JURNAL MATEMATIKA SAINS “ PENERAPAN FUNGSI LINEAR DALAM LAJU REAKSI “
Disusun Oleh : Ghoma Diansara (127795137)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2013
Bab I pendahuluan 1.1 Latar belakang Laju menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung. Laju juga menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satu satua waktu. Satuan waktu dapat berupa detik, menit, jam, hari atautahun. Reaksi kimia adalah proses perubahan zat pereaksi menjadi produk. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat peraksi semakin sedikit, sedangkan produk semakin banyak. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau laju terbentuknya produk. Dalam penentuan laju reaksi diperlukan persamaan matematika, yang dikenal dengan fungsi linear. Fungsi linear adalah fungsi yang mempunyai bentuk umum y = ax + b
atau
y = mx + c
Keterangan : a,m = gradien/koefisien arah b,c = konstanta
Ini disebut fungsi linear karena kedua peubah (variabel), yaitu x (variabel bebas) dan y (variabel terikat), masing-masing berpangkat satu.
Karena kedua peubah berpangkat satu, maka hubungan antara kedua peubah tersebut dapat digambarkan dalam suatu diagram cartesius dan berbentuk garis lurus.
Arah dari grafik fungsi linear atau garis lurus ditentukan oleh gradien atau koefisien arah, yaitu a atau m.
Perhatikan grafik berikut :
y= mx + c m>0
y
y
y= mx + c m<0
0
x
y
0
x
y
y= mx + c m=0
0
y= mx + c m=
x
0
x
1.2 Permasalahan - Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat komponen reaksi setiap satuan waktu: - Laju reaksi adalah perbandingan perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi terhadap perubahan waktu. 1.3 Tujuan Agar mahasiswa dapat mengetahui apa arti dari Laju reaksi Agar mahasiswa dapat menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satu satua waktu. Satuan waktu dapat berupa detik, menit, jam, hari atau tahun pada suatu laju reaksi.
Bab 2 Pembahasan a. Kemolaran Kemolaran adalah satuan konsentrasi larutan yang menyatakan banyaknya mol zat terlarut dalam 1 liter larutan Kemolaran ( M ) sama dengan jumlah mol (n) zat terlarut dibagi volume (v) larutan Kemolaran (Molaritas) dinyatakan dengan lambang M, adalah jumlah mol zat terlarut dalam setiap liter larutan.
M =
M =
n
M =
v
gr 1000 x Mr V
gram Mr x V ( L) M =
% x ρ x 10 M
Pengenceran larutan Larutan pekat (mempunyai kemolaran besar) dapat diencerkan dengan menambah volum pelarut, sehingga akan diperoleh larutan yang lebih encer (kemolarannya kecil). pada pengenceran berlaku rumus : V1 M1 = V2 M2
V1 = volum sebelum pengenceran M1 = kemolaran sebelum pengenceran V2 = volum sesudah pengenceran M2 = kemolaran sesudan pengenceran
dimana: V1M1 : volume dan konsentrasi larutan asal V2 M2 : volume dan konsentrasi hasil pengenceran Volum pelarut yang ditambahkan = V 2 – V1 pada pengenceran hanya terjadi pertambahan volum, sedang jumlah zat terlarut tetap, maka M2 < M1 Pencampuran larutan sejenis dengan konsentrasi berbeda menghasilkan konsentrasi baru, dengan rumusan : M campuran
=
V 1 M 1 + V 2 M 2 + ... + V n M n V 1 + V 2 + ... + V n
b. konsep fungsi liniear Fungsi linear adalah fungsi yang mempunyai bentuk umum y = ax + b
atau
y = mx + c
Keterangan : a,m = gradien/koefisien arah b,c = konstanta
Ini disebut fungsi linear karena kedua peubah (variabel), yaitu x (variabel bebas) dan y (variabel terikat), masing-masing berpangkat satu.
Karena kedua peubah berpangkat satu, maka hubungan antara kedua peubah tersebut dapat digambarkan dalam suatu diagram cartesius dan berbentuk garis lurus.
Arah dari grafik fungsi linear atau garis lurus ditentukan oleh gradien atau koefisien arah, yaitu a atau m. Perhatikan grafik berikut :
y= mx + c m>0
y
y
y= mx + c m<0
0
x
y
0
x
y
y= mx + c m=0
0
y= mx + c m=
x
0
x
Menentukan Persamaan Grafik Fungsi Linear yang Melalui Satu Titik
Persamaan garis lurus yangmelalui sebuah titik (x1,y1) dengan gradien m ditentukan dengan rumus
y – y1 = m(x – x1)
1. Menentukan Persamaan Grafik Fungsi Linear yang Melalui Dua Titik
Jika diketahui dua buah titik P(x 1,y1) dan Q (x 2,y2) maka persamaan garis tersebut dirumuskan
y − y1 y 2
atau
− y1
=
x − x1 x 2
− x1
y2 − y1 ( x − x1 ) + y1 y = x2 − x1
y2 − y1 disebut gradien − x x 2 1
c. Konsep Laju Reaksi Laju reaksi menyatakan laju perubahan konsentrasi zat-zat komponen reaksi setiap satuan waktu: ∆[ M ] V
=
t
• • •
Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per satuan waktu Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu Perbadingan laju perubahan masing-masing komponen sama dengan perbandingan koefisien reaksinya Pada reaksi :
N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g)
Laju reaksi : - laju penambahan konsentrasi NH3
-
laju pengurangan konsentrasi N2 dan H2.
