1

HAND OUT

KIMIA XI IPA

BAB III LAJU REAKSI

2

BAB III

LAJU REAKSI

I. Standarkompetensi

Memahami Kinetika reaksi, kesetimbangan kimia dan factor-faktor yang mempengaruhinya serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari dan industri.

II. Kompetensidasar Mendeskripsikan pengertian laju reaksidengan melakukan percobaan tentang factor-

faktor yang mempengaruhi.

III. Tujuan pembelajaran

1. Siswa dapat menjelaskan pengertian kemolaran. 2. Siswa dapat menetukan molaritas larutan. 3. Siswa dapat membuat larutan dengan molaritas tertentu.

4. Siswa dapat mengecerkan larutan dengan kosentrasi tertentu. 5. Siswa dapat menjelaskan pengertian laju reaksi.

6. Siswa dapat menentukan factor-faktor yang mempangaruhi laju reaksi. 7. Menafsirkan grafik dari data percobaan tentang factor-faktor yang mempengaruhi

laju reaksi.

8. Menjelaskan pengaruh konsentrasi, luas permukaan bidang sentuh, dan suhu terhadap laju reaksi berdasarkan teori tumbukan.

9. Membedakan diagram energi potensial dari reaksi kimia dengan menggunakan

katalisator dan yang tidak menggunakan katalisator 10. Menjelaskan pengertian, peranan katalisator dan energi pengaktifan dengan

menggunakan diagram energy aktivasi. 11. Menentukan orde reaksi.tetapan laju.

III.1 Kemolaran

Kemolaran atau molaritas biasa juga disebut dengan molar merupakan salah satu

satuan dari konsentrasi.Kemolaran didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut dalam tiap

liter larutan. Oleh karena itu, satuan kemolaran adalah mol/liter dan dilambangkan dengan

M. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut:

𝑀 = 𝑛

𝑉 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑀 =

𝑔

𝑚𝑚 ×

1000

𝑉(𝑚𝐿)

3

Keterangan:

M = kemolaran (mol/L atau mmol/mL)

n = mol zat terlarut (mol atau mmol)

V = volume larutan (L atau mL)

g = massa zat terlarut (gram)

Lambang konsentrasi dapat ditulis dalam bentuk kurung siku, [].Misalnya,

konsentrasi HCl dapat ditulis dengan [HCl].

Pengenceran Larutan

Pengenceran merupakan proses memperkecil konsentrasi larutan dengan

menambahkan sejumlah tertentu pelarut. Pengenceran menyebabkan volume dan

kemolaran larutan berubah tanpa mengubah mol zat terlarut. Sehingga, mol larutan

sebelum diencerkan sama dengan mol larutan setelah diencerkan.

Untuk larutan pekat, kemolaran dapat ditentukan jika kadar dan massa jenisnya

diketahui, yaitu dengan menggunakan rumus berikut:

Keterangan:

M = kemolaran (mol/L)

𝜌 = massa jenis (kg/L)

mm = massa molar

n1 = n2

V1 M1 =V2 M2

𝑀 = 𝜌 × 10 × 𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟

𝑚𝑚

4

III.2 Konsep Laju Reaksi

1. Pengertian Laju Reaksi

Reaksi kimia merupakan proses perubahan zat pereaksi menjadi produk. Dengan

bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat pereaksi akan semakin sedikit, sedangkan

produk semakin banyak. Oleh karena itu laju reaksi dapat dinyatakan sebagai laju

berkurangnya pereaksi atau laju terbentuknya produk. Dengan kata lain, laju reaksi

merupakan besaran yang menyatakan perubahan konsentrasi zat-zat dalam reaksi kimia,

yakni berkurangnya pereaksi atau bertambahnya produk per satuan waktu.

Contoh 1:

Sebanyak 5 gram NaOH dilarutkan dalam 200 mL air. Tentukan kemolaran larutan

tersebut jika mm NaOH = 40 g/mol!

