MODUL PEMBELAJARAN KELAS XI SMA PROGRAM MIA
Materi:
LAJU REAKSI
*KHUSUS UNTUK DIPELAJARI Oleh: Najmia Rahma
LAJU REAKSI Pernahkah kalian berkendara menggunakan motor atau angkutan umum? Kadang apabila jalan sedang kosong seperti pagi hari, kendaraan yang kita tumpangi akan dijalankan dengan kecepatan tinggi (tanpa melanggar batas kecepatan maksimum tentunya), tapi apabila macet total, jangan harap bisa ngebut, jalan saja susah bukan? Nah, dengan demikian kondisi kemacetan lalu lintas mempengaruhi kecepatan kendaraan kita. Apa hubungannya dengan Kimia? Peristiwa kecepatan laju kendaraan itu sama dengan yang terjadi pada reaksi kimia. Dalam suatu peristiwa kimia, terkadang reaksi dapat berjalan cepat, namun terkadang berjalan lambat. Apa yang membedakannya? Sudah barang tentu kondisi ketika reaksi itu berlangsung merupakan faktor utama dalam reaksi kimia. Pernahkah kalian bermain BOM? Oh, jangan... kita perkecil saja skalanya menjadi kembang api. Nah, pernah kan kalian memainkan benda itu? Terutama di hari lebaran Idul Fitri pasti langit akan ramai dengan bunga-bunga indah hasil ledakan kembang api. Jika sumbu kembang api yang kalian mainkan hanya sepanjang 1 cm tersulut, maka akan terjadi ledakan sebelum sempat kalian lemparkan ke langit (*PERHATIAN: jangan pernah meniru adegan ini). Dengan demikian, reaksi ledakan tergolong cepat bukan? Coba bandingkan dengan pagar besi rumah kalian yang tidak dicat. Berbulan-bulan lamanya baru muncul tanda-tanda perkaratan. Artinya proses perkaratan besi tidak secepat proses ledakan kembang api. Selain kedua proses tersebut, masih banyak proses-proses lain yang berjalan cepat maupun lambat, seperti penambahan gula dalam minuman favorit kita, proses penuaan kulit, proses pematangan buah, membuat daging hasil qurkan 1
menjadi empuk, dan lain segainya. Ilmu kimia berperan dalam menyesuaikan kondisi yang diinginkan dari proses-proses tersebut. Bagaimana caranya agar gula yang dilarutkan dalam minuman favorit kita dapat melarut dengan cepat? Bagaimana caranya agar kulit mulus remaja kita tidak cepat menua? Bagaimana mempercepat pematangan buah mangga yang masih mentah? Bagaimana membuat daging gepuk yang amat sangat empuk tanpa harus menumbuk-numbuknya seharian? Untuk menjawab semua permasalahan itu kita harus memahami terlebih dahulu faktor-faktor yang seperti apa saja yang menyebabkan kondisi suatu reaksi memungkinkannya berjalan cepat atau lambat. Baiklah, sebelum kita membahas lebih lanjut faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi, baiklah marilah kita pahami penjelasan berikut.
A.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi 1. Konsentrasi Zat Dalam suatu reaksi kimia tentunya kita akan berurusan dengan larutan. Ketika membuat larutan kita tidak memakai zat yang diinginkan secara langsung, tetapi biasanya dilarutkan ke dalam suatu pelarut terlebih dahulu. Oleh karena itu, kita memerlukan besaran khusus yang disebut KONSENTRASI. Konsentrasi menyatakan kepekatan dari suatu larutan (Tim Konsultan Kimia FPTK UPI, 2004). Konsentrasi...
