Bahan Ajar - Laju Reaksi Dan Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi - Presentasi [PDF]

Citation preview

LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMENGARUHI LAJU REAKSI



Di susun oleh: FARMANINGSIH, S. Pd PPG_DALJAB_UNJ 2019



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



1



KOMPETENSI INTI 3. Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah



Kompetensi Dasar Dan Indikator Pencapaian Kompetensi Kompetensi Dasar 3.6 Menjelaskan



Indikator Pencapaian Kompetensi 3.6.1 Mengidentifikasi beberapa reaksi yang terjadi



faktor-faktor yang



disekitar kita, misalnya kertas dibakar, pita



memengaruhi laju



magnesium dibakar, kembang api, perubahan



reaksi



warna pada potongan buah apel dan kentang,



menggunakan



pembuatan tape, dan besi berkarat.



teori tumbukan



3.6.2 Menjelaskan pengertian laju reaksi berdasarkan percobaan pengukuran laju reaksi menggunakan data hasil pengamatan 3.6.3 Menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi. 3.6.4 Menjelaskan teori tumbukan pada reaksi kimia.



4.6 Menyajikan hasil



4.6.1 Mempresentasikan hasil penelusuran informasi



penelusuran



cara-cara pengaturan dan penyimpanan bahan



informasi cara-



untuk mencegah perubahan fisika dan kimia yang



cara pengaturan



tak terkendali melalui berbagai informasi buku /



dan penyimpanan



internet



bahan untuk mencegah perubahan fisika



4.6.2 Melakukan percobaan tentang pengukuran laju reaksi melalui reaksi kimia 4.6.3 Merancang percobaan tentang faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



2



dan kimia yang tak



4.6.4 Melakukan percobaan tentang faktor-faktor yang



terkendali



memengaruhi laju reaksi 4.6.5 Mempresentasikan hasil percobaan tentang faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi



TUJUAN PEMBELAJARAN 1.



Peserta didik dapat mengidentifikasi beberapa reaksi



kimia okidasi yang



terjadi disekitar setelah mengamati proses okisdasi pada buah apel, kentang, pembuatan tape , dan oksidasi besi 2.



Peserta didik dapat menjelaskan pengertian laju reaksi berdasarkan percobaan pengukuran laju reaksi menggunakan data hasil pengamatan



3.



Peserta didik dapat menjelaskan faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi setelah melakukan percobaan



4.



Peserta didik dapat menjelaskan teori tumbukan pada reaksi kimia setelah melakukan percobaan



5.



Peserta didik dapat mempresentasikan hasil penelusuran cara-cara pengaturan dan penyimpanan bahan untuk mencegah perubahan fisika dan kimia yang tak terkendali setelah menggali informasi dari buku / internet



6.



Peserta didik dapat merancang percobaan tentang faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi setelah mempelajari konsep laju reaksi



7.



Peserta didik dapat mempresentasikan hasil percobaan tentang faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi setelah melakukan percobaan



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



3



PETA KONSEP



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



4



Materi Pembelajaran



FAKTA



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 memengaruhi 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 melihat ledakan BOM? Atau mungkin hasil ledakan kembang api ? atau tanpa kalian sadari, kalian melihat pagar rumah kalian yang tiba-tiba berkarat ? Selain proses-proses tersebut, masih banyak proses kimia yang dapat kita amati yang terjadi di sekitar. Proses tersebut ada yang berlangsung cepat dan ada yang berlangsung lambat. Ilmu kimia berperan dalam menyesuaikan kondisi yang diinginkan dari proses-proses tersebut. 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 memengaruhi laju reaksi, baiklah marilah kita pahami penjelasan berikut.



