PENENTUAN ORDE REAKSI DAN TETAPAN LAJU REAKSI

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Kinetika kimia lebih menitikberatkan tentang pembahasan mengenai definisi dan persamaan laju reaksi, laju dapat menyatakan seberapa besar cepat atau lambatnya suatu  proses akan berlangsung, laju juga menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satu satuan waktu. Satuan waktu dapat berupa detik, menit, jam, hari atau tahun (Syukri, 1999: 468).

Laju suatu reaksi kimia bertambah dengan naiknya termepratur. Biasanya kenaikan sebesar 10⁰C akan melipatkan dua atau tiga laju suatu reaksi antara molekul. Kenaikan laju reaksi ini dapat diterangkan sebagian sebagai lebih cepatnya molekul bergerak secara acak kesegala arah pada temperatur yang lebih tinggi dan karenanya bertabrakan satu sama lain lebih sering. Tetapi ini belum menjelaskan seluruhnya , kecuali bila energy pengaktifan praktis nol. Dengan naiknya temperatur, bukan hanya molekul sering bertabrakan, tetapi mereka juga bertabrakan dengan benturan yang lebih besar, karena partikel bergerak lebih cepat (Keenan, 1984: 521).

Reaksi antara aseton dan yod dalam larutan air akan berjalan lambat tanpa adanya katalis dan dalam suasana asam reaksi  antara aseton dan yod berlangsung dengan cepat. Orde reaksi terhadap aseton dan terhadap asam dapat ditentukan dengan cara mengubah konsentrasi awal kedua zat tersebut (Saleh dkk, 2015: 1).

Berdasarkan uraian tersebut dilakukan percobaan penentuan reaksi dan tetapan laju reaksi untuk mengetahui berapa orde reaksi dari reaksi yodinasi-aseton dan hukum kecepatan reaksi yodinasi-aseton dalam larutan air, yang terkatalis dengan asam.

B.       Rumusan masalah

Rumusan masalah dari percobaan ini adalah sebagai berikut:

1.      Berapa orde reaksi dari reaksi Yodinasi-Aseton? 

2.      Berapa konstanta Yodinasi–Aseton dalam larutan air, yang terkatalisis dengan asam?

C.      Tujuan percobaan

Tujuan percobaan adalah sebagai berikut:

1.        Menentukan orde reaksi dari reaksi Yodinasi-Aseton. 

2.      Menentukan hukum kecepatan reaksi Yodinasi –Aseton dalam larutan air, yang terkatalisis dengan asam.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A.    Kinetika Kimia

Kinetika kimia adalah bagian ilmu kimia fisika yang mempelajari laju reaksi kimia, faktor-faktor yang mempelajari laju reaksi kimia, faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasanhubungannya terhadap mekanisme reaksi. Besi lebih cepat berkarat dalam udara lembab  dari pada dalam udara kering, makanan lebih cepat membusuk apabila tidak  didinginkan, kulit bule lebih cepat menjadi gelap dalam  musim panas dari pada dalam musim dingin. Ini semua merupakan tiga contoh yang lazim dari  perubahan kimia yang kompleks dengan laju beraneka ragam menurut kondisi reaksi (Saleh, 2012: 3).

Salah satu tujuan utama pengkajian kinetika kimia adalah menentukan reaksi individu yang terlibat dalam pengubahan pereaksi menjadi produk. Mekanisme dari suatu reaksi kimia diketahui, mungkinlah untuk mengubah kondisi reaksi dan meningkatkan laju pembentukandan rendemen dari produk yang diinginkan. Mungkinkan  untuk mengubah kondisi reaksi untuk mengurangi laju pembentukan rendemen suatu produk yang tak diinginkan (Keenan, dkk, 1980:240).

B.     Laju Reaksi

Laju didefinisikan sebagai perubahan konsentrasi persatuanwaktu. Umumnya laju reaksi meningkat dengan meningkatnya konsentrasi. Berkurangnya konsentrasi CO₂ yang merupakan reaktan dari reaksi fotosintesis menjadi fokus tinjauan dalam penelitian ini. Dalam hal ini diambil CO₂  sebagai basis penentuan laju reaksi pada reaksi di atas (Elida dan Ade, 2012: 8).

Definisi laju reaksi untuk reaksi sederhana Aa             Bb adalah:

v _A = - ,v_{B =} ................................................................. (2.1)

Sedangkan hukum laju adalah:

V= k[A]ⁿ...................................................................... (2.2)

k adalah konstanta laju reaksi, n adalah orde reaksi. Hubungan antara konsentrasi dengan waktu asumsi reaksi orde-1, orde-2 dan orde-3 (Siahaan, 2000: 198).

