kinetika kimia - universitas brawijaya · •kinetika reaksi adalah studi tentang laju reaksi,...

89
Kinetika kimia Shinta Rosalia Dewi

Upload: others

Post on 04-Feb-2020

101 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Kinetika kimiaShinta Rosalia Dewi

mendesain

Termodinamika

Mekanika fluida reaktor kimia

Pindah panas

neraca massa

ekonomi

Kinetika Reaksi

Pendahuluan

Pendahuluan (cont’)

• Kinetika reaksi adalah studi tentang laju reaksi, perubahan konsentrasi reaktan (atau produk) sebagai fungsi dari waktu

• Reaksi dapat berlangsung dengan laju yang bervariasi, ada yang serta merta, perlu cukupwaktu (pembakaran) atau waktu yang sangat lama seperti penuaan, pembentukan batubara danbeberapa reaksi peluruhan radioaktif

Pendahuluan (cont’)

• Laju reaksi dinyatakan sebagai lajuberkurangnya konsentrasi pereaksi ataubertambahnya konsentrasi produk per satuan waktu.

• Laju reaksi mempunyai satuan mol per liter per detik (mol. L-1. s-1 atau M.s-1).

• Laju pengurangan reaktan dinyatakansebagai -r, sedangkan laju pembentukanproduk dinyatakan sebagai +r.

Mengekspresikan Laju Reaksi

A

A B R

dNr k[A][B]

dt

ttt

A)Konst (AKonst AKonst

waktuPerubahan

A ikonsentrasPerubahan reaksiLaju

12

12

t

B

t

ALaju

Ekspresi Laju dalam Konsentrasi Reaktan dan Produk

2 4 3 2 4 2

2 4 3 2 4 2

2 2

2 2

2 2

C H O C H O O

C H O C H O OLaju

t t t t

H (g) I (g) 2HI(g)

H I HI1Laju

t t 2 t

HI H ILaju 2 2

t t t

Untuk reaksi hidrogen dan iodine membentuk HI

atau

Soal latihan

Laju pembentukan NO(g) pada reaksi2NOBr(g) 2NO(g) + Br2(g)

adalah sebesar 1,6 x 10-4 M/s. berapa lajukonsumsi NOBr?

4

-4 -5

4 4

d[NO]1,6x10 M/ s

dt

1 d[NO] 1 d[NOBr]r

2 dt 2 dt

sehingga r = 0,5x1,6x10 M/s = 8x10 M/s

d[NOBr]dan 2 x r=2 x (8x10 M/ s) 1,6x10 M/ s

dt

Soal Latihan

Karena menghasilkan produk gas non polusi,hidrogen digunakan sebagai bahan bakar roketdan sumber energi masa depan:

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g)

1. Tuliskan laju reaksi ini dalam bentuk perubahan[H2], [O2] dan [H2O] terhadap waktu

2. Saat O2 turun pada 0,23 mol/L.s berapa kenaikanterbentuknya H2O?

2

2 2 2

2 2

2 2

d[O ]0,23mol /L

dt

d[H ] d[O ] d[H O]1 1laju

2 dt dt 2 dt

d[O ] d[H O]10,23mol / L

dt 2 dt

d[H O] d[O ]2 2x0,23mol / L 0,46mol / L

dt dt

Laju reaksi

• Apabila diberikan satu komponen reaksi, i, dan laju perubahan jumlah mol komponen iadalah dNi/dt, maka laju reaksi dalamberbagai bentuk dapat ditulis dengan :

1

( ) ( )i

i

mol idNr

V dt volume fluida waktu

' 1

( )( )i

i

mol idNr

W dt massa zat padat waktu

Didasarkan pada unit volume reaksi fluida :

Didasarkan pada unit masa padatan dalam system padat-fluida :

''' 1

( ) ( )i

i

s

mol idNr

V dt volume zat padat waktu

'''' 1

( ) ( )i

i

r

mol idNr

V dt volume reaktor waktu

Didasarkan pada unit volume padatan dalamsystem gas-padat :

Didasarkan pada unit volume reaktor :

Laju reaksi

Seorang perempuan dengan berat 60 kg mengkonsumsi sekitar 6000 kJ energi darimakanan. Dan asumsikan bahwa seluruhmakanannya adalah glukosa dan reaksikeseluruhannya adalah sebagai berikut :

