MODUL ELEKTRONIK BERBASIS MULTIPEL REPRESENTASI LAJU REAKSI Dini Adelia, S.Pd. Dr. Roza Linda , M.Si. Prof. Dr. Maria Erna, M.Si. untuk SMA/MA Kelas XI Fase F
ii PENDAHULUAN Ilmu kimia termasuk salah satu rumpun atau ilmu pengetahuan alam (IPA) yang berkaitan dengan kehidupan sehari-hari yang bermuat konsep abstrak dan konkrit. Perkembangan kimia diperoleh dari adanya pengamatan dan percobaan ilmiah terhadap fenomena alam. Status peserta didik jenjang SMA/ MA sederajat adalah sebagai pelajar yang salah satu kewajibannya adalah pemahaman mengenai konsep-konsep dalam ilmu kimia khususnya materi pokok laju reaksi. Yang ditandai dengan tercapainya tujuan pembelajaran untuk meningkatkan pendidikan dalam kurikulum merdeka secara efektif dan efisien. Belajar konsep merupakan proses aktif peserta didik untuk membentuk jaringan konsep dengan menghubungkan konsep konsep sebelumnya sehingga mempunyai arti. Sebagian besar konsep dalam ilmu kimia adalah abstrak, sehingga diperlukan adanya upaya untuk membuat materi kimia yang bersifat abstrak tersebut menjadi konkret. Salah satunya melalui representasi yang dikenal dengan multiple chemical representation (multiple representasi kimia). Sehingga dikembangkanlah Emodul berorientasi multirepresentasi kimia sebagai salah satu alternatife bahan ajar yang produktif. Belajar dengan E-modul berorientasi multi representasi kimia ini membahas hal-hal mendasar pada setiap kegiatan belajar materi laju reaksi untuk peserta didik dapat mengetahui dan menggunakan konsep tersebut dalam ilmu kimia dan kehidupan sehari-hari diantaranya: Kegiatan Pembelajaran 1 : Pengertian laju reaksi Kegiatan Pembelajaran 2 : Hukum laju reaksi Kegiatan Pembelajaran 3 : Teori tumbukan Kegiatan Pembelajaran 4 : Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi Setiap kegiatan pembelajaran terdapat 3 aspek literasi kimia yaitu konteks kimia yang merupakan aplikasi materi laju reaksi dalam kehidupan sehari-hari, proses kimia yang terdiri dari tiga indikator yaitu (1) menjelaskan fenomena ilmiah (2) menginterpresentasikan data (3) mengidentifikasi data. Aspek pengetahuan terdiri dari 2 indikator yaitu (1) pengetahuan konten dan (2) pengetahuan prosedur. E-Modul berorientasi Multi representasi ini hanya dapat dioperasikan apabila handphone (android) sudah mendownload aplikasinya.
iii PANDUAN PENGGUNAAN Geser halaman dari kanan ke kiri untuk pindah ke halaman selanjutnya, atau sebaliknya dari kiri ke kanan untuk kembali ke halaman sebelumnya. Sentuh judul atau nomor halaman pada daftar isi, untuk menuju halaman yang diinginkan. Sentuh tombol jawaban untuk memunculkan jawaban dan penjelasan jawaban pada setiap kuis yang disediakan. Sentuh ikon putar video untuk memainkan video yang tersedia pada halaman. Ingat! Video bersumber dari youtube, sehingga kamu harus terhubung ke jaringan internet sebelum bisa memutar video ataupun mengerjakan evaluasi.
iv KATA PENGANTAR Assalamualaikum wr. wb. Puji syukur kehadirat Allah SWT. atas karunia dan segala rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penyusun akhirnya dapat menyelesaikan modul yang dibuat ini. Modul ini disusun untuk memenuhi kebutuhan peserta didik dan sebagai produk dari Tesis saya. Pembahasan modul ini dimulai dengan memberi penjelasan terkait tujuan yang akan dicapai. Pembahasan yang disampaikan juga disertai bentuk soal yang beragam, tujuannya untuk mengukur tingkat yang dicapai dan kesuksesan dalam menjawab. Penyusun menyadari jika pembuatan modul ini masih memiliki banyak kekurangan, karena itu kritik dan saran sangat terbuka untuk diterima dengan sifat yang membangun. Diharapkan semoga modul ini bisa memberi manfaat dengan baik. Pekanbaru, Juni 2023 Hormat Saya, Penulis
v CAPAIAN PEMBELAJARAN FASE F Peserta didik mampu mengamati, menyelidiki, dan menjelaskan fenomena sehari-hari sesuai kaidah kerja ilmiah dalam menjelaskan konsep kimia dalam keseharian; menerapkan operasi matematika dalam perhitungan kimia; mempelajari sifat, struktur, dan interaksi partikel dalam membentuk berbagai senyawa; memahami dan menjelaskan aspek energi, laju dan kesetimbangan reaksi kimia; menggunakan konsep asam-basa dalam keseharian; menggunakan transformasi energi kimia dalam keseharian; memahami kimia organik. TUJUAN PEMBELAJARAN INDIKATOR KETERCAPAIAN TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Menganalisis fenomena di lingkungan sekitar yang berkaitan dengan laju reaksi 2. Menganalisis data percobaan untuk menentukan persamaan laju reaksi suatu reaksi kimia 3. Merancang, melaksanakan dan mempresentasikan hasil percobaan ilmiah berdasarkan teori tumbukan dan faktor yang mempengaruhi laju reaksi 1. Peserta didik dapat menjelaskan pengertian laju reaksi 2. Peserta didik dapat mendeskripsikan teori tumbukan 3. Peserta didik dapat menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi 4. Peserta didik dapat mengolah dan menganalisis data untuk menentukan urutan reaksi dan persamaan reaksi dengan teliti 5. Peserta didik dapat merancang dan melakukan percobaan sederhana mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
vi DAFTAR ISI Pendahuluan .................................................................................ii Panduan Penggunaan .................................................................iii Kata Pengantar............................................................................iv Capaian Pembelajaran ................................................................ v Peta Konsep..................................................................................ix Pengantar ...................................................................................... 1 Kegiatan Pembelajaran 1 ............................................................ 2 Pengertian Laju Reaksi ........................................................ 3 Kegiatan 1 .............................................................................. 5 Kegiatan 2 ............................................................................ 10 Kegiatan 3 ............................................................................ 11 Rangkuman.......................................................................... 12 Penerapan Profil Pancasila ................................................ 12 Tugas Kemandirian ............................................................ 13 Tes Sumatif .......................................................................... 13 Umpan Balik dan Tindak Lanjut ...................................... 13 Kegiatan Pembelajaran 2 .......................................................... 14 Hukum Laju Reaksi............................................................ 15 Penentuan Hukum Laju Reaksi......................................... 20 Kegiatan 1 ............................................................................ 21 Kegiatan 2 ............................................................................ 22 Hubungan Persamaan dengan Definisi............................. 23 Rangkuman.......................................................................... 25 Penerapan Profil Pancasila ................................................ 25