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



5



KONSEP A. LAJU REAKSI Reaksi kimia menyangkut perubahan dari suatu pereaksi (reaktan) menjadi hasil reaksi (produk) yang dinyatakan dengan persamaan berikut: Pereaski (Reaktan)  Hasil reaksi (Produk)



Cepat lambatnya suatu reaksi dinyatakan sebagai laju reaksi. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju pengurangan konsentrasi molar pereaksi atau laju penambahan konsentrasi molar produk dalam kurun waktu tertentu. Maka dari itu, laju reaksi dirumuskan sebagai berikut: Persamaan reaksi : A  B



v = −



∆[𝐴] ∆𝑡



atau



v =+



∆[𝐵] ∆𝑡



Keterangan: A B v Δ[A] Δ[B] Δt ∆[𝐴] − ∆𝑡 +



∆[𝐵] ∆𝑡



= reaktan (pereaksi) = produk (hasil reaksi) = laju reaksi = perubahan konsentrasi molar pereaksi = perubahan konsentrasi molar produk = perubahan waktu = laju pengurangan konsentrasi molar pereaksi dalam satu satuan waktu = laju penambahan konsentrasi molar produk dalam satu satuan waktu



Secara Grafik dapat digambarkan sebagai berikut:



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



6



Gambar 1 : Grafik laju reaksi A  B (https://www.google.com/search?q=grafik+laju+reaksi+terhadap+waktu)



B. PERSAMAAN LAJU REAKSI Percobaan penentuan laju reaksi menunjukkan bahwa laju reaksi akan menurun dengan bertambahnya waktu. Hal ini berarti ada hubungan antara konsentrasi zat yang tersisa saat itu dengan laju reaksi. Penentuan laju reaksi pada umumnya dilakukan pada laju awal reaksi (pada konsentrasi awal). Terdapat dua alasan penentuan laju reaksi dilakukan pada konsentrasi awal. 1. Pada saat reaksi berlangsung, konsentrasi zat pereaksi akan menurun sehingga tidak dapat ditentukan konsentrasi pada saat reaksi sedang berjalan 2. Ada kemungkinan reaksi berbalik arah, artinya zat hasil reaksi berubah kembali menjadi zat pereaksi Kedua hal tersebut tidak akan terjadi jika laju reaksi ditentukan pada konsentrasi awal



PENERAPAN PERSAMAAN LAJU REAKSI PADA REAKSI KIMIA Contoh : Nyatakan persamaan laju reaksi untuk reaksi berikut, Jika reaksi : N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) mempunyai laju reaksi pembentukan gas NH3 sebesar mol/liter detik, maka :



Persamaan Reaksi



N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)



Laju reaksi



VN2



:



VH2



:



VNH3



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



7



Perbandingan koefisien



1



:



3



:



2



Sesuai dengan perbandingan koefisien reaksinya, laju pembentukan setengah NH3 adalah satu dari laju pengurangan N2 atau sepertiga dari laju pengurangan H2. Oleh karena itu dapat ditulis sebagai berikut :



VN2



=



1 3



VH2



=



1 2



VNH3



Hubungan antara pereaksi dan hasil reaksi VN2



=



V H2 = VNH3 =



1



VH2 3 3



VN2 1 2 1



VN2



= = =



1 2 3 2 2 3



VNH3 VNH3 VH2



C. FAKTOR – FAKTOR YANG MEMENGARUHI LAJU REAKSI 1. Konsentrasi Zat Dalam suatu reaksi kimia tentunya kita akan berurusan dengan larutan. Kemolaran atau molaritas disimbolkan dengan “M” 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) =



𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑙 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡 𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛



=



𝑛 𝑉



=



𝑚𝑜𝑙 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟



Atau dapat juga dicari berdasarkan persamaan berikut:



Molaritas (M) =



𝑚 𝑀𝑟



X



1000 𝑉



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



2



8



Apabila nilai molaritas suatu larutan tinggi, artinya konsentrasi yang dimiliki oleh larutan tersebut besar, sehingga larutan tersebut merupakan 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 MgCl



 Ubah satuan Volume (mL) ke dalam Liter: 100 mL



0,1 L



 Jadi, M MgCl Cara 2: langsung masukkan ke dalam rumus kedua. M MgCl



2. Suhu Kalian pernah menyeduh kopi? Dengan apa kalian menyeduhnya?



Ya pastinya pakai AIR lah !



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



9



Selain itu, tahukah kalian, air panas mampu melarutkan serbuk kopi dengan lebih cepat dibandingkan apabila kalian melarutkannya dengan air dingin. 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 Pereaksi 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



Tujuan memotong-motong daging maupun menghancurkan ragi adalah untuk memperkecil ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, maka reaksi akan berjalan semakin cepat. 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 Ya, dengan menambahkan katalis pada suatu reaksi kimia, maka laju reaksi akan berjalan lebih cepat



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



10



Tunggu sebentar, KATALIS itu sendiri apa, ya???



