bab9-kinetika kimia

Kelompok 4Nama : 1. Deka Pitaloka (061330400293)

2. Diah Lestari (061330400294) 3. Irda Agustina (061330400301) 4. Ridho Tri Julian (061330400311)

Jurusan : Teknik Kimia (DIII)Dosen Pembimbing : Idha Silviyati,S.T,M.T

KINETIKA KIMIA

1 TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI

2 TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJU

REAKSI

3 HUKUM LAJU REAKSI

4 FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI

5 MEKANISME REAKSI

6 ENZIM SEBAGAI KATALIS

1 TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI

• LAJU REAKSI BERBANDING LURUS:

- FREKUENSI TUMBUKAN (x)

- FRAKSI MOLEKUL TERAKTIFKAN (f)

- PELUANG UNTUK BERTUMBUKAN (p)

Reaksi : A + B C + D

Laju reaksi = f. p. x = f. p. [A].[B]

= k. [A].[B]

Diagram koordinat reaksi eksoterm dan molekul teraktifkan

NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g)

NO2(g) + CO(g)Reaktan

Produk: NO(g) + CO2(g)

energi reaksi ke kiri

energi reaksi ke kanan

ΔE reaksi

N….O…..COO

Koordinat Reaksi

En

erg

i Po

ten

sial

2 TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJU REAKSI

Laju reaksi • Laju pengurangan konsentrasi reaktan terhadap waktu• Laju kenaikan konsentrasi produk terhadap waktu

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

Laju = - = - = =d[NO2] d[CO] d[NO] d[CO2] dt dt dt dt

Reaksi umum : aA + bB cC + dD

Laju = - = - = =1 d[A] 1 d[B] 1 d[C] 1 d[D]a dt b dt c dt d dt

3 HUKUM LAJU REAKSI

Pada suhu tinggi, HI bereaksi menurut persamaan berikut: 2 HI(g) → H2(g) + I2(g)Pada suhu 443°C laju reaksi meningkat seiring dengan meningkatnya

konsentrasi HI sebagai berikut:

[HI] (mol/L 0,0050 0,010 0,020Laju (mol/L detik)7,5 x 10-4 3,0 x 10-3 1,2 x 10-2

a. Tentukan orde reaksi dan tulislah hukum lajunyab. Hitunglah tetapan laju dan nyatakan satuannyac. Hitunglah laju reaksi untuk HI dengan konsentrasi 0,0020 M

Contoh 1

a. Hukum laju pada dua konsentrasi [HI]1 dan[HI]2yang berbeda ialah:

laju2 [HI]2

laju1 [HI]1 =

nlaju1 = k([HI]1)n

laju2 = k([HI]2)n

4 = (2)n n = 2

Hukum laju = k[HI]2

3,0 x 10-3 0,0107,5 x 10-4 0,0050

=

n

Penyelesaian

b. Tetapan laju k dihitung dengan memasukan nilai pada set data yang mana saja dengan menggunakan hukum laju yang sudah ditetapkan. Misalnya, jika kita ambil set data pertama:

7, 5 x 10-4 mol L-1 s-1 = k(0,0050 mol L-1)2

Jadi, k = 30 L mol-1 s-1

c. Laju dapat dihitung untuk [HI] = 0,0020 M:

laju = k[HI]2 = (30 L mol-1 s-1)(0,0020 mol L-1)2 = 1,2 x 10-4 mol L-1 s-1

Orde Reaksi

Laju = k [A]n......n = orde reaksi (tidak berkaitan langsung dengan koefisien a)

-d[A] = k [A]0

dtd[A] = -kdt[A] – [A]0 = -ktLaju = k (orde nol)

aA → Produk

Reaksi Orde Nol

[A]

[A]0

Waktu (t)

Laju yang berkaitan pada dua atau lebih unsur kimia yang berbeda

Laju = - = - = - k [A]m [B]n

aA + bB → Produk

1 d[A] 1 d[B] a dt b dt

Reaksi Orde Pertama:

N2O5(g) → 2NO2(g) + ½O2(g)Hukum laju = k [N2O5)

-d[N2O5] = k[N2O5] dtd[N2O5] = -kdt [N2O5]Bila diintegrasikanln [N2O5]t – ln [N2O5]0 = -kt [N2O5]t = [N2O5]0 e-kt

Waktu paruh, t½ = ln 2 = 0,6931 k k

Intersep = ln [N2O5]0

ln [

N2O

5]

Slope = - k

Waktu (t)

Grafik: ln c vs t

Penguraian termal aseton pada suhu 600oC merupakan reaksi orde pertama dengan waktu paruh 80 detik

1. Hitunglah nilai konstanta laju reaksi (k)

2. Berapa waktu yang diperlukan agar 25% dari contoh aseton itu terurai

Contoh 2

Penyelesaian

1. k = 0,693/t½ = 0,693/80 detik = 8,7 x 10-3 detik-1

2. Jika yang terurai 25% maka yang tersisa = 100% - 25% = 75%

[A]0kt = 2,303 log

[A]t

(8,7 x 10-3) t = 2,303 (log 1,0/0,75)

t = 32 detik

Untuk reaksi 2NO2(g) → 2NO(g) + O2(g)

