KINETIKA KIMIA

A.    Pengertian Laju Reaksi

Laju reaksi adalah berkurangnya jumlah reaktan atau bertambahnya jumlah produk dalam satuan waktu. Dengan kata lain laju reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi atau produk dalam suatu satuan waktu.

Konsentrasi biasa dinyatakan dalam Molar (M) mol/liter, untuk fasa gas, satuan tekanan (atm, cmHg, mmHg, atau pascal). Sedangkan satuan waktu dapat dinyatakan dengan detik, menit, jam, hari, bahkan tahun, tergantung dari cepat atau lambatnya suatu pereaksi.

1.   Teori Tumbukan

Suatu zat dapat bereaksi dengan zat lain, jika partikel-partikelnya saling bertumbukan. Namun demikian, tidak semua tumbukan akan menghasilkan reaksi, karena tumbukan yang terjadi harus mempunyai energi yang cukup untuk memutuskan ikatan-ikatan pada zat yang bereaksi.

Tumbukan yang dapat menghasilkan reaksi disebut tumbukan efektif. Sebelum tumbukan terjadi, partikel-partikel memerlukan suatu energi minimal yang dikenal sebagai energi pengaktifan atau energi aktivasi (Ea).

Energi pengaktifan adalah energi minimal yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi. Contohnya reaksi antara Hidrogen (H₂) dengan Oksigen (O₂) menghasilkan air (H₂O).

2.   Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Menurut teori tumbukan, laju reaksi akan lebih cepat jika tumbukan antar partikel zat yang bereaksi lebih banyak. Berikut ini dibahas hal-hal yang memepengaruhi laju reaksi.

a.    Pengaruh Konsentrasi

Zat yang konsentrasinya besar mengandung jumlah partikel yang lebih banyak, sehingga partikel-partikelnya tersusun lebih rapat dibanding zat yang konsentrasinya rendah. Partikel yang susunannya lebih rapat akan lebih sering bertumbukan dibanding dengan partikel yang susunannya renggang, sehingga kemungkinan terjadinya reaksi makin besar.

Jadi pada dasarnya “Semakin besar konsentrasi, semakin cepat reaksi sehingga semakin besar laju reaksi”.

b.   Pengaruh Luas Permukaan Bidang Sentuh

Reaksi dapat terjadi antara reaktan-reaktan yang fasenya sama, misalnya zat cair dengan zat cair, atau yang fasenya berbeda, misalnya zat cair dan zat padat.

Ø Untuk massa zat yang sama (1 gram), tetapi bentuknya berbeda (serbuk, butiran, kepingan) waktu reaksi yang diperlukan akan berbeda. Serbuk lebih cepat bereaksi dari kepingan.

Ø Semakin halus bentuk zat, artinya semakin luas permukaan bidang sentuh, semakin singkat waktu reaksi, berarti semakin cepat reaksinya.

Jadi kesimpulannya “Semakin luas permukaan bidang sentuh, semakin besar laju rekasinya”.

c.    Pengaruh Temperatur

Setiap partikel selalu bergerak. Dengan menaikkan temperatur, energi gerak atau energi kinetik molekul akan bertambah, sehingga tumbukan akan lebih sering terjadi. Itulah sebabnya reaksi kimia berlangsung lebih cepat pada temperatur yang lebih tinggi.

Di samping itu, temperatur juga memperbesar energi potensial dari suatu zat. Zat-zat yang energi potensialnya kecil jika bertumbukan sukar menghasilkan reaksi karena sukar melampaui energi pengaktifan. Dengan naikknya temperatur, energi potensial zat akan menjadi lebih besar sehingga jika bertumbukan akan menghasilkan reaksi.

Kesimpulannya “Semakin tinggi temperatur, semakin besar lau reaksi”.

Secara metematis, pengaruh temperatur terhadap harga k atau tetapan kecepatan reaksi dapat ditulias sebagai berikut.

k = A e^–E/RT       atau     log k = log A –

k   = tetapan kecepatan reaksi

A  = Faktor Arrhenius

E_a = energy pengaktifan

R = tetapan gas

T = suhu mutlak (K)

Harga E_a dapat pula dihitung antara 2 temperatur T₁ dan T₂ sebagai berikut:

Pada T₁ ® log k₁ = log A –

Pada T₂ ® log k₂ = log A –

log k₂ – k₁ =  +

log  =  

log  =  

d.   Pengaruh Katalis

Katalis adalah zat yang dapat memeperbesar laju reaksi, tetapi tidak mengalami perubahan kimia secara permanen (kekal). Sehingga pada akhir reaksi zat tersebut dapat diperoleh kembali.

Laju reaksi akan semakin cepat jika pada reaktan ditambahkan katalis. Katalis akan menurunkan energi pengaktifan (Ea). Jika energi pengaktifan kecil kecil maka laju reaksi lebih cepat karena banyak tumbukan yang behasil. Tetapi jika energi pengaktifan tinggi maka banyak tumbukan yang tidak berhasil karena energi yang dibutuhkan besar sehingga reaksi berlangsung lambat.

Ø Jenis-jenis Katalis

1.   Katalis Homogen

Katalis homogen adalah katalis yang dapat bercampur secara homogen dengan zat pereaksinya karena mempunyai wujud yang sama.

2.   Katalis Heterogen

Katalis Heterogen adalah katalis yang tidak dapat bercampur dengan secara homogen dengan dengan pereaksinya karena wujudnya berbeda.

Contoh:

                                       Ni

H₂C = CH₂      +     H­₂             H₃C – CH₃

Serbuk nikel dapat menyerap sejumlah besar gas hidrogen dan mengubah molekul hidrogen menjadi atom hidrogen:

            H₂   +   2Ni  →   2NiH

Reaksi hidrogen kemudian berlangsung antara etena dan atom H pada permukaan nikel:

            H₂C = CH₂      +     2NiH­                    H₃C – CH₃   +   2Ni

Katalis Ni menyediakan jalan baru bagi reaksi dengan energy pengaktifan yang lebih rendah, yaitu dengan mengubah molekul hidrogen menjadi atom hidrogen yang jauh lebih reaktif.

3.   Persamaan Laju Reaksi

Persamaan laju reaksi menyatakan hubungan antara konsentrasi reaktan pada suatu reaksi dan laju reaksinya.

aA   +   bB                    cC   +   dD

persamaan laju reaksinya secara umum dapat dituliskan sebagai berikut.

              v = k [A]^m [B]ⁿ

Ket:

v      = laju reaksi (M/s¹)

k      = tetapan laju reaksi

[A]  = konsentrasi zat A (M)

[B]  = konsentrasi zat B (M)

m    = pangkat reaksi A

n     = pangkat reaksi B

B.     Orde Reaksi

Jumlah pangkat konsentrasi dari zat yang bereaksi (reaktan) disebut orde reaksi. Orde reaksi tidak dapat ditentukan dari harga koefisien reaksi, tetapi ditentukan berdasarkan eksperimen.

Untuk menentukan rurmus rumus kaju reaksi berdasarkan percobaan, konsentrasi salah satu pereaksi dibuat tetap atau konstan, sedangkan konsentrasi bervariasi. Hal yang perlu diperhatikan untuk mendapatkan harga k yang konstan adalah eksperimen harus dilakukan pada temperatur yang tetap, karena temperatur dapat mempengaruhi harga k.

Ø Penentuan Orde Reaksi

Menentukan orde reaksi dapat dilakuakn dengan 2 cara yaitu:

Untuk memahami kedua cara tersebut, kita misalkan suatu reaksi berikut ini.

A   +   B   →   C

Dari hasil percobaan, diperoleh data sebagai berikut:

No.	[A] M	[B] M	v (m/s1)
1 2 3	0,1 0,2 0,1	0,1 0,1 0,2	20 40 80

a.    Cara Logika

Cara logika dilakukan dengan melihat perubahan konsentrasi dan laju reaksi suatu zat pada saat konsentrasi zat lain konstan.