Orde reaksi adalah jumlah pangkat konsentrasi dalam hukum laju bentuk diferensial. Secara teoritis orde reaksi merupakan bilangan bulat kecil, namun dari hasil eksperimen. Hal tertentu orde reaksi merupakan pecahan atau nol atau dapat juga diartikan sebagai orde suatu reaksi ialah jumlah semua eksponen (dari konsentrasi dalam persamaan laju. Orde reaksi juga menyatakan besarnya pengaruh konsentrasi reaktan (pereaksi) terhadap laju reaksi. Jika laju suatu reaksi berbanding lurus dengan pangkat satu konsentrasi dari hanya satu pereaksi(Saleh, 2012: 9).

Laju = k [A].......................................................................................... (2.3)

            Persamaan laju reaksi sangat penting dalam  kinetika kimia, tetapi yang sering menjadi masalah adalh cara menentukannya, karena tidak dapat diketahui langsung dari persamaan reaksi. Caranya adalah dengan melakukan eksperimen. Data tersebut diubah menjadi data konsentrasi-laju dan kemudian diolah untuk mendapatkan persamaan laju reaksinya.

Langkah pertama adalah menuliskan persamaan umum laju reaksi yang sesuai dengan jumlah pereaksi, apakah tunggal, dua,  atau tiga.

Jika pereaksi tunggal : A                                hasil

                                    r= k [A]^m

Jika pereaksi dua         : A + B                       hasil

                                    r = k [A]^m [B]ⁿ

Jika pereaksi tiga         :  A + B + C                hasil

                                    r = k[A]^m[B]^D[C]⁰

Kemudian mengolah data eksperimen untuk mencari nilai m, n dan o. Data itu mengkin sederhana, dapat disederhanakan atau tidak dapat disederhanakan (Syukri, 1999: 475).

Menurut Saleh, (2012: 36), Suatu reaksi kimia dikatakan mempunyai orde nol, jika besarnya laju reaksi tersebut tidak dipengaruhi oleh konsentrasi pereaksi. Artinya, seberapapun peningkatan konsentrasi pereaksi tidak akan mempengaruhi besarnya laju reaksi. Secara grafik, reaksi yang mempunyai orde nol  adalah sebagai berikut:

Reaksi: A               Produk

Persamaan laju reaksinya:

V = k [A]⁰............................................................................................ (2.4)

 V = k................................................................................................... (2.5)

Suatu reaksi kimia dikatakan mempunyai orde satu, apabila besarnya laju reaksi berbanding lurus dengan besarnya konsentrasi pereaksi. Artinya, jika konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali semula, maka laju reaksi juga akan meningkat besarnya (2) 1 atau 2 kali semula juga. Persamaan laju reaksinya:

V = k [A]¹ = k [A]............................................................................... (2.6)

            Suatu reaksi dikatakan mempunyai orde dua apabila besarnya reaksi merupakan pangkat dua dari peningkatan konsentrasi pereaksinya. Artinya, jika konsentrasi pereaksi dinaikkan 2 kali semula, maka laju reaksi akan meningkat sebesar (2²) atau 4 kali semula. Apabila konsentrasi pereaksi dinaikkan 3 kali semula, maka laju reaksi akan menjadi (3³) atau 9 kali semula . Persamaan laju reaksinya:

V= k [A]²............................................................................................. (2.7)

Reaksi orde III  dapat dilihat pada III kasus berbeda. Kasus I, laju berbanding  langsung dengan dengan pangkat tiga konsentrasi dari suatu reaktan. Kasus ke II laju sebanding dengan kuadrat konsentrasi dari reaktan dan pangkat satu dari konsentrasi reaktan kedua dan laju ke III yaitu laju sebanding dengan hasil kali konsentrasi dari ketiga reaktan (Saleh, 2012: 41).

            Reaksi orde semu, pada reaksi ini, konsentrasi satu atau lebih dari satu reaktan jauh melebihi konsentrasi reaktan lainnya atau salah satu reaktan bekerja sebagai katalis, karena konsentrasi dari jenis-jenis ini hampir tetap sama dan dapat dianggap konstan. Maka orde reaksi akan berkurang (Saleh, 2012: 43).

            Reaksi orde negatif, suatu reaksi kimia dikatakan mempunyai orde negatif, apabila besarnya laju reaksi berbanding terbalik dengan konsentrasi pereaksi. Artinya, apabila konsentrasi pereaksi dinaikkan atau diperbesar, maka laju reaksi akan menjadi lebih kecil (Saleh, 2012: 43).

            Waktu paruh didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan bila separuh konsentrasi dari suatu reaktan digunakan.Waktu paruh dapat ditentukan dengan tepat hanya jika satu jenis reaktan terlibat, tetapi jika suatu reaksi berlangsung antara jenis reaktan yang berbeda, waktu paruh harus ditentukan terhadap reaktan tertentu saja. Untuk sistem satu komponen, waktu paruh dihubungkan dengan konsentrasi awalnya (Dogra, 1990: 633).