Hukum lajunya = k [NO2]2

-d[NO2] = k[NO2]2

dtd[NO2] = -kdt[NO2]2

Bila diintegrasikan

= + 2 kt

2 = koefisien stoikiometri dari NO2

1 1 [NO2]t [NO2]0

Reaksi Orde Kedua:

Slope = 2 k

Waktu (t)

1[N

O2]

(L m

ol-1

)

Reaksi Orde Pertama Semu

Merupakan reaksi orde kedua atau orde yang lebih tinggi tapi mengikuti reaksi orde pertama

Contoh: C + D hasil reaksi

Laju reaksinya = k [C] [D]

d[C]- = k [C] [D]; bila k[D] tetap maka laju reaksinya = k’ [C] dt

d[C]atau - = k’ [C] dan k’ = k [D], k’= tetapan laju orde 1 semu dt

dan waktu paruhnya (t ½) = 0,693/k’

Reaksi radikal OH- dengan metana di atmosfir mempunyai konstanta laju reaksi pada suhu 25oC sebesar 6,3 x 10-15 mol/L detik.

Reaksinya: OH- (g) + CH4 (g) H2O (g) + CH3- (g)

1. Tentukan hukum laju reaksi orde pertama semu jika OH- konstan dan hitunglah k’ jika [OH-] = 1,2 x 106 mol/L

2. Hitunglah waktu paruh metana bila [OH-] = 1,2 x 106 mol/L

Contoh 3

Penyelesaian

1. Laju reaksi = k [OH-] [CH4]

karena [OH-] konstan maka konstanta laju reaksi = k’

laju reaksi menjadi = k’ [CH4]; dan k’ = k [OH-]

k’ = (6,3 x 10-15 mol/L detik) (1,2 x 106 mol/L)

= 7,6 x 10-9 detik-1

2. t½ = 0,693/k’ = 0,693/ 7,6 x 10-9 detik-1 = 2 tahun 11 bulan

4 FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI

1. Macam zat yang bereaksi

2. Konsentrasi zat yang bereaksiKonsentrasi pereaksi berbanding lurus dengan laju reaksi

3. Tekananuntuk reaksi yang melibatkan gas, karena konsentrasi gas berhubungan dengan tekanan

4. Luas permukaansemakin halus bentuk zat yang bereaksi semakin cepat laju reaksi.

Contoh: laju reaksi Alumunium dalam bentuk serbuk > laju reaksi alumunium dalam bentuk batangan

5. Suhu semakin tinggi suhu maka energi kinetik molekul meningkatsehingga frekuensi tumbukan semakin tinggi sehingga laju reaksi meningkat

EaRT

Tetapan laju bervariasi secara eksponensial dengan kebalikan suhu

k = A e-Ea/RT

ln k = ln A - ≈ ln k = ln A - Ea R( ) 1

T( )y xba

6. Katalis zat yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak mengalami

perubahan yang permanen

• Katalis homogen : fasa sama dengan reaktan• Katalis heterogen : fasa berbeda dengan reaktan

Katalis Inhibitor><Contoh:

H2 + C2H4 → C2H6

Logam platina (Pt) mengkatalis reaksi hidrogenasi etena menjadi etana

Pt

Permukaan Pt

EtilenaFasa gas

H2

Fasa gas

Atom H2

teradsorpsi

Etilena, C2H4

teradsorpsi

C2H5,Zat antara

Etana, C2H6

teradsorpsi Etana, C2H6

terdesorpsi

Reaktan

Produk

Penghalang energi dengan katalis

Penghalang energi tanpa katalis

En

erg

i P

ote

nsi

al

Koordinat reaksi

Ea.r

ΔE

Ea.r

Ea.f

Ea.f

Katalis

Menurunkan energi aktivasi

5 MEKANISME REAKSI

Unimolekular : N2O5* → NO2 + NO3 laju = k [N2O5*]

Bimolekular : NO(g) + O3(g) → NO2(g) + O2(g) laju = k [NO] [O3]

Termolekular : I + I + Ar → I2 + Ar laju = k [ I ]2 [Ar] laju = k [ I ]2

Reaksi Elementer

Mekanisme reaksi menyatakan jenis dan jumlah tahap pada suatu reaksi

Carilah molekularitas pada reaksi satu tahap beikut:

a. NO + N2O5 3NO2

b. 2NO + Cl2 2NOCl

c. Cl + Cl + M Cl2 + M

d. C6H5 – CH C6H5 – CH (isomer cis trans) NC – CH CH - CN

Contoh 4

a. bimolekular (2 molekul yaitu NO dan N2O5)

b. termokular (3 molekul yaitu 2 molekul NO dan 1 molekul Cl2)

c. termokular (3 molekul yaitu Cl, Cl, dan M)

d. unimolekular (1 molekul)

Penyelesaian

Mekanisme Kerja Enzim

E + S E – S E – P E + P

S = substrat; P = produk

6 ENZIM SEBAGAI KATALIS

Enzim merupakan protein globular yang dapat mengkatalisis reaksi biokimia spesifik

a. pH

muatan enzim bergantung pada pH lingkungannya dan mempengaruhi keaktifan dari sisi aktif enzim

b. Suhu

suhu dapat merusak struktur tiga dimensi dari enzim (protein)

c. Aktivator

aktivitas enzim dapat meningkat dengan adanya ion-ion anorganik. Contohnhya: ion Cl- pada enzim amilase air liur

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim