Laju Reaksi

Suatu reaksi dapat terjadi bila antar zat-zat yang terlibat reaksi saling bertumbukan (terjadi kontak fisik antara yang satu dengan yang lain), namun tidak semua tumbukan tersebut menghasilkan reaksi, sebab partikel-partikel yang bertumbukan harus mempunyai energi yang cukup untuk memutuskan ikatan-ikatan.

Energi Aktivasi (Ea) adalah adalah energi minimum yang diperlukan untuk melangsungkan terjadinya suatu reaksi. Contohnya dalam reaksi endoterm dan eksoterm di bawah ini :

Jadi baik dalam reaksi endoterm (menyerap kalor) maupun eksoterm (melepas kalor) tetap butuh energi aktivasi. Semakin rendah energi aktivasinya maka semakin mudah reksi dapat berlangsung. Jika partikel-partikel bertumbukan dengan energi yang lebih rendah dari energi aktivasi, maka tidak akan terjadi reaksi. Mereka akan kembali ke keadaan semula. Bayangkanlah 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, untuk mencerai-beraikan ikatan kimia dibutuhkan energi dan untuk membentuk ikatan-ikatan baru dilepaskan energi. Umumnya, ikatan-ikatan harus diceraikan sebelum ikatan-ikatan yang baru terbentuk. Maka baik dalam reaksi endoterm maupun eksoterm tetap dibutuhkan energi untuk mencerai-beraikan ikatan-ikatan kimia untuk memulai terjadinya suatu reaksi. Energi yang dibutuhkan inilah yang disebut sebagai energi aktivasi (Ea). Ketika tumbukan-tumbukan tersebut relatif lemah, dan tidak cukup energi untuk memulai proses penceraian ikatan. Hal ini mengakibatkan partikel-partikel tersebut tidak bereaksi.

Faktor-faktor yang Mempercepat Reaksi

1. Memperluas permukaan zat padat.

2. Memperbesar konsentrasi (kepekatan) larutan.

3. Memperbesar tekanan (memampatkan volume wadah) gas.

4. Menaikkan suhu (memperbesar energi kinetiknya).

5. Menambahkan katalis (menurunkan energi aktivasi).

Efek dari Luas Permukaan pada Laju Reaksi

Semakin zat padat terbagi menjadi bagian kecil-kecil, semakin cepat reaksi berlangsung. Bubuk zat padat biasanya menghasilkan reaksi yang lebih cepat dibandingkan sebuah bongkah zat padat dengan massa yang sama. Karena bubuk padat memiliki luas permukaan yang lebih besar daripada sebuah bungkah zat padat. Semakin luas permukaan suatu zat maka semakin besar kemungkinan terjadinya tumbukan.

Efek dari Perubahan Konsenterasi Zat pada Laju Reaksi

Agar suatu reaksi dapat berlangsung, partikel zat-zat yang bereaksi pertama-tama haruslah bertumbukan. Jika konsentrasinya tinggi maka semakin mudah bertumbukan, sehingga laju reaksinya akan bertambah.

Efek dari Perubahan Tekanan pada Laju Reaksi

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. Peningkatan tekanan dari gas akan berpengaruh pada peningkatan konsentrasi. Jika Anda memilki gas dalam massa tertentu, semakin Anda meningkatkan tekanan maka semakin kecil juga volumenya. Dan jika volumenya kecil sedangkan massanya sama maka semakin tinggi konsentrasinya.

Efek dari Perubahan Suhu pada Laju Reaksi

Ketika Anda meningkatkan temperatur maka laju reaksinya akan meningkat. Laju reaksi akan berlipatganda setiap kenaikan suhu tertentu. Dan angka dari derajat suhu yang diperlukan untuk melipatgandakan laju reaksi akan berubah secara bertahap seiring dengan meningkatnya temperatur. Jika Anda memanaskan suatu benda, maka partikel-partikelnya akan bergerak lebih cepat (energi kinetiknya akan naik) sehingga frekuensi terjadinya tumbukan juga akan meningkat.

