Konstanta Laju Reaksi dan Teori Kinetika KimiaDeskripsi lengkap
kinetika kimiaFull description
Full description
Praktikum Kesetimbangan (Kimia Fisik)
Deskripsi lengkap
reaksi sederhanaDeskripsi lengkap
Deskripsi lengkap
KINETIKA DAN KATALISIS
Sub Pokok Bahasan INTERPRETASI MOLEKULER KINETIKA REAKSI KIMIA Siti Diyar Kholisoh PROGRAM STUDI STUDI TEKNIK TEKNIK KIMIA KIMIA – FTI UPN “VETERAN” YOGYAKARTA
TERM dalam PERSAMAAN KINETIKA
dalam Concentration-Dependent Term Term dalam Persamaan Kinetika
Mekanisme Reaksi
Jenis Intermediet dan Mekanisme Reaksi
Penjabaran Persamaan Kinetika berdasarkan Mekanisme Reaksi
Concentration-Dependent Term Concentration-Dependent dalam Persamaan Kinetika-1
Dua faktor dominan yang mempengaruhi kecepatan reaksi: 1. Suhu Suhu 2. Konsentras Konsentrasii reaktan reaktan
r = f ( k ,C i ) Temperature dependent term k
Arrhenius T. tumbukan T. kompleks aktif
Concentration dependent term Ci
Concentration-Dependent Term Concentration-Dependent dalam Persamaan Kinetika-2 Reaksi Elementer Elementer vs vs Reaksi Non-Elementer Reaksi Elementer: Jika persamaan kecepatan reaksinya berkaitan stoikiometrinya. langsung dengan persamaan stoikiometrinya. Reaksi Non-Elementer: Jika tidak ada keterkaitan langsung antara persamaan stoikiometri dengan persamaan kecepatan reaksinya. Contoh: Reaksi: H2 + Br2 2 HBr 1 2 Persamaan kinetikanya: r HBr = k 1 H 2 Br 2 HBr (berdasarkan (berdasarkan penelitian) k 2 + Br 2
[ ][ ] [ ] [ ]
Reaksi Tunggal Tunggal vs Reaks Reaksii Ganda Reaksi Tunggal (Single-Reaction): Jika ada satu persamaan stoikiometri stoikiometri tunggal dan satu persamaan kecepatan tunggal untuk mempresentasikan berlangsungnya reaksi. Reaksi Jamak atau Ganda (Multiple Reactions): persamaan stoikiometri Jika ada lebih dari satu persamaan yang dipilih untuk mempresentasikan mempresentasikan perubahan yang teramati, sehingga lebih dari satu persamaan kinetika diperlukan untuk menyatakan perubahan komposisi semua komponen yang terlibat dalam reaksi.
Bagaimanakah reaksi-reaksi non-elementer dapat dijelaskan? KONSEP DASAR Sebuah reaksi (atau transformasi) kimia tunggal yang teramati dalam laboratorium sebenarnya merupakan hasil atau akibat keseluruh keseluruhan an dari sejumlah atau serangkaian tahap atau proses molekuler .
Serangkaian tahap proses inilah yang disebut sebagai mekanisme reaksi . Mekanisme Mekanisme reaksi terdiri dari sejumlah tahap reaksi elementer (elementary reactions).
1
MEKANISME REAKSI-1 Mekanisme reaksi merupakan uraian secara rinci mengenai tahap-tahap reaksi kimia yang menjelaskan perubahan dari reaktan awal (yang teramati) menjadi produk reaksi (yang teramati) secara keseluruhan, ditinjau dari aspek molekuler. Contoh: Sebuah reaksi (observed): A2 + B2
2 AB
Mekanisme reaksi yang merupakan tahap-tahap reaksi elementer yang mungkin (atau yang diperkirakan) berlangsung: 2 A*
(tahap 1)
A* + B2
AB + B*
(tahap 2)
A* + B*
AB
(tahap 3)
A2 + B2
2 AB
A2
MEKANISME REAKSI-2 Mekanisme reaksi terdiri dari sejumlah tahap reaksi elementer (elementary reactions). Mekanisme reaksi bersifat dugaan (postulat), yang merupakan hasil pemikiran secara induktif. Untuk menguji kebenaran mekanisme reaksi tersebut, serangkaian eksperimen di laboratorium harus dilakukan; sedangkan validitasnya ditentukan oleh: pengalaman (experience) , intuisi, keberuntungan (luck), pengetahuan (knowledge) , dan guess-work .
PERSAMAAN KINETIKA ATAU KECEPATAN REAKSI Persamaan kinetika atau kecepatan reaksi: hubungan matematika yang menggambarkan besarnya perubahan jumlah mol sebuah komponen reaksi i seiring dengan perubahan waktu, sesuai dengan definisi kecepatan reaksi di bagian sebelumnya.