vii Tugas Kemandirian ............................................................ 26 Tes Sumatif .......................................................................... 26 Umpan Balik dan Tindak Lanjut ...................................... 26 Kegiatan Pembelajaran 3 .......................................................... 27 Teori Tumbukan ................................................................. 28 Kegiatan 1 ............................................................................ 32 Kegiatan 2 ............................................................................ 33 Rangkuman.......................................................................... 34 Penerapan Profil Pancasila ................................................ 34 Tugas Kemandirian ............................................................ 35 Tes Sumatif .......................................................................... 35 Umpan Balik dan Tindak Lanjut ...................................... 35 Kegiatan Pembelajaran 4 .......................................................... 36 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi ........... 37 A. Konsentrasi..................................................................... 38 Kegiatan 1 ....................................................................... 40 B. Luas Permukaan ............................................................ 41 Kegiatan 2 ....................................................................... 43 C. Suhu................................................................................. 44 Kegiatan 3 ....................................................................... 47 D. Katalis ............................................................................. 49 Kegiatan 4........................................................................ 55 Rangkuman.......................................................................... 56 Penerapan Profil Pancasila ................................................ 56 Tugas Kemandirian ............................................................ 57
viii Tes Sumatif .......................................................................... 57 Umpan Balik dan Tindak Lanjut ...................................... 57 Glosarium.................................................................................... 58 Penerapan Profil Pancasila Beriman Kepada Tuhan Yang Maha Esa..................................................................................... 59 Penerapan Profl Pancasila Belajar Mandiri ........................... 61 Penilaian Diri .............................................................................. 62 Daftar Pustaka............................................................................ 63
ix PETA KONSEP Kata Kunci Hukum Laju Reaksi, Persamaaan Laju Reaksi, Orde reaksi, Teori Tumbukan, Konsentrasi, Luas Permukaan, Suhu, dan Katalis Laju Reaksi Fenomena di lingkungan: - Korosi besi - Kembang Api - Roti yang mengembang Teori Tumbukan Konsep Laju Reaksi Konsentrasi Katalis Suhu Luas Permukaan Pengertian Laju Reaksi Persamaan Laju Reaksi Orde Dua Orde Satu Orde Nol Hasil Reaksi Pereaksi Orde ½ Orde Tiga Menganalisis Mendeskripsikan Faktor yang mempengaruhi laju reaksi Berkaitan dengan Menjelaskan Bergantung pada perubahan
1 Sebanyak 18-gram glukosa (C6H12O6) dilarutkan ke dalam air murni (H2O) sampai volume larutan menjadi 500 mL. Tentukan molaritas larutan yang terbentuk! Jika sebanyak 20-gram NaOH dimasukkan ke dalam 500 mL H2O, berapa molaritas NaOH tersebut? Pengantar Ingat Kembali! Sebelum kita memahami tentang laju reaksi, mari kita pelajari terlebih dahulu tentang molaritas. Apa itu molaritas? Molaritas merupakan salah satu besaran konsentrasi. Konsentrasi merupakan besaran yang menunjukkan hubungan kuantitatif antar zat dalam larutan. Larutan terdiri dari zat terlarut (solute) dan zat pelarut (solvent). Molaritas (M) didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah mol zat terlarut (solute) setiap satuan volume (dalam liter dan disimbolkan L) larutan. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut (Syukri, 1998). M = n Vlarutan dengan M = molaritas (M) nsolute = jumlah mol zat terlarut (mol) Vlarutan = volume larutan (L) Contoh Soal Kuis Pindai untuk melihat Jawaban! Rumus 1.1
KONSEP LAJU REAKSI KEGIATAN PEMBELAJARAN 1 Setelah mempelajari sub bab ini, kamu diharapkan mampu: 1. Mendefenisikan pengertian laju reaksi secara multilevel representasi 2. Menelaah laju reaksi pereaksi dan hasil reaksi secara multilevel representasi
3 Konsep Laju Reaksi Bukti Ilmiah Level Mikroskopik Reaksi kimia adalah suatu proses yang mengubah suatu sistem dari keadaan awal yang terdiri atas zat-zat pereaksi menjadi suatu keadaan akhir yang berupa hasil-hasil reaksi (Petrucci, 1987). Dapat tidaknya suatu reaksi berlangsung dinilai secara termodinamika melalui perbedaan energi bebas antara keadaan awal dan keadaan akhir. Jika energi bebas hasil reaksi jauh lebih rendah daripada energi bebas pereaksi, maka reaksi akan dapat berlangsung, sedangkan jika sebaliknya, energi bebas pereaksi jauh lebih rendah daripada energi bebas hasil reaksi, maka reaksi tidak dapat berlangsung. Pembentukan suatu produk membuat konsentrasi zat-zat pereaksi menjadi berkurang, Sumber: MakeAGIF.com Gambar 1.1 a) Roti yang mengembang; b) Pembuatan tape Pernahkah kamu melihat atau terlibat langsung dalam pembuatan roti atau tape? Mana yang lebih cepat terbentuk? Tentu jawabannya adalah roti. Setelah adonan roti dipanaskan ke dalam pemanggang, roti akan mengembang kira-kira kurang lebih selama 45 menit, sedangkan tape akan terbentuk pada umumnya setelah 2 sampai 3 hari. Mengapa demikian? Tahukah kamu hal tersebut merupakan reaksi kimia? Setelah kamu memahami materi laju reaksi pada modul ini, kamu akan tahu penyebabnya. Fenomena Ilmiah Level Makroskopik
4 dan konsentrasi produk menjadi bertambah (Chang, 2008). Perubahan reaktan menjadi produk digambarkan dengan ilustrasi perubahan zat berwarna ungu menjadi zat berwarna hijau pada Gambar 1.2. Gambar 1.2 Reaktan (ungu) berubah menjadi produk (hijau) seiring perubahan waktu. Pada kehidupan sehari-hari, dapat ditemui reaksi kimia yang berlangsung dengan cepat maupun lambat, seperti pada contoh wacana pembuatan roti dan tape di atas. Karena reaksi kimia berlangsung dengan berbagai kecepatan, maka diperlukan suatu ukuran untuk menyatakan laju suatu reaksi, yang akan kita bahas setelah kita mengerjakan Kegiatan 1. Sumber: images.google.com Pernahkah kalian memperhatikan besi yang dibiarkan begitu saja di udara bebas? Biasanya barang bekas yang terbuat dari besi, saat dibiarkan di ruangan terbuka yang terpapar air dan udara akan mengalami perkaratan. Perkaratan merupakan salah satu contoh reaksi yang berlangsung lambat. Reaksi perkaratan besi memerlukan waktu beberapa minggu atau beberapa bulan. Proses terjadinya perkaratan pada besi dapat diperlambat atau dicegahdenganberbagaicaraGambar 1.3 Proses perkaratan besi dalam beberapa bulan Perkaratan merupakan salah satu contoh reaksi yang berlangsung lambat, memerlukan waktu beberapa minggu atau beberapa bulan. Proses perkaratan pada besi dapat diperlambat dengan berbagai cara seperti pengecatan, pelumuran dengan oli dan galvanisasi. Fenomena Ilmiah Level Makroskopik
