LAJU REAKSI

Proses industri yang melibatkan adanya reaksi kimia memerlukan peranan ilmu kimia yang memberi dasar untuk mengatur agar suatu proses industri dapat menghasilkan bahan industri yang sebanyak-banyaknya dalam waktu yang sesingkat-singkatnya. Disis lain, terdapat reaksi kimia yang dikehendaki berjalan lambat, misalnya bagaimana agar buah tidak membusuk, memperlambat proses pembusukan makanan dan bagaimana memperlambat perkaratan logam. Dengan kata lain reaksi kimia ada yang berjalan cepat dan ada yang berjalan lambat.
Pada bab ini akan membahas bagaimana suatu reaksi dapat berlangsung dengan cepat, factor-faktor apa saja yang dapat mempercepat suatu reaksi, kondisi yang bagaimana suatu reaksi dapat dipercepat agar hasil yang dapat diperoleh sebanyak-banyaknya.

Konsep Laju Reaksi
1.Pengertian Laju Reaksi
Laju menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung. Seperti ketika kita melihat seseorang sedang membakar kertas, waktu yang dibutuhkan untuk membakar habis kertas tersebutlah yang disebut Laju. Nah dari contoh diatas maka dapat didefinisikan apa itu laju reaksi, Laju reaksi adalah laju pengurangan reaktan tiap satu-satuan waktu, atau dapat juga dinyatakn sebagai laju pembentukan produk tiap satuan waktu.
Secara umum apabila terjadi reaksi : A B, maka mula-mula yang adalah zat A dan B sama sekali belum ada. Setelah beberapa waktu konsentrasi B akan meningkat sementara konsentrasi A akan menurun. Secara kuantitatif dapat dinyatakan bahwa laju pengurangan zat A, adalah VA = - , dan laju pembentukan zat B adalah VB = .

2.Factor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi
A.Luas Permukaan
Hal ini berlaku untuk reaksi yang melibatkan zat padat dan gas, atau zat padat dan zat cair. Juga termasuk kasus dimana zat padat berlaku sebagai katalis.
Apa yang sebenarnya terjadi ?
Semakin zat padat terbagi menjadi bagian kecil-kecil, semakin cepat reaksi berlangsung. Bubuk zat padat biasanya menghasilkan reaksi yang lebih cepat dibandingkan sebuah bungkah zat padat dengan massa yang sama. Bubuk padat memiliki luas permukaan yang lebih besar daripada sebuah bungkah zat padat.

Beberapa contoh
Kalsium karbonat dan asam hidroklorida
Di labotarium, bubuk kalsium karbonat bereaksi lebih cepat dengan larutan asam hidroklorida dibandingkan dengan massa yang sama dalam bentuk pualam atau batu gamping.

B.Konsentrasi Pereaksi
Apa yang sebenarnya terjadi ?
Untuk berbagai reaksi yang melibatkan zat cair dan gas, peningkatan konsentrasi dari pereaksi meningkatkan laju reaksi. Dalam beberapa kasus tertentu, peningkatan salah satu pereaksi memungkinkan terjadinya sedikit efek pada laju reaksi.
Jangan beranggapan apabila Anda melipat gandakan konsentrasi dari satu pereaksi Anda akan melipat gandakan laju reaksi. Hal itu mungkin saja terjadi, tetapi hubungannya akan jauh lebih rumit.

Beberapa contoh
Seng dan asam hidroklorida
Di labotarium, butiran seng beraksi cukup lambat dengan larutan asam hidroklorida, tetapi akan lebih cepat apabila konsentrasi dari asam ditingkatkan.

C.Tekanan
Apa yang sebenarnya terjadi ?
Peningkatan tekanan pada reaksi yang melibatkan gas pereaksi akan meningkatan laju reaksi. Perubahaan tekanan pada suatu reaksi yang melibatkan hanya zat padat maupun zat cair tidak memberikan perubahaan apapun pada laju reaksi

Beberapa Contoh
Dalam proses pembuatan amonia dengan proses Haber, laju reaksi antara hidrogen dan nitrogen ditingkatkan dengan menggunakan tekanan yang sangat tinggi.