2
Konsentrasi dapat dinyatakan dengan berbagai macam satuan, seperti mol, molaritas, molalitas, normalitas, dll. Tapi untuk saat ini kita akan fokus pada MOLARITAS.
a) Kemolaran/Molaritas (M) Kemolaran atau molaritas disimbolkan dengan โMโ merupakan satuan konsentrasi larutan yang digunakan dalam laju reaksi. Molaritas adalah satuan konsentrasi larutan untuk menyatakan jumlah mol zat terlarut tiap liter larutan. Secara matematika, molaritas dapat diungkapkan dengan persamaan berikut:
1
Molaritas (M) =
๐๐ข๐๐๐โ ๐๐๐ ๐ง๐๐ก ๐ก๐๐๐๐๐๐ข๐ก ๐๐ข๐๐๐โ ๐๐๐ก๐๐ ๐๐๐๐ข๐ก๐๐
=
๐
= ๐
๐๐๐ ๐๐๐ก๐๐
Atau bisa juga dicari berdasarkan persamaan berikut: ๐ 1000 ร ๐๐ ๐ Keterangan: m = massa zat terlarut (gram) n = jumlah mol zat terlarut (mol) V = volume larutan (mL)
Molaritas (M) =
2
INGAT!!! Satuan volume yang digunakan pada rumus 2 adalah
mL
Apabila nilai molaritas suatu larutan tinggi, artinya konsentrasi yang dimiliki oleh larutan tersebut besar, sehingga larutan tersebut merupakan
3
larutan yang pekat. Semakin pekat suatu larutan, maka pengaruhnya pada laju reaksi akan semakin cepat dibandingkan dengan larutan yang encer.
Contoh: Sebanyak 190,6 gram MgCl2 dilarutkan dalam air hingga volume larutan
menjadi
100
mL.
Berapakah
kemolaran
larutan
tersebut? Diketahui Mr MgCl2 = 95,3 PEMBAHASAN: Cara 1: ubah satuan berat (gram) ke dalam mol, kemudian hitung kemolaran larutannya. ๏ n MgCl2
=
1 06
=
53
๏ Ubah satuan Volume (mL) ke dalam Liter: 100 mL = 0,1 L ๏ Jadi, M MgCl2 =
=
=
Cara 2: langsung masukkan ke dalam rumus kedua.
M MgCl2 = =
ร ร
=
2. Suhu Reaksi Kalian pernah menyeduh kopi? Dengan apa kalian menyeduhnya? Ya pastinya pakai AIR lah!
Yap! Benar sekali! Dan pastinya lagi kalian akan menyeduh kopi dengan air mendidih agar rasa dan aroma kopi menjadi terasa lebih nikmat.
4
Selain itu, tahukah kalian, air panas mampu melarutkan serbuk kopi dengan lebih cepat dibandingkan apabila kalian melarutkannya dengan air dingin. Peristiwa ketika kalian menyeduh kopi merupakan pelarutan. Indikator terjadinya reaksi antara air dengan kopi adalah perubahan warna air dari tidak berwarna menjadi coklat atau hitam. Laju reaksi antara air dengan serbuk kopi dapat
dipercepat
dengan
meningkatkan
suhu
pelarutnya, yakni air. Hal inilah yang menyebabkan kopi dapat melarut lebih cepat dalam air panas.
3. Luas Permukaan Bidang Sentuh Kalian pernah memakan daging sapi? Pada waktu kalian memasaknya, misalkan untuk dijadikan gulai, kalian tentunya tidak akan memasak gelondongan daging sapi begitu saja tanpa memotong-motong terlebih dahulu, bukan? Atau ketika kalian membuat tape, pada saat peragian pasti ragi yang digunakan akan dihancurkan terlebih dahulu sebelum ditaburkan pada singkong, kan?
Nah, peristiwa-peristiwa itu menggambarkan perbedaan ukuran partikel dari zat yang bereaksi. Tujuan memotong-motong daging maupun menghancurkan ragi adalah untuk memperkecil ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, maka reaksi akan berjalan semakin cepat.
