BAB 1 : KADAR TINDAK BALAS

DEFINISI Kadar Tindak Balas : perubahan kuantiti bahan

tindak balas atau hasil tindak balas per unit masa.

Contoh perubahan sesuatu kuantiti :i. Pengurangan dalam jumlah bahan tindak balas.ii. Penambahan dalam jumlah hasil tindak balasiii. Isipadu gas yang dibebaskan, perubahan jisim,

perubahan warna, perubahan suhu.

Masa Kadar Tindak Balas

Pendek Tinggi

Panjang Rendah

Cara Pengiraan Kadar Tindak Balas :

Graf kadar tindak balas Graf berikut menunjukkan kesan luas

permukaan bahan tindak balas terhadap kadar tindak balas bagi tindak balas antara kalsium karbonat dan asid hidroklorik. 

Video berikut mengandungi maklumat mengenai graf kadar tindak balas.

FAKTOR FAKTOR MEMPENGARUHI KADAR

TINDAKBALAS 1. Saiz bahan tindakbalas

2. Kepekatan bahan tindakbalas3. Suhu4. Tekanan5. Mangkin

SAIZ BAHAN TINDAKBALAS. Jika saiz bahan tindakbalas lebih kecil, maka

lebih banyak jumlah luas permukaan yang terdedah untuk tindakbalas berlaku. Kadar tindakbalas adalah lebih tinggi.Apabila saiz bahan tindakbalas berkurang dan jumlah luas permukaan bahan tindakbalas bertambah, maka kadar tindakbalas bertambah.

KEPEKATAN BAHAN TINDAKBALAS. Jika kepekatan bahan tindakbalas bertambah,

maka kadar tindakbalas adalah lebih tinggi. Apabila kepekatan bahan tindakbalas bertambah maka kadar tindakbalas juga bertambah.

SUHU. Jika suhu bertambah, maka kadar tindakbalas adalah

lebih tinggi. Apabila suhu bertambah maka kadar tindakbalas bertambah.

TEKANAN.

Pertambahan tekanan dapat meninggikan kadar tindakbalas jika bahan dalam keadaan gas. Ini kerana pertambahan tekanan memampatkan gas. Apabila tekanan bertambah maka kadar tindak balas bertambah.

MANGKIN.

Mangkin ialah bahan yang dapat mengubah kadar tindakbalas kimia.

Mangkin bukan bahan tindakbalas atau hasil tindakbalas.

Mangkin mempengaruhi tindakbalas kimia namun tindak mengubah jenis hasil tindakbalas.

Dengan kehadiran mangkin, kadar tindakbalas berubah.

Aktiviti Makmal 1.2.1: Kesan Luas Permukaan ke atas Kadar Tindak Balas

Perbincangan:►Kalsium karbonatbertindak balas dengan asid hidroklorik cair untuk menghasilkan karbon dioksida gas, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut: CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)►Serbuk kalsium karbonat mempunyai jumlah luas permukaan terdedah  yang lebih besar berbanding dengan ketulan kalsium karbonat. Oleh itu, kadar tindak balas bagi serbuk kalsium karbonat lebih tinggi.►Berdasarkan kepada keputusan eksperimen, kadar tindak balas berkurang dengan masa (kecerunan graf yang berkurangan dengan masa yang semakin meningkat). Kepekatan asid hidroklorik dan jisim kalsium karbonat berkurangan dengan masa. 

Aktiviti Makmal 1.2.2: Kesan Kepekatan ke atas Kadar Tindak Balas

Perbincangan: Larutan natrium tiosulfat bertindak balas dengan asid

hidroklorik untuk membentuk mendakan sulfur secara perlahan-lahan seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:

Na2S2O3(aq) + H4SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S2○

Masa yang diambil untuk pemendakan sulfur yang digunakan untuk menentukan kadar tindak balas.

• Graf kepekatan melawan masa :

Graf kepekatan terhadap 1/masa

○Graf kepekatan terhadap  1/masa ialah garis lurus. Ini bermakna kepekatan natrium tiosulfat berkadar terus dengan  1/masa

Semakin tinggi kepekatan bahan tindak balas, semakin tinggi kadar tindak balas.

Aktiviti Makmal 1.2.3 : Kesan Suhu ke atas Kadar Tindak Balas

Perbincangan: Larutan natrium tiosulfat bertindak balas dengan asid

hidroklorik untuk membentuk mendakan sulfur secara perlahan-lahan seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:

Na2S2O3(aq) + H4SO4(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S(s)

Masa yang diambil untuk pemendakan sulfur digunakan untuk menentukan kadar tindak balas.

Graf suhu melawan masa.

Berdasarkan graf suhu melawan masa, dapat diperhatikan bahawa apabila suhu natrium tiosulfat bertambah, masa yang diperlukan untuk tanda 'X' hilang berkurangan.