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O ∆HR = -2816 kJ

Tentukan laju metabolik perempuantersebut dalam mol oksigen per m3 tubuhper detik! (densitas = 1000 kg/m3)

Latihan

2

2

O 2O 3

dN molO yang digunakan1r

V dt (m tubuh). s

p 3

kgdensitasperempuan 1000 x

m

3p 3

60kgV 0,06m

1000kg /m

2O 22

dN 6000 kJ/hari 6 mol O12,78 mol O /hari

dt 2816 kJ/mol glukosa 1 mol glukosa

2

2

2

2

O

O

2O 3

-3 3O 2

dN1r

V dt

12,78 mol O yang digunakan 1hari1r x

0,06 m hari 24 x 3600 s

r 2,47 x 10 mol O yang digunakan/m s

Untuk setiap mol glukosa yang dikonsumsi, digunakan 6 mol O2

dan melepas 2816 kJ energi.

Jawaban

Jenis reaksi

Berdasarkan banyaknya fase yang terlibat dalamsistem reaksi

• Reaksi homogen : sistem reaksi dengan fasetunggal (fasa yang sama). Berupa reaksi homogenfase gas atau reaksi homogen fase cair. Reaksiterjadi di seluruh bagian fase

• Reaksi heterogen : sistem reaksi yang mengandunglebih dari 1 (satu) fase sedikitnya dua fasa pereaksisupaya reaksi dapat berlangsung. Reaksi terjadi dipermukaan antar fase

Jenis reaksi (cont’)

Berdasarkan keberadaan atau penggunaankatalis

• Reaksi katalitik : sistem reaksi yang menggunakanperan katalis atau katalisator. Ada 2 macam :

1. reaksi katalitik homogen (jika fase katalis = fase reaksi)

2. reaksi katalitik heterogen (jika fase katalis ≠ fase reaksi).

• Reaksi non-katalitik : sistem reaksi yang tidakmenggunakan peran katalis.

Jenis reaksi (cont’)

Berdasarkan mekanisme atau kompleksitasnya

• Reaksi tunggal (single reaction) : reaksi yang mempunyai satu persamaan stoikiometri dan satupersamaan laju yang bertanggung jawab padajalannya reaksi.

• Reaksi kompleks (multiple reaction) : reaksi yang mempunyai lebih dari satu persamaan stoikiometridan kinetika reaksi yang bertanggung jawab padajalannya reaksi.

Multiple reaction

Reaksi seri

• Reaksi seri atau reaksi konsekutif adalah reaksi dari reaktan yang terbentuk zat antara yang reaktif sebelum berubah menjadi produk yang stabil.

• Contoh :

1 2k kA B P

C2H4O + NH3

k1 HOCH2CH2NH2

EO(HOCH2CH2NH)2NH

EO(HOCH2CH2)3N

etilenoksida

amoniak mono-etanol amin di-etanol amin tri-etanol amin

Reaksi paralel

• Reaksi paralel atau reaksi samping (competitive reaction) yaitu dari reaktan yang sama dihasilkan produk yang berbeda melalui jalur reaksi yang berbeda pula.

Multiple reaction

A

P

R

k1

k2

Contoh : reaksi oksidasi etilen menghasilkan produk etilen oksida, akan tetapi selama proses oksidasi, sebagian etilen terbakar sempurna sehingga terbentuk produk yang tidak diinginkan yaitu uap air dan karbon dioksida.

C2H4 + 1/2 O2

k1C2H4O

etilen oksigen etilen oksida

C2H4 + 3 O2

k22CO2

etilen oksigen karbondioksida

+ 2H2O

air

Reaksi paralel

• Reaksi kompleks : melibatkan reaksi seri danparalel

C2H5OH +C2H4

k1H2O

etanol etana air

C2H4 +k3

etana etanal butadiena

+ H2O

air

C2H5OH +CH3CHOk2 H2

etanol etanal hidrogen

CH3CHO C4H6

Multiple reaction

Jenis reaksi (cont’)

Berdasarkan arah reaksinya

• Reaksi reversibel (bolak-balik) : reaksireversibel merupakan reaksi bolak-balik; dalam hal ini terjadi kesetimbangan.

