LAJU REAKSI e-book

e-Book
LAJU REAKSI

By : Hasnah Siregar

LAJU REAKSI

Pernahkah anda bertanya daam hati, mengapa kunang-kunang dapat bercahaya?
Cahaya kunang-kunang dihasil kan oleh organ penghasil cahaya yang teretak dibagian ujung
perut. Pembentukan cahaya tersebut melibatkan zat lusiferin dengan bantuan enzim lusiferae.
Enzim lusiferense membantu pembentukan cahaya dengan menagnaisis pemecahan molekul
lusiferin. Enzim ini dapat bekerja dengan baik jika ada energi dalam bentuk moeku ATP.
Selama reaksi pemecahan berlangung, sebagian besar energi tersebut dikeluarkan dalam
bentuk cahaya.

Enzim lusiferase merupakan salah sastu contoh katalis. Apakah yang dimaksud
dengan katalis? Apa fungsi katalis dalam suatu reaksi? Anda akan menemukan jawabannya
setelah memperlajari bab ini.

A. Kemolaran dan pengertian Laju Reaksi

Setiap reaksi yang berlangsung selalu melibatkan komponen-komponen berupa
pereaksi, hasil reaksi dan laju reaksi. Pada saat berlangsung, konsentrasi zat pereaksi
dan zat hasil reaksi akan mengalami perubahan. Reaksi ada yang berlangsung cepat
tetapi ada juga yang berlangsung lambat. Cepat lambatnya reaksii diperngaruhi oleh
banyak faktor, diantaranya konsentrasi zat yang terlibat dalam reaksi ini
menggunakan satuan molaritas(M)

1. Kemolaran (M)
Kemolaran atau molaritas yaitu banyaknya mol zat terlarut daam satu liter larutan.

Perumusan molaritas sebagai berikut.
M = mol L-1

Keterangan :
M = Molaritas (mol L-1)
n = mol (mol)
V = Volume (L)

Larutan dengan molaritas tertentu dapat dibuat dari padatan murni atau larutan
pekatnya. Membuat larutan dari padatan murni dilakukan dengan melarutkan padatan
murni dengan jumlah tertentu ke dalam satu liter pelarut. Misal, akan membuat 1 liter
larutan NaOH 0,1 M dari kristal NaOH. Langkah – langkah yang harus dilakukan sebagai
berikut.
a. Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan yang digunakan yaitu kristal NaOH, labu

ukur 1 L, akuades, neraca, pipet foks, dan sendok stainless steel.
b. Menghitung massa NaOH yang diperlukan dari konsentrasi yang diinginkan

M=

mol = M x volume
= 0,1 M x 1 L
= 0,1 mol

massa NaOH = mol x Mr NaOH
= 0,1 mol x 40 g/mol

= 4 gram

c. Menimbang 4 gram kristal NaOH.
d. Mengisi labu ukur dengan akuades, sebanyak volume yang diinginkan.
e. Melarutkan kristal NaOH ke dalam akuades dalam labu, tambahkan air hingga batas

tanda 1 L, kook hingga kristal NaOH larut sempurna.

Sementara itu, untuk membuat larutan dengan konsentrasi tertentu dari larutan

pekatnya dapat dilakukan dengan cara pengenceran menggunakan rumus berikut.

V1 x M1 = V2 x M2 Keterangan : V1 = Volume larutan perat

M1 = Molaritas larutan pekat
V2 = volume larutan encer
M2 = molaritas larutan encer

Jika diketahui kadar dan massa jenisnya, penentuan molaritas menggunakan rumus

berikut.

M= mol L-1 Keterangan : M = molaritas

= massa jenis
= kadar
= massa molekul relatif

Sementara itu, untuk molaritas ampuran larutan dapat dihitung menggunakan rumus

berikut.

Mcampuran = Keterangan : = volume larutan A

= Konsentrasi larutan A
= Volume larutan B
= Konsentrasi larutan B

A. Pengertian Laju Reaksi (v)

Laju reaksi menyatakan ukuran seberapa cepat atau lambat suatu reaksi berlangsung.
Jika ditinjau dari waktu berlangsungnya reaki, reaksi kimia ada yang berlangsung cepat dan
ada yang berlangsung lambat. Perhatikan gambar berikut!

Gambar 4.1 Pembakaran kembang api Gambar 4.2 Pematangan buah
merupakan reaksi cepat berlangsung lambat

Pembakaran kembang api merupakan contoh reaksi yang berlangsung cepat.
Sementara itu, proses pematangan buah memerlukan waktu yang lama sehingga reaksi kimia
tersebut termasuk reaksi yang berlangsung lambat.

Laju reaksi didefinisikan sebagai perubahan konsentrasi reaktan atau produk setiap
satuan waktu. Laju reaksi dirumuskan sebagai berikut.

