Transcript Konsep Dasar Kinetika Kimia

Kimia Dasar II
Prodi Kimia
# 5 (Kamis, 31 Maret 2011)
Kinetika Kimia
Liana Aisyah
UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta
1
waktu
Pokok Bahasan (#5)
1
Pengertian & Cakupan Kinetika Kimia
2
Pengertian & Pengukuran Laju Reaksi
3
Pengaruh Konsentrasi – Hukum Laju
4
Penurunan Persamaan Laju Reaksi
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
2
Pokok Bahasan (#6)
5
Reaksi Orde Nol
6
Reaksi Orde Satu
7
Reaksi Orde Dua
8
Waktu Paruh
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
3
Pokok Bahasan (#7)
9
Model Teoritis Kinetika Kimia
10
Pengaruh Temperatur
11
Mekanisme Reaksi
12
Katalisis
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
4
Kinetika Kimia
Bagian dari kimia yang fokus kajiannya
laju reaksi kimia, baik aspek:

Teoritis:


pengembangan model/teori yang menjelaskan laju
reaksi (dan mekanisme reaksi)
Eksperimental:


Metode penentuan orde reaksi & konstanta laju
Kondisi agar reaksi dapat berlangsung dalam laju
yang bermakna (T, p, katalis, reaktor yang sesuai)
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
5
Kinetika Kimia
Sangat penting karena:
 Umumnya suatu reaksi kimia hanya akan
bermakna jika berlangsung dalam laju yang
bermakna.
Contoh:

Jika kita mengetahui laju (dan mekanisme
reaksi), kita dapat mengendalikannya!
Contoh:
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
6
Kinetika vs Termodinamika Kimia
A+B¾C+D
[C] [D]

Termodinamika Ž
[A] [B]
(pada kesetimbangan)
Termodinamika ŽDapatkah reaksi terjadi?
 Kinetika ŽSeberapa cepat reaksi terjadi?
1. Laju reaksi sebelum kesetimbangan tercapai
2. Mekanisme reaksi

UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
7
Kinetika vs Termodinamika:
Ea vs DH
Ea
DH
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
8
Kinetika vs Termodinamika:
Ea vs DH
 Spontanitas
Ea
reaksi:
DG = DH – TDS
 Laju
DH
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
reaksi terkait
dengan energi
aktivasi (Ea).
 Menurunkan Ea 
menaikkan laju;
tetapi DH tetap.
9
Kinetika  Termodinamika
2 Fe (s) + 3/2 O2 (g)  Fe2O3 (s)
DGo = -740 kJ/mol
Tapi laju reaksi sangat rendah!
CH4 (g) + 3 O2 (g)  CO2 (g) + 2 H2O (g)
DGo = -801 kJ/mol
Laju reaksi jauh lebih tinggi!
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
10
Laju reaksi
sangat bervariasi
Satuan waktu berjalannya reaksi:
milidetik, detik, ..., trilyun tahun
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
11
Ledakan; satuan waktu: ms - s
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
12
Pematangan Buah; hari/bulan
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
13
Pematangan Buah; hari/bulan
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
14
Penanaman – Panen Tomat; bulan
Tanaman muda;
Bakal Bunga;
Buah Pertama;
Awal Januari
Februari
Februari
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
15
Penanaman – Panen Tomat; bulan
Buah hijau;
Buah kuning;
Buah Dipanen;
Awal Maret
Tengah Maret
Akhir Maret
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
16
Perkaratan besi;
minggu/bulan/thn
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
17
Penuaan
manusia;
tahun
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
18
Peluruhan
radioaktif:
ms – trilyun thn
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
19
Laju reaksi sangat bervariasi
Proses
Ledakan
Pematangan buah
Tanam – panen buah
Perkaratan besi
Penuaan (manusia)
Peluruhan radioaktif
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
Waktu
<1s
hari/bulan
bulan
minggu/bulan/thn
tahun
ms – trilyun
tahun
20
Laju reaksi (r)
 Perubahan
konsentrasi reaktan atau
produk terhadap waktu
 Pengurangan konsentrasi reaktan
 Penambahan konsentrasi produk
 Secara
Dengan
berjalannya
waktu
matematis, untuk reaksi:
AB
Laju reaksi = r = -d[A]/dt = d[B]/dt
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
21
Laju reaksi
dapat dipengaruhi oleh
 Konsentrasi
 Luas
reaktan
permukaan
 Temperatur
 Ada
Faktor
paling dominan,
tergantung
jenis reaksi
tidaknya katalis
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
22
Mempelajari Faktor-faktor Laju Reaksi