Jika suhu dinaikkan a⁰C maka reaksi terjadi b kali lebih cepat (dalam soal nilai a biasanya = 10⁰C dan nilai b = 2 kali). Laju reaksi saat suhunya dinaikkan dari T1 menjadi T2 (∆T) menjadi :

Keterangan :

 Waktu (t) yang diperlukan untuk terjadinya suatu reaksi berbanding terbalik dengan peningkatan kecepatan. Atau dengan kata lain semakin meningkat suhu maka waktu yang diperlukan juga semakin singkat :

Efek dari Katalis pada Laju Reaksi

Katalis adalah suatu zat yang mempercepat suatu laju reaksi dengan cara memberikan jalan lain terjadinya reaksi yang memiliki energi aktivasi yang lebih rendah sehingga reaksi tersebut lebih mudah terjadi. Namun zat katalis struktur kimianya pada akhir reaksi tidak mengalami perubahan. Selain itu ketika reaksi selesai, kita akan mendapatkan massa katalasis yang sama sesuai dengan massa awalnya ketika zat tersebut ditambahkan. Sehingga katalis dianggap tidak bereaksi. Zat-zat yang sering digunakan sebagai katalis adalah logam-logam golongan transisi atau senyawa-senyawanya. Otokatalis adalah katalis yang dihasilkan oleh reaksi itu sendiri.

Ingat, katalais hanya mempengaruhi laju pencapaian kesetimbangan, bukan posisi keseimbangan (misalnya : membalikkan reaksi). Katalis tidak menggangu gugat hasil suatu reaksi kesetimbangan.

Orde Reaksi dan Persamaan Laju

Mengukur laju reaksi

Laju reaksi biasanya diukur dengan melihat seberapa cepat konsentrasi suatu reaktan/pereaksi berkurang pada waktu tertentu. Atau dengan mengamati seberapa cepat konsentrasi suatu produk/hasil reaksi bertambah pada waktu tertentu. Berarti satuan laju reaksi adalah M/s (molaritas/sekon).

Orde Reaksi

Orde reaksi selalu ditemukan melalui percobaan. Kita tidak dapat menentukan apapun tentang orde reaksi dengan hanya mengamati persamaan dari suatu reaksi. Dalam percobaan tersebut kita mengamati pengaruh penambahan konsentrasi tiap-tiap reaktan/pereaksi terhadap laju reaksi. Jika konsentrasi salah satu zat dinakkan menjadi a kali dan ternyata laju reaksinya menjadi b kali, maka :

[a]^orde = b

Dari pengambaran di atas, orde reaksi berupa bilangan pangkat dari konsentrasi zat-zat yang bereaksi. Jadi andaikan kita telah melakukan beberapa percobaan untuk menyelidiki apa yang terjadi dengan laju reaksi dimana konsentrasi dari satu reaktan,misal namanya A, berubah, Beberapa hal-hal yang akan kita temui adalah :

a. laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi A

Hal ini berarti jika kita melipatgandakan konsentrasi A, laju reaksi akan berlipat ganda pula. JIka kita meningkatkan konsentrasi A menjadi dua kali lipat maka laju reaksi pun akan menjadi 2 kali lipat. Yang berarti orde reaksi terhadap A sama dengan satu.

b. laju reaksi berbanding lurus dengan kuadrat konsentrasi A

Hal ini berarti jika kita melipatgandakan konsentrasi A, laju reaksi akan berlipat menjadi kuadrat konsentrasi tersebut. JIka kita meningkatkan konsentrasi A menjadi dua kali lipat maka laju reaksi pun akan menjadi 22 = 4 kali lipat. Yang berarti orde reaksi terhadap A sama dengan dua.

c. Laju reaksi tidak terpengaruh dengan konsentrasi A

Hal ini berarti laju reaksi tidak terpengaruh oleh penambahan konsentrasi A. Yang berarti orde reaksi terhadap A sama dengan nol (0).

Jika reaksi yang terjadi melibatkan dua reaktan atau lebih maka tiap-tiap reaktan kita cari orde reaksinya, kemuduan orde reaksi total merupakan hasil penjumlahan orde reaksi dari tiap-tiap reaktan.

