Materi Kimia Laju Reaksi

   A. Konsep Laju Reaksi

Apa itu laju?

Pernahkah kalian mengamati speedometer yang berada pada kendaraan kalian? Apa artinya jika speedometer menunjukkan kecepatan 60 km/jam?

Laju selalu berhubungan dengan perubahan yang terjadi per satuan waktu tertentu. Pada speedometer dengan angka 60 km/jam, speedometer tersebut menunjukkan bahwa dalam setiap satu jam kalian dapat mengendarai kendaraan kalian kira-kira sejauh 60 km.  

Tentunya kalian sudah mengetahui bahwa reaksi ada yang berlangsung cepat dan lambat. Jika kalian mengamati kehidupan kalian sehari-hari, banyak sekali contoh reaksi sederhana yang berlangsung cepat ataupun lambat. Misalnya pada gambar berikut ini: 

Dari kedua reaksi tersebut, manakah reaksi yang berlangsung cepat dan manakah reaksi yang berlangsung lambat? Sehubungan dengan reaksi kimia yang melibatkan perubahan pereaksi dan produk, dapatkah kalian mengungkapkan sendiri pengertian laju reaksi?

Konsep laju reaksi dapat dipahami sebagai banyaknya perubahan per satuan waktu. Pada suatu reaksi, perubahan yang terjadi adalah penurunan konsentrasi reaktan dan peningkatan konsentrsi produk.

Reaksi ada yang berlangsung cepat dan ada pula yang berlangsung lambat. Perhatikan contoh dibawah ini:

 1. Berdasarkan endapan yang terbentuk

a. 2KI (aq) + Pb(NO₃)₂ (aq) à PbI₂ (s) + 2KNO₃ (aq)

Saat larutan kalium iodida ditambahkan pada larutan timbal (II) nitrat, endapan kuning timbal (II) iodida terbentuk dengan seketika.

b. Na₂SO₂O₃ (aq) + 2HCl (aq) à NaCl (aq) + S(s) + SO₂ (g) + H₂O (l)

Saat larutan asam klorida ditambahkan pada larutan natrium tosulfat maka akan terbentuk endapan kuning sulfur secara perlahan.

2. Berdasarkan gas yang terlepas

a. Na₂CO₃ (s) + 2HCl (aq) à 2NaCl (aq) + CO₂ (g) + H₂O (l)

Saat bubuk natrium karbonat ditambahkan ke dalam larutan asam klorida maka akan dibebaskan gas karbon dioksida dengan cepat.

b. C₆H₁₂O₆ (s) à 2CH₃CH₂OH _(l) + 2CO₂ (g)

Reaksi di atas adalah reaksi fermentasi glukosa oleh ragi. Saat ragi ditambahkan ke dalam glukosa, maka gas karbon dioksida akan dibebaskan secara perlahan.

3. Peristiwa oksidasi pada logam

a. 2Mg (s) + O₂ (g) à 2MgO (s)

Saat pita magnesium dipanaskan di udara terbuka, pita magnesium akan terbakar dengan cepat lalu membentuk padatan berwarna putih dari magnesium oksida.

b. 2Cu (s) + O₂ (g) à 2CuO (s)

Saat tembaga dipanaskan di udara terbuka, tembaga akan terbakar secara perlahan membentuk padatan berwarna hitam dari tembaga (II) oksida.

Pengukuran Laju Reaksi

Pada reaksi hipotetik AàB, laju reaksi dapat diamati dengan cara mengamati perubahan konsentrasi pereaksi (sering disebut dengan reaktan) atau produk reaksi. Saat keadaan awal, hasil reaksi (B) belumlah ada campuran. Setelah reaksi mulai berjalan konsentrasi B semakin lama semakin bertambah, sebaliknya konsentrasi A semakin berkurang.

Untuk dapat menyatakan lambat atau cepatnya suatu reaksi, dikemukakan konsep “laju reaksi”. Reaksi yang terjadi secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:

A   à  B

Keterangan: Satuan:

 A : Reaktan Konsentrasi : (mol/liter)

 B : Produk Waktu : detik, menit, dsb

Laju reaksi dapat kita ukur dengan cara menghitung pertambahan konsentrasi zat B tiap satuan waktu tertentu, atau dapat juga dengan cara menghitung konsentrasi zat A tiap satuan waktu tertentu.

