Halaman
81Laju Reaksi SMA Jilid 2Gambar 3.1 Proses laju reaksiSumber: Ensiklopedi Iptek Kimia dan UnsurPada bab ketiga ini akan dipelajari tentang pengertian laju reaksi,faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi, dan teori tumbukan.BAB 3LAJU REAKSI
82KIMIA SMA Jilid 2Reaksi-reaksi kimia berlangsung dengan laju yangberaneka ragam. Ada reaksi yang lambat dan ada pula reaksiyang cepat. Perkaratan besi, reaksi-reaksi kimia dalam tubuh,dan reaksi antara bahan cat dan oksigen merupakan contohreaksi yang berlangsung lambat. Reaksi antara larutan asamdan basa atau reaksi pembakaran campuran bensin dan udaradi dalam mesin kendaraan bermotor merupakan contoh reaksiyang sangat cepat.Hal apa yang dijadikan ukuran untuk menentukanlajureaksi dan mengapa ada reaksi yang cepat dan lambat? Konseplaju reaksi dan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi akanmenjawab pertanyaan itu. Selanjutnya, teori laju reaksi akanmemberikan gambaran tentang jalannya reaksi dan akanmenjelaskan alasan-alasan mengapa berbagai faktor dapatmemengaruhi laju reaksi.Pengetahuan tentang laju reaksi sangat bermanfaat bagikegiatan (industri) yang menggunakan berbagai reaksi kimiadalam proses produksinya. Karena waktu, tenaga, dan biayasangat berarti, maka laju reaksi yang cepat dan terkendali akanmenguntungkan industri tersebut.Dalam bab ini akan dibahas berbagai hal tentang lajureaksi.Tujuan PembelajaranSetelah melakukan percobaan, diharapkan siswa mampu:1. Menuliskan ungkapan laju reaksi.2. Menentukan orde reaksi berdasarkan hasil percobaan.3. Menggambarkan grafik laju reaksi.4. Menjelaskan penerapan laju reaksi dalam industri kimia.Bab 3Laju Reaksi
83Laju Reaksi SMA Jilid 2Kata laju mempunyai hubungan dengan selang waktu.Apabila waktu yang diperlukan singkat, berarti lajunya besar.Sebaliknya, jika selang waktunya panjang, dikatakan bahwalajunya kecil. Jadi, laju berbanding terbalik dengan waktu.Reaksi kimia menyatakan perubahan suatu zat menjadizat lain, yaitu perubahan suatu pereaksi menjadi hasil reaksi.Perubahan ini dinyatakan dalam sebuah persamaan reaksi.Di dalam sebuah persamaan reaksi, jumlah relatif zat-zatpereaksi dan hasil reaksi dapat dilihat dari koefisien reaksinya.Contoh:Pada percobaan serbuk besi yang dibubuhkan padalarutan HCl terjadi reaksi sebagai berikut.Fe(s) + 2 HCl(aq)o FeCl2(aq) + H2(g)Perubahan diamati selama 10 menit ditilik dari peng-ukuran banyaknya sisa Fe dan hasil gas H2 yang diperoleh,diperoleh data sebagai berikut.Ditilik dari laju terpakainya Fe tiap detik:Laju reaksi = laju bereaksinya Fe=jumlah Fe yang bereaksiselang waktu=0,1 mol600 detik = 0,000167 moldetik–1A. Pengertian Laju ReaksiZatReaktanFeProdukH2Perubahantelah bereaksi sebanyak5,6 gram atau 0,1 molterbentuk 2,24 liter H2atau 0,1 molAkhir4,4 gram2,24 literSelang waktu10 menit10 menitPermulaan10 gram0 liter
84KIMIA SMA Jilid 2Ditilik dari laju terbentuknya gas H2 tiap detik:Laju reaksi = laju terbentuknya gas H2=2jumlah H yang terbentukselang waktu=0,1 mol600 detik = 0,000167 moldetik–1Berlaku hubungan: Laju reaksi = perubahan konsentrasiselang waktuLaju reaksi didefinisikan sebagai perubahan konsen-trasi pereaksi atau hasil reaksi persatuan waktu. Atau dapatjuga didefinisikan sebagai banyaknya mol zat per liter (untukgas atau larutan) yang berubah menjadi zat lain dalam satusatuan waktu. Konsep laju reaksi dapat dirumuskan, sebagaiberikut.r = ''ctr= laju reaksi'c= perubahan konsentrasi't= perubahan waktuContoh:Pada reaksi A menjadi B diketahui bahwa konsentrasi Amula-mula 8 M, setelah 3 detik menjadi 2 M. Tentukanlaju reaksinya!Jawab:'c= (8 – 2) M = 6 M't= 3 detikr=''63ct=2 M/detikHubungan perubahan konsentrasi dan waktu untukreaksi perubahan A menjadi B dapat digambarkan ke dalambentuk diagram berikut ini.
