Ulangan Akhir Semester Ganjil tahun ini akan segera dimulai. Tentunya para siswa harus segera mempersiapkan diri untuk menghadapi penilaian akhir semester ini. Meskipun selama ini pembelajaran yang dilakukan secara daring dirasa kurang efektif, tapi tetap penilaian akhir semester ini harus dilaksanakan, hal ini diantaranya untuk mengetahui sejauh mana serapan materi yang telah dipelajari oleh siswa. Sejauh mana siswa dapat belajar secara mandiri sekaligus juga untuk mengetahui keefektifan pembelajaran daring yang telah dilaksanakan oleh sekolah.
Sebagai bahan latihan dalam menghadapi penilaian akhir khususnya pada materi pelajaran kimia kelas XI, berikut ini saya sertakan tautan/ link untuk mendownload soal latihan UAS ganjil. Harapannya, latihan ini dapat menjadi "bahan pemanasan" siswa dalam menghadapi UAS mendatang.
Ketergantungan laju reaksi terhadap
konsentrasi pereaksi dinyatakan dalam Hukum Laju Reaksi. Oleh karenanya, Hukum laju
reaksi menyatakan hubungan antara laju reaksi (v) terhadap konsentrasi
zat-zat pereaksi. Untuk reaksi:
a A +b B→c C+d D
Hukum laju reaksi dinyatakan sebagai:
v = k [A]x [B]y
v menyatakan laju
reaksi dari reaksi di atas. k menyatakan tetapan laju reaksi yang
nilainya tetap pada suhu tetap, artinya jika reaksi dilakukan pada suhu yang
sama maka nilai tetapan laju reaksinya akan sama. [A] adalah
konsentrasi awal pereaksi A dan [B] konsentrasi awal pereaksi B. x
adalah orde/ tingkat/ pangkat reaksi terhadap pereaksi A dan y
adalah orde/ tingkat/ pangkat reaksi terhadap pereaksi B. x dan y tidak sama
dengan a dan b (koefisien) dan x + y, dinamakan orde/tingkat
reaksi total.
Karena laju suatu reaksi pada
setiap waktunya berbeda-beda, maka besarnya laju dari suatu reaksi tidak bisa
ditentukan dari persamaan reaksinya, melainkan harus melalui data eksperimen. Hukum
laju reaksi di atas disebut juga persamaan laju reaksi
Untuk memahami lebih jauh mengenai
persamaan laju reaksi tersebut perhatikanlah contoh berikut dengan seksama.
Perhatikan tabel data untuk percobaan laju
reaksi: F2 + 2ClO2 →
2FClO2
Berdasarkan contoh di atas, maka persamaan
laju reaksinya adalah : v = k [F2]x [ClO2]y
Untuk menentukan nilai x dan y,
maka kita harus menentukan dua percobaan dimana konsentrasi salah satu
pereaksinya tidak berubah. (Mengapa? Karena Ini artinya konsentrasi pereaksi
tersebut tidak mempengaruhi laju reaksi). Lalu, kita bandingkan pereaksi
yang konsentrasinya berubah dengan laju
reaksinya. Contoh, untuk menentukan y (orde reaksi terhadap ClO2),
kita bandingkan percobaan 1 dan 2.
Karena nilai k
dan konsentrasi F2 pada percobaan 1 dan 2 adalah sama,
maka persamaan dapat disederhanakan menjadi:
Jadi orde/tingkat/
pangkat reaski terhadap [ClO2] = 1
sekarang, kita tentukan x
(orde reaksi terhadap F2), maka kita bandingkan percobaan 1 dan 3
dimana konsentrasi ClO2 pada kedua percobaan tersebut sama. Dengan
cara yang sama seperti di atas kita bandingkan laju reaksi dengan
konsentrasinya:
Karena nilai k dan konsentrasi ClO2
pada percobaan 1 dan 3 adalah sama, maka persamaan dapat disederhanakan
menjadi:
Jadi orde/tingkat/
pangkat reaski terhadap [F2] = 1
Apa sebenarnya arti dari
orde/tingkat/pangkat reaksi itu?