5
Coba saja bayangkan, berapa lama waktu yang akan kalian gunakan untuk memasak gulai sapi apabila daging yang kalian gunakan tidak tidak dipotong-potong terlebih dahulu? Semakin kecil ukuran suatu materi, mengandung arti memperluas permukaan bidang sentuh materi tersebut. Yang dimaksud luas permukaan dalam reaksi kimia adalah luas permukaan zat-zat pereaksi yang bersentuhan untuk menghasilkan reaksi. Dengan demikian, semakin kecil suatu materi, luas permukaan bidang sentuh akan semakin besar, sehingga reaksi akan lebih cepat berlangsung.
4. Katalis Terkadang dengan memperbesar konsentrasi, suhu, maupun luas permukaan bidang sentuh saja kurang efisien, sehingga perlu ada cara lain yang lebih cepat tapi menguntungkan. Adakah cara seperti itu? Tentu saja ada! Yakni dengan menambahkan
KATALIS!!!
Benar sekali!! Terima kasih profesor! Ya, dengan menambahkan katalis pada suatu reaksi kimia, maka laju reaksi akan berjalan lebih cepat. Tunggu sebentar, KATALIS itu sendiri apa, ya???
6
Katalis merupakan zat yang mampu mempengaruhi laju reaksi. Dalam melakukan aksinya, katalis akan ikut bereaksi dengan para reaktan, tapi di akhir proses reaksi katalis itu akan terpisah kembali. Yaah... kasarnya, kalian bisa membayangkan katalis itu seperti mak comblang dalam mempertemukan pasangan suami-istri :> Reaktan
Produk
Katalis
Selamat berbahagia kalian berdua...
Katalis
Tapi, di akhir reaksi, katalis dengan coolnya berpisah dengan pasangan yang telah dipertemukan menjadi โprodukโ
Di awal proses reaksi, katalis berperan mempertemukan antar โreaktanโ dengan cara ikut bereaksi
Sekarang kalian paham, bagaimana keterlibatan katalis dalam reaksi kimia melalui ilustrasi di atas? Nah, sekarang kita bahas, bagaimana kinerja katalis dalam mempercepat reaksi. Anggaplah hal ini sebagai suatu peristiwa ketika akan menjatuhkan seseorang dari tebing. Agak kejam sih, memang... tapi..... perhatikan dulu saja ilustrasi berikut:
7
Jika kalian berperan sebagai โsi biruโ dalam kedua gambar tersebut, coba bandingkan, gambar manakah yang sepertinya paling mudah ketika kalian akan menjatuhkan โsi stikmanโ? Pastinya kalian akan memilih yang Gambar 1 bukan? Jika kita misalkan saat โsi stikmanโ jatuh adalah saat berlangsungnya reaksi, maka tentu saja Gambar 1 mencerminkan reaksi lebih mudah terjadi. Dengan sedikit tendangan saja, โsi stikmanโ langsung jatuh ke jurang, sedangkan pada Gambar 2, โsi biruโ harus melewati โgununganโ terlebih dahulu sebelum โsi stikmanโ jatuh. Dengan energi yang sama, besar kemungkinan โsi stikmanโ malah akan kembali lagi, bukannya jatuh ke jurang. Baiklah... jika kita fokuskan perhatian pada Gambar 2, bagaimana caranya agar dengan energi yang sama, โsi biruโ dapat menjatuhkan โsi stikmanโ ke jurang? Nah, dalam laju reaksi ada yang dikenal dengan ENERGI AKTIVASI (Ea), yaitu energi minimum yang diperlukan supaya reaksi dapat berlangsung. Pada Gambar 2 โgununganโ yang menghambat jatuhnya โsi stikmanโ adalah โEaโ. Nah, dengan menambahkan katalis, reaksi pada Gambar 2 dapat dipercepat dengan cara โmemotongโ gunungan penghambat. Perhatikan ilustrasi berikut:
8
Yeah! Ini jauh lebih gampang!!