Laju =
Grafik konsentrasi pereaksi dan konsentrasi produk terhadap waktu sebagai berikut.

„

Jika diketahui persamaan reaksi : P → Q

maka laju P = dan laju Q =

∆P dan ∆Q merupakan konsentrasi dalam satuan molar pada periode waktu ∆t.
∆P diberi tanda negatif karena konsentrasi P berkurang . sebaliknya ∆Q diberi tanda positif
karena konsentrasi Q bertambah.

Catatan:
Tanda positif enunjukkan penabahan jumlah produk, sedangkan tanda
negatf menunjukan pengurangan jumlah reaktan.

B. Persamaan Laju Reaksi dan Orde Reaksi

Gulberg dan Waage merumuskan hubungan kuantitatif antara konsentrai zat-zat
yang bereaksi dengan laju reaksi dalam hukum Aksi Massa sebagai berikut.

“Laju reaksi dalam suatu sistem homogen pada suatu temperatur
berbanding lurus dengan konsentrasi zat yang bereaksi, setelah
maing-masing konsentrasi dipangkatkan dengan koefisiennya dalam
persamaan reaksi yang bersangkutan”.

Jika diketahui persamaan reaksi: mA + nB →pC + qD

Laju reaksinya dapat dirumuskan:

r = K[A]m[B]n Keterangan :
r = laju reaksi

k = tetapan laju reaksi

[A] = konsentrasi zat A

[B] = konsentrasi zat B

m dan n = orde reaksi

Tetapan jenis reaksi (k) merupakan suatu tetapan yang harganya bergantung pada
suhu dan zat pereaksi. Dengan demikian, setiap reaksi mempunyai harga k yang berbeda-
beda. Pada umumnya, reaksi yang berlangsung lambat mempunyai harga k kecil , sedangkan
reaksi yang berlangsung cepat, mempunyai harga k besar.

Tingkat reaksi atau orde reaksi yaitu pangkat kosentrasi zat dalam rumus laju reaksi.
Secara teoritis, tingkat reaksi pada reaksi kimia merupakan jumlah koefisien zat-zat yang
bereaksi dalam persamaan reaksi nya.

Rumus laju reaksi sebenarnya janya dapat ditentukan secara eksperimen. Caranya
dengan melakukan pecobaan secara berulang-ulang terhadap zat yang akan ditentukan laju
reaksinya. Pada percobaan ini, konsentrasi diubah-ubah dan waktu berlangsungnya reaksi
dihitung.

Beberapa variabel yang digunakan dalam menentukan laju reaksi dengan cara
eksperimen sebagai berikut.

a. Variable Bebas ( Variable manipulasi)
Variabel bebas yaitu variabel yang sengaja diubah-ubah untuk memperoleh
hubungan satu besaran dengan besaran lain. Misalnya konsentrasi dan suhu

b. Variabel Tetap
Variabel tetap yaitu variabel yang dipertahankan atau tidak diubah-ubah.

c. Variabel Terikat (Variabel Respon)
Variabel terikay yaitu variabel yang berubah karena adanya perubahan variabel
beba. Misalnya laju reaki yang berubah karena kosentrasi diubah.

Contoh :
Pada reaksi : P(g) + Q(q) = R(g) dperoleh data sebagai berikut.
Orde reaksi terhadap zat P dan zat Q dapat ditentukan sebagai berikut.
a. Menentukan orde reaksi terhadap zat P
Orde reaksi terhadap zat P dapat ditentukan dengan mengambil data percobaan
untuk konsentrasi P yang berubah sedangkan konsentrasi Q tetap. Misal
percobaan 3 dan 4.
Dari percobaan 3 dan 4

Percobaan P (mol L -1 ) Q (mol L-1 ) V (mol L-1 det -1 )

1 a b X
2 a 2b 4x
3 A 4b 16x
4 3a 4b 48x
5 9a 4b 144x

b. Menentukan orde reaksi terhadap zat Q
Orde reaksi terhadap zat Q dapat ditentukan dengan mengambil data percobaan
untuk konsentrasi Q yang berubah sedangkan konsentrasi P tetap. Misal
percobaan 1 dan 2.
Dari percobaan 1 dan 2
Jadi, persamaan laju reaksinya v = k
Dalam penentuan rumus laju reaksi secara eksperimen, jika konsentrasi salah satu
zat dinaikkan a kali, dan ternyata laju reaksi naik b kali, maka terdapat hubungan
sebagai berikut.
aorde = b

Grafik Orde reaksi



B. Teori Tumbukan dan Faktor-Faktor yang Memengaruhi Laju Reaksi

Reaksi kimia terjadi ketika partikel-partikel zat yang bereaksi (pereaksi) saling bertumbukan.
Namun, tidak semua tumbukan yang terjadi akan menghasilkan zat baru. Zat baru dapat
dihasilkan dari tumbukan yang berlangsung sempurna. Tumbuhan sempurna dinamakan
tumbuhan efektif. Partikel zat yang saling bertumbukan kadang- kadang juga tidak langsung
berubah menjadi zat hasil. Tumbukan tersebut terlebih dahulu membentuk suatu moleku
komplek yang disebut molekul komplek teraktivasi. Pembentukan molekul komplek
terativaksi berhubungan dengan energi aktivasi. Energi aktivasi merupakan energi tumbukan
terendah yang di perlukan untuk di perlukan pembentukan molekul komplek terativasi
sehingga reaksi dapat berlangsung.