Seperti telah dijelaskan,
bahwa orde/ tingkat/ pangkat reaksi itu menunjukkan seberapa besar ketergantungan
laju suatu reaksi terhadap konsentrasi pereaksi. Jika, laju reaksi dinyatakan
sebagai v, konsentrasi
pereaksi C dan orde reaksi adalah a, maka hubungan
ketiganya dinyatakan sebagai:
v = k. Ca
1.Reaksi Orde nol
Jika
a = 0, maka v = k. C0 v = k. 1
v = k
Reaksi
seperti ini dinamakan reaksi orde nol. Pada reaksi orde nol, sebesar apapun perubahan
konsentrasi pereaksinya, laju reaksinya akan tetap sama. Jadi pada reaksi orde
nol, laju reaksi tidak dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi pereaksi.
Hubungan antara laju reaksi terhadap konsentrasi pereaksi untuk reaksi orde
nol, dinyatakan pada grafik di bawah ini.
2.Reaksi Orde satu
Jika
a = 1, maka v = k. C1 v = k. C
Reaksi seperti ini dinamakan reaksi orde satu. Pada
reaksi orde satu, laju reaksi akan sebanding dengan perubahan konsentrasi
pereaksi. Jika, konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali semula, laju reaksi
akan naik dua kali. Jika kosentrasi pereaksi dinaikan tiga kali lipat dari
semula maka laju reaksinya juga akan naik menjadi tiga kali semula, dan seterusnya.
Grafik hubungan antara laju reaksi dengan konsentrasi pereaksi untuk reaksi orde
satu adalah sebagai berikut:
3.Reaksi Orde dua
Jika
a = 2, maka v = k. C2
Pada
reaksi orde dua, laju reaksi akan sebanding dengan perubahan konsentrasi
pereaksi
dipangkatkan dua. Jadi, jika konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali
semula, laju reaksi
akan naik empat kali semula (22 = 4). Jika
kosentrasi pereaksi dinaikan tiga kali lipat dari
semula maka laju reaksinya akan
naik menjadi sembilan kali semula (32 = 9), dan
seterusnya. Grafik hubungan
antara laju reaksi dengan konsentrasi pereaksi untuk reaksi
orde satu adalah sebagai
berikut:
Untuk memahami lebih lanjut cara penentuan
orde reaksi berikut persamaan laju reaksinya, pelajarilah contoh-contoh di
bawah ini.
Contoh 1.
Dari percobaan penentuan laju reaksi:
2 NO (g) +
Br2 (g) Ã 2 NOBr (g)
Diproleh data sebagai berikut:
Berdasarkan data percobaan di atas, tentukan:
a.orde reaksi terhadap NO
b.orde reaksi terhadap Br2
c.orde reaksi total
d.konstanta laju reaksi (k)
e.persamaan laju reaksi
f.laju reaksi ketika [NO]
= 0,40 M dan [Br2] = 0,40 M
Jawab:
Misalkan persamaan laju
reaksinya: v = k [NO]x
[Br2]y
Contoh 2
Dari percobaan penentuan
laju reaksi: A +
B -->
C, diperoleh data sebagai berikut:
Dari data
percobaan di atas, tentukanlah persamaan laju reaksinya
Jawab:
Misal persamaan
laju reaksinya adalah: v =
k [A]x [B]y
Karena tidak ada data percobaan yang menunjukkan konsentrasi
pereaksi yang sama, maka kita ambil contoh yang mana saja, missal percobaan 1
dan 2 dan percobaan 1 dan 3. Kemudian, karena data laju reaksi dinyatakan dalam
satuan waktu, dimana laju reaksi berbanding terbalik dengan waktu (laju reaksi
dikatakan cepat jika waktu yang diperlukan untuk bereaksi sedikit), atau dapat
dinyatakan:
sehingga:
Demikian, pembahasan tentang Hukum Laju Reaksi (Persamaan Laju Reaksi) berikut contoh cara penentuannya. Bagi anak2ku yang sedang mempelajari materi ini, dibutuhkan keterampilan matematik, khususnya dalam hal perhitungan atau penyederhanaan bentuk akar/pangkat selain itu seringnya melakukan latihan dalam menyelesaikan soal-soal yang berhubungan dengan penentuan persamaan laju reaksi akan memungkinkan kalian lebih memahami materi ini.