V = 

atau

V = 

Keterangan: v = kecepatan reaksi

[A]  = konsentrasi A (mol/liter)

[B] = konsentrasi B (mol/liter)

t = waktu

Oleh karena perbandingan koefisien reaksi A dan B adalah 1 : 1, maka laju pengurangan

pereaksi A sama dengan laju pembentukan produk B:

v_A = v_B

Namun, adakalanya perbandingan koefisien reaksi tidaklah sama, laju reaksi zat-zat yang terlibat dalam suatu reaksi saling terkait menurut persamaan reaksi setaranya. Misalnya adalah reaksi berikut:

aA à bB

Hubungan laju reaksi zat A dan B dinyatakan sebagai berikut:

atau

Jadi, dengan mengetahui laju reaksi suatu zat dalam reaksi, maka laju reaksi zat-zat lainnya dapat ditentukan.

Laju rekasi umunya dinyatakan dalam satuan mol/liter detik atau M/s

Dari persamaan tersebut, laju reaksi untuk pereaksi maupun produk dapat diturunkan. Rumus laju reaksi pereaksi dan produk, dapat dituliskan sebagai berikut:

       

· Laju pereaksi bertanda negatif

Hal ini disebabkan pada pereaksi, kosentrasi awal jauh lebih besar daripada kosentrasi akhirnya, sehingga perubahan kosentrasi pereaksi, didapatkan dengan hasil yang negatif (berkurang pereaksinya)

· Laju produk bertanda positif

Pada produk, kosentrasi awal masih dapat dikatakan belum ada, karena belum terbentuk produknya. Namun, setelah reaksi, konsentrasi produknya akan semakin besar, sehingga perubahan kosentrasi produk, didapatkan dengan hasil yang positif (bertambah produknya).

Untuk reaksi : A  +  2 B  →  3 C  +  4 D, laju reaksi dapat diartikan sebagai laju berkurangnya konsentrasi A dan B atau laju bertambahnya konsentrasi C dan D dalam satuan waktu. Perubahan konsentrasi A dan B menjadi produk C dan D dapat dilihat pada grafik di bawah ini 

Gambar : Perubahan Konsentrasi Pereaksi Dan hasil reaksi terhadap waktu

Pada reaksi di atas : Laju berkurangnya konsentrasi A tidak sama dengan laju berkurangnya konsentrasi B, demikian juga laju bertambahnya konsentrasi C tidak sama dengan laju bertambahnya konsentrasi D. Dari koefisien reaksi nampak bahwa setiap kebutuhan 1 mol A, maka B yang dibutuhkan harus 2 mol untuk menghasilkan 3 mol C dan 4 mol D.

Jadi B berkurang dengan laju dua kali berkurangnya A atau Laju berkurangnya B = 2 x laju berkurangnya A

jadi untuk reaksi : A  +  2 B  →  3 C  +  4 D dapat dinyatakan :

Laju Reaksi = - laju berkurangnya konsentrasi A

= - 1/2 laju berkurangnya konsentrasi B

= + 1/3 laju bertambahnya konsentrasi C

= + 1/4  laju bertambahnya konsentrasi D

atau :

atau dapat ditulis :

                      

sehingga :                  V_A : V_B : V_C : V_D = 1 : 2 : 3 : 4

Secara Umum untuk Reaksi : p A  +  q B  →  r C  +  s D

berlaku :     

                 Sehingga :  

                      

Sebelum masuk materi, mari kita kita ingat materi kelas X terlebih dahulu yaitu konsentrasi atau kemolaran.

Kemolaran

“Apabila kalian membuat dua larutan gula, untuk larutan pertama 2 sendok gula yang kalian masukan dalam segelas air, sedangkan untuk larutan kedua 10 sendok gula yang kalian masukan dalam segelas air. Dari kedua larutan gula tersebut manakah yang akan terasa lebih manis?dan kenapa alasannya?”. “Dari kedua larutan gula tersebut yang akan terasa lebih manis adalah larutan gula kedua dengan 10 sendok gula dalam segelas air. Hal ini dikarenakan jumlah gula yang terlarut dalam air lebih banyak daripada larutan pertama. Nah perbedaan jumlah gula yang terlarut dalam air ini dapat dikatakan pula sebagai perbedaan konsentrasi larutan gula.”