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 kembal



kasarnya, kalian bisa membayangkan katalis itu seperti mak comblang dalam mempertemukan pasangansuami- istri :> Selamat berbahagia kalian berdua... Reaktan



Katalis Di awal proses reaksi, katalis berperan mempertemukan antar “reaktan”dengan cara ikut bereaksi



Produk



Katalis



Tapi, di akhir reaksi, katalis dengan cool nya berpisah dengan pasangan yang telah dipertemukan menjadi “produk”



Jika kalian berperan sebagai “si biru” dalam kedua gambar tersebut, coba bandingkan, gambar manakah yang sepertinya paling mudah ketika kalian BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



11



akan menjatuhkan “si stikman”? Pastinya kalian akan memilih yang Gambar 1 bukan? Jika



kita misalkan



saat “si stikman” jatuh adalah saat



berlangsungnya reaksi, maka tentu saja Gambar 1 mencerminkan reaksi lebih mudah terjadi. Dengan sedikit tendangan saja, “si stikman” langsung jatuh ke jurang, sedangkan pada Gambar 2, “si biru” harus melewati “gunungan” terlebih dahulu sebelum “si stikman” jatuh. Dengan energi yang sama, besar kemungkinan “si stikman” malah akan kembali lagi, bukannya jatuh ke jurang. Baiklah... jika kita fokuskan perhatian pada Gambar 2, bagaimana caranya agar dengan energi yang sama, “si biru” dapat menjatuhkan “si stikman” 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 “gunungan” yang menghambat jatuhnya “si stikman” adalah “Ea”.



D. TEORI TUMBUKAN Berdasarkan teori tumbukan, laju reaksi terjadi karena adanya tumbukan efektif. Energi aktivasi/ energi pengaktifan adalah energi minimum yang dibutuhkan untuk menghasilkan tumbukan yang efektif sehingga reaksi dapat berlangsung. Tumbukan efektif harus memenuhi dua syarat, yaitu posisinya tepat dan energinya cukup. Bagaimanakah posisi tumbukan yang efektif? Dalam wadahnya, molekul-molekul pereaksi selalu bergerak ke segala arah dan sangat mungkin bertumbukan satu sama lain. Baik dengan molekul yang sama maupun dengan molekul berbeda. Tumbukan tersebut dapat memutuskan ikatan dalam molekul pereaksi dan kemudian membentuk ikatan baru yang menghasilkan molekul hasil reaksi. Contoh tumbukan antarmolekul yang sama terjadi pada pereaksi hidrogen iodida berikut. HI(g) + HI(g) → H2(g) + I2(g) Secara umum, dituliskan: AB + AB → A2 + B2



Tumbukan yang efektif terjadi bila keadaan molekul sedemikian rupa sehingga antara A dan B saling bertabrakan (Gambar 2(a)). Jika yang bertabrakan adalah atom yang sama, yaitu antara A dan A (Gambar 2(b)) atau atom A dan B namun BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



12



hanya bersenggolan saja (Gambar 2(c)), maka tumbukan tersebut merupakan tumbukan yang tidak efektif.



Gambar 2. (a) tumbukan yang efektif karena posisi tumbukan tepat, (b) tumbukan tidak efektif karena molekul yang bertabrakan sama (c) tumbukan tidak efektif karena posisinya tidak tepat.



Selanjutnya apa yang dimaksud energi tumbukan harus cukup? Jika kalian melemparkan batu pada kaca dan kacanya tidak pecah, berarti energi kinetik batu tidak cukup untuk memecahkan kaca. Demikian juga tumbukan antarmolekul pereaksi, meskipun sudah terjadi tumbukan dengan posisi tepat, namun apabila energinya kurang, maka reaksi tidak akan terjadi. Dalam hal ini diperlukan energi minimum tertentu yang harus dipunyai molekul-molekul pereaksi untuk dapat menghasilkan reaksi.Energi tersebut dinamakan energi aktivasi atau energi pengaktifan (Ea).



Perhatikan Gambar 3. tentang tumbukan dengan energi yang cukup dan tidak cukup.



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



13



Gambar 3. (a) energi cukup menghasilkan reaksi (b) energi tidak cukup tidak menghasilkan reaksi.