Penyelesaian:

𝑀 =𝑔

𝑚𝑚×1000

𝑉(𝑚𝐿)

[NaOH] = 1,6 𝑔

40 𝑔/𝑚𝑜𝑙×

1000

200 𝑚𝐿= 0,2 M

Contoh2:

Diketahui kadar HCl sebanyak 36,5% dengan massa jenis 1,19 g/L. tentukan:

a. MolaritasHCl!

b. Volume asamklorida yang diperlukan untuk membuat 500 mL HCl 1 M!

Penyelesaian:

a. 𝑀 = 𝜌 ×10 ×𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟

𝑚𝑚

[HCl] = 1,19 𝑔/𝐿 × 10 × 36,5

36,5 𝑔/𝑚𝑜𝑙 = 11,9 mol/L = 11,9 M

b. Volume HCl yang diperlukan dapat dihitung menggunakan rumus pengenceran:

V1 M1 = V2 M2

V1 . 11,9 M = 500 mL . 1 M

V1 = 42,02 mL

5

Latihan2.1 :

2. PenentuanLajuReaksi

Laju reaksi ditentukan melalui percobaan, yaitu dengan mengukur banyaknya pereaksi

yang habis bereaksi atau banyaknya produk yang dihasilkan pada selang waktu tertentu.

Cara yang umum digunakan untuk menyatakan laju reaksi adalah laju pengurangan

konsentrasi molar pereaksi atau laju pertambahan konsentrasi molar produk dalam satu

satuan waktu.

Reaksi:

Padaawalreaksi, reaktan ada dalam keadaan maksimum sedangkan produk ada dalam

keadaan minimal. Setelah reaksi berlangsung, maka produk akan mulai terbentuk.Semakin

lama produk akan semakin banyak terbentuk, sedangkan reaktan semakin lama semakin

berkurang.

Reaktan →produk

6

Gambar 3.1 Grafiklajureaksiperubahankonsentrasiprodukdankonsentrasireaktan.

Dari gambar 3.1 terlihat bahwa konsentrasi reaktan semakin berkurang, sehingga laju

reaksinya (v) adalah berkurangnya konsentrasi A setiap satuan waktu, sedangkan produk

semakin bertambah, sehingga laju reaksinya dapat juga dilihat dari bertambahnya

konsentrasi B setiap satuan waktu, yang dirumuskan sebagai berikut:

atau

Keterangan:

A = pereaksi (reaktan)

B = produk

v = laju reaksi (M s-1)

t = waktu reaksi (s)

∆[𝐴] = perubahan konsentrasi reaktan (M)

∆[𝐵] = perubahan konsentrasi produk (M)

Tanda (−) artinya pengurangan konsentrasi salah satu pereaksi

Tanda (+) artinya pertambahan konsentrasi salah satu produk

𝑣 = −∆[𝐴]

∆𝑡 𝑣 = +

∆[𝐵]

∆𝑡

7

Contoh :

Berdasarkanreaksi:

2N2O5(g) → 4NO2(g) + O2(g)

diketahuibahwa N2O5berkurangdari 2 mol/liter menjadi 0,5 mol/liter dalamwaktu10

detik. Berapakahlajureaksiberkurangnya N2O5?

Penyelesaian:

𝑣 = −∆[𝑅]

∆𝑡

𝑣𝑁2𝑂5 = −∆[𝑁2𝑂5]

∆𝑡

𝑣𝑁2𝑂5 = −(2 − 0,5)𝑀

10 𝑠= −1,5 𝑀/𝑠

Maka, laju berkurangnya N2O5= 1,5 𝑀/𝑠

Menurut reaksi diatas, berdasarkan koefisien reaksinya laju pembentukan O2 sama

dengan setengah dari laju peruraian N2O5 atau ¼ dari pembentukan NO2. Sehingga, laju

reaksi dinyatakan sebagai 1/koefisien dari laju masing-masing komponen. Jadi laju

reaksinya dinyatakan sebagai berikut:

𝑣 = −1

2

∆[𝑁2𝑂5]

∆𝑡= +

1

4

∆[𝑁𝑂2]

∆𝑡= +

∆[𝑂2]

∆𝑡

8

III.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Reaksi

Berdasarkan hasil percobaan, laju reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi, luas permukaan

sentuhan, suhu dan katalis.

