Hukum Laju Reaksi - Secara eksperimen terbukti bahwa pada suhu tetap laju reaksi keseluruhan sebanding dengan perkalian molaritas reaktan-reaktan yang bereaksi dengan pangkat tertentu. Misal, reaksi :
aA + bB $\rightarrow$ cC
Persamaan laju reaksi (V) dapat dituliskan sebagai berikut.
$k$ = tetapan laju reaksi
$x$ = orde atau tingkat reaksi terhadap zat A
$y$ = orde atau tingkat reaksi terhadap zat B
Persamaan laju reaksi menyatakan hubungan kuantitatif antara laju reaksi dengan molaritas reaktan. Persamaan laju reaksi dikenal sebagai hukum laju reaksi. Coba kalian perhatikan persamaan laju reaksi. Tahukah kalian, apa yang dimaksud dengan tetapan laju reaksi dan orde reaksi?
Tetapan laju reaksi disimbolkan dengan $k$. Harga $k$ bergantung pada jenis reaksi dan suhu. Setiap jenis reaksi mempunyai harga $k$ tertentu. Jika reaksi berlangsung cepat, maka harga $k$ besar. Begitu pula sebaliknya. Jika reaksi berlangsung lambat, maka harga $k$ kecil.
Selain harga $k$, pada persamaan laju reaksi juga ada orde reaksi. Apa orde reaksi itu? Orde reaksi adalah pangkat molaritas pada persamaan laju reaksi. Orde reaksi disebut juga tingkat reaksi. Berarti $x$ merupakan orde reaksi A dan y merupakan orde reaksi B. Penjumlahan masing-masing reaktan merupakan orde reaksi total, yaitu $x + y$.
Orde reaksi tidak dapat dituliskan dari persamaan reaksi, melainkan harus dari data eksperimen. Orde reaksi biasanya adalah bilangan bulat positif sederhana (1 atau 2), tetapi ada yang berorde 0, $\frac{1}{2}$, atau bilangan negatif. Misal reaksi memiliki persamaan laju reaksi sebagai berikut:
$ \begin{align} r = k[A][B]^\frac{1}{2} \end{align} $
maka memiliki orde 1 terhadap A dan orde $\frac{1}{2}$ terhadap B. Berapa orde totalnya? Ya, benar sekali orde totalnya adalah penjumlahan orde A dan orde B yaitu $1 + \frac{1}{2} = \frac{3}{2} $ .
Penentuan Hukum Laju Reaksi
Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, bahwa orde reaksi tidak dapat ditentukan dari bentuk persamaan reaksi. Orde reaksi hanya dapat ditentukan dari hasil eksperimen. Cara menentukan orde reaksi perlu dilakukan beberapa eksperimen dengan mengubah-ubah variabel tekanan (khusus untuk reaksi berwujud gas) atau molaritas (untuk reaksi berupa larutan atau dapat pula gas).Pada reaksi A + B $\rightarrow$ C
orde reaksi terhadap A dapat ditentukan dengan cara melakukan eksperimen. Molaritas A dibuat tetap, sedangkan molaritas B diubah-ubah, kemudian waktu atau laju reaksi diukur dengan cara tertentu. Demikian pula sebaliknya, untuk menentukan laju reaksi terhadap B, maka molaritas B dibuat tetap molaritas A diubah-ubah. Perhatikan contoh berikut.
Contoh Soal:
Persamaan laju dari reaksi aA $\rightarrow$ bB, dapat dituliskan $r = k[A]^a$. Dari eksperimen diperoleh data sebagai berikut.
a. orde reaksi,
b. tetapan laju reaksi (k),
c. persamaan laju reaksi.
Jawab:
a. Orde reaksi
Jika reaksi tersebut memiliki orde reaksi terhadap a = 1, maka laju reaksi sebanding dengan molaritas [A] , yaitu $r = k[A]$
Hal ini tidak mungkin, karena pada molaritas awal nomor 2 ketika molaritas awal dinaikan 2 kali, laju awal 4 kali lebih besar. Orde reaksi dapat dicari dengan cara membandingkan laju reaksi dari masing-masing eksperimen sebagai berikut.
$r = k [A]^a$
Perbandingan laju reaksi 2 dengan laju reaksi 1
$ \begin{align} \frac{r_2}{r_1} & = \frac{k[A]^a}{k[A]^a} \\ \frac{12 \times 10^{-4}}{3 \times 10^{-4}} & = \frac{[0,1]^a}{[0,05]^a} \\ 4 & = 2^a \\ a & = 2 \end{align} $
Perbandingan laju reaksi 3 dengan laju reaksi 2
$ \begin{align} \frac{r_3}{r_2} & = \frac{k[A]^a}{k[A]^a} \\ \frac{48 \times 10^{-4}}{12 \times 10^{-4}} & = \frac{[0,2]^a}{[0,1]^a} \\ 4 & = 2^a \\ a & = 2 \end{align} $
Perbandingan laju reaksi 3 dengan laju reaksi 1
$ \begin{align} \frac{r_3}{r_1} & = \frac{k[A]^a}{k[A]^a} \\ \frac{48 \times 10^{-4}}{3 \times 10^{-4}} & = \frac{[0,2]^a}{[0,05]^a} \\ 16 & = 4^a \\ a & = 2 \end{align} $
Karena dari 3 perbandingan tersebut nilai $a$ tetap 2, maka dapat disimpulkan bahwa orde reaksi terhadap A adalah 2.
b. Tetapan laju reaksi Harga tetapan reaksi dapat dihitung dengan cara memasukkan nilai orde reaksi yang telah ditemukan ke dalam salah satu persamaan hasil eksperimen. Misal dari eksperimen nomor 1.
$ \begin{align} r_1 & = k[A]^a \\ 3 \times 10^{-4} & = k[0,05]^2 \\ 3 \times 10^{-4} & = k \times 25 \times 10^{-4} \\ k & = \frac{3 \times 10^{-4}}{25 \times 10^{-4} } \\ & = 0,12 \end{align} $
Misal dari eksperimen nomor 3.
$ \begin{align} r_3 & = k[A]^a \\ 48 \times 10^{-4} & = k[0,2]^2 \\ 48 \times 10^{-4} & = k \times 4 \times 10^{-2} \\ k & = \frac{48 \times 10^{-4}}{4 \times 10^{-2} } \\ & = 0,12 \end{align} $
Jadi, harga tetapan laju reaksinya adalah $ k = 0,12 \, [mol \, L^{-1}]^{-1}det^{-1} $.
c. persamaan laju reaksi
Karena orde reaksi terhadap A = 2 dan $ k = 0,12 \, [mol \, L^{-1}]^{-1}det^{-1} $ , maka persamaan reaksi aA $\rightarrow$ bB mempunyai persamaan laju reaksi :
$ \begin{align} r = 0,12[A]^2 \end{align} $
Jadi, persamaan laju reaksinya adalah $ \begin{align} r = 0,12[A]^2 \end{align} $.
Demikian pembahasan materi Hukum Laju Reaksi dan Penentuannya dan contohnya.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar