kinetika kimia-katalis

Author: fita-kurnia

Post on 19-Oct-2015

99 views

Category:

Documents


1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • BAB 9

  • BAB 9. KINETIKA KIMIA9.1 TEORI TUMBUKAN DARI LAJU REAKSI9.2 TEORI KEADAAN TRANSISI DARI LAJUREAKSI9.3 HUKUM LAJU REAKSI9.4 FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI9.5 MEKANISME REAKSI9.6 ENZIM SEBAGAI KATALIS

  • 9.1 TEORI TUMBUKAN DARILAJU REAKSI

    LAJU REAKSI BERBANDING LURUS:- FREKUENSI TUMBUKAN (x)- FRAKSI MOLEKUL TERAKTIFKAN (f)- PELUANG UNTUK BERTUMBUKAN (p)Reaksi : A + BC+DLaju reaksi = f. p. x = f. p. [A].[B]= k. [A].[B]

  • Energi Potensial9.2 TEORI KEADAAN TRANSISIDARI LAJU REAKSIDiagram koordinat reaksi eksoterm dan molekul teraktifkanNO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)energi reaksi ke kiriN.O..COO

    energi reaksi ke kanan

    NO2(g) + CO(g)ReaktanE reaksi

    Produk: NO(g) + CO2(g)Koordinat Reaksi

  • =-=9.3 HUKUM LAJU REAKSINO2(g) + CO(g)NO(g) + CO2(g)Laju reaksi Laju pengurangan konsentrasi reaktan terhadap waktu Laju kenaikan konsentrasi produk terhadap waktuLaju = - d[NO2] = - d[CO] = d[NO] = d[CO2]dt dt dt dtReaksi umum :aA + bBcC + dDLaju = -=1 d[A] 1 d[B]a dt b dt1cd[C] 1 d[D]dt d dt

  • Contoh 9. 1Pada suhu tinggi, HI bereaksi menurut persamaan berikut:2 HI(g) H2(g) + I2(g)Pada suhu 443C laju reaksi meningkat seiring dengan meningkatnyakonsentrasi HI sebagai berikut:[HI] (mol/L0,00500,0100,020Laju (mol/L detik)7,5 x 10-43,0 x 10-31,2 x 10-2a. Tentukan orde reaksi dan tulislah hukum lajunyab. Hitunglah tetapan laju dan nyatakan satuannyac. Hitunglah laju reaksi untuk HI dengan konsentrasi 0,0020 M

  • Penyelesaiana. Hukum laju pada dua konsentrasi [HI]1 dan[HI]2yang berbedaialah:[HI]2[HI]1laju2laju1 =nlaju1 = k([HI]1)nlaju2 = k([HI]2)n4 = (2)nn = 2Hukum laju = k[HI]23,0 x 10-37,5 x 10-4= 0,0100,0050n

  • b. Tetapan laju k dihitung dengan memasukan nilai pada set datayang mana saja dengan menggunakan hukum laju yang sudahditetapkan. Misalnya, jika kita ambil set data pertama:

    7, 5 x 10-4 mol L-1 s-1 = k(0,0050 mol L-1)2

    Jadi, k = 30 L mol-1 s-1c. Laju dapat dihitung untuk [HI] = 0,0020 M:laju = k[HI]2 = (30 L mol-1 s-1)(0,0020 mol L-1)2= 1,2 x 10-4 mol L-1 s-1

  • Orde Reaksi

    Reaksi Orde Nol

    aA Produk

    Laju = k [A]n......n = orde reaksi (tidak berkaitan langsung dengan koefisien a)-d[A] = k [A]0dtd[A] = -kdt[A] [A]0 = -ktLaju = k (orde nol)[A]

    [A]0Waktu (t)

  • =-Laju = -= - k [A]m [B]nLaju yang berkaitan pada dua atau lebih unsur kimia yangberbeda

    aA + bB Produk1 d[A] 1 d[B]a dt b dt

  • ln [N2O5]Reaksi Orde Pertama:

    N2O5(g) 2NO2(g) + O2(g)Hukum laju = k [N2O5)-d[N2O5] = k[N2O5]dtd[N2O5] = -kdt[N2O5]Bila diintegrasikanln [N2O5]t ln [N2O5]0 = -kt[N2O5]t = [N2O5]0 e-kt

