Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Oleh:
Ina Saidatan N 3105375

2008

A. Standar Kompetensi
Memahami kinetika reaksi, kesetimbangan kimia, dan faktor-faktor yang mempengaruhinya, serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan industri
B. Kompetensi dasar
Memahami teori tumbukan (tabrakan) untuk menjelaskan faktor-faktor penentu laju dan orde reaksi, dan terapannya dalam kehidupan sehari-hari.
C. Indikator
- Menjelaskan pengaruh konsentrasi, luas permukaan bidang sentuh dan suhu terhadap laju reaksi berdasarkan teori tumbukan.
- Membedakan diagram energi potensial dari reaksi kimia dengan menggunakan katalis dan yang tidak menggunakan katalis.
- Menjelaskan pengertian, peranan katalis dan energi pengaktifan dengan menggunakan diagram.
- Menentukan orde reaksi.
- Menjelaskan peranan katalis dalam mahluk hidup dan industri.
D. Tujuan pembelajaran
- Menjelaskan pengaruh konsentrasi, luas permukaan bidang sentuh dan suhu terhadap laju reaksi berdasarkan teori tumbukan.
- Membedakan diagram energi potensial dari reaksi kimia dengan menggunakan katalis dan yang tidak menggunakan katalis.
- Menjelaskan pengertian, peranan katalis dan energi pengaktifan dengan menggunakan diagram.
- Menjelaskan peranan katalis dalam mahluk hidup dan industri.
- Menentukan orde reaksi.

1. TEORI TUMBUKAN DAN LAJU REKSI
Suatu zat dapat bereaksi dengan zat lain apabila partikel-partikelnya saling bertumbukan. Tumbukan yang terjadi tersebut akan menghasilkan energi untuk memulai terjadi reaksi. Terjadi tumbukan antar-partikel di sebabkan partikel-partikel (molekul-molekul) zat selalu bergerak dengan dengan arah yang tidak teratur. Tumbukan antar-partikel yang berteaksi tidak selalu menghasilkan reaksi, hanya tumbukan yang menghasilkan energi yang cukup yang dapat menghasilkan reaksi.

Dari gambar diatas menerangkan bahwa energi diperlukan supaya bola menggelinding mensapai puncak lekukan (keadaan transisi). Setelah mencapai keadaan transisi pun masih di perlukan energi agar bisa terlepas dari puncak lekukan tersebut agar dapat mengelinding ke lereng gunung. Jika energi tidak cukup maka bola tersebut akan menggelinding kembali ke lekukan itu.
Teori tumbukan di atas diperbaiki oleh tcori keadaan transisi atau teori laju reaksi absolut. Dalam teori ini diandaikan bahwa ada suatu keadaan yang harus dilewati oleh molekul-molekul yang bereaksi dalam tujuannya menuju ke keadaan akhir (produk). Keadaan tersebut dinamakan keadaan transisi. Mekanisme reaksi keadaan transisi dapat ditulis sebagai berikut:
A + B → T* --> C + D
Dimana:
- A dan B adalah molekul-molekul pereaksi
- T* adalah molekul dalam keadaan transisi
- C dan D adalah molekul-molekul hasil reaksi

Energi yang di perlukan agar bola sampai ke puncak bukit dan menggelinding dianologikan sebagai energi pengaktifan. Dalm reksi kimia energi pengaktifan (energi aktivasi). Tumbukan yang menghasilkan energi yag cukup untuk menghasilkan reaksi tersebut disebut tumbukan efektif, dengan menggunakan teori tumbukan ini dapat di jelaskan bagaimana factor-faktor yang dapat mempercepat laju reaksi.

2. KONSENTRASI DAN LAJU REAKSI
Pengaruh konsentrasi terhadap lauju reaksi adalah khas setiap reaksi. Pada reaksi orde 0 (nol) perubahan konsentrasi pereaksi tidak berpengaruh terhadap laju reaksi.
Reaksi orde 1 (satu) setiap kenaikan konsentrasi dua kali akan mempercepat laju reaksi menjadi dua kali lebih cepat, sedangkan untuk reaksi orde 2 (dua) bila konsentrasi dinaikkan maka akan menjadi dua kali reaksi menjadi empat kali lebih cepat. Semakin tinggi konsentrasi berarti semakin banyak molekul-molekul dalam setiap satuan luas ruangan, dengan demikian tumbukan antarmolekul semakin sering terjadi. Semakin banyak tumbukan yang terjadi berarti kemungkinan untuk menghasilkan tumbukan efektif semakin besar, sehingga berlangsung lebih sepat.
Misalnya, pada serat baja yang di panaskan di dalam ruangan cepat berpijar daripada di ruangan rerbuka (konsentrasi oksigen ± 21 %), hal itu menunjukkan bahwa reaksi akan berlangsung lebih cepat bila konsentrasi reaktan lebih besar.