Reaksi
kimia dapat terjadi dengan cepat atau lambat. Laju dari suatu reaksi
tentu berbeda - beda. Beberapa reaksi dapat berlangsung sangat cepat, misalnya
meledaknya petasan yang hanya memerlukan waktu beberapa detik saja.
Selain itu, juga terdapat reaksi yang berlangsung lambat, misalnya, pada proses
perkaratan besi dan memudarnya warna pada baju.
Mengapa reaksi kimia ada yang berlangsung cepat dan ada yang lambat? Faktor-faktor apa saja yang dapat mempengaruhi cepat lambatnya suatu reaksi berlangsung?
Sebelum membahas tentang faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi, ada baiknya kita amati dulu video berikut ini:
Setelah mengamati percobaan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi di atas, mari kita bahas bagaimana sebenarnya faktor-faktor tadi dapat mempengaruhi Laju dari suatu reaksi kimia.
1. TEORI TUMBUKAN
Dalam proses terjadinya reaksi, ada satu teori yang bisa menjelaskan tentang hal tersebut, yaitu Teori Tumbukan. Menurut teori ini, suatu reaksi kimia dapat terjadi karena adanya tumbukan dari partikel-partikel zat yang bereaksi.
Pada skala molekuler (tidak kasat mata) setiap zat (padat, cair atau gas) sebenarnya tersusun oleh partikel-partikel. Partikel-partikel tersebut tidak diam melainkan selalu bergerak secara acak. Oleh karena itu, apabila dua buah zat ditempatkan dalam satu wadah, maka kemungkinan untuk terjadinya tumbukan antar partikel dari kedua zat tadi akan sangat besar. Tumbukan antar partikel ini akna menghasilkan energi yang dapat menyebabkan terjadinya reaksi.
Sumber gambar animasi: https://id.wikipedia.org/wiki/Teori_kinetika_gas
Namun, tidak semua tumbukan antar partikel dapat menghasilkan reaksi kimia. Agar terjadi reaksi kimia, maka tumbukan antar partikel tersebut harus menghasilkan energi yang cukup untuk memulai terjadinya reaksi. Sebagai contoh, untuk menyalakan korek api, kepala korek api harus digesekan (ditumbukan) pada bagian wadah korek api. Jika gesekan (tumbukan) antara bagian kepala korek api dengan bagian wadahnya kurang kuat, maka korek api api tidak akan terbakar. Sebaliknya, jika gesekannya kuat maka kepala korek api akan terbakar. Hal ini karena energi hasil tumbukan tersebut cukup untuk memulai terjadinya reaksi. Tumbukan yang menghasilkan energi yang cukup untuk memulai terjadinya reaksi dinamakan tumbukan efektif.
Sumber animasi: https://imgur.com/gallery/JrqZt/comment/162617166
Lalu, tumbukan yang bagaimana yang akan menghasilkan reaksi kimia?
