1 / 50

Kinetika Kimia

Kinetika Kimia. Amin Fatoni 2009. Pendahuluan. Perubahan kimia secara sederhana ditulis dalam persamaan reaksi dengan koefisien seimbang Namun persamaan reaksi tidak dapat menjawab 3 isu penting Seberapa cepat reaksi berlangsung Bagaimana konsentrasi reaktan dan produk saat reaksi selesai

boone
Download Presentation

Kinetika Kimia

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. KinetikaKimia Amin Fatoni 2009

  2. Pendahuluan • Perubahankimiasecarasederhanaditulisdalampersamaanreaksidengankoefisienseimbang • Namunpersamaanreaksitidakdapatmenjawab 3 isupenting • Seberapacepatreaksiberlangsung • Bagaimanakonsentrasireaktandanproduksaatreaksiselesai • Apakahreaksiberjalandengansendirinyadanmelepaskanenergi, ataukahmemerlukanenergiuntukbereaksi?

  3. Pendahuluan • Kinetikakimiaadalahstudilajureaksikimiadanmekanisme (tahapan) reaksinya • Laju Reaksi : menggambarkanseberapacepatreaktanterpakaidanprodukterbentuk • Reaksidapatberlangsungdenganlaju yang bervariasiada yang sertamerta, perlucukupwaktu (pembakaran) atauwaktu yang sangat lama sepertipenuaan, pembentukanbatubaradanbeberapareaksipeluruhanradioaktif

  4. Contoh • ReaksiDekomposisi N2O5 Dinitrogenpentaoksidadapatterdekomposisimenurutreaksi : 2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g) Reaksiinidapatberlangsungdalamsuatupelarut inert seperti CCl4 Ketika N2O5terdekomposisi, N2O4akantetapberadadalampelarutdan O2akanterbangsehinggadapatdiukur

  5. Kita dapatmengukur O2selamareaksidekomposisi N2O5berlangsung • Temperaturharusdijagasampaiketelitian 0,01oC • Larutanharusdikocokuntukmenghindariadanya O2 yang terlarutjenuh • Diketahuibahwapadaawalnyareaksiberlangsungcepatkemudianmelambat

  6. Stirring bar

  7. Faktor yang MempengaruhiLajuReaksi Sifatalamireaktan Eg. • Bensincairterbakarperlahan, tetapibensin gas terbakareksplosif • Dualarutan yang tidakbercampur ( immiscible)bereaksilambatpadainterface, tetapiketikadikocokreaksibertambahcepat • Fosforputihterbakarspontandalamudara, tetapi, fosformerahstabildiudara

  8. Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi Konsentrasireaktan Eg. • Untukreaksi 2HCl(aq) + Mg(s)  MgCl2(aq) + H2(g) meningkatkankonentrasiHClmeningkatkanlajureaksi yang dapatdiamatidenganpelepasan gas hidrogen

  9. Faktor yang MempengaruhiLajuReaksi Temperatur • Tergantungdariperubahanentalpireaksi, DHrxn = +, membutuhkankalor, sehinggameningkatkantemperaturakanmeningkatkanlaju. • Secaraumum, peningkatan 10 K menyebabkankenaikanlajudua kali lipatnya. Katalis • Menurunkanenergiaktivasireaksi

  10. Teori Laju Reaksi TeoriTumbukan (Collision Theory) • Berdasarkanteorikinetik-molekuler • Reaktanharusbertumbukan agar dapatbereaksi • Merekaharusbertumbukandenganenergi yang cukupdanorientasi yang tepat,sehinggadapatmemutuskanikatan lama untukmembentukikatanbaru • Bilatemperaturnaik, makaenergikinetik rata-ratanyabertambah-lajureaksijugabertambah • Bilakonsentrasidinaikkan, makajumlahtumbukanakanbertambahsehinggalajureaksi pun meningkat

  11. TeoriLajuReaksi

  12. Teori Laju Reaksi Keadaan transisi (Transition state) • Ketikareaktanbertumbukanmerekaakanmembentukkompleksteraktifkan • Kompelksteraktifkantersebutberadapadakeadaantransisi. • Kemudianakanmembentukprodukataureaktan • Ketikaprodukterbentuk, sangatlahsulituntukkembalikekeadaantansisi, untukreaksi yang eksotermal