Sesungguhnya, alasan utama menggunakan tekanan tinggi adalah untuk meningkatkan persentase amonia didalam kesetimbangan campuran, namun hal ini juga memberikan perubahaan yang berarti pada laju reaksi juga.
Hubungan Antara Tekanan Dan Konsentrasi
Peningkatan tekanan dari gas adalah sama dengan peningkatan pada konsentrasi. Jika Anda memilki gas dalam massa tertentu, semakin Anda meningkatkan tekanan semakin kecil juga volumenya. Jika Anda memiliki massa yang sama dengan volume yang lebih kecil, maka semakin tinggi konsentrasinya.
Kita juga dapat menggambarkan relasi matematis apabila keadaan berlangsung dalam keadaan gas ideal :

Karena "RT" merupakan tetapan selama suhu tetap, menunjukkan bahwa tekanan berbanding lurus dengan konsentrasi. Jika Anda melipat gandakannya, Anda juga menggandakan konsentrasinya.
Pengaruh Peningkatan Tekanan Terhadap Laju Reaksi
Tumbukan yang melibatkan dua partikel
Argumen yang sama berlaku ketika dua reaksi melibatkan tumbukan antara dua partikel yang berbeda atau dua partikel yang sama.
Supaya suatu reaksi dapat berlangsung, partikel-partikel tersebut pertama-tama haruslah bertumbukan. Hal ini berlaku ketika dua partikel itu gas atau salah satu gas dan satunya lagi benda padat. Jika tekanan tinggi, kemungkinan untuk bertumbukan pun semakin besar.

D.Suhu
Ketika Anda meningkatkan temperatur laju reaksi akan meningkat. Sebagai perkiraan kasar, sebagian reaksi berlangsung dalam temperatur ruangan, laju reaksi akan berlipatganda setiap kenaikan 10oC suhu.
Perkiraan ini bukan keadaan yang mutlak dan tidak bisa diterapkan pada seluruh reaksi. Bahkan bilapun mendekati benar, laju reaksi akan berlipat ganda tiap 9oC atau 11oC atau tiap suhu tertentu. Angka dari derajat suhu yang diperlukan untuk melipatgandakan laju reaksi akan berubah secara bertahap seiring dengan meningkatnya temperatur.
Beberapa Contoh
Beberapa reaksi pada hakekatnya sangat cepat - sebagai contoh, reaksi pernafasan melibatkan ion yang terlarut menjadi zat padat yang tidak larut, atau reaksi antara ion hidrogen dengan asam dan ion hidroksi dari alkali di dalam larutan. Sehingga memanaskan salah satu dari contoh ini tidak memperoleh perbedaan laju reaksi yang cukup bereaksi.
Hampir sebagian besar reaksi yang terjadi baik di labotarium maupun industri akan berlangsung lebih cepat apabila kita memanaskannya.
Peningkatan Frekwensi Tumbukan
Partikel hanya dapat bereaksi ketika mereka bertumbukan. Jika Anda memanaskan suatu benda, maka partikel-partikelnya akan bergerak lebih cepat sehingga frekwensi tumbukan akan semakin besar. Hal ini mempercepat laju dari reaksi.

E.Katalis
Apa itu katalis?
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat suatu laju reaksi, namun ia sendiri, secara kimiawi, tidak berubah pada akhir reaksi. Ketika reaksi selesai, kita akan mendapatkan massa katalasis yang sama seperti pada awal kita tambahkan.
Beberapa Contoh
Beberapa katalis umum yang digunakan :
Reaksi
katalis
Dekomposisi hidrogen peroxide
mangan(IV)oksida, MnO2
Nitrasi benzena
asam sulfur pekat
Produksi amonia dengan proses Haber
besi
Konversi dari SO2 ke SO3 melalui proses Kontak untuk memproduksi asam sulfur
vanadium(V)oxida,V2O5

Pentingnya Aktivasi Energi
Tumbukan-tumbukan akan menghasilkan reaksi jika partikel-partikel bertumbukan dengan energi yang cukup untuk memulai suatu reaksi. Energi minimum yang diperlukan disebut dengan reaksi aktivasi energi.
Aktivasi energi adalah energi minimum yang diperlukan untuk melangsungkan terjadinya suatu reaksi. Contoh yang sederhana adalah reaksi exotermal yang digambarkan seperti di bawah ini:

Jika partikel-partikel bertumbukan dengan energi yang lebih rendah dari energi aktivasi, tidak akan terjadi reaksi. Mereka akan kembali ke keadaan semula. Anda dapat membayangkan energi aktivasi sebagai tembok dari reaksi. Hanya tumbukan yang memiliki energi sama atau lebih besar dari aktivasi energi yang dapat menghasilkan terjadinya reaksi.
Di dalam reaksi kimia, ikatan-ikatan diceraikan (membutuhkan energi) dan membentuk ikatan-ikatan baru (melepaskan energi). Umumnya, ikatan-ikatan harus diceraikan sebelum yang baru terbentuk. Energi aktivasi dilibatkan dalam menceraikan beberapa dari ikatan-ikatan tersebut.
Ketika tumbukan-tumbukan tersebut relatif lemah, dan tidak cukup energi untuk memulai proses penceraian ikatan. mengakibatkan partikel-partikel tersebut tidak bereaksi.
di duga ada 2 cara yang dilakukan katalis dalam mempercepat reaksi, yaitu dengan membentuk senyawa antara dan yang kedua dengan cara adsorpsi.
a.Pembentukan Senyawa Antara.
Umumnya reaksi berjalan lambat bila energi aktivasi suatu reaksi terlalu tinggi. Agar reaksi dapat berlangsung lebih cepat, maka dapat dilakuka dengan cara menurunkan energi aktivasi. Untuk menurunkan energi aktivasi dapat dilakukan dengan mencari senyawa antara (keadaan transisi) lain yang berenergi lebih rendah. Katalis homogen (katalis yang mempunyai fase yang sama dengan zat pereaksi yang dikatalis) bekerja dengan cara ini.
Misalnya reaksi : A + B C, berlangsung melalui dua tahapan :
Tahap I : A + B AB* (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* ( senyawa antara yang terbentuk 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.
b.Adsorpsi
Proses katalisasi dengan cara adsorpsi umumnya dilakukan oleh katalis heterogen, yaitu katalis yang fasenya tidak sama dengan fase zat yang dikatalis ( khususnya reaksi gas dengan katalis padat). Pada proses adsorpsi, molekul-molekul pereaksi akan teradsorpsi pada permukaan katalis, dengan terserapnya pereaksi dipermukaan katalis mengakibatkan zat-zat pereaksi terkonsentrasi dipermukaan katalis dan ini akan mempercepat reaksi. Kemungkinan yang lain, kareana pereaksi-pereaksi teradsorpsi dipermukaan katalis akan dapat menimbulkan gaya tarik antar molekul yang bereaksi, dan ini menyebabkan molekul-molekul tersebut menjadi reaktif. Agar katalis tersebut berlangsung efektif, katalis tidak boleh mengadsorpsi zat hasil reaksi, dan dengan demikian permukaan logam akan segera ditempati oleh molekul baru. Bila zat pereaksi atau pengotor teradsorpsi dengan kuat oleh katalis menyebabkan permukaan katalis menjadi tidak aktif(menghambat reaksi).

G.EVALUASI

A.Pilihan Ganda
1. Berikut ini merupakan reaksi yang berlangsung cepat, kecuali …
a. Petasan yang dibakar
b. gunumg meletus
c. peledakan bom
d. pembuatan tape
2. logam magnesium dalam bentuk serbuk lebih cepat bereaksi dengan HCl, dibandingkan dalam bentuk padatan. Factor yang menyebabkan perbedaan tersebut adalah…
a. konsentrasi c. luas permukaan
b.suhu d. katalis.
3. laju reaksi : 2A + 2B 3C + D pada setiap saat dapat dinyatakan sebagai….
a. bertambahnya konsentrai A setiap satuan waktu
b.bertambahnya konsentrasi B setiap satuan waktu
c. bertambahnya konsentrasi A dan B setiap satuan waktu
d. bertambahnya konsentrasi C dan D setiap satuan waktu.
4. diantara pernyataan berikut yang tidak benar adalah…
a. semakin besar luas permukaan reaksi berlangsung lambat
b. semakin tinggi konsentrasi pereaksi reaksi berlangsung cepat
c. kenaikan suhu akan memperbesar energi kinetic molekul pereaksi.
d. katalis mempercepat reaksi.
5. percobaan manakah yang anda harapkan paling cepat berlangsung jika pualam direaksikan dengan larutan asam klorida seperti yang tertera pada table berikut…
Percobaan ke-
Bentuk pualam
Konsentrasi HCl
A
B
C
D
Keping
Serbuk
Keping
serbuk
0,1 M
2 M
1 M
0,1 M

6. Pernyataan dibawah ini benar, kecuali…
a.semakin tinggi tekanan semakin kecil volumenya.
b.Semakin tinggi suhu reaksi berlangsung cepat
c.Penambahan katalis memperlambat reaksi
d.Semakin luas permukaan bidang sentuh semakin cepat bereaksi.
6.Energi minimum yang dibutuhkan agar suatu reaksi dapat berlangsung disebut…
a.energi kinetic c. energi potensial
b.energi aktivasi d. energi ionisasi.
7.peristiwa yang menghasilkan energi yang cukup untuk menghasilkan reaksi adalah…
a.tumbukan. c. katalisasi
b.Laju reaksi d. tumbukan efektif
8.berikut merupakan katalis, kecuali…
a.mangan (IV) oksida. c. Vanadium (V) oksida.
b.Besi d. C6H12O6
9.pada reaksi penguraian kalium klorat reaksi berlangsung lambat pada suhu tinggi, dengan penambahan MnO2 reaksiberlangsung lebih cepat pada suhu yang lebih rendah. Faktor yang menyebabkan perbedaan tersebut adalah adanya…
a.katalis c. luas permukaan
b.konsentrasi d. suhu.