3. LUAS PERMUKAAN SENTUHAN DAN LAJU REKSI
Telah diketahui bahwa reakdi terjadi karena tumbukan, yang terkena tumbukan adalah luas permukaan.
Untuk reaksi heteroge, misalkan logam zink dengan larutan asam klorida, laju reaksi selain di pengaruhi konsentrasi asam klorida juga di pengaruhi oleh kondisi logam zink. Dalam jumlah (massa) yang sama butiran logam akan bereaksi lebih lambat dari pada serbuk zink.
Reaksi terjadi antara molekul-molekul asm klorida dalam larutan atom=atom zink yang bersentuhan langsung dengan asam klorida. Pada butiran zink, atom-atom zink yang bersentuhan langsung dengan asam klorida lebih sedikit dari pada serbuk zink, sebab atom-atom zink yang bersentuhan hanya atom zink yang ada di permukaan butiran. Akan tetapi, bila butiran zink tersebut di pecah menjadi butiran-butiran yang lebih kecil, atau menjadi serbuk, maka atom-atom zink yang semula di dalam akan berada di permukaan dan terdapat lebih banyak atom zink yang secara bersamaan bereaksi dengan larutan asam klorida.
Dengan demikian semakin besar luas permukaan maka semakin cepat reaksi yang terjadi, karena peningkatan luas permukaan akan mengakibatkan jumlah bidang sentuk antar partikel menjadi semakin besar, sehingga tumbukan effektif juga semakin sering terjadi. Luas permukaan akan menjadi besar jika pereaksi direaksikan dalam bentuk yang lebih kecil ( batang logam akan bereaksi lebih lambat dibanding dengan serbuk logam).

4. SUHU DAN LAJU REAKSI
Dengan naiknya suhu, energi kinetik partikel juga meningkat sehingga makin banyak partikel yang memiliki energi kinetik lebih besar dari pada energi pengaktifan (Ea). Akibatnya, kemungkinan terjadi tumbukan juga lebih besar, dan tentunya laju reaksinya pun menjadi lebih besar juga. Secara umum setiap kenaikan 10°C, laju reaksinya lebih besar dua kali dan dapat dirumuskan sebagai berikut:
v2 = v1 x 2 ∆t/10
Dimana :
v2 : Laju rteaksi akhir
v1 : Laju reaksi mula-mula
∆t : Kenaikan suhu

Contoh soal
Suatu reaksi berlangsung dua kali lebih cepat setiap kenaikan suhi 10°C. jika laju reaksi pada suhu 40°C sebesar 8 M s¬¬-1 , maka hitunglah laju reaksi pada suhu 70°C!
Jawab
v2 = v1 x 2∆t/10
v2 = 8 x 270-40/10
v2 = 8 x 23
v2 = 64 M s-1

5. KATALIS DAN LAJU REAKSI
Beberapa reaksi kimia yang berlangsung lambat dapat dipercepat dengan menambahkan suatu zat ke dalamnya, tetapi zat tersebut setelah reaksi selesai ternyata tidad berudah. Misanya, padapenguraian kalium klorat untuk meghasilkan gas oksigen.
2KClO3 (s) → 2KCl (s) + 3O2 (g)
Reaksi berlangsung pada suhu tinggi dan berjalan lambat, tetapi dengan penambahan kristal MnO2 ke dalamnya teenyata reaksi akan dapat berlangsung dengan lebih cepat pada suhu yang lebih rendah. Setetah semua KClO3 terurai, ternyata MNO2 masih tetap ada (tidak berubah). Dalam reaksi tersebut MNO3 disebut sebagai katalis.
Katalis mempercepat reaksi dengan cara mengubah jalannya reaksi. Jalur reaksi yang ditempuh tersebut mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah daripada jalur reaksi yang ditempuh tanpa katalis. Jadi dapat dikatakan bahwa katalis berperan menurunkan energi aktivasi.
Pada gambar diatas ditunjukkan apabla reaksi berlangsung tanpa katalis antara A dan B akan menempuh jalur dengan membentuk komplek teraktivasi AB* yang memerlukan energi aktivasi sebesar Ea1. pada penambahan katalis reaksi menempuh jalur dengan membentuk komplek teraktivasi X dan Y, yang masing-masing memerlukan energi aktivasi sebesar Ea2 dan Ea3 yang relative lebih rendah daripada Ea1.
Cara kerja katalisator dapat dibedakan dengan:

a. Pembentukan Senyawa Antara
Umumnya reaksi bekerja berjalan lambat bila energi aktivasi suatu reksi terlalu tinggi. Agar reaksi dapat berlangsung lebih cepat, maka dapat dilakukan dengan cara menurunkan energi aktivasi. Untuk menurunkan energi aktivasi dapat dilakukan dengan mencari senyawa antara (keadaan transisi) lain yang energjnya lebih redah. Fungsi katalis dalam hal ini mengubah jalannya reaksi sehingga diperoleh senyawa antara (keadaan transisi) yang energinya relative lebih rendah. Yang bekerja dengan cara ini contohnya katalis homogen.
Misalnya reaksi : A + B → C, berlangsung melalui dua tahapan ;
Tahap I : A + B → AB* (AB* merupakan senyawa antara)
Tahap II : AB* → C

