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.....
^tr = 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?
No comments:
Post a Comment