Transcript Orde reaksi & Waktu Paruh

UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta, Indonesia
Pengantar Kinetika Kimia II:
Orde Reaksi & Waktu Paruh
Kimia Dasar II – Prodi Kimia
Liana Aisyah
# 6 (Kamis, 7 April 2011
1
Pokok Bahasan (#6)
2
5
Reaksi Orde Nol
6
Reaksi Orde Satu
7
Reaksi Orde Dua
8
Waktu Paruh
Sebelumnya
3
Perhitungan laju
rata-rata
Pengaruh C
Hukum laju
1. Pengetian & Cakupan
Kinetika Kimia
4
5
Penurunan
6
Pers. laju reaksi
Konsep
Dasar
Kinetika
Kimia
2. Kinetika Kimia vs
Termodinamika
3. Pengertian & rumusan
laju reaksi
Laju reaksi (r)
4
 Perubahan
konsentrasi reaktan atau
produk terhadap waktu
 Pengurangan konsentrasi reaktan
 Penambahan konsentrasi produk
 Secara
matematis, untuk reaksi:
AB
Laju reaksi = r = -d[A]/dt = d[B]/dt
Dengan
berjalannya
waktu
5
Laju Reaksi & Stoikiometri
aA+bB→cC+dD
Laju reaksi = laju hilangnya reaktan
1 Δ[B]
1 Δ[A]
==b Δt
a Δt
= laju munculnya produk
1 Δ[D]
1 Δ[C]
=
=
d Δt
c Δt
Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju:
6
Hukum Laju
a A + b B …. → g G + h H ….
Laju reaksi = k [A]m[B]n ….
Tetapan laju reaksi = k
Orde/tingkat reaksi terhadap A = m
Orde/tingkat reaksi terhadap B = n
Orde/tingkat reaksi total = m + n + ….
Orde reaksi (m)
7

Menunjukkan tingkat pengaruh konsentrasi
reaktan terhadap laju.
r = k [A] m ; [A] = konsentrasi reaktan

Harus ditentukan melalui eksperimen, tidak
terkait dengan stoikiometri reaksi.

Pengetahuan mengenai orde reaksi
memungkinkan kita memperkirakan
mekanisme reaksi.
8
Orde reaksi (m) - Secara intuitif ...
Reaksi orde 0:
menaikkan/menurunkan konsentrasi tidak
mempengaruhi laju reaksi
 Reaksi orde 1:
menaikkan konsentrasi 1x akan menaikkan
laju reaksi 1x & sebaliknya.
 Reaksi orde 2:
menaikkan konsentrasi 1 x akan menaikkan
laju reaksi 2x & sebaliknya.

9
Orde Reaksi – Pengertian Intuitif
Desain Eksperimen
Penentuan Orde Reaksi
Metode Laju Reaksi Awal
(Initial rate method)
10
Metode Laju Reaksi Awal
(Initial rate method)
Variasi konsentrasi
awal reaktan tertentu


Lakukan untuk
semua reaktan
Ingat prinsip
desain eksperimen:

Periksa pengaruhnya
terhadap laju awal

variasi 1 faktor
jaga faktor lain
tetap
F2 (g) + 2ClO2 (g)
2FClO2 (g)
11
laju = k [F2]x[ClO2]y
[F2] meningkat dua kali dan [ClO2] konstan
Laju meningkat dua kali
x=1
[ClO2] meningkat empat kali dan [F2] konstan
Laju meningkat empat kali
y=1
laju = k [F2][ClO2]
12
Metode Laju Reaksi Awal
(Initial rate method)
Berdasarkan data eksperimen berikut, tentu
orde reaksi terhadap HgCl2 maupun C2O4 2-
NH 4  NO2  N 2  2 H 2O
13
d [ NH 4 ]