Apabila ke dalam reaksi tersebut ditambahkan katalis (Z) maka, tahapan reaksi berlangsung sebagai berikut:
Tahap I : A + Z → AZ* (AZ* senyawa antara yang erbentuk oleh katalis)
Tahap II : AZ* + B → C + Z

Pada kedua tahap tersebut terlihat bahwa pada akhir reaksi Z diperoleh kembali dan mengkatalis molekul-molekul A dan B yang lain. Penggambaran energi menunjukkan bahwa dengan adanya jalan reaksi yang berbeda akan memerlukan energi pengaktifan yang rendah. Contoh katalis homogen adalah larutan Fe3+ untuk mengkatalisis pengeuraian H2O2 menjadi H2O dan gas oksigen.


b. Adsorpsi
Proses katalis dengan cara ini umumnya dilakukan oleh katalis heterogen. Pada proses adsorpsi, melekul-molekul pereaksi akan teradsorpsi pada permukaan katalis, dengan terserapnya pereaksi dipermukaan katalis mengakibatkan zat-zat pereaksi terkonsentrasi di permukaan katalis dan ini akan mempercepat reaksi. Kemungkinan yang lain, karena pereaksi-pereaksi teradsorpsi dipermukaan katalis akan dapat menimbulkan gaya tarik antarmolekul yang bereaksi, dan ini menyebabkan molekul-molekul tersebut akan reaktif. Contoh katalis adsorpsi adalah nikel pada pembuatan margarine, untuk mengkatalis reaksi antara gas hydrogen dengan lemak atau minyak menjadi margarine. Pada industri H2SO4 digunakan katalis V2O5 untuk mempercepat reaksi gas SO2 dan O2 menjadi SO3.


KESIMPULAN

1. Tumbukan antara antara partikel-partikel yang berealsi tidak selalu menghasilkan reaksi, hanya tumbukan yang menghasilkan energi yang cukup yang dpat menghasilkan reaksi.
2. Factor yang mempengaruhi laju reaksi adalah konsentrasi reaktan, luas permukaan sentuh, suhu dan katalisator.
3. Konsentrasi, luas permukaan, suhu pereaksi makin tinggi menyebabkan tumbukan makin sering terjadi.
4. Katalis mempercepat reaksi dengan cara mengubah jalannya reaksi, dimana jalur reaksi yang di tempuh tersebut mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah, sehingga dapat dikatakan bahwa katalis berperan di dalam menurunkan energi aktivasi.
5. Laju katalisator dapat melalui pembentukan senyawa antara, sesuatu yang lebih aktif, peristiwa adsopsi.

Daftar Pustaka


Tim Kimia, 1994, Kimia 2 Smu, Jakarta: Yudhistira-Ghalia Indonesia

Sudarmo Unggul, 2006, Kimia Untuk Sma Kelas XI, Jakarta: PT. Phibeta Aneka Gama

Tim Cendikia, 2003, Mudah Belajar Kimia 2a, Jakarta: Yudhistira-Ghalia Indonesia

http://www.banksoal.sebarin.com

Mulyono HAM, Drs. M.Pd, 2006, Kamus Kimia, Jakarta: Bumi Aksara

Fajar Crys Partana, Heru Pratomo, dkk, 2003, Kimia Dasar 2, Yogyakarta: JICA

http://c:/document %20%and%20setting/vip%20net-03
































Glosarium

Adsorpsi
Kemampuan partikel-partikel koloid untuk menyerap muatan listrik, sehingga koloid menjadi bermuatan listrik.

Energi pengaktivan (energi aktivasi)
Merupakan energi minimum agar suatu reaksi dapat berlangsung.

Katalis
Suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi, tanpa dirinya mengalami perubahan yang kekal.

Katalis heterogen
Katalis yang fasanya berbeda dengan fasa sistem pereaksi, umumnya katalis berfasa padat sementara pereaksinya berfasa gas atau cair.

Katalis homogen
Katalis dan sistem pereaksinya, keduanya mempunyai satu fasa, dibedakan sebagai katalis fasa gas dan sebagai katalis fasa cair.

Orde reaksi
Angka factor pengganda yang digunakan sebagai pangkat terhadap konsentrasi pada rumusan hokum laju reaksi.

Reaksi endoterm
Reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari lingkungan ke dalam sistem.

Reaksi eksoterm
Reaksi yang disertai dengan perpindahan kalor dari sistem ke lingkungan.