BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Laju Reaksi Reaksi Laju Laju atau kecepat kecepatan an reaksi reaksi adalah adalah peruba perubahan han konsen konsentras trasii pereak pereaksi si ataupun ataupun
produk dalam suatu satuan waktu. Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi, atau laju bertambahnya konsentrasi suatu produk (Keenan,dkk.,1986. !ntuk reaksi kimia, laju reaksi kimia menunjukkan seberapa seberapa perubahan perubahan konsentrasi konsentrasi dalam reaktan atau produk produk terhadap terhadap waktu. waktu. "eaksi kimia yang berbeda akan memiliki laju reaksi yang berbeda. #elalu #elalu eksper eksperime imen, n, ditemu ditemukan kan bahwa bahwa laju reaksi reaksi tergan tergantun tung g pada pada bebera beberapa pa $aktor $aktor,, yakni yakni % temperat temperatur, ur, tekanan, tekanan, dan &olume &olume dari dari bejana bejana reaksi, reaksi, konsen konsentras trasii reaktan dan produk, produk, baik disertai dengan penambahan katalisator katalisator ataupun ataupun tidak. tidak. 'engan mengobser&asi bagaimana perubahan laju reaksi berdasarkan parameter parameter tersebut, kita dapat mempelajari apa yang terjadi dalam tingkat molekuler. ("atcli$$, dkk., )***. +ukum laju reaksi adalah persamaan yang menyatakan laju reaksi sebagai $ungsi dari dari konsentrasi semua spesies yang ada, termasuk produknya. +ukum laju mempunyai dua penerapan utama. -enerapan teoritis hukum ini adalah pemandu dua mekanisme reaksi, untuk penerapan praktisnya setelah mengetahui hukum laju dan konstan konstanta ta laju. laju. +ukum +ukum laju reaksi reaksi kanstan kanstanta ta laju reaksi reaksi dirumu dirumuska skan n dengan dengan persamaan berikut. K. /0 #./2 3
(4uriadi, )*15
Keterangan% % laju reaksi K % kon konst stan anta ta laju laju reak reaksi si /0 % konse konsentra ntrasi si 0 /2 /2 % kons konsen entra trasi si 2 # % or orde re reaksi 0 3 % orde reaksi 2 -ersamaan laju reaksi rea ksi untuk suatu at 0 dapat ditulis sebagai berikut% jum jumlah mol 6at 0 yang terbentuk (mol " 0 = satuan wak tu (s (#issen, dkk., 1999 Laju reaksi (" 0 bernil bernilai ai negati$ negati$ apabil apabilaa jika jika at 0 terseb tersebut ut diguna digunakan kan dan bernilai positi$ apabila at 0 tersebut terbentuk (#issen, dkk., 1999.
2.2 Kinetika Reaksi Homogen
Kinetika kimia adalah bagian dari kimia $isika yang mempelajari tentang kecepatan reaksi7reaksi kimia dan mekanisme reaksi7reaksi tersebut. ermodinamika kimia mempelajari hubungan tenaga antara pereaksi dan hasil7 hasil reaksi, tidak mempelajari bagaimana reaksi7reaksi tersebut berlangsung dan dengan kecepatan berapa kesetimbangan untuk reaksi kimia ini dicapai. +al terakhir ini dipelajari dalam kinetika kimia, sehingga kinetika kimia merupakan pelengkap bagi termodinamika kimia. idak semua reaksi kimia dapat dipelajari secara kinetik. "eaksi7reaksi yang berjalan sangat cepat seperti reaksi7reaksi ion atau pembakaran dan reaksi7reaksi yang berjalan sangat lambat seperti pengkaratan, tidak dapat dipelajari secara kinetik. 'iantara kedua jenis ini, banyak reaksi7reaksi yang kecepatannya dapat diukur (4ukardjo, 199. Kecepatan reaksi ialah kecepatan perubahan konsentrasi pereaksi terhadap waktu, jadi
–
d:;dt. anda minus menunjukkan bahwa konsentrasi berkurang
bila waktu berubah. #enurut hukum kegiatan massa, kecepatan reaksi pada temperatur tetap, berbanding lurus dengan konsentrasi pengikut7pengikutnya dan masing7masing berpangkat sebanyak molekul dalam persamaan reaksi (4ukardjo, 199. !ntuk reaksi % n10 < n)2 < n5: = hasil7hasil dC n n n Rate : – = k . C1 . C2 .C 3 dt 1
2
3
(4ukardjo, 199. Laju dide$inisikan sebagai perubahan konsentrasi per satuan waktu. !mumnya laju reaksi meningkat dengan meningkatnya konsentrasi, dan dapat dinyatakan sebagai % Laju > f (C 1, C 2 , ……C ) i atau Laju > k f (C 1 , C 2 ,…….C ) i 'imana k adalah konstanta laju, juga disebut konstanta laju spesi$ik atau konstanta kecepatan, :1, :),?. adalah konsentrasi dari reaktan7reaktan dan produk7 produk. sebagai contoh dalam hal reaksi umum ('ogra, dkk., 199*.