Ada tiga syarat agar tumbukan efektif dapat terjadi, yaitu:
a. Orientasi ruang (arah) Tumbukan Partikel
Pada reaksi umumnya,
partikel harus dalam orientasi yang tertentu ketika bertumbukan agar tumbukan yang
terjadi efektif menghasilkan reaksi. Sebagai contoh, perhatikan beberapa
tumbukan yang mungkin terjadi antara molekul gas NO dan molekul gas O3 dalam reaksi:
NO(g) + O3(g) → NO2(g) + O2 (g)
sumber gambar: http://www.rumuskimia.net/2018/04/teori-tumbukan.html
b. Frekuensi terjadinya
tumbukan partikel
Semakin sering terjadinya
tumbukan partikel (frekuensi tumbukan tinggi) maka semakin besar peluang
terjadinya tumbukan efektif sehingga laju reaksi juga menjadi semakin cepat.
c. Energi partikel
reaktan yang bertumbukan
Energi minimum yang diperlukan agar tumbukan efektif antar partikel menghasilkan reaksi dinamakan energi aktivasi (Ea). Semakin rendah energi aktivasi, maka semakin mudah suatu reaksi kimia terjadi dengan kata lain akan semakin cepat laju reaksinya.
Model tumbukan antar partikel dapat digambarkan sebagai bola yang akan menggelinding dari lembah suatu bukit ke lereng bukit, diperlukan energi supaya bola menggelinding mencapai puncak (keadaan transisi), setelah mencapai keadaan transisipun masih diperlukan energi agar bisa terlepas dari puncak bukit tersebut agar bisa menggelinding ke lereng gunung jika energi tidak cukup maka bola tersebut akan menggelinding kembali ke lembah.
Bola yang menggelinding akan kembali ke lembah bila energinya tidak cukup untuk mendorongnya sampai puncak
Sumber Gambar: Unggul Sudarmo, 2017, Buku Kimia Untuk SMA/MA Kelas XI, Penerbit Erlangga, Jakarta.
Energi yang diperlukan agar bola sampai ke puncak bukit dan menggelinding dianalogikan sebagai energi aktivasi.Dengan menggunakan teori tumbukan ini dapat dijelaskan bagaimana faktor – faktor yang dapat mempercepat laju reaksi.
2. FAKTOR - FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI
1.
Konsentrasi Reaktan
Semakin
tinggi konsentrasi zat yang bereaksi berarti semakin banyak jumlah partikel zat-zat yang bereaksi dalam setiap satuan luas ruangan, sehingga tumbukan antar partikel akan semakin sering terjadi. Semakin banyak tumbukan yang terjadi berarti kemungkinan untuk menghasilkan tumbukan efektif semakin besar, dan reaksi akan berlangsung lebih cepat. Sebagai contoh, pada reaksi antara asam cuka dengan kulit telur. Kulit (cangkang) telur akan lebih cepat bereaksi dengan asam cuka yang belum diencerkan dibanding dengan asam cuka yang sudah diencerkan (ditambahi air).
2. Luas Permukaan Sentuhan
Jika zat yang bereaksi berada dalam wujud fisik
(fasa) yang sama, misal gas dengan gas atau cair dengan cair, maka tumbukan antar partikel
didasarkan pada gerak acak dari partikel gas atau cair. Namun, jika zat yang bereaksi wujud fisiknya berbeda, maka tumbukan yang efektif hanya terjadi pada bagian
antar fasa. Jadi, reaksi dengan zat pereaksi berbeda fasa dibatasi oleh luas
permukaan sentuhnya. Oleh karena itu, semakin luas permukaan sentuhan pereaksi per unit volum, maka semakin tinggi frekuensi terjadinya tumbukan
partikel dan laju reaksi makin meningkat. Sebagai contoh, pada reaksi
pembakaran kayu, kayu akan lebih mudah dan cepat terbakar jika telah dipotong menjadi balok - balok kecil dibandingkan gelondongan.
Pereaksi yang berbentuk bongkahan/ lempengan memiliki luas permukaan yang lebih kecil dibanding pereaksi yang berbentuk serbuk halus. Pada pereaksi yang berbentuk lempengan tumbukan hanya terjadi pada satu bagian permukaannya saja sedangkan pada pereaksi yang berbentuk serbuk halus, tumbukan akan terjadi pada ketujuh bagian permukaannya (lebih banyak).