1. Konsentrasi

Gambar 3.2Reaksilogam

Zn denganHCl 3 M (kiri)danHCl 1 M (kanan)

2. Luas Permukaan Sentuhan

Salah satu syarat agar reaksi dapat berlangsung adalah zat-zat pereaksi harus bercampur

atau bersentuhan. Pada campuran pereaksi yang heterogen, reaksihanya terjadi pada

bidang batas campuran. Bidang batas campuran inilah yang dimaksud dengan bidang

sentuh. Dengan memperbesar luas bidang sentuh, reaksi akan berlangsung lebih cepat

Pada umumnya, reaksi akan berlangsung lebih cepat

jika konsentrasi pereaksi diperbesar. Zat yang

konsentrasinya besar mengandung jumlah partikel yang

lebih banyak, sehingga partikel-partikelnya tersusun

lebih rapat dibanding zat yang konsentrasinya rendah.

Partikel yang susunannya lebih rapat, akan lebih sering

bertumbukan dibanding dengan partikel yang

susunannya renggang, sehingga kemungkinan terjadinya

reaksi semakincepat.

Contoh: reaksi logam Zn dengan larutan HCl 3 M

akanlebihcepatdibandingkandenganlarutanHCl 1 M.

9

karena semakin luas permukaan sentuh, semakin banyak tempa tterjadinya tumbukan antar

molekul yang bereaksi.

Misalnya, gula yang berbentuk butiran halus akan lebih cepat larut dalam air dari pada

gula yang berbentuk butiran kasar. Kayu balok yang telah dibelah lebih mudah terbakar

dibandingkan dengan kayu balok yang masih utuh.

3. Suhu

Laju reaksi dapatdipercepatataudiperlambatdengancaramengubahsuhunya.Ada

kecenderunganbahwapadasuhu yang lebihtinggi,

reaksikimiaberlangunglebihcepat.Denganmenaikkansuhureaksi,

makaenergikinetik/gerakpartikelbertambahsehinggatumbukansemakinseringterjadi.

10

4. Tekanan

Lajureaksijugadipengaruhiolehtekanan, penambahantekanandenganmemperkecil

volume akanmemperbesarkonsentrasi, sehinggadapatmempercepatlajureaksi.

5. Katalis

Katalisadalahzat yang

dapatmengubahlajureaksitanpamengalamipeubahansecarakimiawai di akhirreaksi.katalis

yang mempercepatlajureaksidisebutkatalispositifataukatalissaja.Sedangkankatalis yang

memperlambatlajureaksidisebutkatalisnegatifatauinhibitor.

Katalisdibedakanmenjadidua,

yaitukatalishomogendankatalisheterogen.Katalishomogenadalahkatalis yang

sefasedenganzat yang dikatalisis.Misalnya, larutan FeCl3padareaksipenguraianlarutan

H2O2:

2H2O2(aq)𝑘𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑠 𝐹𝑒𝐶𝑙3→ 2H2O(l) + O2(g)

11

Katalisheterogenadalahkatalis yang fasenyaberbedadenganzat yang

dikatalisis.Misalnya, katalislogambesidalamreaksipembuatanamoniadari gas nitrogen dan

gas hidrogen.