Tumbukan yang menghasilkan reaksi adalah tumbukan yang antar partikelnya mempunyai
energi lebih besar daripada energi aktivasi. Semakin kecil harga energi aktivasi, semakin
capat reaksi berlangsung.

Teori tumbukan yang didasarkan atas teori kinetik molekul gas menyatakan beberapa hal
berikut.
1. Gas terdiri atas molekul – molekul gas yang berukuran lebih kecil daripada jarak

antarmolekul.
2. Molekul –moekul gas selalu bergerak lurus ke segala arah.
3. Tumbukan antara molekul –molekul gas dengan dinding wadahnya bersifat elastis

sempurna, artinya molekul –molekul gas akan dipantulkan kembali tanpa kehilangan
energi.
4. Kecepatan gerak molekul gas dipengaruhi oleh perubahan suhu. Semakin tinggi suhu,
maka semakin cepat gerak molekul –molekul gas.
Energi kinetik rata –rata molekul gas sama besar pada suhu yang sama atau tidak
dipengaruhi oleh masanya

Besarnya laju reaksi dari suatu reaksi kimia dipengaruhi oleh beberapa faktor. Kita dapat
mengatur besarnya laju reaksi dengan cara mengubah faktor –faktor yang memengaruhi laju
reaksi.

Faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi dijelaskan sebagai berikut.
1. Faktor-faktor yang Memenagruhi Laju Reaksi

a. Konsentrasi
Konsentrasi berhubungan dengan frekuensi tumbukan. Semakin
besar konsentrasi semkain banyak partikel zat yang bereaksi.
Akibatnya, kemungkinan tumbukan antarpartikel pereaksi semakin
besar dan tumbukan efektif antarpartikel juga semakin banyak

Luas permukaan
Jika luas permukaan semakin besar, kemungkinan terjadi singgungan antarpereaksi
juga akan semakin besar. Hal ini akan memperbanyak frekuensi tumbukan sehingga
tumbukan efektif juga akan banyak terjadi. Frekuensi tumbukan efektif yang semakin
banyak akan meningkatkan laju reaksi

Suhu
Ketika Suhu dinaikkan, energi kinetik dalam molekul reaktan juga

bertambah. Adanya energi kinetik yang tinggi mengakibatkan gerakan
anatarmolekul semakin cepat dan acak. Akibatnya, frekuensi tumbukan yang
terjadi semakin besar, dan tumbukan efektif juga akan semakin banyak
sehingga reaksi semakin cepat berlangsung.
Perhatikan gambar di samping!

Jika suhu diperbesar, molekul-molekul bergerak lebih cepat sehingga
frekuensi tumbukan juga meningkat. Pada kondisi ini energi molekul-molekul
juga semakin besar sehingga semakin banyak moekul yang mencapai energi
aktivasi. Oleh karenanya, reaksi semakin cepat berlangsung.

.

Katalis
Katalis yaitu zat yang dapat mempercepat laju reaksi tanpa mengalami
perubahan kimia kekal atau permanen sehingga pada akhir reaksi zat
tersebut dapat di peroleh kembali. Katalis dibedakan menjadi dua, yaitu
katalis homogen dan katalis heterogen.Katalis homogen yaitu katalis yang
mempunyai fase sama dengan fase pereaksi. Contoh pada reaksi oksidasi
ion iodida membentuk iodin dengan ion peroksodisulfat
Reaksi ini akan berlangsung lebih cepat jika ditambahkan katalis ionKatalis
heterogen yaitu katalis yang mempunyai fase berbeda dengan fase pereaksi. Pada
umumnya katalis heterogen digunakan dalam wujud padat. Sementara itu,
reaktannya berwujud gas

.

Penambahan katalis mengakibatkan terbentuknya tahap-tahap reaksi
tambahan yang memberikan halan lain dengan energi aktivasi lebih renda.
Energi aktivasi yaitu energi minimal yang harus dimiliki atau diberikan
kepada partikel agar tumbukannya menghasilkan reaksi. Tahap-tahap reaksi
tambahan berupa tahap pengikatan katais dan tahap pelepasan katalis pada
akhir reaksi. Katalis bersifat spesifik, yaitu hanya dapat berfungsi untuk suatu
reaksi tertentu.