5 Jika kamu melihat gambar di atas, dapatkah kamu membedakan waktu yang diperlukan masing-masing dalam peristiwa berikut? Kegiatan 1 Fenomena Ilmiah Level Makroskopik Reaksi kimia berlangsung dengan berbagai kecepatan. Reaksi ledakan bom terjadi dalam hitungan detik. Reaksi pembakaran kertas terjadi dalam hitungan detik atau menit. Reaksi perkaratan besi memerlukan waktu beberapa minggu atau beberapa bulan. Penuaan manusia melibatkan reaksi kimia memerlukan waktu puluhan tahun. Reaksi pembentukan batu bara dan minyak bumi memerlukan waktu ratusan juta tahun. Fakta tersebut menunjukkan bahwa reaksi kimia ada yang berlangsung cepat, lambat, dan sangat lambat. Beberapa contoh reaksi kimia di lingkungan sekitar kita dapat dilihat pada Gambar 1.4. Gambar 1.4 a) Reaksi pembakaran kembang api; b) Reaksi ledakan bom; c) Reaksi pembakaran korek api; d) Reaksi perkaratan seng; e) Reaksi penuaan manusia; f) Reaksi perkaratan paku. Pengetahuan Kimia Pindai untuk menjawab! a b c d e f
6 Terdapat sejumlah cara untuk mengukur laju reaksi. Sebagai contoh, dalam larutan berair, molekul bromin 3 M bereaksi dengan asam format (HCOOH) sebagai berikut (Chang, 2008). Br2 () + HCOOH() → 2H+() + 2Br−() + CO2() Molekul bromin berwarna coklat kemerahan. Semua senyawa lain dalam reaksi ini tidak berwarna. Seiring berjalannya reaksi, konsentrasi Br2 terus menurun dan warnannya memudar seperti Gambar 1.5. Gambar 1.5 Menurunnya konsentrasi bromin 3 M seiring dengan waktu terlihat dengan memudarnya warna larutan (dari kiri ke kanan). Bukti Ilmiah Level Simbolik Laju reaksi kimia dalam sistem tertutup yang konstan, didefinisikan secara sederhana sebagai perubahan konsentrasi pereaksi atau produk dalam suatu waktu. Laju reaksi dapat didefinisikan menjadi "kecepatan berkurangnya molaritas reaktan tiap satuan waktu", atau "kecepatan bertambahnya molaritas produk tiap satuan waktu". Namun, laju reaksi juga dapat diketahui melalui perubahan tekanan, perubahan warna, perubahan volume, perubahan muatan, perubahan sudut putar ataupun perubahan indeks bias yang dilakukan melalui analisa fisik. Bila mengamati perubahan konsentrasi reaktan (R) atau produk (P) setiap perubahan waktu. = − ∆ ∆ = + ∆ ∆ atau = − () = + () Jika reaksi berbentuk: aA + bB → cC + dD Sumber: images.google.com Rumus 1.2
7 ungkapan laju reaksinya adalah: = − 1 ∆() ∆ = − 1 ∆() ∆ = + 1 ∆() ∆ = + 1 ∆() ∆ jika perubahan konsentrasi sangat kecil maka ditulis; = − 1 () = − 1 () = + 1 () = + 1 () Keterangan: r = laju reaksi (M det-1 ) A, B = konsentrasi zat pereaksi (M) C, D = konsentrasi zat-zat produk (M) t = waktu (detik) Tanda (-) pada A dan B sebagai reaktan menunjukkan bahwa konsentrasi zat A dan zat B berkurang setiap perubahan waktu, sedangkan tanda (+) pada C dan D sebagai produk menunjukkan bahwa konsentrasi zat C dan zat D bertambah. Perubahan konsentrasi reaktan dan produk setiap perubahan waktu jika digambarkan ke dalam grafik, maka dapat dilihat seperti pada Gambar 1.6 berikut (Brady, 1986). Sumber: images.google.com Gambar 1.6 Laju reaksi A dan B menjadi C dan D, dinyatakan sebagai penurunan molekul reaktan seiring dengan waktu dan sebagai peningkatan molekul produk seiring dengan waktu. Simbol r merupakan singkatan dari rate reaction atau dalam bahasa Indonesia artinya laju reaksi. Info! Rumus 1.3 Rumus 1.4
8 Contoh Soal Bukti Ilmiah Level Simbolik Reaksi antara padatan CaCO3 dengan larutan asam klorida yang berlangsung menurut persamaan reaksi berikut: CaCO3(s) + HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) Laju reaksi dapat ditentukan berdasarkan: a. Berkurangnya massa padatan CaCO3 persatuan waktu b. Berkurangnya konsentrasi larutan HCl persatuan waktu c. Bertambahnya konsentrasi larutan CaCl2 persatuan waktu d. Bertambahnya volume gas CO2 yang terbentuk persatuan waktu. Laju reaksi yang ditentukan berdasarkan empat hal di atas disebut laju reaksi terhadap zat tertentu. Laju reaksi terhadap CaCO3 = Pengurangan massa CaCO3 dalam selang waktu tertentu Selang waktu Laju reaksi terhadap HCl = Pengurangan [HCl] dalam selang waktu tertentu Selang waktu Laju reaksi terhadap CaCl2 = Peningkatan [CaCl2] dalam selang waktu tertentu Selang waktu CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) Laju reaksi diukur berdasarkan volume gas CO2 yang dihasilkan tiap waktu tertentu diperoleh data sebagai berikut. Menit ke- 0 1 2 3 4 5 Volume CO2 0 20 30 38 42 44 Tentukan: a. Laju reaksi pada selang waktu 2 menit pertama b. Laju reaksi pada selang waktu 2 menit terakhir c. Laju reaksi rata-rata volume gas yang dihasilkan Pindai untuk melihat Jawaban!
9 Diketahui persamaan reaksi sebagai berikut: A + 3B → 2C + 2D Molaritas awal B adalah 0,9986 M dan dalam waktu 13,2 menit molaritas B berubah menjadi 0,9746 M. Berapa laju reaksi rata-rata selama waktu tersebut dalam M per detik? Berdasarkan reaksi: 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) Jika diketahui laju pertambahan NO adalah 0,1 M/s pada suhu 1°C, tentukan: a. Perbandingan laju reaksi ketiga zat tersebut b. Laju pengurangan zat NO c. Laju pengurangan zat O2 Laju reaksi terhadap CO2 = Volume gas CO2 yang dihasilkan dalam selang waktu tertentu Selang waktu Untuk reaksi di atas, biasanya laju reaksi diukur berdasarkan bertambahnya volume atau konsentrasi gas CO2 yang dihasilkan. Contoh Soal Contoh Soal Ayo lebih paham konsep laju reaksi, kllik video di bawah ini! Sumber: Youtube.com/DiniAdelia.HK Video 1.1 Kinetika kimia Pindai untuk melihat Jawaban! Pindai untuk melihat Jawaban!
10 Kegiatan 2 Bukti Ilmiah Level Mikroskopik Gambaran mikroskopik antara padatan CaCO3 dengan larutan HCl menghasilkan persamaan reaksi sebagai berikut. CaCO3 () + HCl() → CaCl2 () + H2O() + CO2() Padatan CaCO3 Larutan HCl Keterangan: Ca C O H Cl Gambar 1.7 Gambaran mikroskopik antara padatan CaCO3 dengan larutan HCl Pada pengamatan diketahui bahwa gas CO2 dihasilkan lebih cepat jika CaCO3 dalam bentuk serbuk. Pengetahuan Kimia Berdasarkan koefisien reaksi, dalam waktu 20 s dikonsumsi CaCO3 sebanyak 2000 mol. CaCO3 merupakan zat padat maka laju terhadap CaCO3 tidak dapat dinyatakan dengan satuan M/s. Laju reaksi terhadap CaCO3 dapat dinyatakan dengan satuan mol/s atau gram/s. 1. Bagaimana definisi laju reaksi dari gambaran mikroskopik tersebut? 2. Untuk reaksi CaCO3(s) + HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g), hitunglah laju reaksi terhadap CO2 dan CaCO3 apabila dalam waktu 20 s dihasilkan 2000 mol gas CO2 dalam bejana tertutup dengan volume 50 L! Pindai untuk menjawab!