85Laju Reaksi SMA Jilid 2xPada awal reaksi [A] maksimal, sedangkan [B] = O (zat Bbelum terbentuk).xLaju reaksi pada tahap awal berlangsung cepat karena[A] makin kecil. Sebaliknya, [B] mula-mula kecil, makin lamamakin besar.Proses berlangsungnya reaksi kimia dipengaruhi olehbeberapa faktor. Faktor-faktor ini akan memengaruhi jumlahtumbukan antarmolekul dari zat-zat yang bereaksi. Suatu reaksiakan berlangsung lebih cepat jika tumbukan antarpartikel darizat-zat pereaksi lebih sering terjadi dan lebih banyak. Sebalik-nya, reaksi akan berlangsung lebih lambat jika hanya sedikitpartikel dari zat-zat pereaksi yang bertumbukan.Beberapa faktor yang memengaruhi laju reaksi, antaralain:1. konsentrasi;2. luas permukaan sentuhan;3. temperatur;4. katalis.B. Faktor-faktor yang MemengaruhiLaju Reaksikonsentrasiwaktu[B][A]Gambar 3.2 Diagram laju reaksi
86KIMIA SMA Jilid 21. Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksiLaju reaksi dari berbagai reaksi biasanya berbeda-beda, ada yang cepat dan ada yang lambat. Salah satufaktor yang memengaruhi laju reaksi di antaranya adalahkonsentrasi pereaksi.Persamaan laju reaksi merupakan persamaanaljabar yang menyatakan hubungan laju reaksi dengankonsentrasi pereaksi. Persamaan laju reaksi atau hukumlaju reaksi dapat diperoleh dari serangkaian eksperimenatau percobaan. Dalam setiap percobaan, konsentrasisalah satu pereaksi diubah-ubah, sedangkan konsentrasipereaksi lain dibuat tetap.Secara umum ditulis menurut persamaan reaksisebagai berikut.a A + b B o c C + d Ddan persamaan laju reaksinya:r = k [A]m [B]nr= laju reaksik= tetapan laju reaksim, n= orde (tingkat) reaksi pada pereaksi A dan BOrde reaksi hanya dapat ditentukan secara ekspe-rimen. Orde reaksi pada reaksi keseluruhan disebut ordereaksi total. Besarnya orde reaksi total adalah jumlahsemua orde reaksi pereaksi. Jadi, orde reaksi total (ordereaksi) pada reaksi tersebut adalah m + n.Berikut ini terdapat beberapa contoh reaksi danrumus laju reaksi yang diperoleh dari hasil eksperimen.Rumus laju reaksihasil eksperimenr = k [H2] [NO]2r = k [H2] [I2]r = k [HI]2r = k [H2] [SO2]r = k [H2O2]2Reaksi2 H2(g) + 2 NO(g)o 2 H2O(g) + N2(g)H2(g) + I2(g)o 2 HI(g)2 HI(g)o H2(g) + I2(g)2 H2(g) + SO2(g)o 2 H2O(g) + S(g)2 H2O2(aq)o 2 H2O(l) + O2(g)
87Laju Reaksi SMA Jilid 2Berdasarkan persamaan laju reaksi dapat ditentukantingkat (orde) reaksi.Contoh:Untuk reaksi 2 H2(g)+ 2 NO(g)o H2O(g)+ N2(g)denganpersamaan laju reaksi r = k [H2] [NO2]2, mempunyaitingkat (orde) pertama terhadap H2 dan tingkat (orde)kedua terhadap NO, sehingga keseluruhan merupakantingkat (orde) ketiga.Contoh soal:Pada temperatur 273 °C, gas brom dapat bereaksidengan nitrogen monoksida menurut persamaanreaksi:2 NO(g) +Br2(g)o 2 NOBr(g)Data hasil eksperimen dari reaksi itu adalah sebagaiberikut.Tentukan:a. tingkat reaksi terhadap NO;b. tingkat reaksi terhadap Br2;c. tingkat reaksi total;d. persamaan laju reaksinya;e. tetapan laju reaksi (k)!Penyelesaian:Misal persamaan laju reaksi: r = k [NO]m[Br2]na. Untuk menentukan tingkat reaksi terhadap NO di-gunakan [Br2] yang sama, yaitu percobaan 1 dan 4.Per-cobaan12345Konsentrasi awal (mol.L–1)NO0,10,10,10,20,3Br0,050,100,200,050,05Laju reaksi(mol.L–1detik–1)612242454
88KIMIA SMA Jilid 214rr=>@>@14NONOmn624=§· ̈ ̧©¹0,10, 2m14=§· ̈ ̧©¹12mm=2Tingkat reaksi terhadap NO = 2b. Untuk menentukan tingkat reaksi terhadap Br2 di-gunakan [NO] yang sama, yaitu percobaan 1 dan 2.12rr=>@>@2122BrBrnn612=§· ̈ ̧©¹0, 050,10n12rr=>@>@14NONOmn12=§· ̈ ̧©¹12nn=1Tingkat reaksi terhadap Br2 = 1c. Tingkat reaksi total = m + n = 2 + 1 = 3d. Persamaan reaksi:r = k [NO]m [Br2]nr = k [NO]2 [Br2]e. Untuk menentukan harga k, dapat diambil salah satudata hasil percobaan, misalnya data percobaan 1.r1= >@>@2121NOBrkk= >@>@12121NOBrr = 1121216 molL s(0,1) (0,05)(molL ) (molL )k= 1,2 u 104 mol–2L–2s–1