• Reaksi ireversibel (searah) : reaksiireversibel merupakan reaksi satu arah atautak dapat balik; tidak ada keadaansetimbang.

Sistem kinetik

• Sistem tertutup : sistem yang tidak ada hubunganmateri dengan lingkungan

Ex : reaksi dalam fasa cair dalam tabung reaksitertutup, maka yg berpengaruh hanya fasa cair danuap di dalam sistem

• Sistem terbuka : sistem yg berhubungan denganlingkungan dalam bentuk materi atau energi

Ex : sistem fasa cair yg dipanaskan dalam tabungpemanas sehingga fasa cair dapat berubah menjadifasa gas yg dapat keluar sistem

Variabel yg mempengaruhi lajureaksi

• Temperatur pd reaksi isotermal, T dijagakonstan sehingga tidak mempengaruhivariabel lain

• Tekanan dan volume pada reaksi ygmelibatkan fasa gs, P dan V penting untukdijaga konstan

• Komposisi kimia : konsentrasi reaktanumumnya merupakan parameter yg dikaji

Variabel yg mempengaruhi lajureaksi

• Komposisi kimia : konsentrasi senyawa inert pada beberapa kasus ditemui senyawa ygtidak terlibat dalam reaksi tetapimemberikan efek pada laju reaksi

• Komposisi kimia : katalismempercepatreaksi

• Efek permukaan : rx heterogen / homogen

Persamaan laju reaksi

• Apabila diberikan reaksi :

aA + bB cC + dD

• Maka persamaan laju reaksi dapat ditulis :

• dimana

• r : laju reaksi

• k : konstanta laju reaksi

• a : orde reaksi terhadap [A]

• b : orde reaksi terhadap {B}

a b1 d[A] 1 d[B] 1 d[C] 1 d[D]r k[A] [B]

a dt b dt c dt d dt

Orde reaksi

• Orde reaksi (tingkat reaksi) adalah jumlaheksponen faktor konsentrasi yang terdapatdalam persamaan laju.

• Orde reaksi menyatakan besarnya pengaruhkonsentrasi pereaksi terhadap laju reaksi.

• Orde reaksi biasanya berupa bilanganbulat, tetapi dapat bernilai pecahan ataunegatif

Misalnya reaksi :

a A + b B + . . . + d D P

a + b + . . . + d = n

Jadi reaksi tingkat a terhadap A, tingkat bterhadap B dan tingkat n terhadapkeseluruhan reaksi.

Dimana nilai : a. b, ......, d tidak harus selalusama dengan koefisien stoikiometri.

Orde reaksi (cont’)

• Reaksi yang harga orde reaksi terhadapsuatu komponen sama dengan koefisienreaksi komponennya disebut reaksielementer

Orde reaksi total = 2

A

A B R

dNr k[A][B]

dt

• Reaksi yang harga orde reaksinya tidak samadengan koefisien stoikhiometrikomponennya disebut reaksi non elementer.

5 Br- + BrO3- + 6 H+ 3 Br2 + 3 H2O,

orde reaksi total = 4

3BrO - - 23 2

dNr k [BrO ][Br ][H ]

dt

[P]-

awal

(M)

[Q]-

awal

(M)

Laju

reaksi

(M/s)

a

2a

3a

a

a

b

b

b

2b

3b

V

4v

9v

v

v

Tabel di bawah ini merupakan data dari reaksiP + Q →R + S

Dari data tersebut, tentukan:

1.orde reaksi P2.orde reaksi Q3.orde reaksi total4.persamaan laju reaksi

Latihan

Latihan• Salah satu reaksi gas yang terjadi dalam

kendaraan adalah:

NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g)

Laju = k[NO2]m[CO]n

• Jika diketahui data sebagai berikut, tentukanorde reaksi keseluruhan dan persamaan lajunya

EksperimenLaju awal (mol/L.s)

[NO2] awal (mol/L)

[CO] awal (mol/L)

1

2

3

0,0050

0,080

0,0050

0,10

0,40

0,10

0,10

0,10

0,20

Rumusan laju reaksi tersebut diperoleh dari percobaan.

