orde tiga

BAB I

PENDAHULUAN

A.           LATAR BELAKANG

Kinematika kimia adalah suatu cabang ilmu kimia fisik yakni suatu ilmu yang membahas tentang laju (kecepatan) dan mekanisme reaksi faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan hubungannya terhadap mekanisme reaksi. Dalam prakteknya laju reaksi yang ditentukan adalah laju rata-rata reaksi dari sejumlah besar molekul. Cepat lambatnya suatu reaksi berlangsung disebut laju reaksi. Laju reaksi dapat dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi persatuan waktu. Kinetika kimia disebut juga dinamika kimia, karena adanya gerakan molekul, elemen atau ion dalam mekanisme reaksi dan laju reaksi sebagai fungsi waktu. Syarat untuk terjadinya suatu reaksi kimia bila terjadi penurunan energi bebas (∆ G < 0).

Laju reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi atau tekanan dari produk atau reaktan terhadap waktu. Secara kuantitatif, kecepatan reaksi kimia ditentukan oleh orde reaksi, yaitu jumlah dari eksponen konsentrasi pada persamaan kecepatan reaksi. Laju menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung. Laju juga menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satu satua waktu.

Reaksi kimia adalah proses perubahan zat pereaksi menjadi produk. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat peraksi semakin sedikit, sedangkan produk semakin banyak. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau laju terbentuknya produk.

Termodinamika dapat memberikan informasi mengenai mekanisme reaksi, sedangkan kinematika kimia banyak digunakan untuk meramalkan dapat atau tidak reaksi berlangsung atau membuktikan kebenaran dari langkah reaksi dalam bentuk mekanisme. Sifat-sifat kinetik dapat diramalkan dari teori kinetik yang berdasarkan teori kuantum dan mekanika statistik. Oleh karena itu kesukaran dalam variasi waktu menjadi komplek, terutama pada penyebaran energi yang tidak berada dalam keseimbangan akan mendapat kesukaran yang sangat besar juga pada perkembangan teori dasar kinetika kimia. Beberapa pendekatan teori mekanisme masih sepenuhnya tergantung dari hasil kerja percobaan yang dilakukan.

B.            RUMUSAN MASALAH

1.             Apa yang dimaksud dengan Kinetika Kimia?

2.             Jelaskan laju reaksi orde tiga!

3.             Jelaskan tipe I, tipe II, dan tipe III pada reaksi orde tiga!

4.             Bagaimana cara menentukan orde laju reaksi orde tiga data percobaan?

5.             Bagaimana konstanta laju orde tiga dengan metode grafik?

C.           TUJUAN

Tujuan penulisan makalah ini adalah agar mahasiswa semakin memahami Kinetika Kimia khususnya laju reaksi orde tiga serta mampu mengetahui cara untuk menentukan raksi orde tiga.

D.           BATASAN MASALAH

1.             Menjelaskan pengantar Kinetika Kimia.

2.             Menjelaskan laju reaksi orde tiga.

3.             Menjelaskan tipe I, tipe II, dan tipe III pada reaksi orde tiga.

4.             Menentukan orde laju reaksi orde tiga dari data percobaan.

5.             Menentukan konstanta laju orde tiga dengan metode grafik.

BAB II

PEMBAHASAN

A.           PENGERTIAN KINETIKA KIMIA

Kinematika kimia adalah suatu cabang ilmu kimia fisik yang mempelajari sistem yang memiliki komposisi kimia yang tergantung waktu  seperti sistem yang memiliki komposisi kimia yang berubah selama perubahan waktu tertentu yaitu pada sistem reaksi kimia. Laju reaksi kimia adalah perubahan konsentrasi pereaksi ataupun produk dalam satu satuan waktu. Contoh sebagai berikut :

Laju reaksi dituliskan :

Dimana A, B, C dan D adalah komponen dari reaksi dan produk yang mengalami perubahan selama reaksi. Laju reaksi sangat tergantung dengan data hasil percobaan, sedangkan bila kecepatan itu dipengaruhi oleh stokiometri reaksi maka dapat ditulis :

waktu

                                                           

Gambar 1 : Perubahan Konsentrasi Pereaksi dan hasil reaksi terhadap waktu                                           

Beberapa variabel mikroskopik yang mempengaruhi suatu reaksi diantaranya ialah temperatur (T), tekanan (P) dan volume (V), konsentrasi reaktan, konsentrasi senyawa inert, katalis, dan efek permukaan/reaksi heterogen.

B.            LAJU REAKSI ORDE TIGA

Orde reaksi adalah banyaknya faktor konsentrasi zat reaktan yang mempengaruhi kecepatan reaksi. Penentuan orde reaksi tidak dapat diturunkan dari persamaan reaksi tetapi hanya dapat ditentukan berdasarkan percobaan.

Sebuah contoh akan membantu menunjukkan bagaimana asumsi prakeseimbangan membantu menjelaskan sebuah mekanisme. Oksida nitrogen (II) oksida ternyata merupakan reaksi orde tiga secara keseliruhan.