    Waktu paruh, t = ln 2 = 0,6931k kWaktu (t)Grafik: ln c vs t

    Intersep = ln [N2O5]0

    Slope = - k

  • Contoh 9. 2Penguraian termal aseton pada suhu 600oC merupakan reaksiorde pertama dengan waktu paruh 80 detik1. Hitunglah nilai konstanta laju reaksi (k)2. Berapa waktu yang diperlukan agar 25% dari contoh aseton ituterurai

  • Penyelesaian1. k = 0,693/t = 0,693/80 detik = 8,7 x 10-3 detik-12. Jika yang terurai 25% maka yang tersisa = 100% - 25% = 75%kt = 2,303 log[A]0

    [A]t(8,7 x 10-3) t = 2,303 (log 1,0/0,75)

    t = 23 detik

  • 1(L mol-1)[NO2]Reaksi Orde Kedua:Untuk reaksi2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)Hukum lajunya = k [NO2]2-d[NO2] = k[NO2]2dtd[NO2] = -kdt[NO2]2Bila diintegrasikan2 = koefisien stoikiometri dari NO21 = 1 + 2 kt[NO2]t [NO2]0Slope = 2 kWaktu (t)

  • Reaksi Orde Pertama Semu

    Merupakan reaksi orde kedua atau orde yang lebih tinggi tapimengikuti reaksi orde pertamaContoh: C + Dhasil reaksiLaju reaksinya = k [C] [D]-= k [C] [D]; bila k[D] tetap maka laju reaksinya = k [C]d[C]dtatau -= k [C] dan k = k [D], k= tetapan laju orde 1 semud[C]dtdan waktu paruhnya (t ) = 0,693/k

  • Contoh 9. 3Reaksi radikal OH- dengan metana di atmosfir mempunyai konstantalaju reaksi pada suhu 25oC sebesar 6,3 x 10-15 mol/L detik.Reaksinya: OH- (g) + CH4 (g)H2O (g) + CH3- (g)1. Tentukan hukum laju reaksi orde pertama semu jika OH- konstandan hitunglah k jika [OH-] = 1,2 x 106 mol/L2. Hitunglah waktu paruh metana bila [OH-] = 1,2 x 106 mol/L

  • Penyelesaian1. Laju reaksi = k [OH-] [CH4]karena [OH-] konstan maka konstanta laju reaksi = klaju reaksi menjadi = k [CH4]; dan k = k [OH-]k = (6,3 x 10-15 mol/L detik) (1,2 x 106 mol/L)= 7,6 x 10-9 detik-12. t = 0,693/k = 0,693/ 7,6 x 10-9 detik-1 = 2 tahun 11 bulan

  • 9.4 FAKTOR-FAKTOR LAJU REAKSI1. Macam zat yang bereaksi2. Konsentrasi zat yang bereaksiKonsentrasi pereaksi berbanding lurus dengan laju reaksi3. Tekananuntuk reaksi yang melibatkan gas, karena konsentrasi gasberhubungan dengan tekanan4. Luas permukaansemakin halus bentuk zat yang bereaksi semakin cepat lajureaksi.Contoh: laju reaksi Alumunium dalam bentuk serbuk > lajureaksi alumunium dalam bentuk batangan

  • ln k = ln A -( ) ( )5. Suhusemakin tinggi suhu maka energi kinetik molekul meningkatsehingga frekuensi tumbukan semakin tinggi sehingga lajureaksi meningkat

    Tetapan laju bervariasi secara eksponensial dengankebalikan suhuk = A e-Ea/RT

    EaRTln k = ln A -Ea 1R Tyxba

  • 6. Kataliszat yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak mengalamiperubahan yang permanen Katalis homogen Katalis heterogen: fasa sama dengan reaktan: fasa berbeda dengan reaktanKatalis>< InhibitorH2 + C2H4C2H6Contoh:

    Logam platina (Pt) mengkatalis reaksi hidrogenasi etena menjadi etanaPt

  • EtilenaFasa gas

    Permukaan PtH2Fasa gasEtilena, C2H4teradsorpsi

    Atom H2teradsorpsiC2H5,Zat antaraEtana, C2H6teradsorpsiEtana, C2H6terdesorpsi

  • Energi PotensialKatalisMenurunkan energi aktivasiReaktanPenghalang energidengan katalisPenghalang energitanpa katalisEa.rE