Bila gerakan molekul AB dan C lambat, maka tidak akan terjadi ikatan antara B dan C saat bertumbukan. Akibatnya, keduanya terpental tanpa ada perubahan (Gambar 3(a)). Dengan mempercepat gerakan molekul, maka akan membuat tumpang tindih B dan C serta membuat ikatan, dan akhirnya terjadi ikatan kimia (Gambar 3(b)). Dalam suatu reaksi terdapat tiga keadaan yaitu keadaan awal (pereaksi), keadaan transisi, dan keadaan akhir (hasil reaksi). Keadaan transisi disebut juga komplek teraktivasi. Pada keadaan ini ikatan baru sudah terbentuk namun ikatan lama belum putus. Keadaan tersebut hanya berlangsung sesaat dan tidak stabil. Keadaan transisi ini selalu mempunyai energi lebih tinggi daripada keadaan awal dan akhir, sedangkan energi keadaan awal dapat lebih tinggi atau lebih rendah daripada energi keadaan akhir. Bila keadaan awal lebih tinggi energinya, reaksi mcnghasilkan kalor atau dinamakan reaksi eksoterm, dan bila yang terjadi adalah sebaliknya, dinamakan reaksi endoterm. Perhatikan Gambar 4. yang menggambarkan tentang energi aktivasi pada reaksi eksoterm dan reaksi endoterm.



Gambar 4. (a) Diagram potensial reaksi eksoterm BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



14



(b) Diagram potensial reaksi endoterm.



Dengan mengetahui teori tumbukan ini, kalian akan lebih mudah memahami penjelasan tentang faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi. Percepatan gerakan molekul akan memperbesar kemungkinan tumbukan efektif karena percepatan gerakan memberikan energi lebih besar. Percepatan gerakan molekul berarti percepatan laju reaksi. Dengan dipercepatnya laju reaksi menggunakan salah satu faktor-faktor berikut, diharapkan energi yang dibutuhkan untuk tumbukan dapat tercukupi sehingga bisa menghasilkan tumbukan yang efektif.



Faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi dapat dijelaskan melalui teori tumbukan. Tumbukan yang efektif adalah tumbukan yang menghasilkan energy yang cukup untuk menghasilkan suatu reaksi kimia.



1. Teori Tumbukan dan Luas Permukaan Bidang Sentuh Semakin luas permukaan bidang sentuh suatu pereaksi, semakin besar peluang terjadinya tumbukan antar pereaksi. Semakin banyak tumbukan yang terjadi mengakibatkan semakin besar peluang terjadinya tumbukan yang mengakibatkan reaksi (tumbukan efektif). Akibatnya laju reaksi semakin cepat.



(a)



(b)



Gambar 5 : Tumbukan antar partikel pada (a) permukaan kecil, (b) permukaan besar



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



15



2. Teori Tumbukan dan Konsentrasi Semakin besar konsentrasi pereaksi, semakin banyak jumlah partikel pereaksi sehingga semakin besar peluang terjadinya tumbukan, hal ini menyebabkan semakin besar peluang untuk terjadinya tumbukan efektif antar partikel. Semakin banyak tumbukan efektif berarti laju reaksi semakin cepat.



(a)



(b)



Gambar 6: Tumbukan antar partikel pada (a) konsentrasi rendah (b) konsentrasi tinggi



3. Teori Tumbukan dan Suhu Pada suhu tinggi, partikel-partikel yang terdapat dalam suatu zat akan bergerak lebih cepat daripada suhu rendah. Oleh karena itu, apabila terjadi kenaikan suhu, partikel-partikel akan bergerak lebih cepat sehingga energi kinetik partikel meningkat. Semakin tinggi energi kinetik partikel yang bergerak, jika saling bertabrakan akan menghasilkan energi yang tinggi pula sehingga semakin besar peluang terjadinya tumbukan yang dapat menghasilkan reaksi atau tumbukan efektif.