Berikut grafik reaksi tidak menggunakan katalis dan menggunakan katalis:

N2(g) + 3H2(g) 𝐹𝑒 → 2NH3(g)

12

III.4 Persamaan Laju Reaksi

1. Persamaan Laju Reaksi

Persamaan laju reaksi menggambarkan hubungan kuantitatif antara laju reaksi dengan

konsentrasi reaktan. Untukreaksi:

Persamaan laju:

Keterangan: k =tetapanlajureaksi

v =lajureaksi (mol L-1s-1)

[A], [B] =konsentrasipereaksi A, B

x =ordereaksiterhadappereaksi A

y =ordereaksiterhadappereaksi B

Pangkat konsentrasi pereaksi pada persamaan laju reaksi disebut orde atau tingkat

reaksi.

mA +nB → pC + qD

v =k[A]x[B]y

13

2. Pengertian Orde Reaksi

Orde reaksi adalah besarnya pengaruh konsentrasi reaktan terhadap laju reaksi. Orde

reaksi dapat berupa:

a. OrdeNol

b. OrdeSatu

Reaksi berorde satu artinya laju reaksi berbanding lurus

terhadap perubahan konsentrasi reaktan. Jika konsentrasi

reaktan diperbesar tiga kali, menyebabkan laju reaksi

menjadi tiga kali lebih besar.

c. OrdeDua

Reaksi berorde dua artinya

laju reaksi berbanding lurus dengan kuadrat perubahan konsentrasi reaktan. Jika

konsentrasi reaktan diperbesar tiga kali, menyebabkan laju reaksi berubah menjadi 32

atau 9 kali lebih besar.

3. Menentukan Persamaan Laju

Salah satu cara menentukan persamaan laju adalah metode laju awal. Berdasarkan

metode laju awal, laju diukur pada awal reaksi dengan konsentrasi yang berbeda-beda.

Untuk memahami metode ini perhatikan contoh berikut:

Reaksi gas nitrogen oksida dengan gas bromin sesuai dengan persamaan reaksi:

Reaksi berorde nol artinya laju reaksi tidak

dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi

reaktan.

14

2NO(g) + Br2(g) → 2NOBr(g)

Berdasarkan hasil percobaan diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 3.1 Data percobaanreaksi2NO(g) + Br2(g) → 2NOBr(g)

Tentukan:

a) Orde reaksi terhadap NO

b) Orde reaksi terhadap Br2 c) Orde reaksi total d) Persamaan laju reaksi

e) Harga tetapan reaksi k f) Besar laju reaksi jika [NO] = 0,2 dan [Br2] = 0,1

15

Penyelesaian:

Persamaanlajureaksinyaadalah: v = k[NO]x[Br2]y

a) Ordereaksiterhadap NO adalahx, dapatditentukandenganmembandingkan data

dariduapercobaandengankonsentrasi Br2 yang sama. Misalnya, percobaan 1 dan 3.

𝑣1𝑣3= 𝑘 [𝑁𝑂]1

𝑥 [𝐵𝑟2]1𝑦

𝑘 [𝑁𝑂]3𝑥[𝐵𝑟2]3

𝑦

6

24= 𝑘 (0,1)𝑥 (0, 05)𝑦

𝑘 (0,2)𝑥(0,05)𝑦

1

4= (

1

2)𝑥x = 2jadi, ordereaksiterhadap NO = 2

b) Ordereaksiterhadap Br2 adalahy,

ditentukandenganmembandingkanduapercobaandengankonsentrasi NO yang sama.

Yaitu, percobaan 1 dan 2.

𝑣1𝑣2= 𝑘 [𝑁𝑂]1

𝑥 [𝐵𝑟2]1𝑦

𝑘 [𝑁𝑂]2𝑥[𝐵𝑟2]2

𝑦

6

12= 𝑘 (0,1)𝑥 (0, 05)𝑦

𝑘 (0,1)𝑥(0,1)𝑦

1

2= (

1

2)𝑦y = 1 jadi, ordereaksiterhadap Br2 = 1

c) Ordereaksi total = x + y = 2 + 1 = 3

d) Persamaanlajureaksinya = v = k[NO]2[Br2]

e) Untukmenentukantetapanreaksi, kdapatdiambildarisalahsatu data percobaan,

misalnyapercobaan 1.

v1 = k[NO]2[Br2]

6 M s-1 = k (0,1 M)2 (0,05 M)

k =6 𝑀 𝑠−1

0,0005 𝑀3 = 1,2 x 104 M-2 s-1

f) Besarlajureaksijika [NO] = 0,2 dan [Br2] = 0,1 v = k [NO]2[Br2]

v = 1,2x 104 M-2 s-1 (0,2 M)2 (0,1 M)

v = 48 M s-1

16

III.5 Teori Tumbukan

Teori tumbukan menggambarkan pertemuan partikel-patikel pereaksi sebagai suatu

tumbukan, sedangkan tumbukan yang dapat menghasilkan partikel-partikel produk reaksi

disebut tumbukan efektif.

