Suhu

Dengan menaikkan suhu, energi gerak atau energi kinetik partikel bertambah, sehingga tumbukan lebih sering terjadi. Dengan frekuensi tumbukan yang semakin besar, maka kemungkinan terjadinya tumbukan efektif yang mampu menghasilkan reaksi juga semakin besar.

Suhu atau temperatur ternyata juga memperbesar energi potensial suatu zat. Zat-zat yang energi potensialnya kecil, jika bertumbukan akan sukar menghasilkan tumbukan efektif. Hal ini terjadi karena zat-zat tersebut tidak mampu melampaui energi aktivasi. Dengan menaikkan suhu, maka hal ini akan memperbesar energi potensial, sehingga ketika bertumbukan akan menghasilkan reaksi. Kenaikan suhu akan memperbesar laju reaksi.

Jadi untuk meningkatkan energi kinetik dalam suatu reaksi, tindakan yang dapat dilakukan adalah menaikkan suhu reaksi.

Katalis

Katalis adalah zat yang dapat memperbesar laju reaksi, tetapi tidak mengalami perubahan kimia secara permanen, sehingga pada akhir reaksi zat tersebut dapat diperoleh kembali. Katalis mempercepat reaksi dengan cara menurunkan harga energi aktivasi (E_a) dengan membuat sebuah mekanisme reaksi yang baru.

Adapun sifat-sifat katalis adalah sebagai berikut.

1. Terlibat dalam reaksi, tetapi dihasilkan kembali di akhir reaksi
2. Mempercepat reaksi, tetapi tidak memperbanyak hasil reaksi
3. Menurunkan energi aktivasi, tetapi tidak menurunkan ΔH
4. Mengubah mekanisme reaksi
5. Mempunyai aksi spesifik
6. Hanya dibutuhkan dalam jumlah sedikit
7. Dapat diracuni zat tertentu

Jadi pernyataan yang tidak benar mengenai sifat katalis adalah katalis memperbesar hasil reaksi.

Diketahui:

• Data hasil percobaan

Ditanya:

orde reaksi total

Dijawab:

Satuan laju reaksi adalah M det^-1 → dari satuan laju dapat diketahui bahwa waktu berbanding terbalik dengan laju maka r = 1/t

Untuk mencari orde A, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi A yang berbeda dan konsentrasi B yang sama → Percobaan 1 dan 3

$\ \frac{r_1}{r_3}=\frac{k\left[\text{A}\right]_1^x\left[\text{ B}\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{A}\right]_3^x\left[\text{ B}\right]_3^y}$

$\frac{\left(\frac{1}{80}\right)}{\left(\frac{1}{\left(20\right)}\right)}=\frac{\text{}k\left[0,2\right]_{ }^x\left[0,1\right]_{ }^y}{k\left[0,4\right]_{ }^x\left[0,1\right]_{ }^y}$

$\frac{20}{80}=\frac{\text{}\left[0,2\right]_{ }^x}{\left[0,4\right]_{ }^x}$

$\ \frac{1}{4}=\frac{\text{}\left[1\right]_{ }^x}{\left[2\right]_{ }^x}\$

$\left(\frac{1}{2}\right)^2=\left(\frac{1}{2}\right)^x\ \$

$\ \ \ x=2$

Untuk mencari orde B, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi A yang sama dan konsentrasi B yang berbeda → Percobaan 1 dan 2

$\ \frac{r_1}{r_2}=\frac{k\left[\text{A}\right]_1^x\left[\text{ B}\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{A}\right]_2^x\left[\text{ B}\right]_2^y}$

$\frac{\left(\frac{1}{80}\right)}{\left(\frac{1}{40}\right)}=\frac{\text{}k\left[0,2\right]_{ }^x\left[0,1\right]_{ }^y}{k\left[0,2\right]_{ }^x\left[0,2\right]_{ }^y}$

$\frac{40}{80}=\frac{\text{}\left[0,1\right]_{ }^y}{\left[0,2\right]_{ }^y}$

$\ \frac{1}{2}=\frac{\text{}\left[1\right]_{ }^y}{\left[2\right]_{ }^y}\$

$\left(\frac{1}{2}\right)^1=\left(\frac{1}{2}\right)^y\ \$

$\ \ \ y=1$

Orde reaksi total = x + y = 3

Jadi orde reaksi total reaksi yang terdapat pada soal adalah 3.

