< Previous48 Guldenberg dan Waage mengamati kecepatan reaksi dan dan menyatakan bahwa kecepatan reaksi bergantung pada konsentrasi dari zat yang bereaksi. Hubungan ini dirumuskan “Kecepatan reaksi pada sistem homogen (satu fase) berbanding langsung dengan konsentrasi zat zat yang bereaksi dipangkatkan dengan koefisien masingmasing zat yang bereaksi sesuai dengan persamaan reaksinya” Perhatikan persamaan reaksi dibawah ini : a A → b B Maka menurut Guldenberg dan Waage, kecepatan reaksi zat A dan B menjadi zat C dan D adalah: V = k.[A]a V = kecepatan reaksi k = konstanta kecepatan reaksi [A] dan [B] = konsentrasi zat A dan zat B a dan b = koefisien zat A dan zat B dalam persamaan reaksi. Gambar 13. Kecepatan Menurut Suildberg Dan Waage 49 b) Tahap Reaksi. Berlangsungnya reaksi kimia umumnya terjadi dalam beberapa tahap reaksi, misalnya pada oksidasi gas HBr : 4 HBr(g) + O2(g) → 2 H2O(g) + Br2(g) Persamaan reaksi diatas menunjukan bahwa reaksi akan berlangsung apabila 4 molekul HBr bertumbukan sekaligus dengan satu molekul O2. Tetapi tumbukan seperti ini kecil sekali kemungkinannya terjadi. Tumbukan yang mungkin terjadi adalah tumbukan antara dua molekul, yaitu antara 1 molekul HBr dan 1 molekul O2. Deangan cara fikir ini, maka reaksi berlangsung melalui beberapa tahap. Dari reaksi diatas, tahapan reaksinya adalah: Tahap I : HBr + O2 → HOOBr (lambat) Tahap II : HBr + HOOBr → 2 HOBr (cepat) Tahap III : 2 HBr + 2 HOBr → 2 H2O + Br2 (cepat) 4 HBr + O2 → 2 H2O + Br2 Dari contoh diatas terlihat bahwa kecepatan reaksi ditentukan oleh kecepatan terbentuknya HOOBr yaitu reaksi yang berlangsung paling lambat. Jadi dapat disimpulkan bahwa kecepatan reaksi secara keseluruhan ditentukan oleh tahap yang paling lambat pada reaksi tersebut, tahap yang paling lambat ini disebut tahap penentu kecepatan reaksi. c) Tingkat Reaksi. Definisi menurut Guldenberg dan Waage, “Kecepatan reaksi pada sistem homogen (satu fase) berbanding langsung dengan konsentrasi zat‐zat yang bereaksi dipangkatkan dengan koefisien masing‐masing zat yang bereaksi sesuai dengan persamaan reaksinya” Definisi ini menekankan pada konsentrasi dan pangkatnya yang berasal dari koofisien reaksi. Jumlah dari pangkat zat‐zat yang bereaksi 50 disebut dengan Tingkat Reaksi. Perhatikan contoh dari persamaan reaksi dibawah ini: H2(g) + I2(g) → 2 HI(g) Kecepatan reaksinya adalah: V = k [H2] [I2] Zat‐zat yang bereaksi adalah H2 dan I2 masing‐masing zat memiliki pangkat 1. Jumlah pangkat dari kedua zat tersebut adalah 2, dan tingkat reaksinya adalah dua. Untuk lebih mudah kita memahaminya, kita coba bahas contoh yang lannya, Misalkan diketahui kecepatan suatu reaksi adalah: V = [A]2 [B]3 Dari persamaan ini kita dapat simpulkan bahwa tingkat reaksinya adalah 5 (berasal 2 + 3 dari pangkat [A] + pangkat [B]). Secara parsial reaksi adalah tingkat dua terhadap zat A dan reaksi tingkat tiga terhadap zat B. Pada umumnya penentuan tingkat suatu reaksi tidak dapat ditentukan langsung dari persamaan reaksinya, tapi ditentukan melalui eksperimen, Tabel 5. orde reaksi/tingkat reaksi. Persamaan Reaksi Rumus Kecepatan Reaksi Tingkat 1 2 H2O2 2H2O + O2 V = k (H2O2) Persamaan Reaksi Rumus Kecepatan Reaksi Tingkat 2 2 HI H2 + I2 V = K(HI) Reaksi Tingkat 3 2H2 + 2 NO 2 H2O + N2 V = K (H2) (NO) Perhitungan kecepatan reaksi dapat dilakukan dengan melihat harga perubahan kosentrasi Δ[C] yang didukung oleh data eksperimen, misalnya; kecepatan reaksi sebuah reaksi meningkat 2 (dua) kali untuk setiap terjadi kenaikan temperatur 10oC, Berapa kali lebih 51 cepat jika kita membandingkan reaksi yang berlangsung pada suhu 100oC dengan 20oC. Penyelesaian contoh soal ini, Perubahan suhu ( 100 – 20 ) = 80oC ; Setiap 10oC harga k naik = 2 kali lipat, Perubahan