Persamaan Laju Reaksi

Pemahaman tentang orde reaksi akan lebih jelas dalam bentuk persamaan reaksi. Misialnya terjadi reaksi anrata zat A dan zat B sebagai berikut :

Maka bentuk persamaan reaksinya adalah :

Keterangan :

v     = laju reaksi (M/s)

k     = ketetapan laju reaksi

[A]  = konsentrasi zat A (M)

[B]  = konsentrasi zat B (M)

m    = orde reaksi terhadap zat A

n     = orde reaksi terhadap zat B

Orde Reaksi = m + n

Berikut ini disajikan beberapa contoh kasus yang dapat terjadi :

a. Orde reaksi A = 1 dan B = 1, berarti ordereaksi totalnya = 2 dan bentuk persamaannya :

b. Orde reaksi A = 2 dan B = 1, berarti ordereaksi totalnya = 3 dan bentuk persamaannya :

c. Orde reaksi A = 2 dan B = 0, berarti ordereaksi totalnya = 2 dan bentuk persamaannya :

Dengan mengetahui orde reaksi zat A dan B beserta konsentrasi tiap-tiap zat tersebut dan kecepatan reaksinya kita dapan menentukan nilai dari ketetapan laju reaksi (k) tersebut. Ketetapan laju sebenarnya tidak benar-benar konstan. Ketetapan ini dapat berubah-ubah, sebagai contoh, jika kita mengubah temperatur dari reaksi, menambahkan katalis atau merubah katalis. Jadi tetapan laju akan konstan untuk reaksi yang diberikan hanya apabila kita mengganti konsentrasi dari reaksi tersebut sedangkan temperatur dan tekanannya tidak berubah/konstan.

Cara Menentukan Orde Reaksi

Orde reaksi dari suatu reaksi dapat ditentukan melalui eksperimen. Eksperimen dilakukan dengan mengubah-ubah konsentrasi salah satu zat yang bereaksi dengan cara menaikkan/menurunkan konsentrasinya sedangkan konsentrasi zat-zat lain dibuat tetap. Tiap-tiap perubahan konsentrasi yang terjadi kita amati perubahan laju reaksinya atau waktu reaksinya. Misalnya data eksperimen laju reaksi sebagai berikut :

Untuk mencari orde reaksi zat A kita perlu membandingkan dua data percobaan yang konsentrasi zat B nya tetap. Yakni kita pilih dua diantara percobaan 1, 4 dan 5. Tujuan dari pemilihan konsentrasi B yang sama adalah agar perbandingan zat B nya sama dengan 1 : 1, sehingga berapapun nilai orde reaksi B tetap perbandingan zat B nya 1 : 1. Ingat angka satu dipangkatkan berapapun nilainya tetap satu. Dalam contoh kali ini saya menggunakan percobaan ke 1 dan 4, maka perbandingan kedua percobaan tersebut adalah :

 Dengan cara yang sama kita dapat mencari besarnya orde reaksi zat B. misalnya menggunakan data percobaan 1 dan 2 maka orde reaksi B = 1.

Terkadang data percobaan tidak terbentuk perbandingan yang pas misalnya besar v1 tidak sama dengan 6 melainkan 6,13 sedangkan v4 tidak sama dengan 24 melainkan 24,49. Maka harus kita bulatkan sehingga perbandingan akhirnya tetap 1 : 4.

Terkadang data percobaan yang ada terbatas. Misalnya data percobaan 1 dan 2 tidak ada, maka untuk mencari orde reaksi A kita tidak mengalami kesulitan karena kita bisa menggunakan data percobaan 4 dan 5 yang mempunyai nilai konsentrasi B yang sama.

Lalu….bagaimana jika kita mau mencari orde reaksi B ??

Yang terpenting untuk mencari orde reaksi B adalah harus menggunakan data percobaan yang nilai konsentrasi B nya tidak sama. Yaitu data percobaan 3 dan 4.

Terkadang juga data yang diketahui bukanlah kecepatan reaksi melainkan waktu reaksinya. Maka kita harus menggunakan perbandingan terbalik. Misalnya kita ingin mencari orde reaksi A dengan menggunakan data percobaan 1 dan 4 maka bentuk perbandingannnya :

Jadi persamaan reaksi di atas adalah :

Dengan menggunakan salah satu data percobaan kita dapat memperoleh besarnya nilai ketapannya (k), misalnya data percobaan 1 :

6 = k.[0,1]².[0,1]

k = 6

sehingga persamaan reaksinya menjadi :

v = 6.[A]².[B]

Posted in: Materi Kimia SMA XI