Diketahui:

• satuan konsentrasi = mol L^-1
• persamaan laju orde 2 :
• r = k [pereaksi]²

Ditanya:

satuan tetapan laju reaksi untuk reaksi orde dua

Dijawab:

$r\ =k\left[\text{pereaksi}\right]^2$

$\text{mol L}^{-1}\det^{-1}=k\ \left(\text{mol L}^{-1}\right)^2$

$k\ =\frac{\text{mol L}^{-1}\det^{-1}}{\text{mol}^2\text{L}^{-2}}^{ }$

$k\ =\text{}\text{mol}^{\left(1-2\right)}\text{L}^{\left(-1-\left(-2\right)\right)}\det^{-1}\ =\text{mol}^{-1}\text{L}^1\det^{-1}$

Jadi, satuan tetapan laju reaksi untuk reaksi orde dua adalah mol^-1 L det^-1.

Pada percobaan 4 dan 5, faktor-faktor lain, seperti konsentrasi HCl, massa, dan bentuk CaCO₃ yang dilarutkan sama atau tetap. Faktor yang berbeda pada kedua reaksi tersebut adalah pada suhunya saja. Sehingga kedua reaksi tersebut dipengaruhi oleh faktor suhu.

Reaksi kimia terjadi karena adanya tumbukan yang efektif antarpartikel. Tumbukan terjadi karena partikel-partikel yang selalu bergerak. Dengan peningkatan suhu, energi kinetik partikel semakin besar. Hal ini menyebabkan gerak partikel juga semakin besar, sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan yang efektif juga semakin besar. Di samping memperbesar energi kinetik, ternyata peningkatan suhu juga meningkatkan energi potensial suatu zat. Dengan semakin besarnya energi potensial zat, maka semakin besar terjadinya tumbukan yang efektif, sehingga laju reaksi semakin cepat.

Jadi, pada soal di atas percobaan 4 dan 5 laju reaksi dipengaruhi oleh faktor suhu.

Diketahui:

• Jika konsentrasi awal A dinaikkan menjadi 3 kali pada konsentrasi B tetap, laju reaksi menjadi tiga kali lebih besar
• Jika konsentrasi awal A dan B masing–masing dinaikkan 3 kali, laju reaksi menjadi sembilan kali lebih besar

Ditanya:

Persamaan laju reaksi

Dijawab:

Soal di atas dapat dirangkum dalam tabel sebagai berikut

Untuk mencari orde A, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi A yang berbeda dan konsentrasi B yang sama → Percobaan 1 dan 2

$\ \frac{r_1}{r_2}=\frac{k\left[\text{A}\right]_1^x\left[\text{ B}\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{A}\right]_2^x\left[\text{ B}\right]_2^y}$

$\frac{r}{3r}=\frac{\text{}k\left[\text{a}\right]_{ }^x\left[\text{b}\right]_{ }^y}{k\left[3\text{a}\right]_{ }^x\left[\text{b}\right]_{ }^y}$

$\frac{1}{3}=\frac{\text{}\left[1\right]_{ }^x}{\left[3\right]_{ }^x}$

$\left(\frac{1}{3}\right)^1=\left(\frac{1}{3}\right)^x\ \$

$x\ =\ 1$

Untuk mencari orde B, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi A yang sama dan konsentrasi B yang berbeda → Percobaan 2 dan 3

$\ \frac{r_2}{r_3}=\frac{k\left[\text{A}\right]_2^x\left[\text{ B}\right]_2^y}{k\left[\text{}\text{A}\right]_3^x\left[\text{ B}\right]_3^y}$

$\frac{3r}{9r}=\frac{\text{}k\left[3\text{a}\right]_{ }^x\left[\text{b}\right]_{ }^y}{k\left[\text{3a}\right]_{ }^x\left[3\text{b}\right]_{ }^y}$

$\frac{1}{3}=\frac{\text{}\left[1\right]_{ }^y}{\left[3\right]_{ }^y}$

$\left(\frac{1}{3}\right)^1=\left(\frac{1}{3}\right)^y\ \$

$y=1$

Jadi persamaan laju untuk reaksi dalam soal adalah r = k [A] [B].

Konsentrasi

Pada umumnya, reaksi akan berlangsung lebih cepat jika konsentrasi pereaksi diperbesar. Zat yang konsentrasinya besar mengandung jumlah partikel yang lebih banyak, sehingga partikel-partikelnya tersusun lebih rapat dibanding zat yang konsentrasinya rendah. Partikel yang susunannya lebih rapat, akan lebih sering bertumbukan dibanding dengan partikel yang susunannya renggang, sehingga kemungkinan terjadinya reaksi makin besar.

