Laju Reaksi

 

Laju Reaksi

 

Reaksi kimia yang terjadi di sekeliling kita ada yang berjalan cepat namun ada juga yang lambat. Proses perkaratan pagar besi dan atap yang terbuat dari seng berlangsung lama.  Proses pembakaran gas pada kompor gas, bensin pada mobil, dan peristiwa kebakaran rumah merupakan proses yang berlangsung sangat cepat. Selain cepat reaksi ini dahsyat disertai pelepasan panas yang sangat besar.  Cepat atau lambatnya reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor. Untuk dapat mengetahui dengan jelas faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi harus dicermati setiap peristiwa dengan seksama, Sebelum kita membahas faktor-faktor tersebut harus di­ketahui lebih dahulu arti dan konsep dari laju reaksi.

A. Pengertian laju reaksi

Laju reaksi adalah perubahan jumlah atau perubahan konsentrasi zat (pereaksi dan hasil reaksi) pada suatu suhu dalam satu satuan waktu.

Secara umum jika diketahui reaksi :  A  →  B  +  C

Selama reaksi berlangsung konsentrasi pereaksi sebelah kiri (A) makin berkurang, sedangkan konsentrasi hasil reaksi di ruas kanan (B dan C) makin bertambah laju reaksi di atas dapat kita nyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi A dalam satuan molar detik^-1. Tetapi dapat pula dikatakan laju reaksi sebagai penambahan konsentrasi B dan C. Perubahan berkurang A menjadi B dan C terlihat pada gambar berikut.

Laju reaksi tidak dapat diukur dengan alat tertentu seperti halnya kita mengukur laju kendaraan. Untuk menentukan laju reaksi dilakukan melalui percobaan penentuan berkurangnya pereaksi dalam selang waktu tertentu. Untuk menentukan laju reaksi secara umum untuk reaksi   A  →  B  +  C   adalah :     

B. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

 Laju reaksi dipengaruhi oleh empat faktor, yaitu luas permukaan sentuhan, suhu, kansentrasi, dan katalisator. Penjelasan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi laju reaksi  dapat Anda lihat pada video berikut ini.

 

1.  Konsentrasi

             Dari berbagai percobaan menunjukkan bahwa makin besar konsentrasi zat-zat yang bereaksi makin cepat reaksinya berlangsung. Makin besar konsentrasi makin banyak zat-zat yang bereaksi sehingga makin besar kemungkinan terjadinya tumbukan dengan demikian makin besar pula kemungkinan terjadinya reaksi. 

Contohnya apabila sepotong logam magnesium ditempatkan dalam tabung reaksi yang berisi larutan HCI mendidih, maka terbentuk gelembung-gelembung gas hidrogen dan mag­nesium klorida karena bereaksinya logam tersebut dengan asam klorida. Reaksinya: 

Mg(s)   +  HCl(aq)  →  MgCl₂(aq)  +  H₂(g)

     Bila HCl yang digunakan sangat encer, maka gas hidrogen yang dihasilkan hanya sedikit. Sebaliknya bila konsentrasinya lebih pekat, maka gas hidrogen yang dihasilkan akan banyak sekali dan reaksi akan selesai dalam waktu yang singkat.

Dari peristiwa ini dapat disimpulkan bahwa peningkatan konsentrasi suatu zat akan meningkatkan laju reaksi. 

2. Suhu 

Pada umumnya reaksi akan berlangsung lebih cepat bila suhu dinaikkan. Dengan menaikkan suhu maka energi kinetik molekul-molekul zat yang bereaksi akan bertambah sehingga akan lebih banyak molekul yang memiliki energi sama atau lebih besar dari Energi aktivasi (Ea). Dengan demikian lebih banyak molekul yang dapat mencapai keadaan transisi atau dengan kata lain laju reaksi menjadi lebih besar. 

3. Luas permukaan sentuhan zat pereaksi

 

Jika zat-zat yang bereaksi mempunyai ukuran partikel yang kecil (halus), maka laju reaksi yang terjadi akan berlangsung makin cepat. Sebab zat yang mempunyai ukuran partikel lebih kecil (halus) mempunyai luas permukaan lebih besar. Misalnya reaksi antara serbuk kalsium karbonat dengan asam klorida lebih cepat dibandingkan dengan reaksi antara sebongkah kalsium karbonat dengan asam klorida yang konsentrsinya sama. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut untuk menggambarkan luas permukaan sentuhan yang lebih luas pada partikel yang lebih kecil, karena partikel-partikel kecil tersebut jumlahnya menjadi lebih banyak.

 

 

 4. Katalisator

            Katalisator adalah zat yang ditambahkan ke dalam suatu reaksi dengan maksud memperbesar laju reaksi. Katalis ikut terlibat dalam reaksi tetapi tidak mengalami perubahan kimia yang permanen, dengan kata lain pada akhir reaksi katalis akan dijumpai kembali dalam bentuk dan jumlah yang sama seperti sebelum reaksi.

