kinetika kimia

Berikut ini adalah versi HTML dari berkas http://www.unsri.ac.id/fasilkom/old_version/dosen/adi%20rahmat/Materi%20Kimia%20(E)/KINETIKA%20KIMIA.ppt.
G o o g l e membuat versi HTML dari dokumen tersebut secara otomatis pada saat menelusuri web.

KINETIKA KIMIA

LAJU DAN MEKANISME DALAM REAKSI KIMIA

Pendahuluan

• Perubahan kimia secara sederhana ditulis dalam persamaan reaksi dengan koefisien seimbang
• Namun persamaan reaksi tidak dapat menjawab 3 isu penting
• Seberapa cepat reaksi berlangsung
• Bagaimana konsentrasi reaktan dan produk saat reaksi selesai
• Apakah reaksi berjalan dengan sendirinya dan melepaskan energi, ataukah ia memerlukan energi untuk bereaksi?

Pendahuluan lanjutan

• Kinetika kimia adalah studi tentang laju reaksi, perubahan konsentrasi reaktan (atau produk) sebagai fungsi dari waktu
• Reaksi dapat berlangsung dengan laju yang bervariasi, ada yang serta merta, perlu cukup waktu (pembakaran) atau waktu yang sangat lama seperti penuaan, pembentukan batubara dan beberapa reaksi peluruhan radioaktif

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

• Pada kondisi tertentu masing-masing reaksi memiliki karakteristik laju masing-masing yang ditentukan oleh sifat kimia reaktan
• Pada suhu kamar:

H²(g) + F²(g)  2HF(g) sangat cepat

3H²(g) + N²(g)  2NH³(g) sangat lambat

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

• Konsentrasi: molekul-molekul harus bertumbukan agar terjadi reaksi dalam konteks ini laju reaksi proporsional dengan konsentrasi reaktan
• Keadaan fisik: molekul-molekul harus bercampur agar dapat bertumbukan
• Temperatur: molekul harus bertumbukan dengan energi yang cukup untuk bereaksi

Mengekspresikan Laju Reaksi

Laju Reaksi Rerata, Instan dan Awal

3,20 x 10^-5

2,42 x 10^-5

1,95 x 10^-5

1,63 x 10^-5

1,40 x 10^-5

1,23 x 10^-5

1,10 x 10^-5

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

Konsentrasi O_³

(mol/L)

Waktu (s)

C_²H_⁴(g) + O_³(g)  C_²H_⁴O(g) + O_²(g)

Konsentrasi O_³ pada beberapa waktu dalam

Reaksinya dengan C_²H_⁴ pada 303 K

Plot Konsentrasi vs Waktu

Ekspresi Laju dalam Konsentrasi Reaktan dan Produk

Soal Latihan

Karena menghasilkan produk gas non polusi, hidrogen sebagai bahan bakar roket dan sumber energi masa depan:

2H_²(g) + O_²(g)  2H_²O(g)

• Tuliskan laju reaksi ini dalam suku perubahan [H_²], [O_²] dan [H_²O] terhadap waktu
• Saat O_² turun pada 0,23 mol/L.s berapa kenaikan terbentuknya H_²O?

Persamaan Laju dan komponennya

• Untuk reaksi umum:

aA + bB + ...  cC + dD + ...

• Persamaan lajunya berbentuk

Laju = k[A]^m[B]ⁿ

• Konstanta proporsionalitas k disebut juga konstanta laju dan karakteristik untuk reaksi pada suhu tertentu serta tidak berubah saat reaksi terjadi
• m dan n disebut orde reaksi didefinisikan sejauhmana laju reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi masing-masing reaktan
• Komponen persamaan laju: laju, orde reaksi dan konstanta laju harus ditentukan berdasarkan eksperimen bukan berdasarkan persamaan stoikiometris yang seimbang

Menentukan Laju Awal

• Metoda Spektrometri
• Metoda Konduktometri
• Metoda Manometri
• Metoda Penentuan kimia secara langsung

Terminologi Orde Reaksi

NO(g) + O³(g)  NO²(g) + O²(g)

• Persamaan laju hasil eksperimen

Laju = k[NO][O³]

• Reaksi dikatakan orde satu terhadap NO dan orde satu terhadap O³ dan secara overall reaksi berorde dua

Menentukan Orde Reaksi

• Misalkan suatu reaksi:

O_²(g) + 2NO(g)  2NO_²(g)

• Persamaan laju dituliskan sebagai

Laju = k[O_²]^m[NO]ⁿ

• Untuk menentukan orde reaksi kita harus melakukan serangkaian eksperimen masing-masing dimulai dengan satu set konsentrasi reaktan yang berbeda-beda dan dari masing-masing akan diperoleh laju awal

Laju Awal serangkaian eksperimen pada reaksi O_² dan NO

3,21 x 10^-3

6,40 x 10^-3

12,8 x 10^-3

9,60 x 10^-3

28,8 x 10^-3

1,30 x 10^-2

1,30 x 10^-2

2,60 x 10^-2

1,30 x 10^-2

3,90 x 10^-2

1,10 x 10^-2

2,20 x 10^-2

1,10 x 10^-2

3,30 x 10^-2

1,10 x 10^-2

1

2

3

4

5

NO

O_²

Laju awal (mol/L.s)

Konsentrasi reaktan awal (mol/L)

Eksperimen

Soal Latihan

• Salah satu reaksi gas yang terjadi dalam kendaraan adalah:

NO_²(g) + CO(g)  NO(g) + CO_²(g)

Laju = k[NO_²]^m[CO]ⁿ

• Jika diketahui data sebagai berikut, tentukan orde reaksi keseluruhan

0,10

0,10

0,20

0,10

0,40

0,10

0,0050

0,080

0,0050

1

2

3

[CO] awal (mol/L)

[NO_²] awal (mol/L)

Laju awal (mol/L.s)

Eksperimen

Persamaan laju Integral Perubahan Konsentrasi terhadap waktu

Soal Latihan

Siklobutana (C_⁴H_⁸) terdekomposisi pada 1000^oC menjadi dua molekul etilen (C_²H_⁴) dengan konstanta laju reaksi orde satu 87 s^-1

• Jika konsentrasi awal siklobutana 2,00 M berapa konsentrasinya setelah 0,010 s?
• Berapa fraksi siklobutana terdekomposisi pada waktu tersebut

Menentukan Orde Reaksi dari Persamaan Laju Integral

Waktu Paruh Reaksi

Pengaruh Temperatur Terhadap Laju Reaksi

Persamaan Arrhenius

Pengaruh Konsentrasi dan Temperatur

Diagram Tingkat Energi

Pengaruh Struktur Molekul : Faktor Frekuensi

• Tumbukan Efektif: molekul harus bertumbukan sedemikian rupa sehingga atom yang bereaksi melakukan kontak dengan energi yang cukup sehingga membentuk produk
• 2 kriteria: energi yang cukup dan orientasi molekul yang tepat

Teori Keadaan Transisi

Diagram Energi dan Keadaan Transisi 3 Jenis Reaksi

Diagram Energi Reaksi 2 Tahap

Diagram Energi Reaksi Katalisis dan Non Katalisis