89Laju Reaksi SMA Jilid 2PercobaanLaju ReaksiTujuan:Menentukan tingkat reaksi terhadap pereaksi untuk reaksiantara larutan asam klorida dengan larutan natriumtiosulfat menurut reaksi sebagai berikut.2 HCl(aq) + Na2S2O3(aq)o 2 NaCl(aq) + H2O(l) + SO2(g) + S(s)Alat dan BahanCara Kerja1. Buatlah tanda silang dengan tinta hitam pada sehelaikertas, kemudian letakkan sebuah gelas kimia di atastanda silang tersebut. Ukur 10 mL larutan HCl 2 Mdan masukkan ke dalam gelas kimia tersebut.2. Dengan silinder ukur yang lain, ambillah 20 mL larutannatrium tiosulfat 0,1 M. Kemudian tuangkan ke dalamgelas kimia yang berisi larutan HCl di atas. Catat waktusejak penuangan sampai tanda silang tidak tampak.3. Ulangi percobaan di atas dengan menggunakanlarutan Na2S2O3 yang telah diencerkan seperti ter-tera dalam tabel 3.1 dan lengkapi datanya dari hasilpercobaanmu.4. Ulangi percobaan dengan menggunakan larutan HClyang diencerkan dengan berbagai volume, sementaralarutan Na2S2O3 volumenya tetap seperti terterapada tabel 3.2.Alat dan BahanGelas kimiaSilinder ukurJam/stop-watchLarutan HClLarutan Na2S2O3Ukuran satuan100 mL25 mL-2 M0,1 MJumlah32170 mL100 mLGambar 3.3
90KIMIA SMA Jilid 2Hasil PengamatanTabel 3.1Tabel 3.2KesimpulanDengan menjawab beberapa pertanyaan berikut ini diha-rapkan kamu dapat menarik kesimpulan yang benar.1. Buatlah grafik 1waktu(sumbu Y) terhadap konsen-trasi Na2S2O3 (sumbu X)!a. Bagaimana hubungan matematis antara 1waktudengan konsentrasi natrium tiosulfat?b. Berapa tingkat reaksi (orde reaksi) terhadapNa2S2O3?2. Buatlah grafik 1waktu terhadap konsentrasi HCl!a. Bagaimana hubungan matematis antara 1waktuterhadap [HCl]?b. Berapa tingkat reaksi terhadap HCl?3. Berapa tingkat reaksi totalnya?4. Tuliskan persamaan laju reaksi di atas!5. Buatlah kesimpulan dari percobaan di atas!VolumeHCl 2 M(mL)10101010Volume (mL)Na2S2O32015105Air051015Jumlah30303030[Na2S2O3]awal........................................................waktu(detik)........................................................1waktu........................................................VolumeNa2S2O3(mL)10101010Volume (mL)HCl 2 M2015105Air051015Jumlah30303030[HCl]awal........................................................waktu(detik)........................................................1waktu........................................................
91Laju Reaksi SMA Jilid 22. Luas permukaan sentuhanLuas permukaan sentuhan an-tara zat-zat yang bereaksi merupa-kan suatu faktor yang memengaruhikecepatan reaksi bagi campuranpereaksi yang heterogen, misalnyaantara zat padat dan gas, zat padatdengan larutan, dan dua macam zatcair yang tak dapat campur. Reaksikimia dapat berlangsung jika molekul-molekul, atom-atom, atau ion-ion darizat-zat pereaksi terlebih dahulu ber-tumbukan. Hal ini terjadi jika antarazat-zat yang akan bereaksi terjadikontak. Semakin luas permukaan sen-tuhan antara zat-zat yang bereaksi,semakin banyak molekul-molekulyang bertumbukan dan semakin cepatreaksinya.Pada reaksi antara zat padatdan gas atau antara zat padat danlarutan, kontak terjadi di permukaan zatpadat itu. Kontak yang terjadi antaradua zat cair yang tidak dapat bercampurterjadi pada bidang batas antarakedua macam zat cair tersebut.Untuk membuktikan pengaruhluas permukaan sentuhan antara zat-zat yang bereaksiterhadap laju reaksinya, dapat diambil contoh reaksi an-tara pualam dan larutan HCl yang berlangsung menurutpersamaan sebagai berikut.CaCO3(g) + 2 HCl(aq)o CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(aq)Gambar 3.4Pengaruh luas permukaan padalaju reaksiCO2HClbutiranCaCO3CO2HClserbukCaCO3