1)   Penentuan pangkat reaksi A

Dicari hubungan antara [A] dan laju reaksi pada saat [B] konstan. Pada tabel di atas reaksi nomor 1 dan 2, [B] konstan. Jadi yang mempengaruhi laju reaksi hanya [A].

No.	[A] M	v (M/s1)
1 2	0,1 0,2	20 40

Dari data tersebut, jika [A] dinaikkan 2 kali, ternyata laju reaksinya juga menjadi 2 kali lebih besar.

Kesimpulan: “Laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi A, ditulis dengan v = k [A]. Jadi, pangkat reaksi A = 1, artinya orde reaksi terhadap A adalah 1.

2)   Penentuan pangkat reaksi B

Dicari hubungan antara [B] dan laju reaksi pada saat [A] konstan. Pada tabel di atas reaksi nomor 1 dan 3, AB] konstan. Jadi yang mempengaruhi laju reaksi hanya [B].

No.	[B] M	v (M/s1)
1 2	0,1 0,2	20 80

Dari data tersebut, jika [B] dinaikkan 2 kali, ternyata laju reaksinya juga menjadi 4 kali lebih besar (2²).

Kesimpulan: “Laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi B, ditulis dengan v = k [B]². Jadi, pangkat reaksi B = 2, artinya orde reaksi terhadap B adalah 2.

3)   Penentuan persamaan laju reaksi

Setelah menentukan pangkat reaksi A dan pangkat reaksi B dengan cara logika, maka dari reaksi:

                        A   +   B   →   C

Didapatkan:

-    Persamaan laju reaksi:

v = k [A] [B]²

-    Orde reaksi = 1 + 2 = 3

b.   Cara Komparatif

Cara komparatif dilakukan dengan langsung memperbandingkan laju reaksi suatu zat pada saat zat lain konstan.

1)      Penentuan pangkat reaksi A

Membandingkan data laju reaksi untuk [B] konstan dari table di atas nomor 1 dan 2.

 =

 =

 =

 =

 =

 = 1

Jadi, pangkat reaksi A = 1, ditulis v = k [A]. Orde reaksi terhadap A adalah 1.

2)      Penentuan pangkat reaksi B

Membandingkan data laju reaksi untuk [B] konstan dari table di atas nomor 1 dan 2.

 =

 =

 =

 =

 =

 = 2

Jadi, pangkat reaksi B = 2, ditulis v = k [B]². Orde reaksi terhadap B adalah 2.

3)      Menentukan persamaan laju reaksi.

Setelah menentukan pangkat reaksi A dan pangkat reaksi B dengan cara komparatif, didapatkan persamaa laju reaksinya v = k [A] [B]².

Orde reaksinya = 1  +  2  =  3

C.     Penerapan Laju Reaksi dalam Kehidupan Sehari-hari

Apakah yang kalian ketahui dengan pemakain (CaOCl₂) untuk membersihkan kolam renang. Kaporit digunakan untuk membersihkan kuman-kuman yang ada dalam kolam renang. Konsntrasi larutan kaporit yang digunakan sangat menentukan kebersihan kolam renang tersebut. Apabila konsentrasinya terlalu rendah, maka larutan kaporit tersebut tidak cukup kuat untuk mematikan kuman-kuman dalam kolam tersebut.

Kemudian sate dipotong-potong tipis-tipis untuk mendapatkan luas permukaan yang lebih luas dibanding sate yang potongnya besar supaya sate tersebut cepat matangnya , dengan kata lain reaksi pematangan pada sate cepat terjadi.

Pernahkah kalian pergi ke pasar ikan atau melihat ikan segar yang dijual di supermarket? Ikan-ikan yang dijual selalu diletakkan dalam wadah yang diberi es. Ikan-ikan itu disimpan di wadah es supaya tahan lama dan tidak cepat busuk. Temperatur yang sangat rendah akan memperlambat proses pembusukan ikan atau memperlambat reaksi pembusukan yang disebabkan oleh bakteri-bakteri tertentu.