3. LAJU REAKSI

i. Konsentrasi dan Molaritas

Dalam perhitungan kimia banyak digunakan zat kimia berupa larutan atau gas dalam ruang tertutup. Oleh karena itu, digunakan satuan khusus yaitu konsentrasi. Untuk memahami tentang konsentrasi, perhatikan gambar dibawah.

Berdasarkan gambar.1 diatas, jadi konsentrasi adalah jumlah zat terlarut yang terdapat dalam sejumlah pelarut  yang ditempatinya.

Satuan konsentrasi larutan yang paling banyak dipakai dalam ilmu kimia adalah Molar. Sebagian besar larutan yang ditemui di laboratorium dinyatakan konsentrasinya dalam Molar (M). Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan:         M  =  Molaritas / kemolaran

                                       n   =  Jumlah mol

                                       V  =  Volume

 ii. Konsep Laju Reaksi

Reaksi-reaksi kimia berlangsung dengan laju yang berbeda-beda. Ada reaksi yang berlangsung sangat cepat dan ada reaksi yang berlangsung dengan lambat. Perhatikan gambar berikut ini !

Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat bahwa waktu yang diperlukan untuk pembakaran kertas lebih sedikit daripada waktu untuk proses perkaratan besi. Sehingga, reaksi pembakaran kertas berlangsung lebih cepat, sedangkan reaksi perkaratan besi berlangsung lebih lambat.

Cepat lambatnya suatu reaksi berlangsung disebut dengan laju reaksi. Dalam kehidupan sehari-hari pengetahuan tentang laju reaksi sangat diperlukan.

Dalam suatu reaksi kimia, zat pereaksi akan bereaksi membentuk zat produk reaksi sehingga jumlah zat pereaksi akan berkurang sedangkan jumlah zat produk reaksi akan bertambah.

semakin besar waktu maka jumlah reaktan akan berkurang sedangkan jumlah produk akan bertambah dalam satuan waktu. Konsentrasi zat pereaksi atau produk dinyatakan dalam kemolaran (molaritas).

Laju reaksi dapat dinyatakan dengan :

V = Laju Reaksi

V = + ATAU V = – ATAU V = –

Contoh Soal :

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Laju reaksi dapat dinyatakan sebagai pengurangan kosentrasi molar N₂ dan H₂ / laju pertambahan kosentrasi molar NH₃

V NH₃ = +  M/dtk

V N₂ = –  M/dtk

V H₂ = – M/dtk

iii. Hubungan dengan perbandingan koefisien 

Mis laju penguraian N₂

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

1mol~3mol ~2mol

VN₂ = H₂ =  NH₃

Contoh soal :

1. Berdasarkan eksperimen pada reaksi :

H₂O₂ + 2HI → 2H₂O + I₂

Diketahui I₂ bertambah dari 0 menjadi 0,02 mol/l dalam waktu 10 detik.

berapakah laju reaksi I₂ ?

Jawab :

V =2.10^-4 mol L^-1 s^-1

2. Dalam ruang 2 L, 1 mol gas NH₃ terurai menjadi menjadi gas N₂ dan H₂, setelah 10 detik ternyata gas NH₃ yang tersisa dalam ruang tersebut 0,6 mol. Tentukan laju reaksi ?

Jawab :

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Laju reaksi di atas dapat dinyatakan dengan laju penguraian NH₃, laju pembentukan N₂ dan laju pembentukan H₂

1. laju penguraian NH₃

gas NH₃ yang terurai = 1-0,6 mol = 0,4 mol

M NH₃ yang terurai = 0,2 mol/l

Laju penguraian gas NH₃ adalah banyaknya mol NH₃ yang terurai dalam 1 liter tiap detik

V NH₃ = 0,02 mol l^-1 s^-1

2. laju pembentukan gas N₂

2 mol NH₃ ~ 1 mol N₂

gas N₂ yang terbentuk = x mol NH₃= x 0,4 mol= 0,2 mol/l

M N₂ yang terbentuk =  = 0.1 mol/l

V N₂ =0,01 mol l^-1 s ^-1

3. laju pembentukkan gas H₂

2 mol NH₃ ~ 3 mol H₂

Gas H₂ yang terbentuk = x 0,4 mol= 0,6 mol

M H₂ =  = 0.3 mol/l

V H₂ =  = 0,03 mol l^-1 s^-1

 

iv. Persamaan Laju Reaksi

→ menyatakan hub kuantitatif antara laju reaksi dengan kosentrasi

Secara umum rumus laju reaksi :

mA + nB → pC + qD

persamaan laju reaksi secara umum di tulis

V = K [A]^x + [B]^y

V = persamaan laju reaksi

K = konstanta

[A] = kosentrasi zat A

[B] = kosentrasi zat B

X = orde reaksi zat A

Y = orde reaksi terhadap zat

v. Orde Reaksi

Orde reaksi → suatu bilangan yang merupakan pangkat dari reaksi

Orde reaksi ada 3 :

1. reaksi berorde 0 → laju reaksi tidak dipengaruhi kosentrasi pereaksi
2.  reaksi berorde 1 → laju reaksi sebanding / berbanding lurus dengan kosentrasi peraksi = pangkat 1 R → P
3. reaksi berode 2 → laju reaksi sebanding dengan ∆[ ]R → P

vi. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI

Laju reaksi akan lebih cepat terjadi jika tumbukan antar partikel zat yang bereaksi lebih banyak. Beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi banyaknya tumbukan terlihat pada bagan berikut:

1. PENGARUH KONSENTRASI TERHADAP LAJU REAKSI

Berdasarkan gambar diatas, dapat dilihat bahwa larutan HCl mempunyai berbagai konsentrasi.