    Produk

    Koordinat reaksiEa.rEa.fEa.f

  • 9.5 MEKANISME REAKSI

    Mekanisme reaksi menyatakan jenis dan jumlah tahappada suatu reaksi

    Reaksi ElementerUnimolekular :

    Bimolekular :

    Termolekular :N2O5* NO2 + NO3laju = k [N2O5*]

    NO(g) + O3(g) NO2(g) + O2(g)laju = k [NO] [O3]

    I + I + Ar I2 + Arlaju = k [ I ]2 [Ar]laju = k [ I ]2

  • Contoh 9. 4

    Carilah molekularitas pada reaksi satu tahap beikut:a. NO + N2O5

    b. 2NO + Cl2

    c. Cl + Cl + M

    d. C6H5 CH

    NC CH3NO2

    2NOCl

    Cl2 + M

    C6H5 CH (isomer cis trans)

    CH - CN

  • Penyelesaiana. bimolekular (2 molekul yaitu NO dan N2O5)b. termokular (3 molekul yaitu 2 molekul NO dan 1 molekul Cl2)c. termokular (3 molekul yaitu Cl, Cl, dan M)

    d. unimolekular (1 molekul)

  • 9.6 ENZIM SEBAGAI KATALISEnzim merupakan protein globular yang dapat mengkatalisisreaksi biokimia spesifikMekanisme Kerja EnzimE+ SE SE PE+ PS = substrat; P = produk

  • Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzima. pHmuatan enzim bergantung pada pH lingkungannya danmempengaruhi keaktifan dari sisi aktif enzimb. Suhusuhu dapat merusak struktur tiga dimensi dari enzim (protein)c. Aktivatoraktivitas enzim dapat meningkat dengan adanya ion-ionanorganik. Contohnhya: ion Cl- pada enzim amilase air liur

  • LATIHAN SOAL-SOAL1. Dalam mengkaji reaksi piridina (C5H5N) dengan metil iodida (CH3I)dalam larutan benzena, berikut ini adalah data laju reaksi awal yangdiukur pada suhu 25oC untuk berbagai konsentrasi awal dari duareaktan:

    a. Tentukan hukum laju untuk reaksi inib. Hitunglah konstanta laju dan nyatakan satuannyac. Hitunglah laju reaksi untu larutan dengan [C5H5N] 5,0 x 10-5 Mdan [CH3I] 2,0 x 10-5 M

    [C5H5N] (mol/L)[CH3I](mol/L)Laju(mol/L detik)-41,00 x 10-41,00 x 10-77,5 x 10-42,00 x 10-42,00 x 10-63,0 x 10-42,00 x 10-44,00 x 10-66,0 x 10

  • 2. Senyawa A terurai membentuk B dan C pada reaksi yang mengikutiordo pertama. Pada suhu 25oC konstanta laju reaksinya adalah 0,0450detik-1. Hitunglah waktu paruh zat A pada suhu 25oC3. Dimerisasi tetrafluoroetilena (C2F4) menjadi oktafluorosiklobutana (C4F8)mempunyai orde kedua untuk pereaksi C2F4 dan pada suhu 450 Kkonstanta lajunya k = 0,0448 L mol-1 detik-1. Jika konsentrasi awal C2F40,100 M, berapa konsentrasinya sesudah 250 detik4. Pada suhu 600 K, konstanta laju untuk dekomposisi reaksi ordo pertamanitroetana : CH3CH2NO2 (g) C2H4 (g) + HNO2 (g)adalah 1,9 x 10-4 detik-1. Sampel CH3CH2NO2 dipanaskan pada suhu600 K dan pada suhu ini tekanan parsial awalnya adalah 0,078 atm.Hitunglah tekanan parsialnya setelah 3 jam

  • 5. Identifikasi setiap reaksi elementer berikut sebagai unimolekular,bimolekular, atau termolekular, dan tulislah hukum lajunyaa. HCO + O2b. CH3 + O2 + N2HO2 + COCH3O2N2c. HO2NO2HO2 + NO26. Tetapan laju dari reaksi elementer:BH4- (aq) + NH4+ (aq)BH3NH3 (aq) + H2 (g)ialah k = 1,94 x 10-4 L/mol detik pada suhu 30oC dan reaksi memilikienergi aktivasi 161 kJ/mol. Hitunglah tetapan laju reaksi di atas padasuhu 40oC