            Fungsi katalis adalah memperbesar laju reaksinya (mempercepat reaksi) dengan jalan memperkecil energi pengaktifan suatu reaksi dan dibentuknya tahap-tahap reaksi yang baru. Dengan menurunnya energi pengaktifan maka pada suhu yang sama reaksi dapat berlangsung lebih cepat. Pada gambar berikut ditunjukkan besarnya energi aktivasi pada suatu reaksi. Jika katalisator menurunkan energi aktivasi, coba buatlah gambar grafiknya ditambahkan pada gambar yang sudah ada!

 

 

 

Katalis dapat dibedakan menjadi dua, yaitu katalis yang sifatnya mempercepat suatu reaksi disebut katalisator. Sedangkan katalis yang memperlambat suatu reaksi disebut inhibitor.  Secara umum sering kita langsung menganalogikan bahwa katalis adalah katalisator, yaitu zat yang dapat mempercepat laju reaksi. Katalis juga dapat dibedakan berdasarkan wujud pereaksi dan wujud katalisnya menjadi katalis homogen dan heterogen.

a.   Katalis homogen

       Disebut katalis homogen jika wujud pereaksi sama dengan wujud katalisnya. Contoh : Gas NO₂ digunakan sebagai katalis dalam reaksi gas SO₂ dengan gas O₂

b.   Katalis heterogen

      Disebut katalis heterogen jika wujud pereaksi tidak sama dengan wujud katalisnya. Contoh : serbuk V₂O₅ digunakan pada proses pembuatan asam sulfat.

1.                Persamaan Laju Reaksi

Secara matematis hubungan antara konsentrasi pereaksi dengan laju reaksi dinyatakan dengan persamaan reaksi.  Untuk reaksi :  A   +   B  →    C  +  D, secara umum laju reaksi dapat dirumus-kan sebagai berikut :

 

V = k [A] ^x [B] ^y

keterangan :

V = laju reaksi                   
k = tetapan laju reaksi     
x = orde reaksi terhadap zat A

y = orde reaksi terhadap zat B

(x + y) adalah orde reaksi total
[A] dan [B] adalah konsentrasi zat pereaksi.

 

Orde reaksi adalah banyaknya faktor konsentrasi zat reaktan yang mempengaruhi laju reaksi. Penentuan orde reaksi tidak dapat diturunkan dari persamaan reaksi tetapi hanya dapat ditentukan berdasarkan percobaan. Sebagai contoh suatu reaksi yang diturunkan secara eksperimen dinyatakan dengan rumus laju reaksi :  v = k [A] [B]².

Persamaan tersebut mengandung pengertian reaksi orde 1 terhadap zat A dan merupakan reaksi orde 2 terhadap zat B. Secara keselurahan reaksi tersebut adalah reaksi orde 3.

Gambar grafik ordo reaksi secara berturutan ordo 1, 2, dan 0 sebagai berikut.

 Untuk lebih jelasnya lihat video berikut.

 

 Contoh Soal

Dari reaksi 2NO(g) + Br₂(g) →  2NOBr(g)

dilakukan percobaan dan diperoleh data sebagai berikut:

 

No	[NO] M	[Br2]M	Laju Reaksi M detik-1
1	0.1	0.1	12
2	0.1	0.2	24
3	0.1	0.3	36
4	0.2	0.1	48
5	0.3	0.1	108

 

Pertanyaan:

a. Tentukan orde reaksinya !
b. Tentukan harga k (tetapan laju reaksi) !

 

 Jawab:

a.   Pertama-tama kita misalkan rumus laju reaksinya adalah

V = k [NO]^x [Br₂]^y, jadi kita harus mencari nilai x dan y.
Untuk menentukan nilai x maka diambil data dimana konsentrasi terhadap Br₂ tidak berubah, yaitu data (1) dan (4). Dari data ini terlihat konsentrasi NO naik 2 kali sedangkan laju reaksinya naik 4 kali maka :

2^x = 4   

x = 2 (reaksi orde 2 terhadap NO)
Untuk menentukan nilai y maka kita ambil data dimana konsentrasi terhadap NO tidak berubah yaitu data (1) dan (2). Dari data ini terlihat konsentrasi Br₂ naik 2 kali, sedangkan laju reaksinya naik 2 kali, maka

2^y = 2,  

y = 1 (reaksi orde 1 terhadap Br₂)

 

Jadi persamaan laju reaksinya :

V = k [NO]² [Br₂] (reaksi orde 3)

 

b.  Untuk menentukan nilai k cukup kita ambil salah satu data percobaan saja misalnya data (1), maka:

V = k [NO]²[Br₂]
12 M.det^-1= k (0.1 M)²(0.1 M)

       k   = 12 x 10³ M^-2det^-1

 

Referensi