Persamaan Laju Reaksi

Persamaan laju reaksi menggambarkan hubungan kuantitatif antara laju reaksi dengan konsentrasi reaktan. Misalnya untuk reaksi:

m A + n B p C + q D

Persamaan laju reaksinya dapat dirumuskan sebagai:

v = k [A] ^x [B] ^y

v = laju reaksi

k = tetapan laju reaksi (satuan k tergantung dari orde reaksi keseluruhan dari persamaan laju reaksi)

[A], [B] = konsentrasi pereaksi A dan B

x = orde reaksi terhadap zat A

y = orde reaksi terhadap zat B

x + y = orde reaksi total

Besarnya pengaruh konsentrasi reaktan terhadap laju reaksi dinyatakan sebagai orde reaksi. Pada persamaan laju reaksi, orde reaksi ditunjukkan dari pangkat konsentrasi pereaksi. Orde reaksi dapat berupa orde reaksi nol, satu, dua, dan seterusnya. Orde reaksi adalah bilangan bulat yang menyatakan hubungan konsentrasi terhadap waktu.

Grafik orde reaksi:

a) Orde reaksi 0 : laju reaksi tidak bergantung pada konsentrasi

Persamaan reaksi yang berorde 0 : v = k [A]⁰

b) Orde reaksi 1 : laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi
Jika konsentrasi dinaikkan dua kali, maka laju reaksinya pun akan dua kali lebih cepat dari semula, dst.

Persamaan laju reaksi: v = k [A]

c) Orde reaksi 2: Pada reaksi orde dua, kenaikan laju reaksi akan sebanding kenaikan konsentrasi pereaksi pangkat dua. Bila konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali maka laju reaksinya akan naik menjadi empat kali lipat dari semula.

Persamaan laju reaksi : v = k [A]¹ [B]¹ ; v = k [A]² ; v = k [B]²

Dengan demikian, jika konsentrasi suatu zat dinaikkan a kali, maka laju reaksinya menjadi b kali; sehingga orde reaksi terhadap zat tersebut adalah :

dimana x = orde reaksi

Orde reaksi tidak ada hubungannya dengan koefisien reaksi. Jika kebetulan orde reaksi sama dengan koefisien reaksinya, artinya x = p dan y = q, maka reaksi seperti ini disebut Reaksi Elementer. Orde reaksi hanya dapat ditentukan melalui data percobaan.

Contoh : Data hasil percobaan reaksi gas Nitrogen oksida dengan gas Hidrogen pada suhu 800^oC diperoleh sebagai berikut :

Percobaan ke

(M)

Laju reaksi (M det^-1⁾

4 x 10^-2

2 x 10^-2

1 x 10^-2

1,5 x 10^-2

3,0 x 10^-2

6,0 x 10^-2

32 x 10^-5

64 x 10^-5

130 x 10^-5

32 x 10^-5

7,9 x 10^-5

Dari percobaan 1, 2 dan 3, [NO] dibuat tetap sedangkan [H₂] diperbesar sebesar 2 kali dari semula, ternyata laju reaksi naik dua kali, berarti laju reaksi berbanding lurus dengan [H₂]

Jadi pada [NO] tetap, laju reaksi (v) ≈ k [H₂]¹

Pada percobaan 3, 4 dan 5, konsentrasi H₂ dibuat tetap, sedangkan konsentrasi NO diturunkan/diperkecil sebesar dua kali dari semula, ternyata laju reaksi turun sebesar 4 kali. Jadi pada [H₂] tetap maka laju reaksi berbanding lurus dengan kwadrat [NO]. Jadi laju reaksi (v) ≈ k [NO]²

Maka untuk reaksi stoikhiometris ; 2 NO + 2 H₂ → N₂ + 2 H₂O ungkapan persamaan laju reaksi adalah :

v = k [NO]²[H₂]

k adalah tetapan laju reaksi yang dapat dihitung sebagai berikut :

v = k [NO]²[H₂]

3,2 x 10^-5 = k (4 x 10^-2)² (1,5 x 10^-2)

3,2 x 10^-5 = k 2,4 x 10^-6

k =

Pangkat dari kosentrasi pada ungkapan persamaan laju reaksi menunjukkan orde (tingkat) reaksi. Jadi reaksi tersebut adalah orde 2 terhadap NO dan orde 1 terhadap H₂

Jadi orde (tingkat) reaksi total adalah (2 + 1) = 3.

Contoh Soal :

1. Untuk reaksi : S₂O₈^2- + 3I^- → 2SO₄^2- + I₃^- , diperoleh data sebagai berikut

Perco baan

Konsentrasi

Laju reaksi (v) M det^-1

S₂O₈^2- (M)

I ^– (M)

0,038

0,076

0,060

0,030

1,4 x 10^-5

2,8 x 10^-5

1,4 x 10^-5

Tentukan :

a. Orde reaksi terhadap S₂O₈^2–

b. Orde reaksi terhadap I^–

c. Orde reaksi total

Jawab :

a. Dari data percobaan dapat dilihat bahwa [I ^–] tetap, sedangkan [S₂O₈^2-] dinaikkan dua kali, ternyata laju reaksi juga naik sebesar dua kali jadi

[I ^–]₂ = [I^–]₁ , [S₂O₈^2–]₂ = 2 x [S₂O₈^2-]₁ dan v₂ = 2 x v₁ data ini menunjukkan x = 1

Atau dapat dilakukan dengan cara :

Mencari orde terhadap S₂O₈^2– = x, cari konsentrasi I^–(data 2 dan data 1)

Untuk menentukan orde reaksi terhadap I^- dapat dilakukan dengan membandingkan percobaan 2 terhadap 3, dimana [S₂O₈^2-] tetap, [I^-]₂ = 2 x [I^-]₃,dan v₂ =2 x v₃ maka y =1

Atau dapat dilakukan dengan cara :

Mencari orde terhadap I^–= y , cari konsentrasi S₂O₈^2– yang sama(data 2 dan data 3)

Orde reaksi total (x + y ) adalah : ( 1 + 1 ) = 2

2. Suatu percobaan tentang laju reaksi yang dilakukan terhadap reaksi : 2P + Q → P₂Q diperoleh data sebagai berikut :

Percobaan ke

[P] (mol L^-1)

[Q] (mol L^-1)

Waktu (det)

0,10

0,20

0,01

0,02

0,03

7,2

1,8

0,2

Tentukan : a. Orde reaksi terhadap P

b. Orde reaksi terhadap Q

c. Orde reaksi total

d. Persamaan Laju reaksi

Jawab :

Data yang diberikan pada kolom 4 adalah data waktu bukan laju reaksi, oleh karena itu data tersebut harus kita ubah menjadi data laju reaksi, dimana Laju reaksi berbanding terbalik dengan waktu ( v = ), sehingga tabel di atas dapat kita buat menjadi :