Katalis berfungsi untuk menurunkan energi aktivasi. Adanya katalis
akan mengakibatkan reaksi berlangsung dalam beberapa tahap. Rangkaian
tahap-tahap reaksi dalam suatu reaksi kimia disebut mekanisme reaksi. Tahap
reaksi paling lambat dalam suatu mekanisme reaksi merupakan tahap penentu
laju reaksi.

Hubungan antara energi potensial pereaksi dengan hasil reaksi karena
pengaruh katalis sebagai berikut.

Energi aktivasi menjadi lebih rendah karena adanya katalis. Kondisi ini
mengakibatkan tumbukan efektif menjadi lebih sering terjadi. Akibatnya,
reaksi berlangsung lebih cepat. Katalis tidak mengubah entalpi reaksi.
Hubungan antara energi aktivasi dengan katalis untuk reaksi eksoterm
digambarkan daam grafik di bawah.

Katalis mengubah mekanisme reaksi dengan membuat tahapan reaki
yang mempunyai energi aktivasi lebih rendah. Katalis terlibat daam reaksi,
tetapi tidak mengalami perubahan kekal.katais bereaksi pada satu tahap
kemudian dibebasskan pada tahap berikutnya.

2. Peranan Katalis dalam Makhluk Hidup dan Industri

Katalis berperan penting dalam kehidupan makhluk hidup dan industri, terutama
industri petrokimia. Didalam tubuh makhluk hidup, enzim merupakan contoh
katalis yang berperan penting dalam proses pencernaan. Enzim yang berperan
dalam proses pencernaan merupakan katalis homogen karena berwujud cair.
Enzim bersifat spesifik yaitu bekerja pada suhu dan pH tertentu. Selain didalam
tubuh, peran enzim juga dapat dilihat dalam prose pergian glukosa. Pada proses
ini ragi berperan sebagai katali yang dapat mengubah glukosa menjadi alkohol
dan gas karbon dioksida. Pada proses peragian, ragi merupakan katalis heterogen
karena berwujud padat.

Di industri petrokimia, katalis dimanfaatkan dalam sintesis amonia dan pembuatan
asam nitrat. Sintesis amonia dalam skala besar dilakukan melalui proses Haber yang
ditemukan oleh Fritz Haber pada tahun 1905 dan Carl Bosch, keduanya ilmuwan
kimia dari Jerman. Reaksi sintesis amonia dibuat dengan mereaksikan hidrogen
dengan nitrogen. Pada reaksi ini digunakan katalis serbuk besi dicampur dengan
oksida kalium (K2O), Oksida kalsium (CaO), oksida magensium (MgO), dan oksida
aluminium (Al2O3). Proses ini dilakukan pada suhu 500oC dan tekanan sekitar 150-
350 atm. Namun, dengan kemajuan teknologi sekarang ini digunakan tekanan yang
jauh lebih besar, hingga mencapai 700 atm. Pembuatan asam nitrat dilakukan
mealui proses Ostwald yang ditemukan oleh Wilhelm Ostwald (1853-1932). Katalis
yang digunakan berupa platinum-rodium. Proses ini berlangsung pada suhu 800oC

Contoh Soal :

• Reaksi gas bromin dengan gas nitrogen oksida sesuai dengan persamaan reaksi: 2NO(g)
+ Br2(g) → 2NOBr(g)

Berdasarkan hasil percobaan diperoleh data sebagai berikut.

Konsentrasi Awal (M) Laju Reaksi Awal
(M/detik)
No

[NO] [Br2]

1 0,1 0,05 6

2 0,1 0,1 12

3 0,2 0,05 24

4 0,3 0,05 54

Tentukan:
• Orde reaksi terhadap NO
• Orde reaksi terhadap Br2
• Persamaan laju reaksi
• Orde reaksi total
• Harga konstanta laju reaksi

Orde reaksi terhadap NO, pilih konsentrasi Br2 yang tetap, yaitu percobaan 1 dan 3

()

( ) ( ) a=2
Jadi, orde reaksi terhadap NO = 2
• Orde reaksi terhadap Br2, pilih konsentrasi NO yang tetap, yaitu percobaan 1 dan 2

()

()

() () b=1
Jadi, orde reaksi terhadap Br2 = 1

• Persamaan laju reaksi
v = k [NO]2 [Br2]

• Orde reaksi total
a+b=2+1=3

• Harga konstanta laju reaksi
Untuk menentukan harga k, pilih salah satu percobaan, misal percobaan 2.
v = k [NO]2 [Br2]
12 = k x (0,1)2 x (0,1)
12 = k (0,01) x (0,1)
12 = k (0,001)

k= k=