3. Suhu (Temperatur)
Partikel zat-zzat yang bereaksi senantiasa bergerak secara acak. Gerak partikel ini sangat dipengaruhi oleh suhu. Semakin
tinggi suhu maka gerak dari partikel akan semakin cepat. Semakin cepat gerak partikel maka energi kinetiknya pun akan semakin besar. Karena energi kinetiknya besar maka energi yang dihasilkan pada saat partikel-partikel tersebut bertumbukan juga akan besar dan cukup untuk berlangsungnya reaksi. Dengan demikian semakin tinggi suhu berarti akan kemungkinan terjadinya tumbukan yang menghasilkan energi juga semakin banyak, dan berakibat reaksi berlangsung lebih cepat. Sebagai contoh, sederhana adalah pada saat kita melarutkan gula dalam air panas dengan dalam air dingin. Gula akan lebih cepat larut dalam air panas dibandingkan jika dilarutkan dalam air dingin.
4. Keberadaan Katalisator
Katalisator adalah suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi, tanpa dirinya mengalami perubahan yang permanen. Suatu katalisator mungkin dapat terlibat dalam proses reaksi atau mengalami perubahan selama reaksi berlangsung, tetapi setelah reaksi itu selesai maka katalistor akan diperoleh kembali dalam jumlah yang sama.
Katalisator mempercepat reaksi dengan cara mengubah jalannya reaksi, dimana jalur reaksi yang ditempuh tersebut mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah daripada jalur reaksi yang biasanya ditempuh, jadi dapat dikatakan bahwa katalisator berperan di dalam menurunkan energi aktivasi.
Diagram tingkat energi di atas, menunjukkan bahwa apabila reaksi berlangsung tanpa katalisator, reaksi antara A dan B akan menempuh jalur dengan membentuk kompleks teraktivasi AB* yang memerlukan energi aktivasi sebesar Ea-1, sedangkan pada penambahan katalisator reaksi menempuh jalur dengan membentuk kompleks teraktivasi X dan Y, yang masing-masing memerlukan energi aktivasi sebesar Ea-2 dan Ea-3 yang relatif lebih rendah daripada Ea-1.
Mekanisme kerja katalisator bergantung pada jenis katalisnya. Katalisator dapat dikelompokkan menjadi katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis Homogen, adalah katalis yang wujudnya (fasanya) sama dengan wujud zat-zat yang bereaksi. Dalam suatu reaksi kimia, katalis homogenberfungsi sebagaizat perantara. Katalis Heterogen, adalah katalis yang wujudnya berbeda dengan zat-zat yang bereaksi. Reaksi yang melibatkan katalis heterogen biasanya berlangsung pada permukaan katalis. Enzim, merupakan salah satu contoh katalis yang mempercepat reaksi-reaksi kimia dalam tubuh mahluk hidup. Enzim dikenal juga sebagai biokatalisator.
Amatilah gambar-gambar yang berhubungan dengan perubahan kimia di bawah ini!
Manakah di antara reaksi kimia tersebut yang berlangsung cepat? Reaksi manakah yang berjalan lambat?
Menurut Anda, mengapa ada reaksi yang berjalan cepat dan ada reaksi yang lambat? Faktor apakah
yang menyebabkan terjadinya perbedaan tersebut?
Dalam ilmu kimia, cepat - lambatnya suatu reaksi berlangsung dinamakan LAJU REAKSI.
Perkaratan pada besi, merupakan reaksi kimia yang berlangsung sangat lambat, saking lambatnya sehingga kita tidak sempat mengamati kapan terjadinya perkaratan tersebut. Demikian halnya dengan terbakarnya bensin. Saking cepatnya, tahu-tahu api sudah menyala. Demikianlah, reaksi kimia memang ada yang berlangsung lambat, ada juga yang cepat. Cepat atau lambatnya suatu reaksi berlangsung menunjukkan adanya bukti keteraturan hasil ciptaan Allah SWT. oleh karenanya kita patut mensyukurinya.
Apa sebenarnya yang dimaksud Laju Reaksi itu? bagaimana cara mengukurnya? faktor apa saja yang mempengaruhinya?