92KIMIA SMA Jilid 2Pada percobaan pertama digunakan CaCO3 ber-bentuk butiran dan pada percobaan kedua digunakanCaCO3berupa serbuk. Harus diperhatikan bahwa padakedua percobaan itu massa CaCO3 dan konsentrasilarutan HCI yang digunakan harus sama. Perbedaankecepatan reaksi tersebut dapat diketahui dengan mem-bandingkan volume gas CO2 yang terbentuk selamaselang waktu tertentu yang sama.Ternyata volume CO2 yang dihasilkan pada per-cobaan pertama lebih sedikit daripada yang diperolehpada percobaan kedua. Hal ini membuktikan bahwa lajureaksi yang menggunakan serbuk CaCO3 lebih besardaripada yang menggunakan butiran CaCO3.Data hasil eksperimen tercantum dalam tabel dibawah ini.Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkanbahwa pualam berbentuk butiran lebih cepat bereaksidengan larutan HCI daripada pualam berbentuk kepingan.Dalam massa yang sama, pualam butiran mempunyai luaspermukaan sentuhan lebih besar daripada luas per-mukaan satu keping pualam.Pada sistem heterogen, laju reaksi dipengaruhipula oleh luas permukaan sentuhan pereaksi. Untukpereaksi yang berwujud padat makin diperkecil ukuranpartikel makin besar jumlah luas permukaan sentuhan-nya, makin cepat reaksi berlangsung. Dalam kehidupansehari-hari pengaruh luas permukaan sentuhan pereaksidapat ditunjukkan bahwa kayu yang dipotong-potong kecillebih cepat rusak daripada kayu balokan.Percobaan12HCl 3 M (mL)55Pualam (0,3 g)butiran sebesar pasirsatu kepingWaktu (sekon)3560
93Laju Reaksi SMA Jilid 23. Pengaruh temperaturPercobaanTujuan:Menyelidiki pengaruh temperatur terhadap laju reaksiantara larutan Na2S2O3 dengan larutan HCl.Langkah Kerja:1. Sediakan 20 cm3 Na2S2O3 0,2 M dalam gelaskimia, panaskan sampai temperatur 30 oC. Letak-kan pada kertas bertanda silang.2. Tambahkan 20 cm3 HCl 2 M pada larutan Na2S2O3.Catat waktunya saat penambahan sampai tandasilang tidak kelihatan.3. Ulangi percobaan pada temperatur 40 oC dan50 oC.Tabel Pengamatan:Pertanyaan:Berdasarkan percobaan di atas, bagaimana pengaruhtemperatur terhadap laju reaksi?Percobaan123Temperatur Na2S2O3...............................................................................................................Waktu yangdigunakan (detik)...............................................................................................................Contoh data pengamatan suatu percobaan diperoleh datasebagai berikut.Gelas kimiaTemperatur (°C)Waktu (detik)I2730II3715III477,5Gambar 3.5
94KIMIA SMA Jilid 2Berdasarkan data tersebut disimpulkan bahwamakin tinggi temperatur pereaksi, makin cepat laju reaksi-nya. Untuk setiap kenaikkan temperatur sebesar 10 °Claju reaksi menjadi dua kali lebih cepat dari semula.Laju reaksi bergantung pada temperatur, hal iniditunjukkan dalam hukum laju reaksi melalui tetapan lajuyang diperoleh dengan mengubah temperatur secarabervariasi. Hampir dalam setiap hal, laju reaksi bertambahdengan naiknya temperatur.4. Pengaruh katalisKatalis dapat mempengaruhi laju reaksi. Umumnyakatalis dapat meningkatkan laju reaksi tetapi tidakmengalami perubahan yang kekal dalam reaksi itu. Bagai-mana kerja katalis dan mengapa katalis dapat meningkat-kan laju reaksi? Untuk lebihjelas lakukan percobaanberikut ini.PercobaanTujuan:Pada percobaan ini akan diselidiki pengaruh katalispada reaksi penguraian H2O2 menjadi H2O dan O2.Cara Kerja:(1)(2)(3)20 mLH2O2 5%20 mLH2O2 5%20 mLH2O2 5%1 mL NaCl1 mL FeCl3
95Laju Reaksi SMA Jilid 2Berdasarkan teori tumbukan, katalis berperanmenurunkan energi aktivasi. Katalis mengubah langkahreaksi dari yang energi aktivasinya tinggi ke arah reaksidengan energi aktivasi lebih rendah.Tabel Pengamatan:1. Bandingkan jumlah gas yang terbentuk pada per-cobaan (1), (2), dan (3)!2. Bagaimana warna FeCl3 sebelum direaksikan?3. Bagaimana warna FeCl3 selama reaksi berlang-sung dan setelah reaksi?Pertanyaan:Berdasarkan percobaan tersebut, jawablah pertanya-an berikut!1. Percobaan manakah yang reaksinya berlang-sung paling cepat?2. Zat apakah yang memengaruhinya?3. Apakah zat tersebut berubah pada saat bereaksi?Jelaskan!4. Zat tersebut diberi nama katalis. Apakah yangdimaksud katalis?Reaksi kimia terjadi sebagai akibat tumbukan antaramolekul-molekul. Jumlah tumbukan antara molekul-molekul persatuan waktu disebut frekuensi tumbukan. Besar frekuensitumbukan ini dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain:1. konsentrasi;2. suhu, dan3. luas permukaan bidang sentuh.C. Teori Tumbukan