d. Pengertian Laju Reaksi Laju reaksi adalah perbandingan perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi terhadap perubahan waktu. Pada reaksi : A (Reaktan) B (Produk) Laju Reaksi didefinisikan sebagai :
∂ ∂
Berkurangnya konsentrasi A(reaktan) tiap satuan waktu Bertambahnya konsentrasi B(produk) tiap satuan waktu
Dirumuskan :
− ∆[ A](reak tan) ∆t + ∆[ B]( produk ) V = ∆t V =
Laju Reaksi =
PerubahanK onsentrasi Waktu
=
mol / liter s
Untuk persamaan reaksi: pA + qB mC + nD x V = k [A] [B]y Keterangan : V = Laju Reaksi K = tetapan laju reaksi [ ] = konsentrasi zat X = orde/tingkat reaksi terhadap A Y = orde/tingkat reaksi terhadap B x + y = orde/tingkat reaksi keseluruhan
e. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi Laju reaksi dipengaruhi oleh :
Luas permukaan sentuhan/ Ukuran partikel “Luas permukaan mempercepat laju reaksi karena semakin luas permukaan zat, semakin banyak bagian zat yang saling bertumbukan dan
semakin besar peluang adanya tumbukan efektif menghasilkan perubahan”. “Semakin luas permukaan zat, semakin kecil ukuran partikel zat. Jadi semakin kecil ukuran partikel zat, reaksi pun akan semakin cepat”.
Konsentrasi Konsentrasi mempengaruhi laju reaksi, karena banyaknya partikel memungkinkan lebih banyak tumbukan, dan itu membuka peluang semakin banyak tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan. “Hubungan kuantitatif perubahan konsentrasi dengan laju reaksi tidak dapat ditetapkan dari persamaan reaksi, tetapi harus melalui percobaan”. Dalam penetapan laju reaksi ditetapkan yang menjadi patokan adalah laju perubahan konsentrasi reaktan.
Ada reaktan yang perubahan konsentrasinya tidak mempengaruhi laju reaksi:
∆[ reaktan] ≈ ∆V ∆[reaktan] = x ≈ ∆V = 1
xn
=1
n =o
Suhu
Kenaikan suhu dapat mempercepat laju reaksi karena dengan naiknya suhu energi kinetik partikel zat-zat meningkat sehingga memungkinkan semakn banyaknya tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reaksi:
Hubungan ini ditetapkan dari suatu percobaan, misal diperoleh data sebagai berikut:
Suhu (oC)
Laju reaksi (M/detik)
10 20 30 40 t
0,3 0,6 1,2 2,4 Vt
Dari data diperoleh hubungan: Setiap kenaikan suhu 10 oC, maka laju mengalami kenaikan 2 kali semula, maka secara matematis dapat dirumuskan t − t 0
V t
= V 0 .2 10
Dimana : Vt = laju reaksi pada suhu t Vo = laju reaksi pada suhu awal (to)
Katalis
Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi. Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerat. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan atara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas. Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantarakimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya.
Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya: A + C → AC (1) B + AC → AB + C (2) Meskipun katalis (C) termakan oleh reaksi 1, namun selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, sehingga untuk reaksi keseluruhannya menjadi : A + B + C → AB + C Beberapa katalis yang pernah dikembangkan antara lain berupa katalis Ziegler-Natta yang digunakan untuk produksi masal polietilen dan polipropilen. Reaksi katalitis yang paling dikenal adalah proses Haber, yaitu sintesis amoniak menggunakan besi biasa sebagai katalis. Konverter katalitik yang dapat menghancurkan produk emisi kendaraan yang paling sulit diatasi, terbuat dari platina dan rodium. 4. Molaritas Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volum zat pelarut. Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi. Hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah: V = k [A]m [B]n dengan: • • • • V = Laju reaksi k = Konstanta kecepatan reaksi m = Orde reaksi zat A n = Orde reaksi zat B Ada 2 jenis katalis : 1. Katalis aktif yaitu katalis yang ikut terlibat reaksi dan pada akhir rekasi terbentuk kembali. 2. Katalis pasif yaitu katalis yang tidak ikut bereaksi, hanya sebagai media reaksi saja.
ORDE REAKSI
Pangkat perubahan konsentrasi terhadap perubahan laju disebut orde reaksi
o
Ada reaksi berorde O, dimana tidak terjadi perubahan laju
reaksi
berapapun perubahan konsentrasi pereaksi. o
Ada reaksi berorde 1, dimana perubahan konsentrasi pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 2 kali.
o
Ada reaksi berorde 2, dimana laju perubahan konsentrasi pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 4 kali, dst.