11 1. Buatlah grafik hubungan antara konsentrasi N2O5, NO2 dan O2! 2. Hitunglah laju reaksi terhadap N2O5, NO2, dan O2 untuk setiap selang waktu 100 s! Kegiatan 3 Bukti Ilmiah Level Mikroskopik Pada 55°C gas N2O5 terdekomposisi menurut persamaan reaksi berikut: 2N2O5 () → 4NO2 () + O2() Gambar 1.8 Gambaran mikroskopik gas N2O5 menjadi gas NO2 dan O2 Data konsentrasi gas-gas diberikan pada tabel di bawah ini. Tabel 1.1 Data konsentrasi gas pada tiap waktu Waktu (s) Konsentrasi (mol/L) [N2O5] [NO2] [O2] 0 0.0200 0 0 100 0.0167 0.0063 0.0016 200 0.0142 0.0115 0.0029 300 0.0120 0.0160 0.0040 400 0.0101 0.0197 0.0049 500 0.0086 0.0229 0.0057 600 0.0072 0.0256 0.0064 700 0.0061 0.0278 0.0070 Pengetahuan Kimia Pindai untuk menjawab!
12 Rangkuman Penerapan Profil Pancasila Berkebinekaan Global Gambar di samping adalah minuman segar khas Kampar yang diberi nama Dadio. Minuman tersebut adalah hasil fermentasi dari susu kerbau, yang mana proses fermentasi dilakukan oleh gubalo (orang yang beternak kerbau). Secara tradisional dadioh dibuat dari susu kerbau yang diperam di dalam tabung bambu dan ditutup dengan daun pisang yang telah dilayukan di atas api, kemudian diinkubasikan pada suhu ruang selama 2 hari. Proses ini dikenal dengan istilah fermentasi. Fermentasi melibatkan mikroorganisme yang berasal dari permukaan tabung bambu bagian dalam, permukaan daun penutup dan dari susu kerbau yang digunakan. Mikroorganisme terdiri dari bakteri dan khamir sekitar 106 -107 dan khamir sekitar 105 . Saat fermentasi berlangsung, terjadi proses berubahnya karbohidrat seperti pati atau gula menjadi alkohol, asam, atau gas. Hasil dari susu fermentasinya memiliki aroma khas sebab diproses memakai kombinasi antara daun pisang dan juga bambu. 1. Reaksi kimia merupakan proses yang mengubah zat-zat pereaksi menjadi zat produk. 2. Molaritas merupakan salah satu besaran konsentrasi yang digunakan untuk mengukur laju reaksi. 3. Laju reaksi merupakan laju perubahan molaritas zat reaktan atau produk tiap satuan waktu. Sumber: https://www.andalastourism.com/makanan-khas-kampar Gambar 1.9 Dadio, minuman khas daerah Kampar
13 Tugas Kemandirian Tes Sumatif Umpan Balik dan Tindak Lanjut Hitunglah jawabanmu yang benar, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan kamu terhadap materi kegiatan pembelajaran 1. Tingkat Penguasaan = Jumlah Jawaban Benar 5 × 100% Arti tingkat penguasaan yang kamu capai adalah sebagai berikut: 1. 90% - 100% = Baik Sekali 2. 80% - 89% = Baik 3. 70% - 79% = Cukup 4. <70% = Kurang Apabila tingkat penguasaan kamu telah mencapai 80% atau lebih, kamu dapat meneruskan kegiatan pembelajaran selanjutnya. Tetapi, apabila nilai tingkat penguasaan kamu masih di bawah 80% kamu harus mengulangi Kegiatan Pembelajaran 1 ini terutama bagian yang belum kamu kuasai dengan baik. Kerjakan tugas mengenai pengertian laju reaksi dengan mengklik tombol Tugas di bawah ini! Kerjakan tes sumatif mengenai pengertian laju reaksi dengan mengklik tombol Tes Sumatif di bawah ini! Pindai untuk menjawab! Pindai untuk menjawab!
PERSAMAAN LAJU REAKSI DAN ORDE REAKSI KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 Setelah mempelajari sub bab ini, kamu diharapkan mampu: 1. Menafsirkan persamaan laju reaksi secara multilevel representasi 2. Menganalisis data percobaan untuk menentukan laju reaksi, orde reaksi, tetapan laju reaksi, dan persamaan laju reaksi secara multilevel representasi
15 Hukum Laju Reaksi Bukti Ilmiah Level Simbolik Persamaan laju reaksi juga dikenal sebagai Hukum Laju Reaksi. Persamaan laju reaksi menyatakan hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi zat-zat pereaksi yang hanya dapat dinyatakan berdasarkan data percobaan (eksperimen). Secara eksperimen terbukti bahwa pada suhu tetap laju reaksi keseluruhan sebanding dengan perkalian molaritas reaktan-reaktan (zat pereaksi) yang bereaksi dengan pangkat tertentu (Mon dkk, 2012). Secara umum pada reaksi: pP + qQ → rR + sS maka persamaan laju reaksinya adalah sebagai berikut. r ≈ [P] x [Q] y r = k [P] x [Q] y dengan k = tetapan laju reaksi x = orde reaksi atau tingkat reaksi terhadap zat P y = orde reaksi atau tingkat reaksi terhadap zat Q Persamaan di atas disebut persamaan laju reaksi atau hukum laju reaksi. Bilangan pangkat pada persamaan di atas disebut sebagai orde reaksi atau tingkat reaksi. Jumlah bilangan pangkat konsentrasi pereaksi-pereaksi disebut orde reaksi total. Artinya, reaksi berorde x terhadap pereaksi P dan reaksi berorde y terhadap pereaksi Q, orde reaksi total pada reaksi di atas adalah (x + y). Faktor k yang terdapat pada persamaan di atas disebut sebagai tetapan atau konstanta laju reaksi. Perlu diperhatikan bahwa x dan y tidak sama dengan koefisien reaksi (p, q, r, s). A. Tetapan Laju Reaksi Tetapan laju reaksi (k) bergantung pada suhu dan jenis pereaksi yang berlangsung. Nilai tetapan laju reaksi berbanding terbalik dengan perubahan waktu. Jika reaksi berjalan cepat, maka nilai k semakin besar. Nilai tetapan laju reaksi berbanding lurus dengan Rumus 2.1