Bagaimana persamaan kinetika sebuah reaksi dapat diperoleh?
r = ...?
Data-data dan persamaan-persamaan kecepatan reaksi yang tersedia dari literatur Metode-metode untuk memperoleh data kecepatan reaksi dari percobaan di laboratorium, menganalisisnya, dan menginterpretasikannya.
Contoh Lain: Reaksi fase gas pembentukan HBr: H2 + Br2 2 HBr Postulasi mekanisme reaksinya: Inisiasi
:
Br2 2 Br•
Propagasi
:
Br• + H2 HBr + H•
Propagasi
:
H• + Br2 HBr + Br •
Terminasi
:
2 Br• Br2
MEKANISME REAKSI-3 • Mekanisme reaksi melibatkan spesies-spesies lain dalam sistem reaksi (yang bukan reaktan maupun produk reaksi) yang tidak muncul pada persamaan stoikiometri reaksi keseluruhan. Spesies-spesies ini biasa disebut sebagai intermediet (zat antara). • Beberapa spesies intermediet merupakan molekulmolekul stabil yang dapat dideteksi keberadaannya dan dapat diisolasi di laboratorium; ada pula intermediet yang sangat aktif yang hanya dapat diamati dengan peralatan yang sangat canggih. • Intermediet mempunyai life-time yang sangat singkat dan jumlahnya sangat sedikit, sedemikian sehingga dianggap tidak teramati (unmeasured & unobserved ).
Pengujian kesesuaian / konsistensi yang dilakukan pada persamaan kinetika model (yang diperkirakan dari usulan mekanisme reaksi) terhadap data percobaan *) Reaksi kimia Usulan mekanisme reaksi
Percobaan kinetika di laboratorium
Persamaan kinetika model (perkiraan)
Data-data percobaan
Tidak sesuai
Pengujian kesesuaian / konsistensi *) Sesuai
Postulasi mekanisme reaksi untuk memprediksi persamaan kecepatan reaksi
Persamaan kinetika reaksi
2
Contoh Soal Reaksi homogen fase gas: 2 A + 2 B → P + 2 Q diyakini berlangsung dengan mekanisme sebagai berikut:
(a)Menurut pendapat Anda, manakah intermediet reaksi ini? Jelaskan secara singkat. (b)Turunkan atau jabarkanlah persamaan kecepatan reaksi pembentukan P (r P) berdasarkan mekanisme tersebut di atas! (c)Berdasarkan butir (b), berapakah orde reaksi ini?
Penggunaan pendekatan keadaan tunak (steady- state) dan pendekatan kesetimbangan-semu (pseudo-equilibrium) untuk konsentrasi intermediet Reaksi dekomposisi termal nitrogen pentaoksida: 2 N2O5 k O2 + 4 NO2 merupakan reaksi fase gas berorde-satu. Reaksi ini diyakini mempunyai mekanisme reaksi sbb.: k 1
(i) N2O5
k 2
(ii) NO3 + NO2 (iii) NO + NO3
NO2 + NO3 k 3
NO + O2 + NO2
k 4
(lambat)
2 NO2
Turunkan persamaan kecepatan reaksi berdasarkan mekanisme tersebut di atas! (Keterangan: tahap reaksi (ii) berlangsung jauh lebih lambat dibandingkan tahap reaksi (i), sehingga: k 3 <<< k2)
Contoh Soal: Reaksi homogen fase gas: 2 NO 2 + F2 2 NO2F terdiri atas 2 tahap reaksi elementer berikut ini: (lambat) NO2 + F2 NO2F + F (cepat) NO2 + F NO2F Orde reaksi ini adalah .... A. 0 B. 1 C. 1½ D. 2 E. 3
Soal: Reaksi fase gas: 2 NO + Cl 2 2 NOCl telah diketahui merupakan reaksi berorde tiga. Berdasarkan mekanisme reaksi sbb.: 2 NO N2O2 (cepat) N2O2 + Cl2 2 NOCl (lambat) jabarkanlah menjadi persamaan kinetikanya, untuk menguji kebenaran pernyataan tersebut di atas.
Contoh Soal (Lagi): Reaksi fase gas penguraian etana (C2H6) diketahui menghasilkan produk-produk reaksi berupa: CH4, C2H4, H2, dan C4H10. Jika mekanisme reaksi yang diperkirakan bisa menjelaskan hal tersebut adalah sbb.: (1) C2H6 2 CH3 (2) CH3 + C2H6 CH4 + C2H5 (3) C2H5 C2H4 + H (4) H + C2H6 H2 + C2H5 (5) 2 C2H5 C4H10 berapakah orde reaksi ini? •