Luas Permukaan

Salah satu syarat agar reaksi dapat berlangsung adalah zat-zat pereaksi harus bercampur atau bersentuhan. Pada campuran pereaksi yang heterogen, reaksi hanya terjadi pada bidang batas campuran. Bidang batas campuran inilah yang dimaksud dengan bidang sentuh. Dengan memperbesar luas bidang sentuh, reaksi akan berlangsung lebih cepat.

Fe 0,5 gram yang berbentuk lempengan lebih lama larut di dalam larutan H₂SO₄ 1 M. Hal ini disebabkan luas permukaan bidang sentuh lebih kecil membuat kemungkinan tumbukan efektif antarpartikel semakin sedikit, sehingga laju reaksi berlangsung lebih lambat. Konsentrasi larutan juga ikut memengaruhi kecepatan laju reaksi. Semakin kecil konsentrasi larutan, maka semakin sedikit jumlah partikel di dalamnya, sehingga semakin sedikit kemungkinan tumbukan efektif partikel yang menyebabkan laju reaksi berlangsung lambat.

Jadi berdasarkan data di atas, percobaan dan alasan yang paling tepat untuk mengetahui reaksi yang berlangsung paling lambat adalah percobaan 5, karena luas permukaan bidang sentuh kecil dan konsentrasi kecil (jumlah partikel sedikit).

Diketahui:

• reaksi X + 2Y $\rightarrow$ 3Z
• data percobaan :

Ditanya:

tetapan laju (k)

Dijawab:

Satuan laju reaksi adalah M det^-1 → dari satuan laju dapat diketahui bahwa waktu berbanding terbalik dengan laju maka r = 1/t.

Untuk mencari orde X, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi X yang berbeda dan konsentrasi Y yang sama → Percobaan 2 dan 3

$\ \frac{r_2}{r_3}=\frac{k\left[\text{X}\right]_2^a\left[\text{ Y}\right]_2^b}{k\left[\text{}\text{X}\right]_3^a\left[\text{ Y}\right]_3^b}$

$\frac{\left(\frac{1}{160}\right)}{\left(\frac{1}{320}\right)}=\frac{\text{}k\left[0,25\right]_{ }^a\left[0,125\right]_{ }^b}{k\left[0,125\right]_{ }^a\left[0,125\right]_{ }^b}$

$\frac{320}{160}=\frac{\text{}\left[0,25\right]_{ }^a}{\left[0,125\right]_{ }^a}$

$\ 2=\text{}2^a\$

$\ 2^1=\text{}2^a\$

$a=1$

orde X = 1

Untuk mencari orde Y, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi X yang sama dan konsentrasi Y yang berbeda → Percobaan 1 dan 2

$\ \frac{r_1}{r_2}=\frac{k\left[\text{X}\right]_1^a\left[\text{ Y}\right]_1^b}{k\left[\text{}\text{X}\right]_2^a\left[\text{ Y}\right]_2^b}$

$\frac{\left(\frac{1}{40}\right)}{\left(\frac{1}{160}\right)}=\frac{\text{}k\left[0,25\right]_{ }^a\left[0,25\right]_{ }^b}{k\left[0,25\right]_{ }^a\left[0,125\right]_{ }^b}$

$\frac{160}{40}=\frac{\text{}\left[0,25\right]_{ }^b}{\left[0,125\right]_{ }^b}$

$\ 4=\text{}2^b$

$\ 2^2=\text{}2^b$

$b=2$

orde Y = 2

Persamaan laju → r = k [X] [Y]²

Berdasarkan persamaan laju yang diperoleh, cari harga k menggunakan data konsentrasi dari salah satu percobaan.

$r=k\left[\text{X}\right]\left[\text{Y}\right]^2$

$\frac{1}{40}=k\left[\text{0,25}\right]\left[\text{0,25}\right]^2$

$\frac{1}{40}=k\left[\text{0,25}\right]^3$

$k=\frac{1}{40}\times\frac{1}{\left(\frac{1}{4}\right)^3}$

$k=\frac{1}{40}\times4^3$

$k=\frac{1}{40}\times64$

$k=1,6$

Harga k untuk reaksi di atas adalah 1,6.

Diketahui:

• Reaksi: 4NO₂(g) + O₂(g) $\rightarrow$ 2N₂O₅(g)
• Data percobaan

Ditanya:

Laju reaksi pada saat [NO₂] = 0,6 M dan [O₂] = 0,2 M

Dijawab:

Menentukan orde reaksi

Orde NO₂ → Pilih reaksi yang memiliki konsentrasi NO₂ berbeda dan O₂ sama → percobaan 1 dan 3.

