara matematis untuk memudahkan pembelajaran. Pada reaksi kimia: A → B, maka laju berubahnya zat A menjadi zat B ditentukan dari jumlah zat A yang bereaksi atau jumlah zat B yang terbentuk per satuan waktu. Pada saat pereaksi (A) berkurang, hasil reaksi (B) akan bertambah. Perhatikan diagram perubahan konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi pada Gambar 3.

Diagram perubahan konsentrasi pereaksi dan hasil reaksi.

Berdasarkan gambar tersebut, maka rumusan laju reaksi dapat kita definisikan sebagai:

a. berkurangnya jumlah pereaksi (konsentrasi pereaksi) per satuan waktu, atau

, dengan r = laju reaksi, – d[R] = berkurangnya reaktan (pereaksi), dan dt = perubahan waktu. Untuk reaksi : A → B, laju berkurangnya zat A adalah :

b. bertambahnya jumlah produk (konsentrasi produk) per satuan waktu, atau

dengan +Δ[P] = bertambahnya konsentrasi produk (hasil reaksi). Untuk reaksi : A → B, laju bertambahnya zat B adalah :

Bagaimana untuk reaksi yang lebih kompleks, semisal : pA + qB → rC.

Untuk reaksi demikian, maka :

Dalam perbandingan tersebut, tanda + atau – tidak perlu dituliskan karena hanya menunjukkan sifat perubahan konsentrasi. Oleh karena harga dt masing-masing sama, maka perbandingan laju reaksi sesuai dengan perbandingan konsentrasi. Di sisi lain, konsentrasi berbanding lurus dengan mol serta berbanding lurus pula dengan koefisien reaksi, sehingga perbandingan laju reaksi sesuai dengan perbandingan koefisien reaksi.

Perbandingan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.

rA : rB : rC = p : q : r

Contoh soal 1

Pada eksperimen dalam reaksi berikut 2NO + Br2 → 2NOBr, didapatkan data sebagai berikut:

Pertanyaan: Tentukan persamaan laju reaksi di atas!

Penyelesaian:

Untuk mencari orde reaksi NO, gunakan data eksperimen yang memuat konsentrasi Br2 dengan nilai tetap yaitu eksperimen 1 dan 2.

Maka diperoleh persamaan:

Untuk mencari orde reaksi Br2, kita gunakan eksperimen yang mana saja karena tidak ada data eksperimen yang memuat konsentrasi NO dengan nilai yang sama.