(a)



(b)



Gambar 7: Tmbukan antar partikel pada (a) suhu tinggi, (b) suhu rendah



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



16



Pada umumnya kenaikan suhu 10oC akan mempercepat reaksi menjadi 2 atau 3 kalinya. Nilai peningkatan laju reaksi dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:



V1 = (∆V) X.V0 𝑇𝑎 − 𝑇𝑜 ∆𝑇



𝑋=



Keterangan : V1 = laju reaksi pada akhir reaksi (M/s) Vo = laju reaksi pada awal reaksi (M/s) Ta = suhu akhir reaksi (oC) To = suhu mula-mula (oC) ∆V = kenaikan laju reaksi ∆T = kenaikan suhu (oC) Adapun untuk mencari waktu akhir reaksi apabila waktu awal reaksi diketahui, dapat menggunakan rumus berikut: ta = ( 𝑋=



1 X ) .t0 ∆V



𝑇𝑎 − 𝑇𝑜 ∆𝑇



Keterangan : ta = waktu pada akhir reaksi (s) to = waktu pada awal reaksi (s) Ta = suhu akhir reaksi (oC) To = suhu mula-mula (oC) ∆V = kenaikan laju reaksi ∆T = kenaikan suhu (oC) 4. Energi Aktivasi dan Katalis Energi pengaktifan atau energi aktivasi adalah energi minimal yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi. Tiap reaksi mempunyai energi aktivasi yang berbeda-beda. Jika energi aktivasi suatu reaksi rendah, maka reaksi tersebut akan semakin mudah terjadi.



Semakin



rendah



energi



aktivasi,



semakin



mudah



reaksi



berlangsung. BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



17



Gambar 8: Diagram energi pada reaksi eksoterm dan endoterm



Pada reaksi eksoterm yang melepas kalor, tetap dibutuhkan energi untuk memicu terjadinya reaksi, demikian pula pada reaksi endoterm, dibutuhkan energi untuk mencapai kondisi transisi. Beberapa reaksi yang sukar berlangsung disebabkan oleh tingginya energi aktivasi. Oleh karena itu, agar reaksi lebih mudah berlangsung, ditambahkan katalis. Katalis mempercepat reaksi dengan cara mengubah jalannya reaksi, yaitu jalur reaksi yang ditempuh tersebut mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah daripada jalur reaksi yang biasanya ditempuh. Jadi dapat dikatakan bahwa katalis berperan dalam menurunkan energi aktivasi



Gambar 9: Diagram tingkat energi dengan katalisator



Jenis-Jenis Katalis Berdasarkan wujudnya, katalis dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



18



a) Katalis homogen Katalis homogen adalah katalis yang dapat bercampur secara homogen dengan zat pereaksinya karena mempunyai wujud yang sama. Contoh: Penguraian H2O(aq) berlangsung lambat, tetapi dengan adanya katalis NaBr(aq), laju reaksi pembentukan O2(g) lebih cepat. b) Katalis heterogen Katalis heterogen adalah katalis yang tidak dapat bercampur secara homogen dengan pereaksinya karena wujudnya berbeda. Contoh: Katalis berwujud padat, sedangkan pereaksi berwujud gas V2O5(s) 2SO2(g) + O2(g)



2SO3(g)



Ni(s) C2H4(g) + H2(g)



C2H6(g)



E. APLIKASI LAJU REAKSI DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI Proses industri yang melibatkan reaksi kimia memerlukan peranan ilmu kimia yang memberi dasar untuk mengatur agar suatu proses industri dapat memberikan hasil yang maksimal dalam waktu yang sesingkat mungkin.



Dalam kehidupan sehari-hari penerapan laju reaksi dapat kita temukan, misalnya: 1. Pengaruh luas permukaan bidang sentuh 



Cabai dipotong-potong sebelum diulek







Gula merah diiris-iris pada saat membuat kolak







Kacang tanah terlebih dulu ditumbuk kasar/halus pada saat membuat gado-gado



2. Pengaruh suhu 



Gula pasir lebih cepat larut dalam air panas







Kopi lebih mudah larut dalam air panas



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



19



3. Pengaruh katalisator dalam industri 



Industri asam sulfat menggunakan katalis V2O5







Industri ammonia menggunakan katalis Fe dan Al2O3







Industri yang memproduksi methanol menggunakan katalis ZnO/Cr2O3







Industri pembuatan roti menggunakan katalis enzim zimase yang merupakan biokatalis. Penambahan enzim zimase dilakukan pada proses peragian atau pengembangan roti. Ragi ditambahkan ke dalam adonan sehingga glukosa dalam adonan terurai menjadi etil alcohol dan karbondioksida enzim zimase C6H12O6(l) glukosa