96KIMIA SMA Jilid 2Semakin besar konsentrasi suatu larutan, semakinbanyak molekul yang terkandung di dalamnya. Dengandemikian, semakin sering terjadi tumbukan di antaramolekul-molekul tersebut. Hal itu berarti hanya sebagiandari tumbukan molekul yang menghasilkan reaksi. Keadaanitu didasarkan pada 2 faktor, yaitu:1. hanya molekul-molekul yang lebih energik yang akanmenghasilkan reaksi sebagai hasil tumbukan;2. kemungkinan suatu tumbukan tertentu untuk meng-hasilkan reaksi kimia tergantung dari orientasi molekulyang bertumbukan.Energi minimum yang harus dimiliki molekul untukdapat bereaksi disebut energi pengaktifan (Ea). Ber-dasarkan teori kinetik gas, molekul-molekul gas dalamsatu wadah tidak mempunyai energi kinetik yang sama,tetapi bervariasi seperti ditampilkan pada gambar 3.6 disamping.Pada suhu yang lebih tinggi (T2), fraksi molekulyang mencapai energi pengaktifan sebesar x2, distribusienergi melebar. Energi kinetik molekul rata-rata meningkat dengankenaikkan suhu sehingga lebih banyak molekul yang memilikienergi lebih besar dari energi pengaktifan. Akibatnya, reaksimakin sering terjadi dan laju reaksi juga semakin meningkat.Laju reaksi kimia tergantung pada hasil kali frekuensitumbukan dengan fraksi molekul yang memiliki energi samaatau melebihi energi pengaktifan. Karena fraksi molekul yangteraktifkan biasanya sangat kecil, maka laju reaksi jauh lebihkecil daripada frekuensi tumbukannya sendiri. Semakin tingginilai energi pengaktifan, semakin kecil fraksi molekul yangteraktifkan dan semakin lambat reaksi berlangsung.Perhatikan contoh reaksi berikut.A2(g) + B2(g) o 2 AB(g)Gambar 3.6 Distribusi energimolekul-molekul gasEnergi aktivasiT2T1Suhu: > TT21Earata-rataEnergi kinetik
97Laju Reaksi SMA Jilid 2Menurut pengertian teori tumbukan, selama tumbukan antaramolekul A2 dan B2 (dianggap) ikatan A–A dan B–B putus danterbentuk ikatan A–B. Pada gambar 3.7 ditunjukkan bahwaanggapan itu tidak selamanya berlaku untuk setiap tumbukan.Molekul-molekul harus mempunyai orientasi tertentu agartumbukan efektif untuk menghasilkan reaksi kimia. Pada gambar3.7 ditunjukkan bahwa jumlah tumbukan yang orientasinya tidakmemungkinkan terjadi reaksi umumnya lebih banyak daripadajumlah tumbukan yang memungkinkan terjadinya reaksi. Hal ituberarti peluang suatu tumbukan tertentu untuk menghasilkanreaksi umumnya kecil.1. Luas permukaan sentuhanMakin luas permukaan sentuhan antara zat-zatpereaksi, makin banyak molekul-molekul pereaksi yangbertumbukan. Dengan demikian, kemungkinan terjadireaksi semakin besar sehingga reaksi lebih cepat ber-langsung.2. Sifat kimia pereaksiSenyawa-senyawa ion lebih cepat bereaksi dari-pada senyawa-senyawa kovalen. Pada setiap tumbukanyang terjadi antara ion positif dan ion negatif selalu dihasil-Gambar 3.7 Tumbukan molekul dan reaksi kimia(a) Tumbukan yang tidak memungkinkan terjadinya reaksi.(b) Tumbukan yang memungkinkan terjadinya reaksi.(a)(b)AABBBBBBBBAAAAAA
98KIMIA SMA Jilid 2kan reaksi sebab tidak ada energi tumbukan yang diperlu-kan untuk memutuskan ikatan terlebih dahulu. Lain halnyadengan reaksi antara senyawa-senyawa kovalen yangtidak setiap tumbukan dapat menghasilkan reaksi.3. KonsentrasiDalam konsentrasi yang besar, jumlah partikel persatuan volume juga besar. Kemungkinan terjadinya tum-bukan antarpartikel di dalamnya lebih besar jika diban-dingkan dengan yang terjadi pada konsentrasi yangrendah. Dengan demikian makin besar konsentrasi zatyang bereaksi, makin banyak partikel yang bereaksi persatuan waktu dan makin besar laju reaksinya.Pada beberapa jenis reaksi, perbesaran konsentrasipereaksi tidak selalu mempercepat reaksi atau perbesarankonsentrasi