Satuan konsentrasi larutan dapat dinyatakan dalam molaritas (M), molalitas (m), fraksi mol (X), dan normalitas (N). Dalam pertemuan kali ini kita akan mempelajari tentang molaritas (M). Molaritas dapat didefinisikan sebagai banyaknya mol zat terlarut dalam 1 liter larutan. Rumus yang digunakan untuk mencari molaritas larutan adalah:

Molaritas larutan adalah sejumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan.

Dapat ditulis :      atau         

                                     

Keterangan : M    = Molaritas larutan

gr     = Massa zat terlarut

Mr   = Mr zat terlarut

mL   = volume larutan dalam mililiter atau cm³

Contoh soal :

1. Hitung molaritas larutan bila 10 gram NaOH (Mr = 40) dilarutkan ke dalam 750 ml air!

2. Berapa gram kristal KOH (Mr = 56) yang harus dilarutkan ke dalam 400 ml air agar terbentuk larutan KOH 0,5 M?

Jawab :

1. M = n/V

    dimana n = g/Mr

                   = 10 gram/40

                   = 0,25 mol

    maka M = n/V

                  = 0,25 mol/0,75 liter

                  = 0,3 M

2. M       = n/V

    0,5 M = n/0,4 liter

           n = 0,2 mol

    g/Mr  = 0,2 mol

    g/56   = 0,2 mol

    massa = 11,2 gram

CONTOH LATIHAN SOAL

1. Berdasarkan persamaan reaksi:

2N₂O₅(g)   →     4NO₂(g)  +  O₂(g)

Diketahui bahwa N₂O₅ berkurang dari 3 M menjadi 0,5 M dalam waktu 10 detik. Berapakah laju reaksi berkurangnya N₂O₅?

2. Putu mereaksikan 6,5  gram  seng dengan 100 mL asam klorida 1 M dalam sebuah gelas kimia. Agar seluruh magnesium habis bereaksi diperlukan waktu 2 menit.

a. Tuliskan persamaan reaksi setaranya!

b. Jelaskan  pengertian laju reaksi untuk reaksi tersebut!

c. Tentukan laju reaksi pebentukan ZnCl₂ dalam Molar/detik! (A_r Zn = 65, A_r Cl = 35,5, A_r H= 1)

Jawab:

1. N₂O₅ adalah pereaksi.

Perubahan kosentrasi N₂O₅ = 3 – 0,5 = 2,5 M

Tanda (-) berarti laju berkurangnya jumlah kosentrasi N₂O₅. Sehingga dapat pula dituliskan 0,15 mol/liter detik, tanpa menggunakan tanda (-).

2. a. Zn (s) + 2HCl (aq) → ZnCl₂ (aq) + H₂ (g)

b. Laju reaksi merupakan laju bertambahnya jumlah produk atau berkurangnya pereaksi tiap satuan waktu

Laju reaksi merupakan laju bertambahnya jumlah gas H₂ dan atau MgCl₂ tiap satuan waktu

Laju reaksi merupakan laju berkurangnya jumlah  Mg dan atau HCl  tiap satuan waktu

Laju reaksi merupakan laju bertambahnya jumlah gas H₂ dan MgCl₂  atau

Laju berkurangnya jumlah  Mg dan HCl  tiap satuan waktu

c. Mol Zn = 0,65 g / 65 g mol^-1

                 = 0,01 mol

Mol ZnCl₂ = 1/1 x mol Zn

                   = 0,01 mol

Molaritas  ZnCl₂  = 0,01 mol / 0,1 L

                              = 0,1 M

Konsentrasi ZnCl₂ bertambah dari 0 menjadi 0,1 M dalam waktu 2 menit maka laju pembentukan ZnCl₂ adalah:

Laju (r) = 

             = 
             = 8,3 x 10^-4 M/s

Jadi laju pembentukan MgCl₂ adalah 8,3 x 10^-4 M/s