Prinsip desain eksperimen:
 variasi 1 faktor;
 jaga agar faktor lain tetap.
Mg (s) + 2 HCl (aq)  MgCl2 + H2 (g)
 Luas muka:
 Sejumlah tertentu pita Mg (misal 1 cm) divariasi ukuran
potongannya (1 cm; 0,75 cm; 0,5 cm; 0,25 cm; 0,1 cm)
 Direaksikan dengan HCl konsentrasi tertentu (misalnya 1
M)
 Pada suhu tertentu (misalnya 300C) & tanpa katalis
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
23
Mempelajari Faktor-faktor Laju Reaksi
Mg (s) + 2 HCl (aq)
MgCl2 + H2 (g)
 Bagaimana
desain eksperimen untuk
mempelajari pengaruh:
 Konsentrasi HCl:
 Suhu:
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
24
Laju Reaksi
Laju Rata-rata
Laju pada
selang waktu
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
Laju Sesaat
Laju pada
t tertentu
25
Laju rata-rata
 Rerata
perubahan konsentrasi reaktan
atau produk dalam selang waktu tertentu
 Secara matematis, untuk reaksi:
AB
Laju rata-rata
D[A]
laju = Dt
D[B]
Dt
laju =
D[A] = perubahan konsentrasi A dalam
selang waktu Dt
D[B] = perubahan konsentrasi B dalam
selang waktu Dt
Karena [A] menurun terhadap waktu, D[A] bernilai negatif.
26
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
A 
B
waktu
D[A]
laju = Dt
laju =
D[B]
Dt
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
27
Secara kasat mata
Br2 (aq) + HCOOH (aq)
2Br - (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (g)
waktu
Perubahan warna dengan berjalannya waktu
[Br2] a Intensitas warna coklat-kuning
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
28
Br2 (aq) + HCOOH (aq)
2Br - (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (g)
Analisis Instrumen
waktu
393 nm
cahaya
Detektor
393 nm
Br2 (aq)
[Br2] a Absorbansi
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
29
Br2 (aq) + HCOOH (aq)
2Br - (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (g)
Hitunglah laju rata-rata
pada:
a) 200 s pertama
b) dari 300 s hingga
350 s
[Br2]akhir – [Br2]awal
D[Br2]
Laju rata-rata = =Dt
takhir - tawal
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
30
Laju sesaat
kemiringan
garis singgung
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
Laju sesaat = laju pada saat tertentu
31
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
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
32
Tulislah persamaan laju untuk reaksi di bawah ini:
CH4 (g) + 2O2 (g)
CO2 (g) + 2H2O (g)
D[CH4]
D[CO2]
1 D[O2]
1 D[H2O]
laju = =
==
Dt
Dt
Dt
2 Dt
2
Jika konsentrasi O2 menurun dengan laju
0,10 M/s, berapakah laju reaksinya?
Berapakah laju terbentuknya CO2?
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
33
Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju:
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 + ….
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
34
Laju reaksi = k [A]m[B]n ….
k
• semakin besar k;
laju reaksi makin besar
• k tergantung pada:
• jenis reaksi
m&n
• m & n dapat berupa:
• bil bulat (-, 0, +)
• pecahan
• m & n umumnya tidak
• konsentrasi katalis
terkait dengan koefisien
• temperatur
reaksi
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
35
Apa pengaruh
konsentrasi
terhadap laju?
laju = k [Br2]
laju
= konstanta laju
k=
[Br2]
= 3,50 x 10-3 s-1
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
36
Penurunan
Persamaan Laju Reaksi
Bentuk
d [ A]
r
 k [ A]m
dt
Integral
Bentuk
d [ A]
 [ A]m    kdt
Diferensial
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
37
Jika m = 1, bagaimana pers. laju?
d [ A]

 k [ A]
dt
Bentuk
Diferensial
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
Bentuk
Integral
d [ A]


k
dt
 A

38
Jika m = 1, bagaimana pers. laju?
d [ A]
 A  k  dt
ln [ A]  k t  C
ln [ A]  k t  C
[ A2 ]
ln
  k (t 2  t1 )
[ A1 ]
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
[ A1 ]
ln
 k (t2  t1 )
[ A2 ]
39
Orde 1: ln [A] vs t; garis lurus
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
40
Turunkan pers. laju reaksi
agardiperoleh pers. garis lurus
 Untuk
reaksi orde 0
 Untuk
reaksi orde 1
 Untuk
reaksi orde 2
UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
41
Pendalaman
Definisi kata-kata kunci & uji pemahaman
konsep (contoh: 14.7 s.d. 14.14)
 Menuliskan rumus laju untuk suatu reaksi
berdasarkan hilangnya reaktan & munculnya
produk (contoh: 14.5)
 Menghitung laju reaksi rata-rata
 Menghitung laju reaksi sesaat (contoh: 14.15)
 Menghitung konstanta laju reaksi (contoh
14.16)

UIN Sunan Kalijaga
Yogyakarta
42
UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta, Indonesia
See you next week!