suhu (100 – 20) didapat suhu: (80/10) : 8 x 2 =16 kali lipat lebih cepat, d) Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi Berlangsungnya sebuah reaksi banyak dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti, luas permukaan zat yang bereaksi, konsentrasi zat yang bereaksi, suhu, tekanan dan volume serta katalisator. (1). Luas permukaan. Untuk memahami pengaruh luas permukaan suatu zat dapat diikuti dengan cara membandingkan proses pelarutan. Jika kita melarutkan garam dalam bentuk bongkahan dengan yang berbentuk kristal halus, mana yang lebih cepat larut ?. Kita sepakat bahwa kristal halus lebih cepat melarut, hal ini terjadi karena pada kristal halus luas permukaan lebih besar dan menyebabkan tumbukan antara molekul garam dan air lebih mungkin terjadi. Sehingga kecepatan reaksi lebih besar pula gambar 14. Berikut ini . Gambar 14. Besar & kecilnya luas permukaan zat yang akan bereaksi berengaruh terhadap kecepatan reaksi. 52 (2). Konsentrasi Pengaruh konsentrasi dapat kita perjelas dengan mereaksikan zat A dan zat B. Zat tersebut akan mengalami tumbukan antara partikelnya dan terjadi reaksi. Makin besar konsentrasi tersebut makin banyak partikel‐partikelnya. Hal ini sangat memungkinkan untuk meningkatkan jumlah tumbukan persatuan waktunya. Sehingga semakin besar konsentrasinya akan meningkatkan kecepatan reaksi. Dalam sebuah eksperimen reaksi antara gas hidrogen dan gas nitrogen monoksida dengan reaksi : 2 H2(g) + 2 NO(g) 2 H2O(g) + N2 (g) Diperoleh kecepatan reaksinya v = k [H2].[NO]2 Ketika eksperimen diubah dimana konsentrasi nitrogen monoksida diperbesar 2 kali lipat, maka kecepatan reaksipun berubah besarnya. (3). Suhu Secara umum, kecepatan reaksi bertambah besar jika suhu reaksi kita naikan, lebih mudah melarutkan satu sendok garam ke dalam satu gelas air panas, dibandingkan dengan melarutkan satu sendok garam ke dalam satu gelas air es. Hal ini disebabkan karena meningkatnya suhu akan meningkatkan energi kinetik molekul‐molekul yang bereaksi. Molekul‐molekul dengan energi kinetik yang bertambah ini bila saling bertumbukan akan menghasilkan energi tumbukan yang cukup besar untuk memutuskan ikatan‐ikatan antara atom‐atom dalam molekul tersebut, sehingga terjadi reaksi. Berdasarkan persamaan reaksi, kecepatan reaksi ditentukan oleh harga k yaitu tetapan kecepatan reaksi. Harga k sangat tergantung oleh besarnya energi aktifasi dan suhu. Energi aktifasi didefinisikan 53 sebaga energi terendah yang diperlukan untuk mencari keadaan dimana reaksi dapat berlangsung, lihat Gambar 15. Gambar 15. Pelarutan garam pada berbagai suhu. Hubungan antara tetapan kecepatan reaksi ini dengan kenaikan suhu dirumuskan oleh Archenius sebagai berikut: k = konstanta kecepatan reaksi A = tetapan Archenius Ea = energi pengaktifan R = tetapan gas umum T = suhu mutlak Arhenius juga mengamati didalam eksperimennya khusus reaksi‐reaksi yang berlangsung pada temperatur dibawah 300oC, kenaikan suhu sebesar 10oC akan menaikkan tetapan kecepatan reaksi menjadi dua kali, sehingga kecepatan reaksinyapun meningkat dua kali. (4). Katalisator Faktor lain yang mempengaruhi kecepatan reaksi adalah katalisator. Proses berlangsung reaksi dengan adanya katalisator dikenal dengan proses kalisa. Katalisator dalam reaksi kimia 54 berperan untuk menurunkan energi aktifasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16. ENERGI POENSIALEa1Ea2 Gambar 16. Penurunan energi aktifitas karena pemberian katalis. Dalam sebuah reaksi, katalisator dapat terlibat dalam reaksi namun tidak mempengaruhi hasil reaksi, seperti persamaan reaksi dibawah ini. SO2 + 2 NO2 → SO3 + 2 NO (cepat) Beberapa katalisator lain yang dipergunakan dalam industri adalah V2O5 dalam pembuatan asam sulfat dan AlCl3 dalam pembuatan Toluen. Katalisator ada dua jenis, yang mempercepat reaksi dan ada yang memperlambat reaksi dan disebut dengan inhibitor. Cara kerja inhibitor merupakan kebalikan dari katalisator yaitu meningkatkan energi aktifasi Sebagai contoh adalah reaksi logam Natrium dengan air, kehadiran logam air raksa memperlambat reaksi, seperti reaksi dibawah ini: Reaksi pembentukan; SO2 + O2 → SO3 (lambat) Katalisator gas NO; 2 NO + O2 → 2 NO2 (cepat) 55 Pembentukan SO3 dengan katalisator gas NO Na + H2O → NaOH + ½ H2 .....