2C2H5OH(l)



+



etil alkohol



2CO2(g) karbondioksida



Pada proses ini, CO2 berfungsi mengembangkan adonan roti. Banyaknya rongga kecil yang terdapat pada roti merupakan bukti terjadinya gelembung CO2 saat peragian. 4. Katalisator dalam tubuh Di dalam tubuh kita juga terdapat katalis, yakni enzim. Enzim ini sering disebut sebagai biokatalisator. Fungsi pentingnya adalah memberikan dampak besar terhadap kelancaran metabolisme di dalam tubuh. Sebenarnya, enzim merupakan protein yang berfungsi sebagai katalis dalam proses biokimia. Setiap enzim hanya dapat mengatalisis satu reaksi secara spesifik. Misalnya enzim protease yang hanya dapat digunakan sebagai katalis dalam penguraian protein, tetapi tidak dapat mengatalisis penguraian sakarosa. Enzim amylase di dalam mulut ( air liur) yang membantu memecah amilosa menjadi maltosa. Berikut penggambaran cara kerja antara substrat dan enzim dalam proses biokimia



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



20



F.



CONTOH SOAL Untuk memahami konsep “Laju Reaksi dan Faktor-Faktor Yang Memengaruhi Laju Reaksi” perhatikan contoh soal berikut. 1.



Tiga cm logam Zn direaksi kan dengan larutan HCl 0.1 M menghasilkan gas H2 dengan data sebagaiberikut. No. Suhu (oC)



Volume gas H2 (ml)



Waktu (detik)



1



26



4



10



2



26



8



20



3



26



12



30



Berdasarkan table diatas, laju reaksi pembetukan gas H2 adalah… A. 0,04 ml detik-1 B. 0,05 ml detik-1 C. 0,06 ml detik-1 D. 0,40 ml detik-1 E. 0,50 ml detik-1



Jawaban : D Pembahasan : Pada suhu 26oC



2. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju suatu reaksi yang di kenal umum ada lima yakni luas permukaan sentuh, suhu, konsentrasi, tekanan, dan juga katalis.Pengaruh suhu terhadap laju reaksi adalah ... A. Semakin tinggi, laju reaksi semakin lambat B. Semakin rendah, laju reaksi semakin cepat C. Semakin tinggi, laju reaksi semakin cepat D. Semakin rendah, tidak ada laju reaksi E. Tidak mempengaruhi laju reaksi



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



21



Jawaban : C Pembahasan : Suhu merupakan salah satu faktor penting dalam laju reaksi, dan pengaruh suhu terhadap laju reaksi yakni semakin tinggi suhu maka semakin cepat laju reaksi, dan semakin kecil suhu maka laju reaksi akan semakin lambat. Teori tumbukkan menyatakan, bahwa reaksi terjadi jika antar partikel saling bertumbukkan. Akan tetapi hanya tumbukkan antar partikel yang memiliki energy yang cukup dan arah yang tetap yang dapat menghas-ilkan reaksi.



3. Faktor yang dapat menentukan kelajuan reaksi saat tumbukkan adalah .... A. Arah tumbukkan, frekuensi tum-bukkan, dan energy partikel pereaksi. B. Frekuensi tumbukkan, energy po-tensial, dan arah tumbukkan. C. Frekuensi tumbukkan, arah tum-bukkan, dan energy potensial. D. Energi potensial, arah tumbukka-n dan kompleks teraktivasi. E. Katalis, komplek teraktivasi, dan energy potensial.



Jawaban: A Pembahasan: Semakin besar frekuensi tumbukkan maka semakin cepat juga partikelpartikel bereaksi. Dengan energy partikel yang semakin banyak mencap-ai energy rata-rata maka laju tumbu-kkan semakin besar dan bereaksi. Dengan arah tumbukkan yang tepat pastinya akan menghasilkan suatu reaksi.



4. Pengaruh suhu terhadap laju reaksi kimia terdapat pada beberapa pernyataan berikut. a. ukuran molekul yang bertumbuk-kan. b. produk reaksi yang bertambah. c. orientasi molekul yang bertumbukkan. d. Suhu sistem. e. energi kinetik molekul yang bert-umbukkan.



