Makalah Pendidikan Matematika Pengertian Laju reaksi

Pengertian Laju Reaksi

Laju atau kecepatan didefinisikan sebagai jumlah suatu perubahan tiap satuan waktu. Satuan waktu dapat berupa detik, menit, jam, hari atau tahun. Sebagai contoh, seseorang lari dengan kecepatan 10 km/jam. Artinya orang tersebut telah berpindah tempat sejauh 10 km dalam waktu satu jam.

Bagaimanakah cara menyatakan laju dari suatu reaksi? Dalam reaksi kimia, perubahan yang dimaksud adalah perubahan konsentrasi pereaksi atau produk. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat pereaksi akan makin sedikit, sedangkan produk makin banyak. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau laju bertambahnya produk. Satuan konsentrasi yang digunakan adalah molaritas (M) atau mol per liter (mol. L-1). Satuan waktu yang digunakan biasanya detik (dt). Sehingga laju reaksi mempunyai satuan mol per liter per detik (mol. L-1. dt-1 atau M.dt-1).

c C + d D ---Pendefinisian laju reaksi lebih lanjut dapat kita perhatikan pada persamaan stoikiometri berikut. a A + b B

Bila laju reaksi diungkapkan sebagai berkurangnya pereaksi A atau B dan bertambahnya produk C atau D tiap satuan waktu,

Dengan tanda minus (-) menunjukkan konsentrasi pereaksi makin berkurang, tanda positip (+) menunjukkan konsentrasi produk makin bertambah dan ? menunjukkan perubahan konsentrasi pereaksi atau produk. Sebagai contoh, untuk reaksi:

2 H2O (l) ----2H2 (g) + O2 (g)

Laju reaksinya dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi H2 dan O2 atau laju bertambahnya H2O, dan ditulis:

Sesuai dengan persamaan reaksi diatas, setiap 2 mol H2 yang bereaksi (habis), maka bereaksi pula 1 mol O2. Artinya laju berkurangnya H2 adalah dua kali laju berkurangnya O2 Oleh karena itu, laju reaksi dinyatakan sebagai berikut.

dengan demikian dari persamaan diatas diperoleh

Dengan cara yang sama, persamaan umum (1) dapat berlaku

Dimensi (satuan) bagi laju reaksi adalah konsentrasi/waktu, sehingga umumnya berlaku satuan laju reaksi = mol/liter. Menit atau satuan lain. Untuk fasa gas, satuan konsentrasi akan lebih tepat bila menggunakan tekanan.

Perhatikan Gambar 3, reaksi antara bromin dengan asam formiat yang ditunjukkan dengan persamaan reaksi berikut.

Br2 (aq) + HCOOH (aq) ——- 2H+ (aq) + 2 Br – (aq) + CO2 (g)

Awal reaksi bromin berwarna coklat kemerahan, lama kelamaan menjadi tidak berwarna.

Berkurangnya konsentrasi bromin dalam satu satuan waktu yang ditandai dengan hilangnya warna dari coklat kemerahan menjadi tidak berwarna (dari kiri ke kanan).

Persamaan Laju Reaksi

Tujuan dari mempelajari laju reaksi adalah untuk dapat memprediksi laju suatu reaksi. Hal tersebut dapat dilakukan dengan hitungan matematis melalui hukum laju. Sebagai contoh, pada reaksi:

c C + d D ----a A + b B

Dimana A dan B adalah pereaksi, C dan D adalah produk dan a,b,c,d adalah koefisien penyetaraan reaksi, maka hukum lajunya dapat dituliskan sebagai berikut:

Laju reaksi = k [A]m [B]n ……………………….(3)

dengan,

k = tetapan laju, dipengaruhi suhu dan katalis (jika ada)

m = orde (tingkat) reaksi terhadap pereaksi A

n = orde (tingkat) reaksi terhadap pereaksi B

[A], [B] = konsentrasi dalam molaritas.

Pangkat m dan n ditentukan dari data eksperimen, biasanya harganya kecil dan tidak selalu sama dengan koefisien a dan b. Semakin besar harga ‘k’ reaksi akan berlangsung lebih cepat. Kenaikan suhu dan penggunaan katalis umumnya memperbesar harga k. Secara formal hukum laju adalah persamaan yang menyatakan laju reaksi v sebagai fungsi dari konsentrasi semua komponen spesies yang menentukan laju reaksi.

Kata laju mempunyai hubungan dengan selang waktu. Apabila waktu yang diperlukan singkat, berarti lajunya besar. Sebaliknya, jika selang waktunya panjang, dikatakan bahwa lajunya kecil. Jadi, laju berbanding terbalik dengan waktu.  Reaksi kimia menyatakan perubahan suatu zat menjadi zat lain, yaitu perubahan suatu pereaksi menjadi hasil reaksi. Perubahan ini dinyatakan dalam sebuah persamaan reaksi. 

Di dalam sebuah persamaan reaksi, jumlah relatif zat-zat pereaksi dan hasil reaksi dapat dilihat dari koefisien reaksinya. Contoh: Pada percobaan serbuk besi yang dibubuhkan pada larutan HCl terjadi reaksi sebagai berikut. 