2NO_(g) + O_2(g) 2NO_2(g)             = k [NO]² [O₂]

a.             Tipe I

Laju reaksi berbanding langsung dengan pangkat tiga konsentrasi dari suatu reaktan, yakni:

 atau

 

dan persamaan yang diintegrasikan dengan   pada t = 0 adalah :

Penyelesain :

Pembuatan grafik 1/A² versus t akan menghasilkan data linear dengan harga slope

b.             Tipe II

Laju reaksi sebanding dengan kuadrat konsentrasi dari reaktan dan pangkat satu dari konsentrasi reaktan kedua, misal :

maka laju reaksi :                         

Bentuk integrasi dari persamaan tersebut adalah :

 

Dimana A_o dan B_o adalah konsentrasi A dan B pada waktu .

c.              Tipe III

Laju sebanding dengan hasil kali konsentrasi dari ketiga reaktan , yaitu :

Laju =  

Bila :

 dan ,

sehingga laju reaksi menjadi :

–  

Dengan mengintegrasikan bentuk ini dengan memakai persamaan differensial seperti berikut :

 

Atau

 

C.           LAJU REAKSI ORDE TIGA DARI DATA PERCOBAAN

Laju reaksi sangat dipengaruhi oleh konsentrasi pereaksi. Hasil pengamatan menunjukkan makin besar konsentrasi pereaksi maka laju reaksi semakin besar dan sebaliknya makin kecil konsentrasi pereaksi makin kecil laju reaksinya. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi. Laju reaksi dapat dinyatakan dengan persamaan matematika yang disebut Hukum Laju Reaksi atau Persamaan laju Reaksi. Menurut persamaan diferensial :

  dan   

sehingga untuk reaksi :

berlaku :   dimana :

                 = Tetapan laju reaksi,

              = konsentrasi molar zat A

              = konsentrasi molar zat B

                = orde (tingkat) reaksi terhadap A

                = orde (tingkat) reaksi terhadap B

( + )        = orde reaksi total

Orde reaksi hanya dapat ditentukan melalui data percobaan. Contoh : data hasil percobaan reaksi gas Nitrogen oksida dengan gas Hidrogen pada suhu 800^oC diperoleh sebagai berikut :

Percobaan ke	(mol/L)	(mol/L)	Laju reaksi mol/L det-1
1 2 3 4 5	4 x 10-2 4 x 10-2 4 x 10-2 2 x 10-2 1 x 10-2	1,5 x 10-2 3,0 x 10-2 6,0 x 10-2 6,0 x 10-2 6,0 x 10-2	32 x 10-5 64 x 10-5 130 x 10-5 32 x 10-5 7,9 x 10-5

Dari percobaan 1, 2 dan 3, [NO] dibuat tetap sedangkan [H₂] diperbesar sebesar 2 kali dari semula, ternyata laju reaksi naik dua kali, berarti laju reaksi berbanding lurus dengan [H₂]. Jadi, pada [NO] tetap, laju reaksi (V) ≈ k [H₂]¹. Pada percobaan 3, 4 dan 5, konsentrasi H₂ dibuat tetap, sedangkan konsentrasi NO diturunkan/diperkecil sebesar dua kali dari semula, ternyata laju reaksi turun sebesar 4 kali. Jadi pada [H₂] tetap maka laju reaksi berbanding lurus dengan kwadrat [NO]. Jadi laju reaksi (V) ≈ k [NO]².

Maka untuk reaksi stoikhiometris ; 2 NO  +  2 H₂  →  N₂  +  2 H₂O  ungkapan persamaan laju reaksi adalah :

V = k [NO]² [H₂]

 k adalah tetapan laju reaksi yang dapat dihitung sebagai berikut :

  V          = k [NO]² M. [H₂] M

     3,2 x 10^-5 mol/L det^-1   = k (4 x 10^-2 mol/L)² (1,5 x 10^-2 mol/L)

     3,2 x 10^-5 mol/L det^-1   = k 2,4 x 10^-6 mol³/L³

                             k          =

                             k          =  atau

k          =

D.           KONSTANTA LAJU ORDE TIGA DENGAN METODE GRAFIK

Suatu reaksi orde ketiga dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi :

Jika konsentrasi awal A, B, dan C berturut-turut a, b, dan c dan

Dalam hal ,

Integral pada waktu t :

Jika x = 0, t = 0 maka,

Jika  dialurkan terhadap waktu t maka akan diperoleh garis lurus dengan arah lereng . Satuan k untuk reaksi orde ketiga dapat diuraikan dari persamaan :

Satuan  

 

                                 arah lereng =

 

Gambar : aluran reaksi orde ketiga

Waktu paro reaksi orde ketiga adalah sebagai berikut :

Setelah

BAB III

PENUTUP

A.           KESIMPULAN

1.             Kinematika kimia adalah suatu ilmu yang membahas tentang laju (kecepatan) dan mekanisme reaksi faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan hubungannya terhadap mekanisme reaksi.

B.            SARAN

Dalam mempelajari kinetika kimia terutama pada reaksi orde tiga perlu pemahaman yang kuat agar mampu memahami persamaan-persamaan yang cukup rumit.