 k[ NH 4 ]n [ NO2 ]m
dt
Experiment
s
1

2
Initial Rate
0.1M
0.005M
1.35X10-7
2
0.1M
0.01M
2.70X10-7
2
0.2M
0.01M
5.40X10-7
NH

4
NO
Tentukan m dan n!
14
Jika m = 0,
bagaimana bentuk integral pers. laju?
 d [ A]  k  dt
[ A]   kt  c
[ A]2  [ A]1   k (t2  t1 )
[ A]1  [ A]2  k (t2  t1 )
15
Orde 0: [A] vs t; garis lurus
Pers. Garis:
[A] = - kt + c
Menentukan k:
k = - slope
Intersep c = [A]o
16
Jika m = 1,
bagaimana bentuk integral pers. laju?
d [ A]


k
dt
 A

ln [ A]  k t  C
ln [ A]  k t  C
[ A2 ]
ln
  k (t 2  t1 )
[ A1 ]
[ A1 ]
ln
 k (t2  t1 )
[ A2 ]
17
Orde 1: ln [A] vs t; garis lurus
Pers. Garis:
ln [A] = - kt + c
Menentukan k:
k = - slope
Intersep c = ln [A]o
18
Jika m = 2,
bagaimana bentuk integral pers. laju?
d [ A]


k
dt
2
 [ A]

1
 kt  c
1
1
[
A
]

 k (t2  t1 )
[ A]2
[ A]1
19
Orde 2: 1/[A] vs t; garis lurus
Pers. Garis:
1/[A] = kt + c
Menentukan k:
k = slope
Intersep c = 1/[A]o
20
Orde reaksi (m) = 0

Laju reaksi tidak tergantung pada konsentrasi
reaktan:
AB
- d[A]/dt = k [A]0 = k
[A] = -kt + C

Umumnya terjadi pada dekomposisi termal.

Contoh:
Dekomposisi HI menjadi H2 dan I2 pada
permukaan emas merupakan reaksi orde 0
terhadap HI.
Orde reaksi (m) = 1
21
 Laju
reaksi berbanding lurus dengan
konsentrasi reaktan:
AB
- d[A]/dt = k [A]1 = k [A]
ln [A] = -kt + C
 Contoh:
Pembentukan butil alkohol dari butil klorida dan air
merupakan reaksi orde 1 terhadap butil klorida.
C4H9Cl + H2O -> C4H9OH + HCl
Orde reaksi (m) = 2
22
 Laju
reaksi berbanding lurus dengan
pangkat dua konsentrasi reaktan:
AB
- d[A]/dt = k [A]2
1 / [A] = kt
 Contoh:
Dekomposisi NO2 merupakan reaksi orde
dua terhadap NO2.
2 NO2 (g)  2 NO (g) + O2 (g)
23
Orde reaksi negatif
Konversi ozone menjadi oksigen; O3  O2
Reaksi orde:
 2 thd ozone
 -1 thd oksigen)
24
Pers. Laju Reaksi
Bentuk
Diferensial:
-d[A]/dt = [A]m
Laju sesaat
sebagai fungsi
konsentrasi
Bentuk
Integral:
mis. Orde 1:
ln [A] = -kt + ln [A0]
Konsentrasi
sebagai
fungsi waktu
25
Ikhtisar Pers. Laju Reaksi
Orde
0
1
2
Plot Garis
Lurus
[A] vs t
ln [A] vs t
1/[A] vs t
k
- slope
- slope
slope
Satuan k
M/s
1/s
1/(M.s)
Hukum Laju
(Diferensial)
Hukum Laju
(Integral)
26
Bentuk diferensial = -d[A]/dt
Laju sesaat
sebagai fungsi
konsentrasi
Kemiringan
kurva [A] v t
pada t tertentu
Bentuk Integral:
untuk menentukan m & k
27
1
Lakukan
reaksi
dengan [A]o
tertentu.
2
Cek [A]t
tiap selang
waktu
tertentu
3
Buat plot:
1. [A] vs t
2. ln [A] vs t
3. 1/[A] vs t
Bentuk Integral:
untuk menentukan m & k
28
4
Cek
kelurusan
ketiga
grafik
(koefisien
korelasi
~ +/-1)
5
Garis lurus
menunjukkan
orde reaksi
(m) yang
sesuai
6
Hitung k
29
Laju sesaat:
dapat dihitung jika m & k diketahui
- d[A]/dt = k [A]m
Laju sesaat
Konstanta
laju
Orde reaksi
Plot garis lurus
bentuk integral yang sesuai
Tentukan orde reaksi thd butil klorida
30
31
Waktu paruh (half-life); t1/2
Waktu yang diperlukan agar konsentrasi
reaktan menjadi setengah dari konsentrasi
awal.
 [A] t1/2 = ½ [A]o
ln 2 = 0,693
 Untuk reaksi orde 1:
ln [A] t1/2 = ln [A]o – kt1/2
ln ½ [A]o = ln [A]o – kt1/2
k t1/2 = ln 2
t1/2 = ln 2 / k
t1/2 reaksi orde 1 tetap

