Penentuan Pers. Laju Dan Orde Reaksi 53567

PENENTUAN PERSAMAAN LAJU DAN ORDE REAKSI

• Ada beberapa cara untuk menentukan persamaan laju dan orde reaksi yaitu METODE INTEGRAL

METODE GRAFIK

METODE LAJU AWAL

METODE WAKTU FRAKSI

Metode Integral • Dengan metode ini harga k dihitung dengan persamaan laju bentuk integral dari data konsentrasi dan waktu. Untuk reaksi, Orde satu k =

ln

Orde dua k =

• Harga a adalah konstan tetapi harga (a – x ) bergantung pada waktu. Jika harga k yang diperoleh dari berbagai-bagai waktu adalah konstan misalnya dari persamaan reaksi orde satu, orde reaksi adalah satu.

Contoh Reaksi penguraian N2O5 dalam larutan CCl4 pada suhu 30oC, N2O5 → NO2 + ½ O2 diperoleh data sebagai berikut : No

Waktu (s)

Volume O2 (Vt, mL)

1

0

0

2

2400

15,6

3

4800

27,65

4

7200

37,70

5

9600

45,85

6

~

84,85

Tentukan Orde reaksinya ???

jawaban Rumus untuk orde satu k=

ln

Pada t = 2400, Pada t = 4800, Pada t = 7200, Pada t = 9600, Oleh karena harga k konstan, maka reaksi di atas adalah reaksi orde kesatu.

Metode Grafik • Orde suatu reaksi dapat ditentukan dengan cara membuat grafik dari data eksperimen. Misalnya untuk reaksi orde kesatu telah diturunkan. log [A] = t + log [A]o ATAU log (a – x) = t + log a • Dari aljabar diketahui bahwa fungsi garis lurus adalah y = ax + b. Jika diterapkan pada persamaan untuk reaksi orde kesatu. log [A] = t + log [A]o y ax + b • Dengan demikian jika log [A] dialurkan terhadap t dan diperoleh garis lurus maka orde reaksi adalah satu.

Aluran Konsentrasi Reaksi Orde nol Orde satu Orde dua

Persamaan untuk Garis Lurus [A] = -k t + [A]O log [A] = t + log [A]o

=kt+

[A]o [A]

arah lereng = -k

Aluran Linier [A] → t log [A] → t →t

log [A]o [A]

arah lereng =

arah lereng = k o

Waktu (orde nol)

Waktu (orde kesatu)

Waktu (orde kedua)

Contoh Reaksi penguraian glukosa (G) menghasilkan data :

Glukosa (mol mL-1) : 56 t (menit) :0

55,3 45

53,0 200

52,5 240

Buktikan bahwa reaksi adalah orde satu dengan cara metode grafik ???

jawaban Data di atas dapat diubah menjadi In [G] = 4,025 4,013 3,970 t =0 45 200

3,961 240

Grafik satu reaksi untuk penguraian glukosa dalam larutan In a

4.04 4.02 4 3.98 3.96 3.94 0

50

100

150

200

250

300

Waktu (menit)

Dapat dilihat pada grafik In [G] dengan t bahwa keempat titik hampir berada dalam garis lurus, sehinggga merupakan bukti bahwa reaksi berorde satu.

Metode laju awal Dalam metode ini dilakukan sederetan eksperimen dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Kemudian dengan membandingkan laju awal, maka akan ditarik kesimpulan tentang orde reaksi.

Contoh Misalkan untuk reaksi 2N2O5 (g)  4 NO2 (g)+ O2 (g) Diperoleh data reaksi sebagai berikut : No

Konsentrasi awal

Laju awal

1

1,0 X 10-2

4,8 X 10-6

2

2,0 X 10-2

9,6 X 10-6

Tentukan Orde reaksinya ???

jawaban

Laju = k[N2O5]x jika konsentrasi menjadi 2 kali laju’ = k 2[N2O5]x laju’ = k 2x [N2O5]x Laju menjadi 2x kali yaitu dua kali Jadi, 2x = x = 1 Sehingga untuk reaksi tersebut orde reaksinya adalah satu

Cara waktu fraksi Metoda ini hanya digunakan untuk reaksi-reaksi yang berkaitan dengan zat-zat yang mempunyai konsentrasi sama dan biasanya digunakan waktu paro

Wakto paro Reaksi orde kesatu t1/2 = 0,639/k Reaksi orde kedua t1/2 = 1/k a Reaksi orde ketiga t1/2 = 3/2k a2

Pada umumnya waktu paroh untuk reaksi orde ke n, berbanding terbalik dengan konsentrasi awal dengan pangkat n-1

t1/2 =

1 n 1 [ A]0

Contoh

A → X. Konsentrasi A mula-mula 0,8 M dan setelah 25,6 menit tinggal 0,4 M. Jika konsentrasi A mulamula 0,4 M, diperlukan waktu 6,4 menit supaya tinggal separonya. Tentukan orde reaksi !

jawaban

(25,6) (0,8)n = (6,4) (0,4)n (0,8/0,4)n = (25,6/6,4) 2n = 4 n=2 Jadi, orde reaksi adalah 2

Soal latihan 1. Asetaldehida terurai jika dipanaskan sesuai dengan reaksi CH3CHO  CH4 + CO Data yang diperoleh sebagai berikut [CH3CHO] (mol L-1) Laju (mot L-1 s-1) 1. 1,8 x 10-3 1,01 x 10-4 2. 4,05 x 10- 3 3,39 x 10-4 3. 6,15 x 10 -3 6,35 x 10- 4 Hitung persamaan laju dan tetapan Laju 2. Pada suhu 1370 K gas NO terurai menjadi N2 dan O2 menurut reaksi orde 2 2 NO (g)  N2(g) + O2(g) Dalam selang waktu 2000 detik gas NO berkurang dari 2,8 x 10-3 mol L-1 menjadi 2,0 x10-3 mol L-1. Hitung tetapan laju reaksi. 3. Karbon -14 adalah radioaktif,dengan waktu paro 5600 tahun. Hitung umur sepotong kayu yang memberikan 7,5 cacah per menit pergram, jika dibandingkan dengan kayu yangbaru ditebang yang memberikan 15 cacah per menit? 4. Waktu paro peluruhan radioaktif thourium -234 adalah 24 hari a. Hitung tetapan laju peluruhan b. Hitung waktu yang diperlukan agar 80% thorium meluruh

KUNCI JAWABAN 1. Perhatikan eksperimen 1 dan 2

Jika eksponen [CH3CHO] = x (2,25)x = 3,36 ; x = Jadi orde reaksinya adalah 1,5 terhadap CH3CHO Laju = k [CH3CHO]1,5 k=

2. Untuk reaksi orde 2 berlaku kt = k x 2000 s =

k= 3. 2,303 log 2,303 log N0 = jumlah cacah kayu yang baru N = jumlah cacah setelah waktu t Waktu paro = t1/2 = k= 2,303 log 2,303 log 2 = 1,24 x 10-4 t t = 5591 tahun

4. a. Peluruhan radioaktif mengikuti hukm reaksi orde satu t1/2 = k= k = 3,34 x 10-7 s-1 b. Setelah 80% thorium meluruh, jumlah awal thorium sebanyak a, menjadi 0,20a kt =2,303 log 3,342 x 10-7 x t = 2,303 log 3,342 x 10-7 x t = 2,303 log 5 t = 56 hari