Magnesium (Mg) yang dimasukkan kedalam larutan HCl akan bereaksi dengan persamaan sebagai berikut:

Mg _(s)  +   2HCl _(aq)                                   MgCl_{2 (aq) (4)}   +    H_{2 (g)}

Dari data hasil percobaan yang ada pada gambar dan tabel.1 maka dapat diketahui bahwa semakin tinggi  konsentrasi HCl, semakin  cepat Mg habis bereaksi dan waktu yang diperlukan semakin kecil.

Kesimpulan: Semakin tinggi konsentrasi zat yang direaksikan, maka semakin besar  laju reaksinya.

2. PENGARUH LUAS PERMUKAAN TERHADAP LAJU REAKSI

Suatu zat akan bereaksi apabila bercampur dan bertumbukan. Reaksi dapat terjadi antara reaktan-reaktan yang fasenya sama misalnya, cair dengan cair ataupun yang fasenya berbeda cair dengan padat. Pada pencampuran reaktan yang terdiri dari dua fase atau lebih, tumbukan berlangsung pada bagian permukaan zat. Laju seperti itu, dapat diperbesar dengan memperluas permukaan sentuhan zat itu dengan cara memperkecil ukuran partikelnya.

Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

CaCO_3(s)    +    2HCl_(aq)                        CaCl_2(aq)     +     H₂O_(l)   +   CO_2(g)

1. Untuk massa CaCO₃ yang sama, tapi bentuk CaCO₃ yang berbeda serbuk, butiran dan kepingan waktu yang diperlukan juga berbeda.
2. Semakin halus bentuk CaCO₃ semakin sedikit waktu reaksi, berarti semakin tinggi laju reaksi dan semakin besar bentuk CaCO₃ semakin lama waktu reaksi dan laju reaksi semakin rendah.

Kesimpulan: Makin besar  luas permukaan zat yang bereaksi, maka makin mudah zat-zat itu bereaksi atau makin tinggi laju  reaksinya dan sebaliknya.

3. PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP LAJU REAKSI

Pengaruh temperature terhadap laju reaksi dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya makanan kentang akan lebih cepat masak jika digoreng dalam minyak panas dibandingkan jika direbus dalam air. Hal ini karena suhu minyak panas lebih tinggi dibandingkan suhu air mendidih.

Untuk lebih jelasnya tentang pengaruh temperature terhadap laju reaksi perhatikan gambar percobaan berikut ini:

larutan HCl 2M direaksikan dengan larutan     Na₂S ₂O₃ 0.2M pada suhu yang berbeda yaitu 27⁰C, 37⁰C dan 47⁰C Waktu reaksi dicatat sampai terbentuk endapan belerang didalam gelas kimia.

Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Na₂S₂O_3(aq)  +  HCl_(aq)                        2NaCl_(aq)  +   H₂O_(l)  +  SO_2(g)   +   S_(s)

“semakin besar temperatur semakin cepat endapan terbentuk dan dari data percobaan pada table.3 dapat dilihat bahwa semakin besar temperature, maka waktu reaksi yang diperlukan untuk mereaksikan antara HCl dan Na₂S₂O₃ semakin kecil, berarti laju reaksi semakin tinggi.

Kesimpulan: Semakin besar temperatur, maka laju reaksi  semakin tinggi₎, sebaliknya semakin rendah temperatur maka laju reaksi semakin lambat.

4. PENGARUH KATALIS TERHADAP LAJU REAKSI

Katalis merupakan suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi tanpa mengalami perubahan kimia secara permanen (kekal), sehingga  di akhir reaksi zat tersebut dapat diperoleh kembali.

Untuk lebih memahami mengenai pengertian katalis, perhatikan percobaan penguraian hidrogen peroksida (H₂O₂) berikut ini:

2H₂O_2(l)                            2H₂O_(l)  +  O_2(g)

Dari gambar diatas, dapat dilihat bahwa pada tabung I terjadi penguraian H₂O₂ yang ditandai dengan timbulnya sedikit gelembung. Pada tabung II H₂O₂ ditambah dengan NaCl 0.1M, tetapi tidak mempengaruhi proses penguraian H₂O₂ karena gelembung yang timbul tetap sedikit. Sedangkan pada tabung III ditambah dengan FeCl₃. Pada saat ditambah dengan FeCl₃ terlihat bahwa gelembung semakin banyak dan warna larutan berubah menjadi coklat.

Berdasarkan data dan hasil pengamatan diatas  dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Pereaksi yang merupakan katalis adalah  FeCl_3.

2.Pereaksi yang bukan merupakan katalis adalah NaCl.

3.Tanpa katalis reaksi berlangsung lebih lambat.

4.Dengan katalis reaksi berlangsung labih cepat.

Kesimpulan: Dengan menggunakan katalis reaksi menjadi  lebih cepat  dibandingkan tanpa menggunakan katalis  sehingga laju reaksi   menjadi lebih tinggi.