Misalkan diperoleh data percobaan untuk reaksi :NO(g) + Cl2(g) NOCl2(g)

Diperoleh data sebagai berikut :

Perc [NO] ,M [Cl2], M r, M/s

1

2

3

4

0,1

0,1

0,2

0,3

0,1

0,2

0,1

0,3

4

16

8

?

Latihan

m

m

3 3

1 1

m

m

[NO] r

[NO] r

[NO] r

0,2 8

0,1 4

2 2

m 1

Rumusan laju reaksi untuk reaksi tersebut adalah :r = k.[NO]m.[Cl2]

n

Orde NO = m Orde Cl2 = nPercobaan 1 dan 3 Percobaan 1 dan 2

n2

n

2 2 2

2 1 1

n

n

[Cl ] r

[Cl ] r

[Cl ] r

0,2 16

0,1 4

2 4

n 2

Maka rumusan laju reaksinya adalah :

r=k.[NO]1.[Cl2]2

Harga k diperoleh dengan memasukan salah satu data percobaan

22

2

3 2 1

rk

[NO].[Cl ]

4k

0,1.0,1

k 4.10 M s

Maka laju reaksi pada percobaan 4 adalah :

r= k.[NO].[Cl2]2

r= 4.103 x 0,3 x 0,32

r= 108 Ms-1

Latihan

Nitrogen oksida (NO) direaksikan dengan Cl2 sesuaireaksi : 2NO + Cl2 2NOCl, diperoleh data hasilpercobaan penentuan laju :

Persamaan laju reaksinya adalah …

Percobaan [NO] (M) [Cl2] (M) Waktu (detik)

1 0,13 0,08 642 0,26 0,16 163 0,26 0,32 84 0,52 0,32 2

Model kinetika

• Kinetika orde nol

• Kinetika orde satu

• Kinetika orde dua

• Kinetika orde tinggi

• Kinetika reaksi orde semu

Reaksi orde nol

Misalnya diberikan reaksi sederhana :

A P

Reaksi orde nol adalah reaksi yang lajureaksinya dapat ditulis sebagai :

di mana k adalah konstanta laju reaksi ordenol dan [A] adalah konsentrasi reaktan.

0d[A]k [A] k

dt

Reaksi orde nol (cont’)

atau 0[A] [A] k t

0[A] [A]k

t

Waktu paro

• Waktu paro (t1/2) adalahh waktu yang diperlukan untuk mereaksikan separo darikonsentrasi reaktan awal.

• Pada t1/2, [A] = ½ [Ao]

0 0 0

1/2 1/2

01/2

[A] [A] [A] (1 0,5) 0,5[A]k

t t t

[A]t

2k

Latihan

• Suatu reaksi dengan konsentrasi reaktan 1 mol/L, 50% sempurna dalam 10 menit. Reaksidibiarkan berlangsung 5 menit lagi. Berapabanyak sisa reaktan jika reaksi mengikutiorde nol?

Reaksi orde satu

Misalnya diberikan reaksi sederhana :

A P

0

0

d[A] d[A]k [A] atau k dt

dt [A]

[A]ln kt

[A]

ln [A] ln [A] kt

0[A]1k ln

t [A]

Apabila dibuat grafik ln [A] versus t akan diperoleh slope = -k.

Konstanta laju reaksi jugadapat ditentukan denganrumus :

Reaksi orde satu (cont’)

Waktu paro

• Pada t1/2, [A] = ½ [Ao]

0

01/21

2 0

1/2

1/2

[A]1k ln

t [A]

[A]ln kt

[A]

ln 2 = kt

ln2 0,693t

k k

contoh

Reaksi dekomposisi N2O5 berlangsungmengikuti reaksi orde satu :

2N2O5 4NO2 + O2

Pada temperatur 25oC didapatkan harga k = 3,38 x 10-5 detik-1. berapa waktu paro darireaksi tersebut?

Latihan

Reaksi dekomposisi gas azometan :

CH3N2CH3 CH3CH3 + N2

dengan variasi waktu, dihasilkan nilai tekananparsial pada temperatur 600 K adalah sebagaiberikut :

Tentukan orde reaksi, konstanta laju reaksi padatemperatur tersebut! Tentukan waktu paronya!

t / detik 0 1000 2000 3000 4000

p/p0 /10-2 8,20 5,72 3,99 2,78 1,94

Hubungan konversi dg waktu

Reaksi Order 1

• Persamaan hubungan konversi atau konsentrasisuatu bahan dalam reactor dengan waktu reaksidapat dinyatakan berdasarkan neraca massa dalamreactor yang digunakan.

