KINETIKA KIMIA
Kinetika kimia adalah suatu ilmu yang membahas
tentang laju (kecepatan) dan mekanisme reaksi. Berdasarkan
penelitianyang mula – mula dilakukan oleh Wilhelmy terhadap kecepatan inversi
sukrosa, ternyata kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi /
tekanan zat – zat yang bereaksi. Laju reaksi
dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi atau tekanan dari produk atau reaktan
terhadap waktu.
Berdasarkan
jumlah molekul yang bereaksi, reaksi terdiri atas :
1.
Reaksi unimolekular : hanya 1 mol reaktan yang bereaksi
Contoh
: N2O5 à N2O4 + ½ O2
2.
Reaksi bimolekular : ada 2 mol reaktan yang bereaksi
Contoh
: 2 HI
à H2
+ I2
3.
Reaksi termolekular : ada 3 mol reaktan yang bereaksi
Contoh
: 2 NO
+ O2 à 2NO2
Berdasarkan
banyaknya fasa yang terlibat, reaksi terbagi menjadi : Reaksi homogen reaksi
yang hanya terdapat satu fasa dalam reaksi (gas atau larutan) dan Reaksi
heterogen yang terdapat lebih dari satu fasa dalam reaksi. Secara kuantitatif,
kecepatan reaksi kimia ditentukan oleh orde reaksi, yaitu jumlah dari eksponen
konsentrasi pada persamaan kecepatan reaksi.
Penentuan Energi Aktifasi
Energi aktifasi adalah ambang batas energi yang
harus icapai agar suatu reaksi dapat terjadi. Penentuan energi aktifasi dapat
dilakukan dengan menggunakan persamaan Arrhenius :
k = A e-Ea/RT
dimana k =
konstanta laju reaksi
A =
faktor pra eksponensial
Ea
= energi aktifasi (kJ/mol)
R =
tetapan gas ideal
=
8,314 kJ / mol
=
1,987 kal / mol K
T = suhu
mutlak (K)
Jika persamaan di atas ditulis dalam bentuk
logaritma, maka akan didapat
ln
k =
ln A - 
Dengan membuat kurva ln k terhadap 1/T, maka nilai
Ea/R akan didapat sebagai gradien dari kurva tersebut. Karena nilai R
diketahui, maka nilai energi aktifasi dapat ditentukan.
Efek Katalis
Katalis adalah suatu senyawa yang dapat
menaikkan laju reaksi, tetapi tidak ikut menjadi reaktan / produk dalam sistem
itu sendiri. Setelah reaksi selesai, katalis dapat diperoleh kembali tanpa
mengalami perubahan kimia. Katalis berperan dengan menurunkan energi aktifasi.
Sehingga untuk membuat reaksi terjadi, tidak diperlukan energi yang lebih
tinggi. Dengan demikian, reaksi dapat berjalan lebih cepat. Karena katalis
tidak bereaksi dengan reaktan dan juga bukan merupakan produk, maka katalis
tidak ditulis pada sisi reaktan atau produk. Umumnya katalis ditulis di atas
panah reaksi yang membatasi sisi reaktan dan produk. Contohnya pada reaksi
pembuatan oksigen dari dekomposisi termal KClO3, yang menggunakan
katalis MnO2.
MnO2
2 KClO3 2 KCl + 3 O2
Katalis terbagi menjadi dua golongan besar, yaitu
- Katalis
Homogen
Suatu katalis
disebut homogen apabila berada dalam fasa yang sama dengan reaktan maupun
produk reaksi yang dikatalisa. Katalis ini berperan sebagai zat antara dalam
reaksi. Contohnya adalah efek katalis HBr pada dekomposisi termal t-butil
alkohol, (CH3)3COH, yang menghasilkan air dan isobutilen,
(CH3)2C=CH2.
(CH3)3COH à (CH3)2C=CH2 + H2O
Tanpa penggunaan
katalis, reaksi ini berlangsung sangat lambat, bahkan pada suhu tinggi
sekalipun. Hal ini disebabkan karena reaksi ini memiliki energi aktifasi yang
sangat tinggi, yaitu 274 kJ/mol. Dengan menggunakan HBr, energi aktifasi akan
turun menjadi 127 kJ/mol, dan reaksi menjadi :
(CH3)3COH +
HBr à (CH3)3CBr + H2O
(CH3)3CBr à (CH3)2C=CH2 + HBr
Kelemahan
dari katalis homogen ini adalah ketika reaksi selesai, diperlukan perlakuan
kimia selanjutnya untuk memisahkan katalis dari campuran reaksi.