C.    Reaksi Yodinasi Aseton

Reaksi antara aseton dan iod dalam larutan air:

CH₃-CO-CH₃ + I₂               CH₃-CO-CH₂I

Berjalan lambat tanpa katalis. Dalam suasana asam reaksi ini berlangsung dengan cepat dan hukum laju reaksinya dapat dinyatakan sebagai:

= k [aseton]^a[I₂]^b[H⁺]^c…………………………………………(2.8)

Dengan menggunakan aseton dan asam dalam jumlah berlebih, persamaan di atas dapat diubah menjadi:

 = k₁ [I₂]^b………………………………………………………. (2.9)

Dengan k₁ =  k [aseton]^a[H⁺]^c

Reaksi ini dapat dimonitor dengan cara menentukan konsentrasi I₂sebagai fungsi waktu. Dari daa ini ditentukan nilai b, yaitu orde reaksi terhadap aseton dan terhadap asam dapat ditentukan dengan cara mengubah konsentrasi awal kedua zat tersebut (Saleh dkk, 2015: 1).

D.    Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Menurut Syukri (1999: 468), faktor yang mempengaruhi laju reaksi dikenal ada empat, yang akan dijelaskan sebagai berikut:

1.      Sifat pereaksi

Salah  satu faktor penentu laju reaksi adalah sifat pereaksinya, ada yang reaktif dan ada yang kurang reaktif, misalnya bensin lebih cepat terbakar daripada minyak tanah. Demikian juga logam natrium bereaksi cepat dengan air, sedangkan logam magnesium lambat.

2.      Konsentrasi pereaksi

Dua molekul yang akan bereaksi  harus bertabrakan langsung. Jika konsentrasi pereaksi diperbesar, berarti kerapatannya bertambah dan akan memperbanyak kemungkinan tabrakan sehingga akan mempercepat reaksi. Akan tetapi harus diingat bahwa tidak selalu pertambahan konsentrasi pereaksi meningkatkan laju reaksi, karena laju reaksi dipengaruhi juga oleh faktor lain yang akan dijelaskan  pada pascal.

3.      Suhu

Hampir semua reaksi menjadi lebih cepat bila suhu dinaikkan, karena kalor yang  diberikan akan menambah energi kinetik partikel pereaksi. Akibatnya, jumlah dan energi tabrakan bertambah besar.

4.      Katalis

Laju suatu reaksi dapat diubah (umumnya dipercepa) dengan menambah zat yang desebut katalis. Katalis sangat diperlukan dalam reaksi zat organik, termasuk dalam organisme. Katalis dalam organisme disebut enzim dan dapat mempercepat reaksi ratusan sampaipuluhan ribu kali.

 

E.     Motode Penentuan Orde Reaksi dan Tetapan Laju

Menurut Dogra (1990: 635), metode untuk menentukan konstanta laju dan orde reaksi adalah sebagai berikut:

1.      Metode diferensial

Metode ini, data tidak dikumpulkan dalam bentuk konsentrasi terhadap waktu, tetapi dinyatakan sebagai laju perubahan konsentrasi waktu terhadap konsentrasi reaktan.

2.      Metode integral

Metode ini merupakan suatu metode trial and error (empiris), yakni perubahan konsentrasi dengan waktu yang diukur dan harga k dihitung dengan menggunakan persamaan terintegrasi yang berbeda untuk orde reaksi yang berbeda. Orde reaksi akan diperoleh dari persamaan yang memberikan harga k yang konsisten. Ini dapat dikerjakan secara analitis atau secara grafik.

3.      Metode waktu paruh

Metode ini memerlukan penentuan waktu paruh sebagai suatu fungsi konsentrasi. Jika waktu paruh tidak tergantung pada konsentrasi, orde reaksi adalah satu. Jika tidak, kemiringan dari plot antara log t_1/2 terhadap log [Cl]₀ memberikan harga orde reaksi.

4.      Metode relaksasi

Metode ini digunakan untuk mengkaji reaksi-reaksi yang cepat. Dalam metode ini, campuran reaktan diganggu sedikit-sedikit dari posisi kesetimbangan dengan bantuan lompatan temperatur, lompatan tekanan, atau  metode pulsa elektrik. Sistem yang terganggu tersebut kembali ke kesetimbangan yang baru atau ke kesetimbangan yang lama dan umumnya mengikuti kinetika orde I.

5.      Metode analisis guggenheim

Dalam persamaan-persamaan tertentu, perlu untukmembaca t  = ∞ sebelum persamaan tersebut dapat dianalisis, sedangkan metode ini tidak melibatkan pembacaan tersebut. Dasar untuk metode ini adalah perlunya pembacaan pada selang waktu yang sama.

 

Read More