Fe(s) + 2 HCl(aq) ------>  FeCl2(aq) + H2(g)  Laju reaksi didefinisikan sebagai perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi persatuan waktu. Atau dapat juga didefinisikan sebagai banyaknya mol zat per liter (untuk gas atau larutan) yang berubah menjadi zat lain dalam satu satuan waktu. Konsep laju reaksi dapat dirumuskan, sebagai berikut. 

r =  ^ c
..... ^t
r = laju reaksi
^ c = perubahan konsentrasi
^ t = perubahan waktu

Faktor-faktor yang Memengaruhi Laju Reaksi  Proses berlangsungnya reaksi kimia dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor ini akan memengaruhi jumlah tumbukan antarmolekul dari zat-zat yang bereaksi. Suatu reaksi akan berlangsung lebih cepat jika tumbukan antarpartikel dari zat-zat pereaksi lebih sering terjadi dan lebih banyak. 

Sebaliknya, reaksi akan berlangsung lebih lambat jika hanya sedikit partikel dari zat-zat pereaksi yang bertumbukan. Beberapa faktor yang memengaruhi laju reaksi, antara lain: 

1. konsentrasi;

2. luas permukaan sentuhan; 

3. temperatur; 

4. katalis.  

1. Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi 

Laju reaksi dari berbagai reaksi biasanya berbedabeda, ada yang cepat dan ada yang lambat. Salah satu faktor yang memengaruhi laju reaksi di antaranya adalah konsentrasi pereaksi.  Persamaan laju reaksi merupakan persamaan aljabar yang menyatakan hubungan laju reaksi dengan konsentrasi pereaksi. 

Persamaan laju reaksi atau hukum laju reaksi dapat diperoleh dari serangkaian eksperimen atau percobaan. Dalam setiap percobaan, konsentrasi salah satu pereaksi diubah-ubah, sedangkan konsentrasi pereaksi lain dibuat tetap.

Secara umum ditulis menurut persamaan reaksi
sebagai berikut.
a A + b B ----->  c C + d D
dan persamaan laju reaksinya:
r = k [A]m [B]n
r = laju reaksi
k = tetapan laju reaksi
m, n = orde (tingkat) reaksi pada pereaksi A dan B

Orde reaksi hanya dapat ditentukan secara eksperimen. Orde reaksi pada reaksi keseluruhan disebut orde reaksi total. Besarnya orde reaksi total adalah jumlah semua orde reaksi pereaksi. Jadi, orde reaksi total (orde reaksi) pada reaksi tersebut adalah m + n. 

2. Luas permukaan sentuhan 

Luas permukaan sentuhan antara zat-zat yang bereaksi merupakan suatu faktor yang memengaruhi kecepatan reaksi bagi campuran pereaksi yang heterogen, misalnya antara zat padat dan gas, zat padat dengan larutan, dan dua macam zat cair yang tak dapat campur. 

Reaksi kimia dapat berlangsung jika molekulmolekul, atom-atom, atau ion-ion dari zat-zat pereaksi terlebih dahulu bertumbukan.  Hal ini terjadi jika antara zat-zat yang akan bereaksi terjadi kontak. Semakin luas permukaan sentuhan antara zat-zat yang bereaksi, semakin banyak molekul-molekulyang bertumbukan dan semakin cepat reaksinya. 

Pada reaksi antara zat padat dan gas atau antara zat padat dan larutan, kontak terjadi di permukaan zat padat itu. Kontak yang terjadi antara dua zat cair yang tidak dapat bercampur terjadi pada bidang batas antara kedua macam zat cair tersebut. 

Untuk membuktikan pengaruh luas permukaan sentuhan antara zat-zat yang bereaksi terhadap laju reaksinya, dapat diambil contoh reaksi antara pualam dan larutan HCl yang berlangsung menurut persamaan sebagai berikut. 

CaCO3(g) + 2 HCl(aq) ----->  CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(aq)  Pada percobaan pertama digunakan CaCO3 berbentuk butiran dan pada percobaan kedua digunakan CaCO3 berupa serbuk. Harus diperhatikan bahwa pada kedua percobaan itu massa CaCO3 dan konsentrasi larutan HCI yang digunakan harus sama. 

Perbedaan kecepatan reaksi tersebut dapat diketahui dengan membandingkan volume gas CO2 yang terbentuk selama selang waktu tertentu yang sama.  Ternyata volume CO2 yang dihasilkan pada percobaan pertama lebih sedikit daripada yang diperoleh pada percobaan kedua. Hal ini membuktikan bahwa laju reaksi yang menggunakan serbuk CaCO3 lebih besar daripada yang menggunakan butiran CaCO3.  

3. Pengaruh temperatur  

Berdasarkan data tersebut disimpulkan bahwa makin tinggi temperatur pereaksi, makin cepat laju reaksinya. Untuk setiap kenaikkan temperatur sebesar 10 °C laju reaksi menjadi dua kali lebih cepat dari semula. Laju reaksi bergantung pada temperatur, hal ini ditunjukkan dalam hukum laju reaksi melalui tetapan laju yang diperoleh dengan mengubah temperatur secara bervariasi. Hampir dalam setiap hal, laju reaksi bertambah dengan naiknya temperatur.  

4. Pengaruh katalis 

Katalis dapat mempengaruhi laju reaksi. Umumnya katalis dapat meningkatkan laju reaksi tetapi tidak mengalami perubahan yang kekal dalam reaksi itu. Bagaimana kerja katalis dan mengapa katalis dapat meningkatkan laju reaksi?