• Misalkan suatu larutan A dengan konsentrasi CA0

gmol/L dalam reactor batch dengan volume larutanV L bereaksi membentuk B dengan persamaanreaksi A B, reaksi merupakan reaksi order 1 dengan kecepatan reaksi rA= kCA,

dari persamaan ln dapat ditulis :

sehingga hubungan konsentrasi A dengan waktu

dapat ditulis :

[A] =[A]o.e

kt

kt

[A]kt,

[A]o

[A]e

[A]o

dan hubungan konversi dengan waktu :

[A]o(1 - x

bahan yang lain dapat ditulis :

[P] = [P]

ktA

ktA

) [A]o.e

X 1 e

konsentrasi

o + [A]o.XA

Soal

• Suatu larutan A dengan konsentrasi 0,5 gmol/L dalam reactor batch dengan volume larutan 2,5 L bereaksi membentuk B dengan persamaan reaksi :

A B

reaksi merupakan reaksi order 1 dengan kecepatanreaksi rA= kCA, dengan nilai k=0,01 1/menit. berapakonsentrasi A, konversi A serta konsentrasi B setelah 3 menit ?

Penyelesaian

Dengan penjabaran neraca massa A seperti di atasdiperoleh persamaan :

B B AC C C X 5 29 145 gmol L

1(0 ,01 )(3menit)

menit

ktA A0

1(0,01 )(3menit)

menit

A

A

ktA

A

0 0

C C e

gmolC 0,5 e

LC 0,485gmol / L

X 1 e

X 1 e 0,029

  0  0, 0,0 0,0 /

Soal

• Suatu larutan A dengan konsentrasi 10 gmol/L dalam reactor batch dengan volume larutan 2,5 L bereaksi membentuk B denganpersamaan reaksi A 3B, reaksimerupakan reaksi order 1 dengan kecepatanreaksi rA= kCA, dengan nilai k=0,02 1/menitberapa konsentrasi A, konversi A sertakonsentrasi B, setelah 3 menit

Reaksi orde dua

• Pada reaksi orde dua, laju reaksi berbandinglangsung dengan kuadrat konsentrasi darisatu reaktan atau dengan hasil kali konsentrasi yang meningkat sampai pangkatsatu atau dua dari reaktan.

• Misalkan pada reaksi orde dua : 2A P, maka persamaan lajunya :

2

2

d[A] d[A]k [A] atau k dt

dt [A]

0

0

1 1kt atau

[A] [A]

1 1kt

[A] [A]

2

2

d[A]k [A] atau

dt

d[A]k dt

[A]

Reaksi orde dua (cont’)

d[A]k [A][B]

dt

d[A]k dt

[A][B]

A + B P, maka persamaan lajunya :

[A]0 – [A] = [B]0 – [B] sehingga [B] = [B]0 – [A]0 + [A],dengan [A] dan [B] adalah konsentrasi reaktan dan [A]0

dan [B]0 adalah konsentrasi awal reaktan.

0 0

d[A]k dt

[A]([B] [A] [A]

Jika [B] disubstitusi ke persamaan, maka :

0

0 0 0

[A] [B]1ln kt

[B] [A] [B] [A]

00 0

0

[A][B]ln ([B] [A] )kt ln

[A] [B]

Waktu paro

• Waktu paro dapat ditentukan hanya jika satu jenisreaktan terlibat. Penentuannya dilakukan terhadapsalah satu reaktan saja.