tidak sebanding dengan perbesaran lajureaksinya. Hal ini dijelaskan dengan teori tumbukan sebagaiberikut.Agar pereaksi dapat bereaksi, terlebih dahulu harusterjadi tumbukan antara partikel-partikel zat pereaksitersebut. Pada reaksi sederhana, yaitu reaksi yang berlang-sung satu tahap, perubahan konsentrasi pereaksi sebandingdengan perubahan kecepatan reaksinya. Misalnya, padareaksi sederhana A + B o C jika konsentrasi A dijadikan2 kali dan konsentrasi B tetap, maka laju reaksi akan menjadi2 kali pula. Demikian pula, jika konsentrasi B dijadikan 2 kalidan konsentrasi A tetap. Pada reaksi yang tidak sederhana,tumbukan antara partikel-partikel pereaksi tidak langsungmenghasilkan hasil akhir. Reaksi ini dapat terjadi pada reaksiyang melibatkan satu jenis pereaksi atau lebih. Reaksi yangmelibatkan lebih dari dua partikel seperti dalam reaksi2 H2 + 2 NO o N2 + 2 H2O tidak mungkin terjadi karenatumbukan sekaligus antara 4 partikel pada satu titik dansatu saat yang sama. Tumbukan hanya mungkin terjadiantara dua partikel. Oleh karena itu, diperkirakan bahwareaksi yang tidak sederhana berjalan tahap demi tahap yang
99Laju Reaksi SMA Jilid 2pada setiap tahap hanya terjadi tumbukan antara duapartikel. Pada contoh reaksi di atas, diperkirakan reaksiberjalan melalui tahap-tahap sebagai berikut.Tahap 1 : NO(g) + NO(g) N2O2(g) (cepat)Tahap 2 : N2O2(g) + H2(g)o N2O(g) + H2O(l) (cepat)Tahap 3 : N2O(g) + H2(g)o N2(g) + H2O(l) (lambat)2 NO(g) + 2 H2(g)o N2(g) + 2 H2O(l) (reaksi stoikiometri)Tiap-tiap tahap merupakan reaksi sederhana.Rangkaian tahap-tahap yang menerangkan jalannya suatureaksi dari awal hingga akhir disebut mekanisme reaksi.Setiap tahap mempunyai laju reaksi yang berbeda.Seringkali ditemukan bahwa di antara tahap-tahap reaksidalam mekanisme reaksi terdapat satu tahap dengan lajuyang relatif rendah. Dalam hal ini, laju reaksi secarakeseluruhan ditentukan oleh tahap yang lambat ataudengan kata lain tahap yang paling lambat dalam suatumekanisme reaksi merupakan tahap penentu laju reaksi.Pada mekanisme reaksi tersebut, tahap ketigamerupakan tahap yang menentukan laju reaksi kese-luruhan.r = k [N2O] [H2]Oleh karena N2O tidak terdapat dalam reaksi stoi-kiometri, maka konsentrasi N2O pada persamaan lajureaksi harus dieliminasi. Hal ini dapat dilakukan denganmemperhatikan reaksi tahap 1. Reaksi tahap 1 merupakanreaksi yang berjalan dua arah dengan laju yang sama(reaksi kesetimbangan).rke kanan=rke kirirke kanan=kc [NO]2rke kiri=kcc [N2O2]kc [NO]2=kcc [N2O2]+
100KIMIA SMA Jilid 2Berdasarkan stoikiometri reaksi tahap 2, dapatdilihat bahwa [N2O2] sama dengan [N2O]kc [NO]2 = kcc [N2O][N2O] = kc/ kcc [NO]2Jadi, r = kkc/ kcc [NO]2 [H2] atau jika kkc/ kcc = K, makar = K [NO]2 [H2]Reaksi merupakan orde ketiga dan ini sesuai dengan hasileksperimen.4. SuhuKenaikkan suhu mempercepat reaksi karena de-ngan kenaikkan suhu gerakan partikel semakin cepat.Energi kinetik partikel-partikel semakin bertambah sehinggamakin banyak terjadi tumbukan yang efektif. Dengandemikian, makin banyak partikel-partikel yang bereaksi.5. KatalisKatalis adalah zat yang dapat meningkatkan lajureaksi tanpa mengakibatkan perubahan kimia yang kekalbagi zat itu sendiri. Setelah reaksi kimia berlangsung,katalis terdapat kembali dalam keadaan dan jumlah yangsama dengan sebelum reaksi.Telah dijelaskan bahwa agar terjadi reaksi, partikel-partikel zat harus memiliki energi minimum tertentu yangdisebut energi pengaktifan. Dalam hal ini, katalis berfungsiuntuk menurunkan sejumlah energi pengaktifan agar re-aksi dapat berlangsung.Berikut ini diberikan contoh pengaruh katalis terha-dap energi pengaktifan suatu reaksi.a. Reaksi: 2 N2O(g) o 2 N2(g) + O2(g)Reaksi ini membutuhkan energi pengaktifan sebesar247 kJ jika tanpa katalis. Akan tetapi, dengan memberi-kan logam platina (Pt) sebagai katalis, energi peng-aktifannya berkurang menjadi 138 kJ.