2.3 Fakto!"akto #ang $em%engau&i Laju Reaksi
0da sejumlah &ariabel yang mempengaruhi laju reaksi, yang utamanya adalah sebagai berikut% 2.3.1
Konsentasi -aling sedikit ada satu reaktan dalam suatu reaksi. !ntuk terbentuknya suatu
produk akibat reaksi katalisis atau autokatalisis. 0dakalah suatu produk boleh menghambat suatu reaksi, hal ini tidak diinginkan, karena reaksi tidak menyajikan hasil yang sempurna. 4uatu katalis dapat mempengaruhi laju reaksi. 4alah satunya membuat semua usaha untuk mengetahui apakah suatu katalis penting adanya. -engaruh pengotoran tidak dapat diperhitungkan tanpa pengontrolan percobaan. 2.3.2
Kon'isi Fisika 4uhu dan tekanan mempengaruhi laju reaksi. Kedua7duanya biasanya dijaga
konstan. 2.3.3
Intensitas Ra'iasi 4inar matahari atau sinar lampu juga dapat mempengaruhi laju reaksi.
!mumnya pengaruh ini sedikit diperhatikan hanya untuk mempelajari pengaruh $otokimia. Kekuatan sinar di dalam spektro$otometri yang menggunakan sinar monokromatik tidak diharapkan. etapi jika berkas sinar putih jatuh lurus ke atas sampel seperti didalam dioda spektro$otometer perlu diperhatikan. 2.3.(
Si"at!Si"at Pe)aut Laju reaksi tergantung dari kepolaran pelarut, &iskositas, jumlah donor
elektron, dan sebagainya. -enambahan suatu elektrolit dapat memperkecil atau menaikkan suatu laju reaksi (pengaruh garam, dan demikian pula adanya bu$$er. +ukum laju reaksi meliputi pembahasan jumlah keadaan transisi atau kompleks terakti&asi. Keadaan transisi menerangkan atom7atom pada keadaan kritis dan kon$igurasi pada energi potensial barier tertinggi yang memisahkan antara reaktan dan produk (4iregar, )**8. 2.3.*
Kata)is Katalis adalah suatu at yang meningkatkan kecepatan suatu reaksi kimia
tanpa mengalami perubahan kimia yang permanen pada at itu sendiri. -roses ini disebut katalisis (Keenan,dkk., 1986. 2anyak reaksi berjalan lebih cepat dengan adanya at dimana at ini tidak terkon&ersi menjadi produk dari reaksi tersebut. @at
ini disebut katalis dan $enomena ini disebut katalisis dan banyak proses industri tergantung pada at ini. 4ebagai contoh, oksidasi sul$ur oksida (4A menjadi sul$ur trioksida (4A5 berjalan dengan cepat dengan bantuan anadium -entoksida ( )AB yang berperan sebagai katalis (#issen, dkk., 1999. 2.3.+
Penga'ukan -engadukan mempengaruhi laju reaksi dari suatu reaksi yang dapat dilihat
pada gra$ik dibawah ini. 4emakin cepat kecepatan stirrer , maka laju reaksi juga akan meningkat ('a&is, dkk., )**5.
Cambar ).1 Cra$ik -engaruh -engadukan dengan Laju "eaksi ('a&is, dkk., )**5 2.( Reakto Batch "eaktor batch digunakan dalam skala operasi kecil, untuk mencoba proses baru
yang belum sepenuhnya dikembangkan, untuk produksi produk mahal dan untuk proses yang sulit dikon&ersi oleh operasi kontinu. "eaktor batch memiliki kelebihan yaitu dapat memberikan nilai kon&ersi yang tinggi, yang dapat diperoleh dengan membiarkan reaktan berada dalam reaktor dalam jangka waktu yang lama. Kekurangannya adalah biaya yang mahal untuk setiap batch, produk yang dihasilkan dapat ber&ariasi dari batch yang satu dengan batch yang lainnya, dan tidak e$ekti$ untuk produksi skala besar (Dogler, )**6.
Cambar ).) "eaktor Batch (Dogler, )**6 -eralatan dimana reaksi homogen yang berpengaruh dapat menjadi salah satu dari tiga umum jenis % batch, steady state flow, dan unsteady state flow atau semibatch reaktor. "eaktor batch membutuhkan sedikit peralatan pendukung, oleh
karena itu ideal untuk skala kecil studi eksperimental pada kinetika reaksi. Endustri juga menggunakannya ketika bahan yang diperlakukan relati$ kecil. itik awal untuk semua
desain
adalah
neraca
massa
yang
diungkapkan
untuk
setiap
reaktan (atau produk. -ersamaannya adalah sebagai berikut % Laju reaktan yang masuk reaktor Laju reaktan keluar < Laju yang hilang karena akumulasi < Laju akumulasi reaktan -ada reaktor batch laju reaktan yang masuk dan laju reaktan yang keluar adalah nol, sedangkan laju reaktan yang hilang karena reaksi adalah (7r 0. #aka laju akumulasi reaktan %
F 7 r 0
t = − 30A
#aka, neraca massa pada reaktor batch adalah % r 0 = −
?().1
d3 0A dF , dt
?().) Gaktu tinggal dalam reaktor batch dapat diperoleh dari persamaan ().) % dt = 3 0*
dF
− r 0 ,
…(2.3)
-ersamaan ().) diubah ke persamaan waktu kemudian dilakukan integrasi, maka menghasilkan % t = 3 0*
F
dF
*
0
∫ − r , ?().H Jika densitas konstan, maka diperoleh % F
t = : 0*
dF
∫ − r *
0
=−
:0
d: 0
: 0*
0
∫ − r
…. (2.5) (Levenspiel, 1999)