• Waktu paro berhubungan dengan konsentrasi awal

• Rumus menghitung waktu paro (kecuali untuk n =1 atau reaksi orde satu)

12

n 1

n 10

2 1t

(n 1)[A] k

Reaksi orde semu / pseudo

• Sukrosa + H2O + H+ fruktosa + glukosa + H+

• Laju reaksi :

• H+ merupakan katalis yang konsentrasi total selama reaksi adalah tetap

• Konsentrasi pelarut air umumnya mendekati tetap / konstan sehingga tidak mempengaruhi

--> reaksi pseudo orde satu

2

2

d[S]k[S][H O][H ]

dt

d[S]k'[S]

dt

k' k[H O][H ]

Menentukan k dan orde reaksi

• Menentukan konstanta laju reaksi dan ordereaksi berdasarkan waktu paro :

• Plot grafik log t1/2 vs log A0

• n : orde reaksi, k : konstanta laju reaksi

12

n 1

0

2 1log t log (n 1)log[A]

(n 1)k

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

• Pada kondisi tertentu masing-masing reaksimemiliki karakteristik laju masing-masingyang ditentukan oleh sifat kimia reaktan

• Pada suhu kamar:

H2(g) + F2(g) 2HF(g) sangat cepat

3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) sangat lambat

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

• Konsentrasi: molekul-molekul harus bertumbukanagar terjadi reaksi dalam konteks ini laju reaksiproporsional dengan konsentrasi reaktan

• Luas permukaan : semakin besar luas permukaan, laju reaksi semakin cepat

• Temperatur: molekul harus bertumbukan denganenergi yang cukup untuk bereaksi

• Katalis : penggunaan katalis akan mempercepatlaju reaksi

N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25oC : Kp = 6,2×105

Konsentrasi

Konsentrasi mempengaruhi laju reaksi, karena banyaknyapartikel memungkinkan lebih banyak tumbukan, dan itumembuka peluang semakin banyak tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan.

Mana yang lebih mungkin terjadi tabrakan, di jalan lengangatau dijalanan padat?

?

KonsentrasiHubungan kuantitatif perubahan konsentrasi dengan lajureaksi tidak dapat ditetapkan dari persamaan reaksi, tetapiharus melalui percobaan.

Dalam penetapan laju reaksi ditetapkan yang menjadi patokanadalah laju perubahan konsentrasi reaktan.Ada reaktan yang perubahan konsentrasinya tidakmempengaruhi laju reaksi:

on

1x

1V x [reaktan]

V reaktan][

n

Persamaan kecepatan reaksi

H2 + I2 → 2 HI

V = k [H2][I2].

Jika konsentrasi H2 dinaikkan 2x dan I2

dinaikkan 3x, maka laju reaksi menjadi?

Contoh

Konsentrasi

• Reaksi antara NO(g) dan O2 (g) adalah reaksiberorde dua terhadap NO(g) dan berorde duauntuk O2 (g). Jika konsentrasi kedua pereaksidijadikan 3 kali konsentrasi semula. Tentukanlaju reaksinya dibandingkan dengan lajusemula menjadi!

Luas Permukaan

Mana yang lebih luas permukaannya?Sepotong tahu utuh atau sepotong tahu dipotong 4?

Luas Permukaan

Luas Permukaan

Perhatikan bahwa luas permukaan tahu utuh lebihkecil dari tahu yang dipotong 4

Sekarang!Mana yang lebih luas permukaannya, gulaberukuran butir kasar atau gula berukuranbutiran halus?Mana yang lebih mudah larut, gula yang berukuran butir kasar atau yang berukuranbutiran halus ?

Luas Permukaan

Luas permukaan mempercepat laju reaksikarena semakin luas permukaanzat, semakin banyak bagian zat yang salingbertumbukan dan semakin besar peluangadanya tumbukan efektif menghasilkanperubahan

Semakin luas permukaan zat, semakin kecilukuran partikel zat. Jadi semakin kecilukuran partikel zat, reaksi pun akansemakin cepat.

Luas permukaan

• Reaksi zat A dan B (zat padat, dengan ukuran 100 mesh) menghasilkan C :

A + B C

mempunyai persamaan laju reaksi :

r = [A] [B]2

Jika ukuran B yang direaksikan adalah 200 mesh, bagaimana perubahan laju reaksinya?

Katalis

• Katalis homogen

• Katalis heterogen

• Katalis enzim

• Katalis : zat yang dapat mempengaruhi laju reaksi (biasanya mempercepat), tanpa dikonsumsi selama reaksi berlangsung

• Katalis bekerja dengan mengubah mekanisme reaksi dan energi aktivasi sistem

• Kesetimbangan dalam sistem tetap

• Katalis homogen : katalis yang fasenya sama denganfase reaktan

• Katalis heterogen : katalis yang fasenya berbedadengan fase reaktan; biasanya melibatkan lebih darisatu fasa

• Reaksi Katalitik : terjadi pada antar muka (interface) fluida padatluas permukaan antar muka hrs tinggi berpengaruh secara signifikan pada laju reaksi.