+Katalis Jadi, begitulah ceritanya... akhirnya โsi biruโ dapat
dengan
mudah
menjatuhkan
โsi
stikmanโ ke jurang dengan bantuan katalis. Dengan kata lain, fungsi penambahan katalis disini adalah mempercepat terjadinya reaksi dengan cara menurunkan Energi Aktivasi. Lihat saja, gunungan yang awalnya tinggi
Iyaa.. tapi jangan aku terus yang dijatuhin dooong
(Ea1), dengan ditambahkan katalis menjadi lebih rendah (Ea2). Dengan demikian, reaksi akan berlangsung lebih mudah, bukan? Ok! Karena โsi stikmanโ sudah jatuh, selesailah pembahasan kita dalam faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi...
B.
Lantas Bagaimana Cara Menyatakan Laju Reaksi??? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, mari kita pahami terlebih dahulu definisi Laju Reaksi berikut: LAJU REAKSI menunjukkan perubahan konsentrasi zat yang terlibat dalam reaksi setiap satuan waktu
9
Laju reaksi dinyatakan sebagai laju pengurangan konsentrasi molar pereaksi atau laju penambahan konsentrasi molar produk dalam kurun waktu tertentu. Dalam reaksi kimia yang sedang berlangsung, zat-zat pereaksi lambat laun akan berkurang, sebagai gantinya produk akan terus bertambah seiring dengan berkurangnya pereaksi tersebut. Maka dari itu, laju reaksi dirumuskan sebagai berikut:
Persamaan Reaksi: v=
Keterangan:
RโP
R = P = v = ฮ[R] =
reaktan (pereaksi) produk (hasil reaksi) laju reaksi perubahan konsentrasi molar pereaksi ฮ[P] = perubahan konsentrasi molar produk ฮt = perubahan waktu
๐
๐ก
ATAU v=
๐ ๐ก
= laju pengurangan konsentrasi molar pereaksi dalam satu satuan waktu = laju penambahan konsentrasi molar produk dalam satu satuan waktu Satuan untuk laju reaksi adalah M/detik atau M detikโ1.
Contoh: Nyatakan persamaan laju reaksi untuk reaksi berikut, 2SO2(g) + O2(g) โ 2SO3(g) Laju reaksi dinyatakan sebagai laju pengurangan konsentrasi molar SO2, atau pengurangan konsentrasi molar O2, atau laju penambahan konsentrasi molar SO3:
vSO2 =
M/detik
atau
10
vO2 = vSO3 =
M/detik
atau
M/detik
Sesuai dengan perbandingan koefisien reaksinya, laju pembentukan setengah SO3 adalah setengah dari laju pengurangan SO2 atau satu dari laju pengurangan O2. Oleh karena itu dapat ditulis sebagai berikut: 1 2
1
vSO2 = vO2 = 2vSO3
Untuk mengerjakan soal seperti ini, perhatikan terus tanda negatif (โ) setiap pereaksi dan positif (+) setiap produk, ya!
C.
Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi Laju reaksi dapat dinyatakan dalam persamaan yang ditentukan berdasarkan konsentrasi awal setiap zat, dipangkatkan orde reaksinya. Orde reaksi hanya dapat diperoleh melalui data percobaan. Jadi, jangan heran jika setiap menemukan soal orde reaksi kalian menemukan tabel data hasil percobaan... Perhatikan persamaan reaksi berikut:
pA + qB โ rC + sD Persamaan laju reaksi untuk reaksi tersebut adalah:
v = k[A]x[B]y konstanta laju reaksi
orde reaksi zat B orde reaksi zat A
11
Setiap laju reaksi memiliki nilai k tertentu bergantung pada sifat pereaksi. Semakin besar nilai k, maka reaksi akan semakin cepat berlangsung,
begitupun
sebaliknya.
Satuan
nilai
k
berbeda-beda
tergantung nilai orde reaksinya atau nilai pangkat dari persamaan itu, dan selalu positif, bisa berupa bilangan bulat maupun pecahan. Lalu bagaimana cara menentukan orde reaksi setiap zat pereaksi??