32
t1/2 untuk orde 0, 1, dan 2
Orde
t1/2
0
[A]0 / 2 k
1
ln 2 / k
2
1 /( [A]0 . k)
Dideduksi dari pers. Laju
reaksi
33
Contoh Plot N2O5 vs waktu
t1/2 konstan;
m=1
Reaksi orde-pertama
A
34
produk
jumlah
waktu-paruh
[A] = [A]0/n
1
2
2
4
3
8
4
16
14.3
35
Penggunaan waktu paruh
Waktu paruh reaksi
orde 1 tetap
t1/2 ≠ f(konsentrasi)
Peluruhan radioaktif
Umumnya orde 1
Digunakan untuk
Menentukan usia bahan
Yang mengandung radioaktif
36
Benda purbakala dari makhluk hidup:
Isotop C-14
37
Ikhtisar (1): menentukan m
Subsitusikan data
Ke dalam pers.
laju bentuk
Integral untuk
mendapatkan
hukum laju
yang
menghasilkan
k yang sesuai
1. Metode laju reaksi awal
4
m
2. Metode plot
garis lurus
3. Uji t ½ untuk
Mengetahui reaksi
Orde 1 atau bukan
38
Ikhtisar (2): menentukan k
1. Dari slope plot
garis lurus
Mengukur 3
t1/2 untuk
reaksi orde 1
k
2. Mengevaluasi k
dari pers. laju
bentuk integral
Ikhtisar (3): Menentukan [A]t
39
 Gunakan
pers. laju bentuk integral
(orde reaksi & k diketahui) dengan t
diketahui.
 Contoh: A  2 C + D adalah reaksi orde
0 terhadap A dengan k = 2 x 10-3 M/s.
Setelah reaksi berlangsung 5 menit,
hitunglah:



[A]
[C]
[D]
Ikhtisar (3): Menentukan t
40
 Gunakan
pers. laju bentuk integral
(orde reaksi & k diketahui) dengan A0
& At diketahui.
 Contoh: A  2 C + D adalah reaksi orde
0 terhadap A dengan k = 2 x 10-3 M/s.
Jika A0 = 2 M, hitunglah waktu yang
diperlukan agar



[A] = 1 M (yaitu t1/2)
[C] = 1 M
[D] = 1 M
41
Next week – Synergetic Learning
Kelas dibagi
menjadi 12 kelompok
(@ 4 orang)
Untuk tiap kelompok:
2 orang masuk grup A;
2 lainnya grup B
A
Di kelas:
09.00 – 10.15
Ambil worksheet
09.00
B
Di kelas:
10.15 – 11.30
Next week – Synergetic Learning
42
Group A
Group B
Materi Kinetika (3)
kuliah di kelas.
 Review materi #1 #7:



KWA games di kelas
Other games – di luar
kelas
Materi Kinetika (3)
di luar kelas (Bedah
buku teks)
 Review materi #1 #7:



Tukar info
Di luar kelas
KWA games di luar kelas
Other games – di kelas
UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta, Indonesia
www.themegallery.com
43