Temperatur

Kenaikan suhu dapat mempercepat laju reaksi karena dengan naiknya suhu energi kinetik partikel zat-zat meningkat sehingga memungkinkan semakin banyaknya tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan

Hubungan Kuntitatif perubahan suhuterhadap laju reaksi: Hubungan ini ditetapkan darisuatu percobaan, misal diperoleh data sebagaiberikut:

Suhu (oC) Laju reaksi (M/detik)

10

20

30

40

T

0,3

0,6

1,2

2,4

Vt

Temperatur

Hubungan Kuantitatif perubahan suhu terhadap laju reaksi:

Dimana :Va = laju reaksi akhir (pada suhu T)Vo = laju reaksi awal (pada suhu awal (To))∆v = perubahan lajuta = waktu akhir (pada suhu T)to = waktu awalTa = suhu akhirTo = suhu awal∆T = perubahan suhu

Temperatur

Ta - To

Ta o

v = ( v) v

Ta - To

Ta o

1t = ( ) t

v

Pengaruh Temperatur

• Berapa kenaikan laju reaksi yang terjadiapabila suhu dinaikkan dari 70oC menjadi100oC, di mana setiap kenaikan suhu 10oC, laju reaksi meningkat 3 kali ?

Latihan

• Laju reaksi meningkat menjadi 2 kali lajureaksi semula pada setiap kenaikan suhu10oC. jika pada suhu 30oC reaksi berlangsung48 menit, maka berapa lama waktu reaksijika reaksi berlangsung pada suhu 60oC ?

Pengaruh Suhu terhadap Energi Aktivasi

• PERSAMAAN ARRHENIUS

T

1

R

E -

0RT

E -

0

T

1 -

T

1

R

Ea-

0

RT

E-

0

RT

E-

00

aa

0

a

0

a

e . ke . k k

e k

k

e .Ak e .A k

Keterangan

k = konstanta laju reaksi

k0 = faktor frekuensi reaksi

R = konstanta gas (1,987 kal / g-mole K; 8,314J/K.mol )

Ea = energi aktivasi, yang nilainya dianggap konstan

pada suatu kisaran suhu tertentu

• Energi aktivasi diartikan sebagai suatu tingkatenergi minimum yang diperlukan untuk memulaisuatu reaksi.

• Persamaan Arrhenius juga dapat dinyatakan dalambentuk :

Persamaan di atas merupkan persamaan garis lurus(linier), dengan 1/T sebagai sumbu X dan ln k sebagaisumbu Y. Dengan demikian, slope dari kurvatersebut adalah – Ea / R.

T

1

R

E -kln k ln a

0

jika terdapat dua data :

ln k

ln k

ln k k

1

1

2

2

1 2

1 2

1 1 2

2 2 1 2 1 2 1

EalnA

RT

EalnA

RT

maka

Ea Ealn lnA lnA

RT RT

k r tEa 1 1 Ea 1 1ln ln ln

k R T T r t R T T

• Susu dipasteurisasi pada suhu 63oC selama30 menit, jika dipasteurisasi pada suhu 74oC hanya membutuhkan waktu 15 detik. Hitunglah energi aktivasi pasteurisasi tsb.

• Penyedap rasa berbentuk bubuk dalam kemasan sachetakan mengalami penurunan mutu aroma selamapenyimpanan. Pengujian aroma selama penyimpanandilakukan dengan uji sensoris. Data skor sensori penyedaprasa tersebut adalah :

Suhu Pengujian (0C) Waktu (hari) Skor Sensori

40 0

3

6

9

12

8

7,93

7,86

7,83

7,79

45 0

3

6

9

12

8

7,86

7,72

7,59

7,41

50 0

3

6

9

12

8

7,69

7,31

7,03

6,66

Pertanyaan :

1. Tentukan persamaan kinetika reaksi penurunan aroma selama penyimpanan! Tentukan juga orde reaksinya!

2. Tentukan nilai k untuk masing-masing suhu pengujian!

3. Tentukan energi aktivasi! Gunakan plot Arrhenius!