16 perubahan suhu. Jika suhu suatu reaksi meningkat, maka nilai k semakin besar. Satuan nilai k dapat berubah tergantung pada tingkat orde reaksi totalnya (Mon dkk, 2012). B. Orde Reaksi Berdasarkan besar pengaruh konsentrasi reaktannya, maka orde reaksi dibagi menjadi reaksi orde nol, reaksi orde setengah, reaksi orde satu, reaksi orde dua dan reaksi orde tiga. 1. Reaksi Orde Nol Reaksi dikatakan berorde nol terhadap salah satu pereaksinya apabila perubahan konsentrasi pereaksi tersebut tidak mempengaruhi laju reaksi. Artinya pada konsentrasi pereaksi berapapun, pereaksi itu tidak mempengaruhi laju reaksi. Persamaan laju reaksinya dapat ditulis sebagai berikut. r = k [P] 0 Orde reaksi P dari persamaan laju tersebut adalah nol, sehingga persamaan laju reaksinya dapat dinyatakan sebagai berikut: r = k. Grafik hubungan laju reaksi dengan konsentrasi pereaksinya dapat dilihat pada gambar di samping. Reaksi orde nol biasanya berupa reaksi heterogen yang berlangsung pada permukaan logam atau reaksi fotokimia yang terkatalis (Sunarya, 2012). 2. Reaksi Orde Setengah (½) Orde setengah dirujuk sebagai suatu reaksi yang memiliki laju reaksi setara dengan akar kuadrat dari konsentrasi salah satu reaktan. Secara matematis, persamaan laju reaksi untuk orde setengah adalah sebagai berikut. r = k [A]1/2 Rumus 2.2 Gambar 2.1 Diagram orde nol
17 Pada reaksi orde setengah, ketika konsentrasi reaktan dinaikkan sebanyak dua kali, maka laju reaksinya akan meningkat sebesar akar kuadrat dari 2, yaitu sekitar 1,41. Reaksi orde setengah merupakan fenomena yang cukup jarang terjadi dan biasanya hanya diamati ketika melibatkan tahapan mekanisme reaksi yang cukup kompleks. 3. Reaksi Orde Satu Suatu reaksi dikatakan berorde satu terhadap salah satu pereaksinya apabila laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi itu. r = k [P] 1 Misalnya pada reaksi penguraian gas N2O5 2N2O5() → 4NO2() + O2() Reaksi ini merupakan reaksi berorde satu, maka persamaan laju reaksinya dituliskan: r = k [N2O5] 1 atau r = k [N2O5] Apabila pereaksinya dinaikkan dua kali, maka laju reaksi akan meningkat sebesar dua kalinya. Bila konsentrasi pereaksi dinaikkan tiga kali, maka laju reaksi juga meningkat tiga kalinya, demikian seterusnya. Berikut adalah grafik hubungan laju reaksi dengan konsentrasi pereaksinya yang menyatakan pada orde reaksi satu, laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi zat. 4. Reaksi Orde Dua Suatu reaksi dikatakan berorde dua terhadap salah satu pereaksinya apabila laju reaksi merupakan pangkat dua dari konsentrasi pereaksi itu. r = k [P] 2 Misalnya pada reaksi berikut: 2HI() → H2() + I2() Rumus 2.3 Gambar 2.2 Diagram orde satu Rumus 2.4
18 Berdasarkan data diatas maka reaksi tersebut merupakan reaksi yang berorde dua, sehingga persamaan laju reaksinya dituliskan: r = k [HI]2 Apabila konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali, maka laju reaksi akan meningkat sebesar empat kalinya. Bila konsentrasi pereaksi dinaikkan tiga kalinya, maka laju reaksi akan meningkat sembilan kalinya. Berdasarkan grafik hubungan laju reaksi dengan konsentrasinya pada orde reaksi dua, laju reaksi berubah secara akspansial (kuadrat) terhadap konsentrasi zat (Sunarya, 2012). 5. Reaksi Orde Tiga Suatu reaksi dikatakan memiliki orde reaksi ketiga apabila reaksi tersebut bergantung pada tiga variabel konsentrasi. Reaksi A→Produk dapat dikatakan memiliki orde reaksi ketiga apabila memenuhi persamaan berikut. r = k[A]3 Misalnya pada reaksi berikut: 2NO() + O2 () → 2NO2() Berdasarkan reaksi tersebut, orde reaksinya adalah orde reaksi ketiga dengan persamaan laju reaksi sebagai berikut: r = k[NO]2 [O2] Pada reaksi dengan orde tiga, apabila konsentrasi pereaksi dinaikkan menjadi dua kali, maka laju reaksi akan meningkat sebesar enam kalinya (Rastogi dan Goyal, 2022). Gambar 2.3 Diagram orde dua
19 Contoh Soal Fenomena Ilmiah Level Makroskopik Ayo klik video berikut untuk lebih paham persamaan laju reaksi dan orde reaksi! Sumber: Youtube.com/Win'sChemistryClass Video 2.1 Persamaan dan orde laju reaksi Jika reaksi memiliki persamaan sebagai berikut: r = [A][B] 1 2 Berapa jumlah tingkat reaksi totalnya? Pindai untuk melihat Jawaban! Tahukah kamu? Terdapat reaksi kimia di dalam kendaraan bermotor, yaitu NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2(g). Dari persamaan tersebut, dapat diketahui bahwa konsentrasi NO2 dan CO akan menentukan kecepatan reaksi di dalam mesin. Semakin besar konsentrasi zat-zat pereaksi, maka semakin cepat reaksi yang berlangsung. Gambar 2.4 Asap knalpot kendaraan bermotor Sumber: images.google.com
20 Penentuan Hukum Laju Reaksi Fenomena Ilmiah Level Simbolik Orde reaksi tidak dapat ditentukan dari bentuk persamaan reaksi. Orde reaksi hanya dapat ditentukan dari hasil eksperimen. Cara mengubah menentukan orde reaksi perlu dilakukan beberapa eksperimen dengan mengubah-ubah variabel tekanan (khusus untuk reaksi berwujud gas) atau molaritas (untuk reaksi berupa larutan atau dapat pula gas). Misal: A + B → C orde reaksi terhadap A dapat ditentukan dengan cara eksperimen. Molaritas A dibuat tetap, sedangkan molaritas B diubah-ubah, kemudian waktu atau laju reaksi diukur dengan cara tertentu. Demikian sebaliknya untuk menentukan orde reaksi terhadap B (Sudarmo & Mitayani, 2014). Contoh Soal Percobaan KeMolaritas Awal (M) Laju Awal (mol L-1 detik -1 ) 1 0.05 3 × 10-4 2 0.1 12 × 10-4 3 0.2 48 × 10-4 Hasil eksperimen menghasilkan data pada tabel diatas. Jika persamaan laju reaksinya adalah r = k [A]a Maka tentukan: a. Orde reaksi b. Tetapan laju reaksi c. Persamaan laju reaksi Pindai untuk melihat jawaban! Tabel 2.1 Data molaritas dan laju reaksi tiap waktu
21 Kegiatan 1 Fenomena Ilmiah Level Makroskopik Belerang adalah salah satu unsur kimia yang tidak masuk dalam kelompok mineral logam. Belerang (S) yang masih murni dapat ditemukan dekat gunung berapi aktif maupun tidak aktif. Belerang dapat dimanfaatkan untuk penggunaan kosmetik, misal sulfur klorida dalam pengobatan jerawat, ketombe, dan lain-lain. Banyak ilmuwan melakukan observasi dan mengembangkan produk salah satunya sabun belerang. Walaupun bermanfaat namun penggunaan belerang berlebihan tidak disarankan. Seorang ilmuwan berencana memproduksi belerang (S) secara massal dengan cara mereaksikan larutan natrium tiosulfat dan larutan asam klorida sesuai persamaan reaksi berikut. Na2SO3(aq) + 2HCl(aq) → S(s) + SO2(g) + 2NaCl(aq) + H2O(l) Percobaan [Na2SO3] (M) [HCl] (M) r (M det-1 ) 1 0.1 0.1 4 2 0.2 0.1 16 3 0.1 0.3 12 Pengetahuan Kimia Tentukan: a. Orde reaksi terhadap Na2SO3 b. Orde reaksi terhadap HCl c. Orde reaksi total d. Harga k e. Persamaan laju reaksi Pindai untuk menjawab! Gambar 2.5 Sabun belerang Sumber: images.google.com Tabel 2.2 Data molaritas dan laju reaksi tiap waktu