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



22



Pernyataan yang paling sesuai adalah . A. a, b, c, d, dan e B. b, c dan e C. c, a dan d D. c, d dan e E. c dan d Jawaban: D Pembahasan: Jika suhu sistem bertambah, orientasi tepat, jumlah molekul yang bertumbukan dengan energy cukup bertambah. Laju reaksi bertambah dengan bertambahnya suhu sistem.



5. Energi kinetik minimum yang di perlukan oleh partikek-partikel pereaksi agar dapat bereaksi membentuk kompleks teraktivasi disebut dengan .. A. Energi potensial B. Teori tumbukan C. Energi aktivasi D. Kinetika kimia E. Laju reaksi Jawaban : C Pembahasan : Energi potensial adalah energi yang mempengaruhi benda karena posisi benda tersebut yang mana kecenderungan tersebut menuju tak terhingga dengan arah dari gaya yang ditimbulkan dari energi potensial tersebut. Satuan SI untuk mengukur usaha dan energi adalah Joule (simbol J). Energi aktivasimerupakan sebuah istilah yang diperkenalkan oleh Svante Arrhenius, yang didefinisikan sebagai energi yang harus dilampaui agar reaksi



kimia



dapat



terjadi. Energi



aktivasi bisa



juga



diartikan



sebagai energi minimum yang dibutuhkan agar reaksi kimia tertentu dapat terjadi.



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



23



Kinetika kimia adalah suatu ilmu yang membahas tentang laju (kecepatan) dan mekanisme reaksi. Berdasarkan penelitianyang mula – mula dilakukan oleh Wilhelmy terhadap kecepatan inversi sukrosa, ternyata kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi / tekanan zat – zat yang bereaksi. Teori tumbukanmenggambarkan pertemuan partikel-partikel pereaksi sebagai suatu tumbukan. Tumbukan ada yang menghasilkan reaksi dan ada yang tidak menghasilkan reaksi. Tumbukan yang menghasilkan partikel-partikel produk reaksi disebut tumbukan efektif.



6. Dibawah ini pernyataan yang benar mengenai pengaruh konsentrasi terhadap frekuensi tumbukan adalah ... A. Konsentrasi sama sekali tidak mempengaruhi frekuensi tumbukan B. Semakin besar konsentrasi, semakin besar frekuensi tumbukan C. Semakin kecil konsentrasi, semakin besar frekuensi tumbukan D. Semakin besar konsentrasi, semakin kecil frekuensi tumbukan E. Besar atau kecil konsentrasi, frekuensi tumbukan tetap sama



Jawaban : B Pembahasan : Memperbesar konsentrasi Jumlah partikel pereaksi yang semakin banyak akan membuat jarak antar partikel pereaksi semakin dekat (karena partikelnya akan sangat rapat). Akibatnya jumlah tumbukan yang terjadi antar partikel juga akan meningkat (karena molekul pereaksi yang rapat tadi) sehingga hal ini akan meningkatkan laju reaksi. Menaikkan suhu Kenaikan suhu akan memperbesar energy kinetic partikel, akibatnya gerakan partikel perekasi akan semakin cepat. Gearakan yang semakin ceoat ini akan mengakibatkan jumlah tumbukan antara partikel perekasi akan semakin banyak dan juga energy tumbukannya akan cukup efektif untuk membuat kedu molekul pereaksi tersebut bereaksi. Akibatnya laju reaksi akan semakin cepat.



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



24



Tekanan diperbesar Memperbesar tekanan, artinya kita akan memperkecil volume system tempat terjadinya reaksi. Akibatnya jarak antar molekul pereaksi menjadi semakin dekat dan gerakan partikel juga akan semakin cepat. Dengan begitu jumlah tumbukan yang terjadi antara molekul pereaksi akan bertambah yang akan berdampat pada semakin cepatnya laju reaksi. Volume diperbesar Ini kebalikan dari tindakan pada option C. jika volume diperbesar maka tekanan system tempat terjadinya reaksi akan semakin kecil akibatnya jarak antar partikel pereaksi semakin jauh. Hal ini tentu berakibat pada semakin sedkitnya tumbukan yang terjadi antar partikel pereaksi sehingga laju reaksi akan menurun .