Ini bermakna apabila natrium tiosulfat mempunyai suhu yang lebih tinggi, kadar tindak balas akan bertambah juga.

Graf suhu melawan 1/masa

Graf suhu melawan  1/masa ialah garis lurus. Ini bermakna bahawa suhu natrium tiosulfat berkadar terus dengan  1/masa.

Semakin tinggi suhu bahan tindak balas, semakin tinggi adalah kadar tindak balas. Menurut teori, apabila suhu bertambah sebanyak 10 °C, kadar tindak balas akan meningkat dua kali ganda.

Aktiviti Makmal 1.2.3 : Kesan Mangkin ke atas Kadar Tindak Balas

Perbincangan:►Hidrogen peroksida terurai secara perlahan-lahan pada suhu bilik.  H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)►Kehadiran mangan (IV) oksida bertindak sebagai mangkin positif yang akan meningkatkan kadar gas oksigen terbebas dan meningkatkan kadar tindak balas.►Mangan(IV) oksida adalah mangkin. Ia tidak digunakan dalam tindak balas. Jisimnya adalah tidak berubah pada akhir tindak balas 

Teori Pelanggaran Teori perlanggaran adalah satu teori

yang dicadangkan oleh Max Trautz (1916) dan William Lewis(1918), yang menerangkan bagaimana tindak balas kimia berlaku dan mengapa kadar tindak balas berbeza bagi tindak balas yang lain.

Perlanggaran berkesan►Zarah-zarah bahan tindak balas mesti berlanggar antara satu sama lain untuk menghasilkan tenaga yang sama atau lebih besar daripada tenaga pengaktifan.►Perlanggaran mesti berlaku dalam orientasi yang betul.

Tenaga Pengaktifan (Ea)►Jumlah tenaga minimum yang diperlukan untuk memulakan tindak balas kimia.

Penggunaan teori perlanggaran untuk menjelaskan kadar tindak balas:►Hubungan kekerapan perlanggaran berkesan dan kadar tindak balas  ○ Tindak balas yang mempunyai kekerapan perlanggaran berkesan yang lebih tinggi bermakna kadar tindak balas adalah lebih tinggi.►Hubungan tenaga pengaktifan dan kadar tindak balas ○ Tindak balas dengan tenaga pengaktifan yang tinggi berlaku secara perlahan manakala tindak balas dengan tenaga pengaktifan yang rendah berlaku dengan cepat.

Teori perlanggaran dan kesan luas permukaan (saiz zarah) Kesan saiz bahan tindak balas

►Jika saiz bahan pepejal yang bertindak balas adalah kecil, jumlah luas permukaan terdedah kepada tindak balas meningkat.►Peluang untuk perlanggaran meningkat, frekuensi perlanggaran juga meningkat, menyebabkan peningkatan perlanggaran berkesan.►Kadar tindak balas juga meningkat.

Teori perlanggaran dan kesan kepekatan 

 Kesan kepekatan►Apabila kepekatan meningkat, bilangan zarah per unit isipadu bertambah.►Jumlah bilangan perlanggaran dan frekuensi perlanggaran berkesan antara zarah-arah bahan tindak balas akan meningkat.►Oleh itu, kadar tindak balas meningkat.  

Teori perlanggaran dan kesan suhu 

Kesan suhu►Apabila suhu tindak balas meningkat, zarah-zarah bahan tindak balas mempunyai lebih banyak tenaga kinetik.►Zarah-zarah bahan tindak balas bergerak dengan lebih cepat.►Ini meningkatkan peluang perlanggaran, frekuensi perlanggaran bertambah.►Perlanggaran berkesan peningkatan kekerapan perlanggaran dan kadar peningkatan tindak balas.

Teori perlanggaran dan kesan mangkin Kesan mangkin

►Mangkin mengubah kadar tindak balas dengan mengubahkan tenaga pengaktifan. Mangkin Positif

►Menyediakan laluan tindak balas yang memerlukan tenaga pengaktifan yang lebih rendah.►Lebih banyak zarah akan mempunyai tenaga yang cukup untuk mengatasi tenaga pengaktifan yang lebih rendah.►Kekerapan perlanggaran berkesan bertambah.►Oleh itu, ia mempercepatkan kadar tindak balas. 

Mangkin Negatif►Melambatkan kadar tindak balas dengan meningkatkan tenaga pengaktifan tindak balas supaya frekuensi perlanggaran berkesan dikurangkan.

Tekanan dan kadar tindak balas Kesan tekanan

►Apabila tekanan meningkat, jarak antara zarah-zarah menjadi lebih dekat.►Bilangan zarah per unit isipadu bertambah.►Kekerapan perlanggaran zarah meningkat, frekuensi perlanggaran berkesan adalah lebih tinggi.►Lebih banyak zarah dapat mengatasi tenaga pengaktifan, jadi kadar tindak balas meningkat. 

Aplikasi faktor mempengaruhi kadar tindak balas