101Laju Reaksi SMA Jilid 2PereaksiHasilKoordinat reaksiEnergi potensialb. Reaksi: 2 HI(g) o H2(g) + I2(g)Reaksi ini membutuhkan energi pengaktifan sebesar184 kJ jika tanpa katalis. Akan tetapi, dengan memberi-kan logam emas (Au) sebagai katalis, energi peng-aktifannya berkurang menjadi 59 kJ.Peranan katalis dalam menurunkan energi pengaktifanditunjukkan pada gambar 3.8.Jenis katalisKatalis digolongkan sebagai katalis homogen danheterogen. Katalis homogen adalah katalis yang memilikifase yang sama dengan pereaksi dan bekerja melaluipenggabungan dengan molekul atau ion pereaksi mem-bentuk keadaan ‘antara’. Keadaan antara ini bergabungdengan pereaksi lainnya membentuk produk dan setelahproduk dihasilkan, katalis melakukan regenerasi sebagaizat semula.Suatu katalis heterogen adalah katalis yang berbedafase dengan pereaksi dan produk. Katalis ini biasanyapadatan dalam pereaksi gas atau cairan, dan reaksi terjadipada permukaan katalis heterogen. Untuk alasan ini, katalisbiasanya dipecah-pecah menjadi butiran halus.Gambar 3.8Katalis menurunkan energi pengaktifan sehinggamemperbesar laju reaksiEaE’aE’a < EaEa = Energi pengaktifantanpa katalisE’a = Energi pengaktifandengan katalis
102KIMIA SMA Jilid 21. Laju reaksi adalah laju perubahan konsentrasi pereaksi atau produk. Kitadapat mendefinisikan laju reaksi dalam bentuk perubahan konsentrasi setiappereaksi atau produk, dan kita dapat menghubungkan berbagai definisi inimelalui stoikiometri reaksi.2. Hukum laju adalah suatu persamaan yang menunjukkan hubungan antaralaju reaksi tertentu dengan konsentrasi pereaksinya. Umumnya, hukum lajuberbentukr = k [X]a [Y]b [Z]ck adalah tetapan laju, [X], [Y], [Z] adalah konsentrasi pereaksi, dan a, b, cadalah orde reaksi.3. a. Orde reaksi merupakan jumlah keseluruhan orde pereaksi, yang dapatberharga 0, 1, 2, dan pecahan atau negatif.b. Orde reaksi tidak ada hubungan dengan koefisien stoikiometri pereaksi.4. Mekanisme reaksi adalah urutan kejadian molekuler yang menghasilkanperubahan kimia secara keseluruhan. Tahap-tahap mekanisme dinamakanreaksi elementer yang orde kinetiknya cocok dengan kemolekularitasannya.5. Tahap reaksi elementer dalam mekanisme reaksi yang menentukan lajureaksi adalah tahap yang paling lambat. Dengan kata lain, tahap palinglambat adalah tahap penentu laju reaksi.6. Laju reaksi dalam sistem heterogen bergantung pada luas permukaan antaradua fase yang bersentuhan.7. Katalis meningkatkan laju reaksi tanpa turut bereaksi. Konsentrasi katalisdalam sistem homogen diperhitungkan dalam persamaan laju. Dalam sistemheterogen, atau permukaan katalis, katalis berbeda fase dengan pereaksi.8. Katalis homogen melakukan pengaruh kinetiknya dengan cara mengubahtahap penentu laju dalam mekanisme reaksi menjadi lebih cepat, dan padaakhir reaksi katalis diperoleh kembali.9. Dalam katalis heterogen, molekul pereaksi diserap secara kimiawi pada pusataktif di permukaan katalis, selanjutnya molekul bereaksi dan produk reaksiberdifusi dari permukaan.
103Laju Reaksi SMA Jilid 2A. Berilah tanda silang (X) pada huruf A, B, C, D, atau E di depan jawabanyang tepat!1. Pernyataan yang benar tentanglaju reaksi adalah ....A. berubahnya jumlah zat pereaksiB. berubahnya jumlah zat hasilreaksiC. bertambahnya zat reaktan tiapsatuan waktuD. berkurangnya zat hasil tiapsatuan waktuE. berkurangnya zat reaktan ataubertambahnya zat hasil tiapsatuan waktu2. Berikut ini faktor yang memenga-ruhi laju reaksi, kecuali ....A. konsentrasi zatB. temperaturC. luas permukaanD. katalisatorE. warna zat3. Laju reaksi yang paling cepat ter-dapat pada ....A. 250 mL HCl 0,5 M + 250 mLNaOH 0,5 MB. 250 mL HCl 0,4 M + 250 mLNaOH 0,4 MC. 250 mL HCl 0,3 M + 250 mLNaOH 0,3 MD. 500 mL HCl 0,2 M + 500 mLNaOH 0,2 ME. 500 mL HCl 0,1 M + 500 mLNaOH 0,1 M4. Reaksi A o B mempunyai lajureaksi = a pada suhu 25 °C. Bilasetiap suhu naik 10 °C laju reaksimenjadi 3 kalinya, maka laju reaksipada suhu 55 °C adalah sebesar....A. 3aD. 27aB. 8aE. 30aC. 9a5. Data percobaan:Laju reaksi yang paling cepatadalah ....A. 1D. 4B. 2E. 5C. 3No.12345Logam MgBatanganButiranButiranSerbukBatangan[HCl]0,1 M0,1 M0,2 M0,2 M0,2 MSuhu20 °C20 °C30 °C30 °C30 °C
104KIMIA SMA Jilid 210. Untuk reaksi: A + B o zat hasil,bila diketahui:a. Konsentrasi awal A dinaikkan2 kali lipat pada konsentrasi Byang tetap, maka laju reaksimenjadi dua kali lebih besar.b. Konsentrasi awal A dan Bmasing-masing dinaikkan 2 kalilipat, maka reaksi menjadi 8 kalilebih besar.Maka rumusan persamaan lajureaksinya adalah ....A.r = k[A]B.r = k[A] [B]C.r = k[A]2D.r = k[A][B]2E.r = k[A]2 [B]11. Kenaikkan suhu akan memper-cepat kecepatan reaksi karena ....A. kenaikkan suhu akan memper-besar energi kinetik molekulpereaksiB. kenaikkan suhu akan memper-besar tekanan molekul pereaksiC. kenaikkan suhu akan menaik-kan energi pengaktifan zatyang bereaksiD. kenaikkan suhu akan memper-besar konsentrasi zat yangbereaksiE. kenaikkan suhu akan memper-besar luas permukaan zat pe-reaksi6. Satuan tetapan kecepatan reaksiuntuk reaksi orde dua adalah ....A. mol–1 liter+1 detik–1B. mol2 liter–1 detik–1C. mol2 liter–2 detik–1D. mol2 liter+1 detik–1E. mol–1 liter+1 detik–17. Konsentrasi dinaikkan atau ditu-runkan, tetapi laju reaksi tidak ber-ubah atau tetap, maka orde reaksi-nya adalah ....A. 0B. 1C. 28. Senyawa yang bertindak sebagaiinhibitor adalah ....A. MnO2D. NO/NO2B. V2O5E. Pt/NiC. CO9. Reaksi berikut yang mempunyailaju reaksi paling cepat adalah ....A. 3 gram batang Mg + larutan HCl0,01 MB. 3 gram batang Mg + larutan HCl0,1 MC. 3 gram serbuk Mg + larutan HCl0,1 MD. 3 gram serbuk Mg + larutan HCl0,001 ME. 3 gram serbuk Mg + larutan HCl0,01 MD.122E. 3
105Laju Reaksi SMA Jilid 2[B]r[B]r[B]r[B]r[B]r12. Reaksi 2 A + B o A2B adalahreaksi orde nol terhadap B, makagrafik yang menunjukkan laju reaksiawal dengan konsentrasi awal zatB adalah ....A.B.C.D.E.13. Data hasil percobaan untuk reaksi:A + B o hasil ....Pada percobaan 1 dan 3 laju re-aksi dipengaruhi oleh faktor ....A. konsentrasi zatB. sifat zatC. suhu sistemD. luas permukaanE. jenis zat14. Pada reaksi 2 NO(g) + 2 H2(g)oN2(g) + 2 H2O(g), diperoleh datasebagai berikut.Orde reaksi di atas adalah ....A. 0D. 3B. 1E. 4C. 2Nomorper-cobaan12345Konsentrasi[NO]2 u 10–34 u 10–36 u 10–34 u 10–34 u 10–3[H2]2 u 10–32 u 10–32 u 10–36 u 10–38 u 10–3Laju reaksi(Mdet–1)4 u 10–68 u 10–612 u 10–624 u 10–632 u 10–6Perco-baan12345Massa/bentukzat A5 g serbuk5 g larutan5 g kepingan5 g larutan5 g larutanSuhu(°C)2525252525t(detik)2030501515Konsen-trasi B(molL–1)0,10,10,10,20,1
106KIMIA SMA Jilid 215. Pada reaksi P + Q o R diperolehdata:Orde reaksinya adalah ....A. 1D. 2,5B. 1,5E. 3C. 216. Orde reaksi total pada data soalnomor 15 adalah ....A. 1D. 4B. 2E. 5C. 317. Rumus laju reaksinya adalah ....A.r = k[P] [Q] [R]B.r = k[P]2 [Q] [R]C.r = k[P]2 [R]D.r = k[P] [Q]2 [R]E.r = k[P] [R]2B. Jawablah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan tepat!1. Reaksi xoy pada suhu 30 °C dengan laju reaksi = 4 10–3 Mdet–1. Bila setiapkenaikkan suhu 10 °C laju reaksi menjadi 3 kali lebih cepat, maka tentukanlaju reaksi pada suhu 80 °C!2. Pada reaksi: 2 NO(g) + Br2(g)o 2 NOBr(g) didapat data:Tentukan:a. orde reaksi terhadap NO;b. orde reaksi terhadap Br2;c. orde total;d. rumus laju reaksi!3. Setiap suhu naik 10 °C mengakibatkan laju reaksi 2 kali lebih cepat. Bila padasuhu 35 °C reaksi berlangsung dengan kecepatan 9 molL–1 det–1, makatentukan laju reaksinya pada suhu 75 °C!4. Apakah yang dimaksud energi pengaktifan?5. Sebutkan 3 contoh katalisator positif!No.1234[NO] M0,300,300,100,20[Br2] M0,050,150,250,25Laju reaksi (Mdet–1)16485,020KonsentrasiP (M)1,2 u 10–26,0 u 10–31,2 u 10–2KonsentrasiQ (M)3,2 u 10–21,6 u 10–21,6 u 10–2Laju reaksiMs–11,4 u 10–13,5 u 10–27,0 u 10–2