Contoh Laju Reaksi Fix.docx

Contoh 1 Suatu reaksi mempunyai energi pengaktifan 65 KJ mol-1, laju (100oC) sebesar 7,8 x 104 molL-1s-1. a. Pada temperatur berapa laju menjadi sepersepuluh kali laju pada 100oC b. Hitung laju pada 20oC, jika data yang lain tetap. Penyelesaian : a. Log Log

6,5 𝑥 104

𝑙𝑎𝑗𝑢 (373) 𝑙𝑎𝑗𝑢 (𝑇) 10 𝑇

6,5 𝑥 104

1

− 1 = 2,303 𝑥 8,314 ( 𝑇 −

1

(𝑇 −

1

1 373

1

= 2,303 𝑥 8,314 ( 𝑇 −

)=

2,303 𝑥 8,314 6,5 𝑥 104

373 1

373

)

)

= 3,0 x 104

T = 336 K (63oC) b. Pada 20oC (293K) 6,5 𝑥 104

𝑙𝑎𝑗𝑢 (373)

1

Log 𝑙𝑎𝑗𝑢 (923)= 2,303 𝑥 8,314 ( 293 − 𝑙𝑎𝑗𝑢 (373) 𝑙𝑎𝑗𝑢 (923)

1 373

)

= anti log 2,5 x 102

Laju (293) =

7,8 𝑥 10−2 3,1 𝑥 102

= 2,6 𝑥 10−4 𝑚𝑜𝑙 𝐿−1 𝑠 −1

Contoh 2 Dari data dibawah ini : Suhu

Laju

0oC

1,5 x 10-3 mol L-1s-1

20oC

7,5 x 10-3 mol L-1s-1

a. Hitung energi pengaktifan b. Hitung laju pada 50oC Penyelesaian : 7,5 𝑥 10−3

a. Log 1,5 𝑥 10−3 = Log 5 = EA b. Log

𝐸𝐴 2,303 𝑅

𝐸𝐴 2,303 𝑥 8,314

1

( 273 −

1 293

)

(3,66 x 10-3 – 3,41 x 10-3)

= 54 KJ mol-1 𝑙𝑎𝑗𝑢 (50𝑜 𝐶) 𝑙𝑎𝑗𝑢( 0𝑜 𝐶 )

=

5,4 𝑥 10−3 2,303 𝑥 8,314

1

( 273 −

1 293

)

𝑙𝑎𝑗𝑢 (50𝑜 𝐶) 𝑙𝑎𝑗𝑢( 0𝑜 𝐶 )

= 𝑎𝑛𝑡𝑖 log 1,60 = 40

Laju pada 50oC = 40 x 1,5 x 10-3 = 6,0 x 10-3 mol L-1s-1 4.3. Teori Laju Reaksi Ada dua pendekatan teoritik dalam menjelaskan laju reaksi, yaitu teori koalisi dan teori keadaan transisi. 4.3.1. Teori Koalisi Menurut teori ini sebelum molekul bersenyawa pada tahap mula kedua molekul bertabrakan. Dengan menggunakan konsep arrhenius tentang energi pengaktifan dipostulasikan bahwa tidak semua tabrakan menghasilkan reaksi. Hanya molekulmolekul yang memiliki energi sama dengan atau lebih besar dari energi pengaktifan dapat menghasilkan reaksi. Menurut ini laju reaksi sama dengan jumlah tabrakan teraktifkan per satuan waktu. Bentuk matematik dari teori koalisi : K = P Z 𝑒 − 𝐸𝐴 𝑙𝑅𝑇 K = tetapan laju Z = jumlah tabran per satuan volume per satuan waktu EA = energi pengaktifan P = faktor ruang Meskipun teori ini hanya dapat menjelaskan reaksi yang sederhana, namun dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Laju reaksi bergantung pada konsentrasi reaksi karena jumlah tabrakan per detik bertambah jika konsentrasi bertambah. 2. Laju reaksi bergantung pada sifat pereaksi karena energi pengaktifan yang berbeda. 3. Laju reaksi bergantung pada temperatur karena jumlah molekul berenergi cukup untuk bereaksi merupakan fungsi suhu. 4. Pengaruh katalis adalah memperkecil energi pengaktifan. Kegagalan teori koalisi : 1. Molekul-molekul yang bereaksi mempunyai orientasi tertentu sebelum bereaksi. 2. Reaksi dapat berlangsungdalam beberapa tahap.