Grafik hubungan perubahan konsentrasi terhadap laju reaksi
Laju reaksi
Reaksi Orde 0
Konsentrasi
` Laju reaksi
Reaksi Orde 1
Konsentrasi
Laju reaksi
Reaksi Orde 2
Konsentrasi
Untuk reaksi A+B
C
Rumusan laju reaksi adalah : V = k [A] m [B]n Dimana : k = tetapan laju reaksi m = orde reaksi untuk A n = orde reaksi untuk B
Orde reakasi total =
Rumusan laju reaksi tersebut diperoleh dari percobaan. Misalkan diperoleh data percobaan untuk reaksi : NO(g) + Cl2(g)
NOCl2(g)
m
+n
Diperoleh data sebagai berikut :
Perc 1 2 3 4
[NO] M 0,1 0,1 0,2 0,3
[Cl2] M 0,1 0,2 0,1 0,3
V M/s 4 16 8 ?
Rumusan laju reaksi untuk reaksi tersebut adalah : V = k [NO] m [Cl2]n Orde NO = m Percobaan 1 dan 3
Orde Cl2 = n Percobaan 1 dan 2
∆[Cl 2 ]n = ∆V
∆[ NO]m = ∆V m
n
[ NO]3 V 3 = V [ NO ] 1 1 m 0,2 8 = 0,1 4 2m = 2 m =1
[Cl 2 ]2 V 2 = V [ Cl ] 2 1 1 n 0,2 16 = 0,1 4 2n = 4 n=2
Maka rumusan laju reaksinya adalah : V = k [NO] 1 [Cl2]2 Harga “k” diperoleh dengan memasukan salah satu data percobaan
k = k =
V [ NO ].[Cl 2 ]
2
4 2
0,1.0,1
k = 4.10 3 M −2 s −1
Maka laju reaksi pada percobaan 4 adalah : V = k [NO] 1 [Cl2]2 V = 4 . 10 3 . 0,3 . 0,3 2 V= 108 Ms-1 Koefisien suhu reaksi : Jika suhu naik 10 oC, maka laju reaksi umumnya berlangsung dua kali lebih cepat. Maka :
1
t 2
=
v2
= 2 n . V 2
2
n
. t 1
Untuk suhu turun ( T2 < T1 )
t 2 Dimana :
n=
∆T
v2 10
= 2n.t 1 =
1 2
n
. V 1
t = waktu laju reaksi v = laju reaksi
e. Teori Tumbukan Tumbukan yang menghasilkan zat baru adalah tumbukan efektif. Tumbukan efektif dapat dicapai jika
Molekul-molekul memiliki energi yang cukup agar dapat mulai bereaksi dengan memutuskan ikatan kimia lawan, dan molekul itu sendiri ikatan kimianya akan putus karena tumbukan dari molekul lain lawan. Energi yang diperlukan ini dinamakan energi aktivasi (Ea), yaitu sejumlah energi minimum yang diperlukan oleh suatu zat untuk memulai reaksi.
Posisi tumbukan harus tepat mengenai sasaran, sehingga ikatan kimia lawan dan molekul itu sendiri dapat putus. Jadi putusnya ikatan kimia memerlukan 2 hal penting, yaitu tumbukan dengan Ea dan posisi
yang tepat. Perhatikan gambar di atas, walaupun energi cukup, namun jika posisinya tidak tepat, tidak semua energi mengenai ikatan, sehingga terjadi pemborosan energi. Sebaliknya walaupun posisinya tepat mengenai sasaran, namun jika energi molekul belum mencapai Ea, tumbukannya akan pelan, sehingga gaya tarik pada ikatan kimia tidak dapat diputus.
Bab 3
Penutup Kesimpulan Berdasarkan dari pembahasan bab 2 dapat disimpulkan sebagai berikut : Laju reaksi adalah perbandingan perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi terhadap perubahan waktu Konsentrasi mempengaruhi laju reaksi, karena banyaknya partikel memungkinkan lebih banyak tumbukan, dan itu membuka peluang semakin banyak tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan.,“Hubungan kuantitatif perubahan konsentrasi dengan laju reaksi tidak dapat ditetapkan dari persamaan reaksi, tetapi harus melalui percobaan”. Dalam penetapan laju reaksi ditetapkan yang menjadi patokan adalah laju perubahan konsentrasi reaktan.
DAFTAR PUSTAKA
• • •
Petrucci, Ralph. H, 1992. Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern. Terjemahan Suminar. Jakarta: Erlangga Brady, James E. dan J.R. Holum. 1988. Fundamentals of Chemistry. Edisi 3, New York: Jon Willey & Sons, Inc. Parning, Horale, Tiopan, 2006, Kimia SMA Kelas XI Semester I, Jakarta: Yudistira