Untuk saling bertumbukan, molekul-molekul pereaksi harus mempunyai energi

kinetik minimum tertentu yang disebut energi aktivasi (Ea). Dalam suatu reaksi, bila

energi produk lebih rendah dari pada energi yang dimiliki kedua pereaksi pada awal

17

reaksi, maka reaksi berlangsung secara eksoterm. Sebaliknya, jika energi produk lebih

tinggi dari pada energi yang dimiliki kedua pereaksi pada awal reaksi, maka reaksi

berlangsung secara endoterm.

SOAL-SOAL

1. Natrium hidroksida merupakan satu diantara beberapa zat kimia yang digunakan

untuk membuat sabun, deterjen, dan kertas. Jika 2 g NaOH (Mr = 40) dilarutkan

dalam air hingga 250 mL, tentukan komolaran larutan tersebut!

2. Lahan pertanian yang bersifat asam dapat dinetralkan dengan kalsium hidroksida

Ca(OH)2 (Mr = 74).Jika diperlukan 0,3 M Ca(OH)2 400 mL, berapa gram

Ca(OH)2 yang harus dilarutkan?

3. Di sebuah meja praktikum di laboratorium kimia terdapat botol pereaksi dengan

label yang tulisannyaNaOH 4% (m/v), volume 100 mL, dan massa jenis, ρ = 1,1

g/mL.Tentukan kemolaran NaOH tersebut jika diketahui Mr NaOH = 40!

4. Dalam suatu percobaan penentuan laju reaksi P + Q → R, diperoleh data sebagai

berikut:

a. Tentukan orde reaksi total!

b. Tentukanpersamaanlajureaksi!

c. Tentukanhargatetapanlajunya!

18

5. a. Jelaskan pengaruh penambahan katalisator terhadap laju suatu reaksi!

b. Berikan contoh reaksi yang menggunakan katalis, sebutkan juga katalisator yang

digunakan!

6. Dari reaksi : A + B + C ABC diperoleh data sebagai berikut :

No [ A ] ( M )

[ B ] ( M )

[ C ] ( M )

Lajureaksi ( M detik-1 )

1 0,1 0,1 0,1 4

2 0,2 0,1 0,1 4

3 0,1 0,2 0,1 8

4 0,2 0,1 0,2 16

Tentukan : a. Ordereaksiterhadap A, B, C danorde total

b. Hargadansatuan k c. Persamaanlajureaksinya d. Laju reaksinya saat [ A] = [B] =[C] = 0,5 M

7. Dari reaksi : A + B AB diperoleh data sebagai berikut :

No [ A ] ( M )

[ B ] ( M )

Lajureaksi ( M detik-1 )

1 0,1 0,1 2

2 0,2 0,1 4

3 0,3 0,4 24

Tentukan : a. Ordereaksiterhadap A, B, danorde total b. Hargadansatuan k

c. Persamaanlajureaksinya d. Laju reaksinya saat [ A] = [B] = 0,5 M

8. Dari reaksi : A + B AB diperoleh data sebagai berikut :

No [ A ]

( M )

[ B ]

( M )

Lajureaksi

( M detik-1 )

1 0,1 0,1 2

2 0,2 0,1 4

3 0,3 0,4 24

Tentukan :

a. Ordereaksiterhadap A, B, danorde total b. Hargadansatuan k c. Persamaanlajureaksinya

d. Laju reaksinya saat [ A] = [B] = 0,5 M

19