3. Energi pengaktifan tidak terlokasi saja dalam ikatan yang akan diputuskan dalam reaksi juga dalam beberapa ikatan lainnya. 4. Teori koalisi tidak dapat digunakan dalam reaksi yang terjadi pada permukaan katalitik. 4.3.2. Teori Keadaan Transisi Menurut teori ini,molekul-molekul yang bereaksi sebelum membentuk hasil reaksi membentuk kompleks teraktifkan yang berada dalam kesetimbangan termodinamika dengan molekul pereaksi. 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙

𝑓𝑟𝑒𝑘𝑢𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑑𝑒𝑘𝑜𝑚𝑝𝑜𝑠𝑖𝑠𝑖

Laju = (𝑘𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑘𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑓𝑘𝑎𝑛 )𝑥(𝑚𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑘𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑓𝑘𝑎𝑛) A + B = AB* K*

=

produk reaksi

[ 𝐴𝐵∗ ] [𝐴][𝐵]

[AB*] = K* [A] [B] 𝑣𝑖𝑏𝑟𝑎𝑠𝑖 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑚𝑒𝑛𝑒𝑛𝑡𝑢𝑘𝑎𝑛 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑘𝑠 Laju = (𝑓𝑟𝑒𝑘𝑢𝑒𝑛𝑠𝑖 ) 𝑥 (𝑘𝑜𝑛𝑠𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑠𝑖 ) 𝑖𝑘𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑘𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑘𝑠 𝑡𝑒𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑓𝑘𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑟𝑎𝑘𝑡𝑖𝑓𝑘𝑎𝑛

Laju = V x [AB*] 𝑅𝑇

= 𝑁ℎ 𝐾*[A] [B] K

𝑅𝑇

= 𝑁ℎ 𝐾*

K* = c-Nh*/RT ∆G* = ∆H* - T ∆S* 𝑅𝑇

K = 𝑁ℎ e ∆S*/Rt - ∆h*/RT 𝑅 𝑁

= tetapan Boltzmen

Tetapan laju suatu reaksi pada suhu tertentu, ditentukan oleh ∆G*, yaitu energi bebas pengaktifan. Maka besar energi bebas pengaktifan, makin kecil laju reaksi pada suhu tertentu. Keuntungan teori keadaan transisi : 1. Faktor ruang dalam transisi bimolekular dapat diungkapkan secara kuantitatif 2. Tidak hanya proses bimolekular saja (dapat pada uni termolekular)

3. Dapat berlaku pada larutan. C. RANGKUMAN 1. Energi pengaktifan adalah energi minimum yang harus dimiliki oleh molekulmolekul pereaksi agar menghasilkan reaksi jika saling bertabrakan. 2. Jika temperatur reaksi bertambah maka nilai konstanta laju reaksi (K) akan bertambah pula. 3. Jika kedua teori laju reaksi dibandingkan Teori koalisi k = P Z e -Ea/RT 𝑅𝑇

Teori keadaan transisi

k = 𝑁ℎ e ∆S*/Rt - ∆h*/RT

Faktor ruang

p = = 𝑁ℎ e -∆S*/R

𝑅𝑇

D. SOAL LATIHAN 1. data dibawah ini diperoleh untuk suatu reaksi Suhu

Laju

0oC

3 x 10-3 mol L-1s-1

20oC

1,5 x 10-2 L-1s-1

a. Hitung energi pengaktifan b. Hitung laju reaksi pada suhu 50oC