  13. Energi Aktivasi Amin Fatoni

  14. Teori keadaan transisi Amin Fatoni

  15. Examples of Reaction Profile Contoh Profil Reaksi Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  16. Examples of Reaction Profile Contoh Profil Reaksi Energi aktivasi tinggi, panas reaksi rendah Energi aktivasi rendah, panas reaksi tinggi Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  17. Mengekspresikan Laju Reaksi Untuk reaksi : A  B

  18. Soal Latihan Hidrogensebagaibahanbakarroketdandiusulkan sumberenergimasadepan karena menghasilkanproduk gas non polusi: 2H2(g) + O2(g)  2H2O(g) • Tuliskanlajureaksiinidalamsukuperubahan [H2], [O2] dan [H2O] terhadapwaktu • Saat O2turunpada 0,23 M.s-1, berapakenaikanterbentuknya H2O?

  19. Kembali ke …… Reaksi dekomposisi N2O5 2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g)

  20. Dekomposisi Reaksi N2O5 Hasil ekperimen Laju produksi O2 berkurang Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  21. Laju reaksi rata-rata Kita dapat menghitung laju reaksi rata-rata pembentukan oksigen selang waktu tertentu Kecepatan rata-rata pembentukan O2 Satuan laju untuk reaksi ini adalah mL O2 (STP) / s Perhatikan bahwa laju reaksi berkurang sejalan meningkatnya waktu

  22. Plot Data Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  23. Slope pada 4000 s Slope pada 2400 s Slope pada 1600 s Lajusesaat (Instantaneous) Dari grafikterlihatbahwalajureaksiberkurangselamawaktureaksi Lajusesaat • Lajupadawaktutertentu • Dilihatdarislope (tengensial) Lajupembentukan O2semakin berkurang Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  24. Laju Awal Reaksi (Initial Rate) • Laju pembentukan O2 pada waktu nol ( 0 s) atau pada saat reaksi tepat akan dimulai

  25. Laju vs Konsentrasi • Kita dapat mengembangkan secara kuantitatif hubungan antara konsentrasi dengan laju reaksi • Dengan mencari tangensial dari kurva [N2O5], kita dapat mengukur laju reaksi • Sesuai dengan data dapat diketahui bahwa laju raksi berbanding lurus dengan konstanta laju reaksi • Laju = k [N2O5] • Sehingga kita dapat menghitung nilai k untuk tiap nilai laju reaksi

  26. HukumLajuReaksi • Untukreaksiumum aA + bB + ….. eE + fF + gG……. Hukumlajureaksinya : v = k [A]x[B]y Dimana v = lajureaksi k = konstantalajureaksi x, y = ordereaksiterhadap A dan B x+y = total ordereaksi Ordereaksitidakselalusamadengankoefisienreaksi

  27. Mencari Hukum Laju Metodelajuawalreaksi Ordeuntuktiapreaktandapatdicaridengan • Merubahkonsentrasiawalnya • Menjagakonsentrasidankondisireaktanlainnyatetap • Mengukurlajuawalnya Perubahanpadakecepatandigunakanuntukmengukurordetiapreaktan. Prosesnyadilakukansecaraberulang-ulang

  28. Contoh : N2O5 Diambil dari dekomposisi N2O5 Hukum laju : v = k[N2O5]x Tujuannya adalah mencari x Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  29. Contoh N2O5 Eksp. 1 Eksp. 2 Kita bagi persamaan eksperimen 1 dengan persamaan eksperimen 2

  30. Contoh yang lebih kompleks Untuk reaksi dibawah diperoleh hasil : Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  31. Contoh yang lebih kompleks Untuk Order A Gunakan Reaksi 1 dan 2 Untuk Order B Gunakan Reaksi 1 dan 3 Untuk Order C Gunakan Reaksi 1 dan 2 Sehingadiperoleh X = 2, y = 3/2 dan z = 0 HukumLaju: V = k [A]2[B]3/2 Total orde : 31/2 Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  32. Mencari Hukum Laju Reaksi MetodeGrafik Denganmenggunakanpersamaan integral, dapatdiperolehgarislurusdari plot data. Order reaksiditetntukanapabila data sesuaidenganplotnya