$\ \frac{r_1}{r_3}=\frac{k\left[\text{NO}_2\right]_1^x\left[\text{ O}_2\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{NO}_2\right]_3^x\ \left[\text{ O}_2\right]_3^y}$

$\ \frac{24}{96}=\frac{k\left[\text{0,2}\right]_{ }^x\left[\text{ 0,2}\right]^y}{k\left[\text{}\text{0,4}\right]_{ }^x\ \left[\text{0,2}\right]_{ }^y}$

$\ \frac{1}{4}=\frac{\left[\text{0,2}\right]_{ }^x}{\left[\text{}\text{0,4}\right]_{ }^x\ }$

$\left(\frac{1}{2}\right)^2=\left(\frac{1}{2}\right)^x$

$x=2$

orde NO₂ = 2

Orde O₂ → Pilih reaksi yang memiliki konsentrasi NO₂ sama dan O₂ berbeda→ percobaan 1 dan 2.

$\ \frac{r_1}{r_3}=\frac{k\left[\text{NO}_2\right]_1^x\left[\text{ O}_2\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{NO}_2\right]_2^x\ \left[\text{ O}_2\right]_2^y}$

$\ \frac{24}{48}=\frac{k\left[\text{0,2}\right]_{ }^x\left[\text{ 0,2}\right]^y}{k\left[\text{}\text{0,2}\right]_{ }^x\ \left[\text{0,4}\right]_{ }^y}$

$\ \frac{1}{2}=\frac{\left[\text{0,2}\right]_{ }^y}{\left[\text{}\text{0,4}\right]_{ }^y\ }$

$\left(\frac{1}{2}\right)^1=\left(\frac{1}{2}\right)^y$

$y=1$

orde O₂ = 1

Persamaan laju : r = k [NO₂]² [O₂]

Mencari harga k

$\ r_{ }=k\left[\text{NO}_2\right]_{ }^2\left[\text{ O}_2\right]_{ }^{ }$

$24=k\left[0,2\right]^2\left[0,2\right]$

$k=\frac{24}{8\times10^{-3}}$

$k=3\times10^3$

Laju reaksi untuk percobaan ke-4, saat [NO₂] = 0,6 M dan [O₂] = 0,2 M

$r_{ }=k\left[\text{NO}_2\right]_{ }^2\left[\text{ O}_2\right]_{ }^{ }$

$r_{ }=3\times10^3\left[\text{0,6}\right]_{ }^2\left[\text{ 0,2}\right]_{ }^{ }$

$r_{ }=3\times10^3\times36\times10^{-2}\times2\times10^{-1}$

$r=216$

Maka laju reaksi untuk percobaan ke-4 adalah 216 M det^-1.

Diketahui :

• V = 4 liter
• mol awal gas HI = 4 mol
• mol gas HI setelah 10 detik = 2 mol
• t = 10 detik

Ditanya :

Laju reaksi penguraian gas HI dan laju reaksi pembentukan gas H₂

Dijawab :

Konsentrasi HI

$M_1=\frac{\text{mol}}{V\ \left(\text{Liter}\right)\ }=\ \frac{4\ \text{mol}}{4\text{ L}}=\ 1\ \text{mol}\text{ L}^{-1}$

$M_2=\frac{\text{mol}}{V\ \left(\text{Liter}\right)\ }=\ \frac{2\ \text{mol}}{4\text{ L}}=\ 0,5\ \text{mol}\text{ L}^{-1}$

Laju Penguraian HI setelah 10 detik

$r_{\text{HI}}=-\frac{\Delta\left[\text{HI}\text{}\right]}{\Delta t}\ \$

$r_{\text{HI}}=-\frac{0,5\ \text{mol}\text{ L}^{-1}-\ 1\ \text{mol}\text{ L}^{-1}}{10\ \det\ }\ =\frac{0,5\ \text{mol}\text{ L}^{-1}}{10\ \det}\ =\ 0,05\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}$

Laju pembentukan H₂

2HI $\longrightarrow$ H₂ + I₂

$r_{\text{HI}}\ :\ r_{\text{H}_2}\ =\ 2\ :\ 1$

persamaan menjadi

$r_{\text{HI}}=2\ r_{\text{H}_2}\$

$r_{\text{H}_2}=\frac{0,05\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}}{2}$

$r_{\text{H}_2}=\ 0,025\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}$

Maka laju reaksi penguraian gas HI dan laju reaksi pembentukan gas H₂ adalah $0,05\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}\text{dan }0,025\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}$.