22 Kegiatan 2 Bukti Ilmiah Level Mikroskopik Pada reaksi berikut: 2N2O5() → 4NO2() + O2() Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi dapat digambarkan sebagai berikut: Pengetahuan Kimia 1. Berdasarkan kurva di atas jika konsentrasi N2O5 ditambahkan, apakah laju reaksi juga bertambah? 2. Apakah konsentrasinya mempengaruhi laju reaksi? 3. Bagaimana persamaan laju reaksinya? [N O aktu Pindai untuk menjawab! Gambar 2.6 a) Diagram konsentrasi terhadap laju reaksip; b) Reaksi pembentukan NO2 dan O2 dalam level mikroskopik a b
23 Hubungan Persamaan dengan Definisi Bukti Ilmiah Level Simbolik a. Reaksi Orde Satu Misal pada suatu reaksi: A(g) → B(g) Secara definisi maka dapat ditulis: r = − d[A] dt Menurut persamaan laju reaksi, karena reaksi adalah tingkat satu maka dapat ditulis: r = k [A] Hubungan antara definisi dan persamaan laju reaksi dapat ditulis: − d[A] dt = [A] d[A] dt = [A] dt Jika diintegrasikan, maka dapat ditulis: [A0] [A ] = dengan [A0] = molaritas pada waktu t = 0.............(M) [At] = molaritas setelah t = t detik............(M) (Mon dkk, 2012). Rumus 2.5 Rumus 2.6 Rumus 2.7 Rumus 2.8 Rumus 2.9
24 b. Reaksi Orde Dua Misal pada suatu reaksi: 2A() → B() + C() Secara definisi maka dapat ditulis: r = − d[A] dt Menurut persamaan laju reaksi, karena reaksi adalah tingkat dua maka dapat ditulis: r = k [A]2 Hubungan antara definisi dan persamaan laju reaksi dapat ditulis: − d[A] dt = [A] 2 d[A] dt = dt Jika diintegrasikan, maka dapat ditulis: 1 [At ] − 1 [A0] = dengan [A0] = molaritas pada waktu t = 0.............(M) [At] = molaritas setelah t = t detik............(M) (Mon dkk, 2012). Rumus 2.10 Rumus 2.11 Rumus 2.12 Rumus 2.13
25 Rangkuman Penerapan Profil Pancasila Akhlak Kepada Alam Tahukah kamu? Ternyata kembang api berbahaya bagi lingkungan. Logam dan bahan peledak yang terkandung dalam kembang api mengalami perubahan kimiawi ketika digabungkan dengan oksigen (pembakaran). Reaksi kimia ini kemudian melepas gas rumah kaca seperti karbon dioksida, karbon monoksida, serta nitrogen. Partikel logam berubah menjadi partikel aerosol yang bisa mencemari lingkungan mulai dari udara, air, dan bahkan tanah. Apabila partikel logam itu terhirup atau tercerna, logam tersebut dapat mengakibatkan reaksi jangka pendek maupun panjang pada tubuh, mulai dari muntah-muntah, diare, serangan asma, sampai penyakit yang lebih parah seperti ginjal, kardiotoksik, serta beberapa jenis kanker. Oleh sebab itu, jagalah lingkungan dengan tidak ikut serta bermain kembang api. “Langkah kecil mu bisa membuat bumi tersenyum”. 1. Persamaan laju reaksi disebut juga hukum laju reaksi 2. Orde reaksi merupakan pangkat molaritas pada persamaan laju reaksi 3. Persamaan laju reaksi dan orde reaksi dapat dicari dengan cara eksperimen. Dalam eksperimen salah satu molaritas harus dibuat tetap terlebih dahulu. Sumber: https://doi.org/10.1021/es1016284 Gambar 2.7 Ledakan kembang api
26 Tugas Kemandirian Tes Sumatif Umpan Balik dan Tindak Lanjut Hitunglah jawabanmu yang benar, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan kamu terhadap materi kegiatan pembelajaran 2. Tingkat Penguasaan = Jumlah Jawaban Benar 5 × 100% Arti tingkat penguasaan yang kamu capai adalah sebagai berikut: 1. 90% - 100% = Baik Sekali 2. 80% - 89% = Baik 3. 70% - 79% = Cukup 4. <70% = Kurang Apabila tingkat penguasaan kamu telah mencapai 80% atau lebih, kamu dapat meneruskan kegiatan pembelajaran selanjutnya. Tetapi, apabila nilai tingkat penguasaan kamu masih di bawah 80% kamu harus mengulangi Kegiatan Pembelajaran 2 ini terutama bagian yang belum kamu kuasai dengan baik. Kerjakan tugas mengenai hukum laju reaksi dengan mengklik tombol Tugas di bawah ini! Kerjakan tes sumatif mengenai hukum laju reaksi dengan mengklik tombol Tes Sumatif di bawah ini! Pindai untuk menjawab! Pindai untuk menjawab!
TEORI TUMBUKAN KEGIATAN PEMBELAJARAN 3 Setelah mempelajari sub bab ini, kamu diharapkan mampu: 1. Mendeskripsikan teori tumbukan untuk menjelaskan reaksi kimia secara multilevel representasi 2. Membedakan diagram energi aktivasi pada reaksi eksotermik dan endotermik secara multilevel representasi
28 Teori Tumbukan Proses suatu reaksi dapat dijelaskan dengan teori tumbukan. Menurut teori tumbukan, reaksi dapat terjadi karena adanya partikelpartikel yang saling bertumbukan. Partikel-partikel itu dapat berupa atom, ion, atau molekul. Tumbukan terjadi apabila dua molekul atau lebih permukaannya saling bersentuhan pada satu titik. Satu titik dimaksudkan, apabila bentuk molekul seperti bola, maka pada pertemuan tersebut jarak antarpusat inti sama dengan diameternya Fenomena Ilmiah Level Makroskopik Gambar 3.2 Tumbukan antarpartikel Sumber: wikimedia.org Sumber: images.google.com Gambar 3.1 Korek api yang menyala Pernahkah kamu menyalakan korek api? Bagaimana caranya supaya korek api dapat menyala ketika digesekkan? Kalian tentu membutuhkan tempat untuk menggesekkan kepala korek bukan? Selain itu juga diperlukan energi lebih kuat supaya api dapat menyala. Begitu pula, suatu reaksi juga membutuhkan cara khusus supaya reaksi yang terjadi dapat menghasilkan produk. Untuk memahami lebih lanjut akan kita pelajari pada pembahasan kali ini tentang teori tumbukan yang menjelaskan bagaimana reaksi terjadi.