G. LATIHAN SOAL Untuk menguji pemahaman kalian tentang materi “Laju Reaksi dan Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi”, silakan kerjakan soal di bawah ini ! 1. Apa yang dimaksud dengan laju reaksi dan apa satuan dari laju reaksi ? 2. Apabila kalian diminta untuk mengukur laju reaksi terhadap reaksi : Zn(s) + 2HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2(g) Bagaimanakah rancangan percobaan yang akan kalian buat terkait dengan : a. zat yang akan diukur konsentrasinya b. cara mengukur gas yang dihasilkan c. alat yang digunakan d. cara kerjanya 3. Ke dalam ruangan yang volumenya 10 liter direaksikan 0,1 mol gas N 2 dan 0,1 mol gas H2 dengan persamaan reaksi berikut N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) Setelah reaksi berlangsung selama 5 detik, ternyata masih tersisa 0,08 mol gas N2. Tentukan laju reaksi berdasarkan : a. gas nitrogen yang bereaksi (vN2) b. gas hidrogen yang bereaksi (vH2) c. gas NH3 yang terbentuk (vNH3)



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



25



4. Penentuan laju reaksi : 2A(g) + 3B2(g)  2AB3(g) dilakukan dengan mengukur perubahan konsentrasi A setiap 5 detik sehingga didapatkan data sebagai berikut. Waktu (detik)



0



5



10



[A] (mol/L)



0,1



0,08



0,065



Tentukan : a. laju reaksi rata-rata dari gas A pada setiap selang waktu b. laju reaksi rat-rata tiap selang waktu berdasarkan gas AB3 yang dihasilkan 5. Laju reaksi pada reaksi : 4NO2(g) + O2(g)  2N2O5(g) diukur berdasarkan berkurangnya konsentrasi gas oksigen setiap detik. Jka pada suhu tertentu laju reaksinya adalah 0,024 mol?L detik, hitunglah laju reaksi jika diukur berdasarkan : a. Berkurangnya gas NO2 tiap deti b. Bertambahnya gas N2O5 tiap detik



H. KESIMPULAN 1. Laju reaksi dapat dinyatakan sebagai berkurangnya jumlah pereaksi untuk tiap satuan waktu atau bertambahnya jumlah hasil reaksi untuk tiap satuan waktu 2. Satuan laju reaksi umumnya dinyatakan dalam mol dm-3 det-1 atau mol/liter detik 3. Laju reaksi dipengaruhi oleh luas permukaan bidang sentuh pereaksi, konsentrasi, suhu, dan katalis 4. Tumbukan efektif adalah tumbukan yang menghasilkan energi yang cukup untuk menghasilkan reaksi 5. Semakin besar luas permukaan bidang sentuh pereaksi, semakin besar peluang terjadinya tumbukan efektif 6. Semakin besar konsentrasi pereaksi, semakin besar jumlah partikel pereaksi sehingga semakin besar peluang terjadinya tumbukan efektif 7. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi energi kinetik partikel yang bergerak dan semakin besar peluang terjadinya tumbukan efektif



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



26



8. Energi



aktivasi



adalah



energi



minimum



yang



diperlukan



untuk



berlangsungnya suatu reaksi. Semakin rendah energi aktivasi, semakin mudah reaksi berlangsung 9. Katalis berperan dalam menurunkan energi aktivasi suatu reaksi



I.



DAFTAR PUSTAKA Nana Sutresna – Dindin Sholehudin – Tati Herlina, 2016. Buku Siswa Aktif dan Kreatif Belajar Kimia untuk SMA/MA Kelas XI Peminatan MIPA (Edisi Revisi 2016). Bandung: Grafindo. hal: 77 – 90 Tim Masmedia Buana Pustaka, 2014. Kimia untuk SMA/MA Kelas XI (Kurikulum 2013). Sidoarjo: Masmedia. hal: 95 – 107 Tine Maria Kuswati – Ernavita – Ratih – Sukardjo, 2016. Buku Siswa Kimia SMA/MA Kelompok Peminatan MIPA (Kelas XI). Jakarta: Bumi Aksara. hal: 77 94 Unggul Sudarmo – Nanik Mitayani, 2016. Buku Siswa Kimia Untuk SMA/MA Kelas XI Peminatan MIPA (Edisi Revisi). Jakarta: Penerbit Erlangga. hal: 73 - 90



BAHAN AJAR_LAJU REAKSI DAN FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI_FARMANINGSIH



27