Baiklah, mari kita bahas contoh soal saja kalau begitu... Karena untuk menentukan orde reaksi harus melalui eksperimen, maka kita yang sedang tidak berada dalam laboratorium diberi kemudahan yakni cukup memperoleh data hasil eksperimen. Misalkan ada data eksperimen untuk reaksi 2A + B2 โ 2AB Percobaan ke 1 2 3 4 5
adalah sebagai berikut:
Konsentrasi (M) A 0,1 0,1 0,1 0,2 0,3
B 0,1 0,2 0,3 0,1 0,1
Laju Reaksi (v) (M/detik) 6 12 18 24 54
Nah, dari tabel tersebut kita akan menentukan persamaan laju reaksinya.
Hal pertama yang harus dilakukan adalah menentukan orde reaksinya. Misalkan persamaan laju reaksinya adalah: v = k[A]x[B2]y
kita akan
mencari nilai x dan y. Untuk mencari nilai x (orde reaksi A), kita perlu membandingkan data. Caranya, cari data konsentrasi B yang sama. Dari tabel di atas, kiat peroleh data konsentrasi B yang sama adalah data percobaan 4 dan 5. 12
Karena ini perbandingan, maka v percobaan 4 dan 5 juga dibandingkan. Penulisannya seperti berikut: 4 5
= =
Karena nilai konsentrasi B sama, maka bisa dicoret: 24 54
=
02 03
01 01
Angka 24 dan 54 kita perkecil dengan dibagi 6. Sedangkan 0,2 dan 0,3 nilainya akan sama dengan ini: 4
=
2 3
4
= (3)
2
bisa juga ditulis sebagai berikut: , sehingga nilai x = 2
Selanjutnya kita akan mencari nilai y (orde reaksi B). Sebelumnya kita cari data konsentrasi A yang sama dari tabel, yakni pada data percobaan 1 dan 2. Sebenarnya data 3 juga sama, tapi karena untuk membandingkan, hanya perlu dua data saja, maka kita sepakat dulu mengambil data 1 dan 2. Buat perbandingannya seperti sebelumnya: 1 2
= =
Karena nilai konsentrasi A sama, maka bisa dicoret: 6 12
=
01 01
01 02
Seperti biasa, kita perkecil nilai 6 dan 12 dengan sama-sama dibagi oleh 6:
13
1
01
= 6
bisa juga ditulis sebagai berikut:
02
1
1
= (2) 2
, sehingga nilai y = 1
Jadi, persamaan laju reaksinya adalah v = k[A]2[B2]
Jika nilai k diminta, cukup masukkan saja nilai orde pada salah satu data hasil percobaan, misal data percobaan 1:
v1 = k[A]2[B2] 6 M/detik = k[0,1M]2 . [0,1M] 6
k= k= k=
01
01
6 0 001 6 0 001
k = 6000/detik.M2 Jadi, persamaan laju reaksi lengkapnya adalah
v = 6000/detik.M2 [A]2[B2]
Akhirnya... selesai sudah pembahasan kita mengenai laju reaksi kali ini. Agar kalian cekatan dalam mengerjakan soal, teruslah berlatih dengan soal-soal yang lebih baru. Jika kalian menemukan kesulitasn, tanyakan pada orang-orang yang kalian percaya dapat menambah kemampuan kalian. Dan yang paling PASTI adalah TERUSLAH MEMBACA DARI SEGALA SUMBER PENGETAHUAN!!!
Karena ilmu tidak hanya berasal dari satu buku saja! 14
DAFTAR PUSTAKA Tim Konsultan Kimia FPTK UPI. (2004). Kinetika Kimia. Jakarta: DEPDIKNAS. Partana, Crys dan Antuni Wiyarsi. (2009). Mari Belajar Kimia. Jakarta: DEPDIKNAS. Purba, Michael. (2009). Kimia. Jakarta: Erlangga. Sunarya, Yayan dan Agus Setiabudi. (2009). Mudah dan Aktif Belajar Kimia. Jakarta: DEPDIKNAS. Sutresna, Nana. (2008). Kimia. Bandung: Grafindo.
15