  33. Finding the Rate Law Mencari Hukum Laju Reaksi Dilihat dari plot ini maka dapat disimpulkan bahwa reaksi dekomposisi N2O5 merupakan reaksi order 1 karena menghasilkan garis lurus Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  34. Reaksi Order Pertama Beberapaaplikasidarireaksi order I • Menggambarkanberapabanyakobat yang dilepaspadaperedarandarahatau yang digunakantubuh • Sangatbergunadibidanggeokimia • Peluruhanradioakif WaktuParuh (t1/2) Waktu yang dibutuhkanuntukmeluruhkan ½ darikuantitasawalsuatureaktan

  35. Waktu Paruh Dari data N2O5 dilihat bahwa dibutuhkan waktu 1900 detik untuk mereduksi jumlah awal N2O5 menjadi setengahnya. Butuh 1900 detik lagi untuk mereduksi setengahnya kembali

  36. Waktu Paruh Hubungan waktu paruh dengan konstanta laju reaksi Waktu paruh dapat digunakan untuk menghitung konsntanta laju reaksi orde pertama Contoh N2O5 dengan waktu paruh 1900 detik

  37. Pengaruh Temperatur • Persamaan yang menyatakan hubungan ini adalah persamaan Arrhenius

  38. Pengaruh Temperatur Laju reaksi sangat bergantung dengan temperatur Berikut adalah konstanta reaksi dekomposisi N2O5 pada berbagai temperatur

  39. Pengaruh Temperatur • Bentuk lain persamaan Arrhenius: Jika ln k diplot terhadap 1/T maka akan didapat garis lurus dengan nilai tangensial –Ea/R Energi Aktivasi Energi yang dibutuhkan oleh suatu molekul untuk dapat bereksi

  40. Hasil dari perhitungan data N2O5

  41. Temperatur dan Ea Bila temperatur meningkat, fraksi molekul yang memiliki energi kinetik pun meningkat sehingga meningkatkan energi aktivasinya Kimia Dasar II-Rahmat Wibowo

  42. Mekanisme Reaksi • Belangsungdapatberlangsunghanyadengansatutahap Contoh: Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) H2O(l) + Na+(aq) + Cl-(aq) Spectator ions

  43. MekanismeReaksi • Kebanyakanreaksikimiaberjalandenganbeberapatahap yang berurutan • Setiaptahapanmemilikilaju yang bersesuaian • Lajukeseluruhanditentukanolehtahapan yang berlangsung paling lambat (rate-determining step) Mengapa? • Prinsip: “ Jikakonsentrasisuatureaktanmunculdalampersamaanlajureaksi, makareaktantersebutatausesuatu yang merupakanhasilpenurunanreaktantsbterlibatdalamtahapan yang lambat. Jikatidakmunculdalampersamaanlajureaksi, makabaikreaktanmaupunturunannyatidakterlibatdalamtahapan yang lambat.”

  44. Go to …… Reaksidekomposisi N2O5 2N2O5(g) 2N2O4(g) + O2(g) Reaksiinibukanreaksiorde 2 walaupuninimerupakanreaksibimolecular tumbukan Dua molekul gas dalam tumbukan

  45. v = k [N2O5] Persamaaninimenunjukkanbahwatahapan yang paling lambatmelibatkansatumolekul N2O5 yang terdekomposisi lambat cepat cepat + lambat Tahapan pertama merupakan unimolecular – dimana tiap molekul pecah. Mereka tidak bertumbukan terlebih dahulu

  46. Tahap I Tahap II energi Tahap III Ea2 Ea1 Ea3 waktu

  47. Contoh, lagi…. Reaksi yang dikatalisis asam antara propanon dengan iodin CH3COCH3(aq) + I2(aq) CH3COCH2I(aq) + HI(aq) r = k[CH3COCH3]1[H+]1[I2]o H+(aq)

  48. Katalisis • Katalismeningatkankoefisienreaksidenganmenyediakanjalurreaksialternatif (ataumekanisme) denganenergiaktivasi yang lebihrendah • Katalistidakmengubahkesetimbanganhanyamempercepatterjadinyakesetimbangan • Contoh: Produksi NH3menggunakankatalis Pt Catalytic converter padaknalpot

  49. AksiKatalis

  50. Katalisis • Homogen : satufasa • Heterogen : reaktandankatalisberadapadafasa yang berbeda • Contoh : padaproduksiamonia N2 + 3H2 2NH3 (katalis Pt) Tahapanpenentulajuadalahpemutusanikatan H-H

More Related