29 untuk jenis molekul yang mempunyai ukuran yang sama. Tetapi tidak semua tumbukan menghasilkan reaksi kimia. Tumbukan yang dapat menghasilkan reaksi kimia dikenal dengan istilah tumbukan efektif. Tumbukan efektif dapat terjadi apabila orientasi tumbukan molekulnya tepat dan energi akitvasi yang diperlukan terpenuhi. Semakin banyak terjadinya tumbukan efektif dalam waktu tertentu, maka laju reaksinya semakin cepat (Petrucci, 1987). A. Orientasi Tumbukan Molekul Orientasi tumbukan molekul merupakan arah atau posisi antarmolekul yang bertumbukan. Untuk molekul berbentuk bulat orientasi tidak begitu penting, karena semua posisi akan mengakibatkan tumbukan dengan orientasi sesuai. Tetapi, untuk molekul yang memiliki bentuk dua bola terpilin, orientasi sangatlah penting (Sudarmo & Mitayani, 2014). Misal pada reaksi NO3 dengan CO, apabila orientasi molekulnya tidak tepat seperti yang ditunjukkan oleh gambar (a), maka tidak terjadi reaksi pembentukan NO2 dan CO2. Tetapi, jika orientasi molekulnya tepat seperti yang ditunjukkan oleh gambar (b), maka akan terbentuk reaksi kimia yang menghasilkan produk NO2 dan CO2. Selain orientasi molekul yang tepat, agar terjadi tumbukan efektif dan reaksi kimia, maka energi tumbukan harus melewati enerenergi penghalang yang dikenal dengan (a) (b) Sumber: wikimedia.org Gambar 3.3 a) Orientasi yang salah; b) Orientasi yang benar
30 energi aktivasi. Energi aktivasi merupakan syarat minimal terjadinya suatu reaksi kimia. Bukti Ilmiah Level Simbolik B. Energi Aktivasi Energi aktivasi (Ea) merupakan energi minimal agar terjadi suatu reaksi. Semua proses reaksi kimia harus melalui tahap ini, jika energi aktivasi tidak terlampaui, maka reaksi kimia tidak akan terjadi. Membahas energi aktivasi menuntun pembelajaran kita pada suatu diagram, coba perhatikan diagram energi antara hidrogen (H2) dengan oksigen (O2) menghasilkan air di bawah ini. Dari diagram dapat dilihat bahwa agar reaktan atau zat pereaksi dapat menghasilkan produk kimia, maka diperlukan energi aktivasi sebesar energi pengativan. Ketika reaksi sedang berlangsung akan terbentuk zat kompleks teraktivasi. Zat kompleks teraktivasi berada pada puncak energi. Jika reaksi berhasil, maka zat kompleks teraktivasi akan terurai menjadi zat hasil reaksi. Selain itu, dari diagram kita dapat melihat apakah suatu reaksi itu bersifat eksoterm (mengeluarkan panas) atau endoterm (menyerap panas). Reaksi akan bersifat eksoterm apabila energi potensial dari reaktan lebih tinggi daripada potensial produk. Sebaliknya, reaksi akan bersifat endoterm apabila energi potensial reaktan lebih rendah daripada potensial produk (Chang, 2005). Sumber: chemistrynote.com Gambar 3.4 Diagram energi aktivasi
31 Gambar 3.5 Diagram energi reaksi eksoterm (kiri) dan reaksi endoterm (kanan) Ayo lebih paham teori tumbukan, klik video di bawah ini! Sumber: Youtube.com/ArmanCristian Video 3.1 Teori tumbukan
32 Kegiatan 1 Bukti Ilmiah Level Mikroskopik Cermati infografik tentang tumbukan berikut! Pengetahuan Kimia 1. Menurut teori tumbukan, bagaimana reaksi kimia dapat berlangsung? 2. Apakah setiap partikel bertumbukan akan selalu menghasilkan reaksi? 3. Apa yang dimaksud dengan tumbukan efektif dan tumbukan tidak efektif? Jelaskan! 4. Apa yang dimaksud dengan energi aktivasi dan hubungannya dengan teori tumbukan? Energi aktivasi (Ea) adalah energi minimal agar suatu reaksi dapat berlangsung. • Energi tumbukan > Ea, reaksi dapat berlangsung • Energi hasil tumbukan < Ea, reaksi tidak berlangsung • Tumbukan yang menghasilkan energi disebut tumbukan efektif • Terjadi tumbukan efektif apabila energi hasil tumbukan lebih besar daripada energi Gambar 3 aktivasi (Ea). .6 Diagram energi aktivasi Ketika partikel N2 dan O2 bertumbukan akan menghasilkan energi N2 O2 N2 O2 Energi hasil tumbukan tidak cukup untuk menghasilkan reaksi NO2 N2 O2 Energi hasil tumbukan cukup untuk menghasilkan reaksi Terbentuk zat baru (NO2) (terjadi reaksi kimia) Molekul tidak berubah Pindai untuk menjawab! Gambar 3.7 Tumbukan antarpartikel N2 dan O2 dalam level mikroskopik
33 Kegiatan 2 Bukti Ilmiah Level Mikroskopik Lakukan kegiatan ini dengan mengikut langkah kerja yang diberikan! Pindai untuk melihat Kegiatan 2
34 Rangkuman Penerapan Profil Pancasila Gotong Royong Tahukah kamu? Gula yang kita konsumsi memiliki bentuk kristal yang dapat memberikan rasa manis pada makanan. Mengkonsumsi gula pun sangat disarankan setiap hari, dengan begitu kamu bisa mendapatkan manfaat dari gula pasir. Dari bentuk gula kita belajar, bahwa walaupun teksturnya kecil namun apabila dalam jumlah banyak dapat memberikan rasa manis. Begitu juga dengan pekerjaan kelompok mu. Aktiflah bekerja dalam diskusi kelompokmu maka hasil memuaskan akan kamu dapatkan. Jadilah peserta didik yang memiliki sikap kolaborasi, peduli dan berbagi. 1. Reaksi kimia berlangsung sebagai hasil tumbukan antar partikel pereaksi. 2. Tumbukan yang menghasilkan reaksi kimia disebut tumbukan efektif. 3. Reaksi kimia dipengaruhi oleh faktor berikut: a. Frekuensi tumbukan yang terjadi b.Orientasi tumbukan c. Energi aktivasi 4. Reaksi kimia ada yang bersifat eksoterm dan endoterm. Sumber: https://oriflameid.com/nilainilai-pancasila-apa-sajakahyang-nyata-dalam-gotongroyong/ Gambar 3.8 Kristal gula pasir
35 Tugas Kemandirian Tes Sumatif Umpan Balik dan Tindak Lanjut Hitunglah jawabanmu yang benar, kemudian gunakan rumus di bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan kamu terhadap materi kegiatan pembelajaran 3. Tingkat Penguasaan = Jumlah Jawaban Benar 5 × 100% Arti tingkat penguasaan yang kamu capai adalah sebagai berikut: 1. 90% - 100% = Baik Sekali 2. 80% - 89% = Baik 3. 70% - 79% = Cukup 4. <70% = Kurang Apabila tingkat penguasaan kamu telah mencapai 80% atau lebih, kamu dapat meneruskan kegiatan pembelajaran selanjutnya. Tetapi, apabila nilai tingkat penguasaan kamu masih di bawah 80% kamu harus mengulangi Kegiatan Pembelajaran 3 ini terutama bagian yang belum kamu kuasai dengan baik. Kerjakan tugas mengenai teori tumbukan dengan mengklik tombol Tugas di bawah ini! Kerjakan tes sumatif mengenai teori tumbukan dengan mengklik tombol Tes Sumatif di bawah ini! Pindai untuk menjawab! Pindai untuk menjawab!