B.Esai
1.Apa yang dimaksud dengan laju reaksi?
2.berikanlah contoh reaksi yang berlangsung cepat dan lambat masing-masing 2?
3.factor apa sajakah yang dapat mempengaruhi laju reaksi? Jelaskan !

H.RANGKUMAN
Laju reaksi dapat dinyatakan sebagai berkurangnya jumlah konsentrasi reaktan untuk setiap satuan waktu atau bertambahnya jumlah konsentrasi hasil reaksi untuk setiap satuan waktu.
Laju reaksi dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya :
1.Luas permukaan
Semakin luas permukaan bidang sentuh laju reaksi akan berlangsung cepat, begitu pula sebaliknya.
2.Konsentrasi pereaksi
Semakin tinggi konsentrasi reaktan laju reaksi akan berlangsung cepat, begitu pula sebaliknya.
3.Tekanan
Semakin tinggi tekanan laju reaksi akan berlangsung cepat, begitu pula sebaliknya.
4.Suhu
Semakin tinggi suhu laju reaksi akan berlangsung cepat, begitu pula sebaliknya.
5.katalis
penambahan katalis akan mempercepat laju reaksi.
Katalis mempercepat reaksi dengan cara mengubah jalannya reaksi, dimana jalur reaksi yang ditempuh tersebut mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah, sehingga dapat dikatakan bahwa katalis berperan di dalam menurunkan energi aktivasi.

I.GLOSARIUM
Aktivasi energi/ Energi pengaktifan: energi minimum yang diperlukan untuk melangsungkan terjadinya suatu reaksi.
Katalis : Suatu zat yang mempercepat suatu laju reaksi, namun ia sendiri, secara kimiawi, tidak berubah pada akhir reaksi.
Katalisasi: proses penambahan katalis pada suatu reaksi agar reaksi berlangsung cepat.
Katalis homogen: katalis yang mempunyai fase yang sama dengan zat pereaksi yang dikatalis.
Katalis heterogen: katalis yang fasenya tidak sama dengan zat pereaksi yang dikatalis.
Laju : Sesuatu yang menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung
Laju reaksi : Laju pengurangan reaktan tiap satu-satuan waktu, atau dapat juga dinyatakn sebagai laju pembentukan produk tiap satuan waktu.
Tumbukan Efektif: tumbukan yang menghasilkan energi yang cukup untuk menghasilkan reaksi.

K.KUNCI JAWABAN
A.Pilihan ganda
1.d. 6. c
2.c. 7. b
3.d. 8. d
4.a. 9. d
5.b. 10. a
B.Esai
1.Laju reaksi adalah laju pengurangan reaktan tiap satu-satuan waktu, atau dapat juga dinyatakn sebagai laju pembentukan produk tiap satuan waktu. (10)
2.Contoh reaksi yang berlangsung cepat : peledakan bom, petasan.
Contoh reaksi yang berlangsung lambat : pembuatan tape,
pembusukan makanan. (10)
3.ada lima factor yang dapat mempengaruhi laju reaksi, sbb :
a.Luas Permukaan
Semakin zat padat terbagi menjadi bagian kecil-kecil, semakin cepat reaksi berlangsung. Bubuk zat padat biasanya menghasilkan reaksi yang lebih cepat dibandingkan sebuah bungkah zat padat dengan massa yang sama. Bubuk padat memiliki luas permukaan yang lebih besar daripada sebuah bungkah zat padat. (10)
b.Konsentrasi Pereaksi
Untuk berbagai reaksi yang melibatkan zat cair dan gas, peningkatan konsentrasi dari pereaksi meningkatkan laju reaksi, jadi semakin besar konsentrasi reaktan semakin meningkat pula laju reaksinya. (10)
c.Tekanan
Peningkatan tekanan pada reaksi yang melibatkan gas pereaksi akan meningkatan laju reaksi. Jadi semakin besar tekanan reaksi meningkat pula laju reaksinya. Namun, Perubahaan tekanan pada suatu reaksi yang melibatkan hanya zat padat maupun zat cair tidak memberikan perubahaan apapun pada laju reaksi (10)

d.Suhu
Ketika Anda meningkatkan temperatur laju reaksi akan meningkat
(10)
e.Katalis
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat suatu laju reaksi, namun ia sendiri, secara kimiawi, tidak berubah pada akhir reaksi.
Umumnya reaksi berjalan lambat bila energi aktivasi suatu reaksi terlalu tinggi. Agar reaksi dapat berlangsung lebih cepat, maka dapat dilakuka dengan cara menurunkan energi aktivasi dengan menambah katalis, jadi penambahan katalis dapat meningkatkan laju reaksi. (10)