(cepat) Na + H2O ―――→ NaOH + ½ H2 ....(lambat) Autokatalis adalah katalisator yang terbentuk dengan sendirinya dalam suatu reaksi. Misal dalam reaksi KMnO4 dan H2C2O4 reaksi ini makin lama makin cepat karena terbentuk Mn2+ yang merupakan katalisator bagi reaksi tersebut. (5). Energi. Dalam pendahuluan kita telah memperkenalkan bahwa perubahan atau reaksi kimia selalu disertai dengan perubahan energi. Sebuah reaksi kimia yang terjadi apabila diikuti dengan pelepasan energi atau menghasilkan energi, reaksi ini dikenal dengan eksoterm, sebaliknya reaksi kimia terjadi apabila kedalamnya diberikan energi atau reaksi membutuhkan energi dikenal dengan reaksi endoterm. Gambar 17. Reaksi kimia eksothermis yang menghasilkan energi panas. 56 Ada juga dalam bentuk listrik (electro), sehingga pengkajian reaksi kimia dan energi yang menyertai reaksi dalam bentuk panas dikenal dengan termokimia sedangkan energi dalam bentuk listrik dikenal dengan elektrokimia. (6). Termokimia Untuk membahas energi dalam reaksi kimia, pertamatama perlu kita fahami tentang kandungan energi dalam sebuah benda. Kita sendiri tidak tahu berapa besar energi yang kita miliki, namun kita tahu berapa besar energi (kalori) yang masuk kedalam tubuh melalui makanan atau pertambahan energi, begitupula kita dapat mengukur berapa besarnya energi yang kita keluarkan untuk mengangkat 50 kg beras atau terjadinya penurunan energi. Oleh sebab itu pengukuran energi selalu menggunakan perubahan energi. Gambar 18. Konsep enthalpi dalam perubahan suatu zat. 57 Entalphi (H) didefinisikan sebagai kandungan energi dari suatu zat pada tekanan tetap. Karena tidak mungkin mengukur entalphi, maka yang kita ukur selalu perubahan entalphi (ΔH). Untuk lebih mudahnya kita cermati kejadian ini, beberapa gram kostik soda dimasukan kedalam gelas yang berisi air, dan diaduk, dan proses pelarutan terjadi dalam hal ini terjadi reaksi antara air dan kostik soda. Apa yang terjadi? Reaksi ini meghasilkan panas. Dalam hal ini, panas berpindah dari system ke lingkungan. Proses reaksi ini dapat disederhanakan dalam persamaan reaksi dibawah ini : NaOH+H2O larutan NaOH & panas pengenceran Jika reaksi berlangsung dari zat A berubah menjadi zat B, maka Δ H, selalu diukur dari H hasil – H reaktan, sehingga secara umum : ΔH = H B ‐ H A, perhatikan Besarnya perubahan entalphi pembentukan suatu zat telah diukur secara eksperimen, pengukuran ΔH pada 25oC 1atm dinyatakan sebagai ΔHo (perubahan entalphi standar) Persamaan reaksi dapat dilengkapi dengan informasi energi yang menyertainya, umumnya dituliskan dengan menambahkan informasi perubahan energi (ΔH) disebelah kanannya. Berdasarkan ΔH kita dapat bagi menjadi dua jenis reaksi yaitu reaksi eksoterm dan endoterm, Reaksi Eksoterm adalah reaksi yang menghasilkan panas/kalor. Pada reaksi inin ΔH bernilai negatif, sehingga ΔH produk lebih kecil dibandingkan dengan ΔH reaktan. Reaksi endoterm merupakan reaksi yang menyerap panas, ΔH reaksi ini bernilai positif, sehingga ΔH produk lebih besar dibandingkan dengan ΔH reaktannya. CO2 + 2 SO2 → CS2 + 3 O2 ΔH= +1062.5 kJ/mol Dalam termokimia satuan untuk ΔH yang lazim digunakan adalah satuan menurut IUPAC yaitu kJ mol‐1, namun sering juga Next >