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI KEGIATAN PEMBELAJARAN 4 Setelah mempelajari sub bab ini, kamu diharapkan mampu: 1. Menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi berdasarkan teori tumbukan secara multilevel representasi 2. Peserta didik dapat merancang dan melakukan percobaan sederhana mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
37 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi Fenomena Ilmiah Level Makroskopik Pada awal pembelajaran, kita telah mempelajari tentang pengertian laju reaksi, dimana laju reaksi memenuhi hukum laju reaksi, dan dijelaskan juga menggunakan teori tumbukan. Seperti yang telah kita ketahui, bahwa laju reaksi ada yang berlangsung lambat, ada juga laju reaksi yang berlangsung cepat. Kenapa begitu? Mari kita jawab pertanyaan berikut! Sudah terjawab? Konsepnya sama seperti reaksi kimia, ada faktorfaktor yang mempengaruhi cepat atau lambatnya suatu reaksi kimia berlangsung. Apa saja faktor-faktornya? Mari kita pelajari lebih lanjut! Gelas berisi air mana yang menghasilkan lebih banyak gelembung ketika diaduk, jika gelas 1 dilarutkan sebanyak 10- gram tablet vitamin C sedangkan gelas 2 dilarutkan sebanyak 45- gram vitamin C? Kuis Dari gambar berikut, mana yang lebih cepat terbakar? Adonan roti mana yang lebih cepat mengembang, jika pemanggang 1 hanya menggunakan panas dengan suhu 80°C, sedangkan pemanggang 2 dengan suhu 240°C? Ada dua sisir pisang mentah yang sama, pisang 1 disimpan seperti biasa, sedangkan pisang kedua disimpan menggunakan karbit (CaC2), Pisang mana yang lebih cepat matang?
38 A. Konsentrasi Fenomena Ilmiah Level Mikroskopik Kita telah mempelajari apa itu konsentrasi, bukan? Konsentrasi merupakan hubungan kuantitatif antarzat di dalam larutan, dalam laju reaksi konsentrasi yang digunakan adalah molaritas. Molaritas berbanding lurus dengan laju reaksi, artinya semakin tinggi konsentrasi molar zat pereaksi dalam suatu larutan, maka semakin tinggi pula laju reaksinya (Brady, 1986). Mari kita perhatikan video berikut! Dari dalam video, dapat kita lihat bahwa konsentrasi HCl yang lebih tinggi, mampu dengan cepat bereaksi dengan logam Mg (magnesium) yang ditandai dengan munculnya gas hidrogen di dalam larutan HCl. Hal ini disebabkan karena jumlah partikel HCl 3M lebih banyak daripada partikel HCl 1M, sehingga memungkinkan seringnya terjadi tumbukan antarpartikel yang menyebabkan terjadinya reaksi kimia. Bukti Ilmiah Level Mikroskopik Gambar 4.1 Pengaruh konsentrasi terhadap frekuensi tumbukan yang terbentuk Konsentrasi Rendah, Sedikit Tumbukan Konsentrasi Tinggi, Banyak Tumbukan Sumber: youtube.com/DiniAdelia.HK Sumber: images.google.com Ayo lebih paham faktor konsentrasi, klik video di bawah ini! Video 4.1 Faktor konsentrasi terhadap laju reaksi
39 Gambar 4.2 Tanda dilarang menyalakan api dan dilarang merokok Fenomena Ilmiah Level Makroskopik Pernahkah kamu melihat tanda larangan di atas? Api pada rokok ataupun sumber lainnya pada udara terbuka, akan terbakar perlahan. Sedangkan di dalam wadah yang berisi gas oksigen murni, rokok atau sumber lainnya akan terbakar cepat ditandai dengan nyala api yang hebat. Jika kamu pernah berada di dekat orang yang menggunakan botol oksigen atau melihat pengatur oksigen, kamu mungkin memperhatikan tanda peringatan dilarang menyalakan rokok atau api. Tingginya konsentrasi oksigen dapat menyebabkan reaksi pembakaran terjadi pada kecepatan yang sifatnya meledak. Sumber: images.google.com
40 Kegiatan 1 Fenomena Ilmiah Level Makroskopik Hujan asam yang terus menerus turun dapat menyebabkan efek negatif diantanya mempercepat korosi pada logam dan hujan asam akan melarutkan struktur bangunan dan patung-patung yang terbuat dari marmer (kalsium karbonat). Kalsium karbonat (CaCO3) yang memburuk sebagai akibat dari reaksi dengan polutan sulfur dioksida yang terkandung dalam udara. Reaksi yang terbentuk adalah sebagai berikut. CaCO3(s) + 2SO2(aq) + H2O(l) → Ca(HSO3)2(aq) + CO2(g) Pengetahuan Kimia 1. Berdasarkan wacana di atas, manakah masalah yang berkaitan dengan laju reaksi? 2. Bagaimana hubungan konsentrasi terhadap laju reaksi yang terjadi pada struktur bangunan? Gambar 4.3 Patung marmer yang mengalami korosi Sumber: images.google.com Pindai untuk menjawab!
41 B. Luas Permukaan Mari kita perhatikan gambar berikut! Gambar di samping adalah bangun kubus dengan panjang sisi 4 cm. Secara matematis, maka luas permukaan kubus tersebut adalah 6 sisi kubus dikali panjang sisi kuadrat, 6 × 4 2 = 6 cm2 . Lalu, seandainya bangun tersebut dibelah menjadi 8 bagian yang sama besar, berapakah luasnya sekarang? Jika bangun pertama di atas dibagi 8 bagian yang sama maka akan diperoleh 8 bangun yang sama besar dengan panjang sisi 2 cm seperti gambar di samping. Maka luas total bangun tersebut adalah 6 × 2 2 × 8 = Fenomena Ilmiah Level Makroskopik Gambar 4.4 Sate dengan daging ayam yang telah dipotong kecil-kecil. Pernahkah kamu melihat pedagan sate menyiapkan daging ayam? Sebelum diberi bumbu dan dimasak, daging ayam tersebut dipotongpotong terlebih dahulu, bukan? Nah, kenapa harus dipotong dengan ukuran yang lebih kecil? Hal ini dimaksudkan agar saat membakar sate, daging cepat matang dan empuk secara merata. Konsepnya sama untuk laju reaksi, dengan semakin kecil ukuran suatu materi, maka mengandung arti memperluas permukaan sentuh materi tersebut. maka mengandung arti memperluas permukaan sentuh materi tersebut. Gambar 4.5 Bangun kubus Gambar 4.6 Bangun kubus yang telah dipotong delapan bagian