- Katalis
Heterogen
Katalis heterogen adalah katalis yang
fasanya tidak sama dengan reaktan atau produk reaksi yang dikatalisa. Katalis
heterogen biasanya berfungsi sebagai permukaan tempat terjadinya reaksi.
Contohnya adalah reaksi antara H2 dan O2 pada permukaan
logam. Logam berfungsi sebagai permukaan adsorben dimana H2 dan O2
akan menempel dan bereaksi.
Persamaan
Laju Reaksi
Persamaan
laju reaksi mendiskripsikan persamaan matematika yang dipegunakan dalam
kinetika kimia yang menghubungkan antara laju reaksi dengan konsentrasi reaktan.
Untuk reaksi yang sama seperti diatas,
aA
+ bB -> cC + dD
maka
persamaan laju reaksinya secara umum dapat didefinisikan sebagai berikut:
v
= k[A]a[B]b
dimana
k adalah konstanta laju reaksi, a disebut orde reaksi terhadap A dan b disebut
orde reaksi terhadap B. Penjumlahan a+b meghasilkan orde reaksi total.
Persamaan laju reaksi tidak dapat ditentukan secara teoritis akan tetapi bisa
ditentukan melalui percobaan kimia/eksperimental. Ada kalanya reaksi hanya
dipengaruhi oleh satu reaktan atupun semua reaktan, dan nilai order reaksi bisa
sama dengan koefisien reaksi maupun tidak.
Berdasarkan
orde reaksi totalnya maka reaksi dibedakan atas reaksi orde 1, orde 2, orde 3
dan sebagainya. Ada kalanya reaksi berorder “nol” yang artinya reaksi tidak
dipengaruhi oleh reaktan yang terlibat dalam reaksi, dan biasanya terjadi pada
reaksi dekomposisi/ penguraian.
Bila
terdapat reaktan yang berbentuk padatan maka reaktan ini tidak dimasukkan dalam
persamaan reaksi disebabkan reaksi yang terjadi pada padatan hanya terjadi pada
permukaan padatan sehingga konsentrasinya dianggap constant.
Kinetika
Kimia, Definisi Laju Reaksi dan Hukum Laju
Ditulis
oleh Ratna dkk pada 18-12-2009
Kinetika kimia adalah bagian dari ilmu kimia yang mempelajari
laju dan mekanisme reaksi kimia. Besi lebih cepat berkarat dalam udara lembab
daripada dalam udara kering; makanan lebih cepat membusuk bila tidak
didinginkan; kulit bule lebih cepat menjadi gelap dalam musim panas daripada
dalam musim dingin. Ini merupakan tiga contoh yang lazim dari perubahan kimia
yang kompleks dengan laju yang beraneka menurut kondisi reaksi.
Jadi laju reaksi adalah besarnya perubahan konsentrasi
reaktan atau produk dalam satu 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.
Hukum
Laju
Dalam
membahas reaksi kesetimbangan kimia telah ditekankan bahwa reaksi ke kanan
maupun ke kiri dapat terjadi begitu produk terbentuk, produk ini dapat bereaksi
kembali menghasilkan reaktan semula.
Laju
bersih ialah:
Laju
bersih = laju ke kanan – laju ke kiri
Dapat
dikatakan, pengukuran konsentrasi memberikan laju bersih, bukannya sekedar laju
ke kanan. Bagaimanapun, sesaat sebelum reaksi yang dimulai dari reaktan murni,
konsentrasi reaktan jauh lebih tinggi dibandingkan produknya sehingga laju ke
kiri dapat diabaikan. Selain itu, banyak reaksi berlangsung sempurna
(K>>1) sehingga laju yang terukur hanyalah reaksi ke kanan atau
eksperimen dapat diatur agar produknya dapat dialihkan jika terbentuk. Dalam
subbab ini, persamaan diberikan pada laju ke kanan saja.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar