Laju reaksi (r) menyatakan kecepatan perubahan konsentrasi zat dalam suatu reaksi kimia setiap satuan waktu.
Formulasi Laju Reaksi:
- Pengurangan Reaktan (A): r = − Δ[A] ∕ Δt
- Pertambahan Produk (B): r = + Δ[B] ∕ Δt
Satuan Baku:
r : M ∕ s atau mol L⁻¹ s⁻¹
2. Teori Tumbukan
Reaksi kimia terjadi akibat tumbukan antarpartikel. Agar menghasilkan reaksi, tumbukan harus berupa Tumbukan Efektif, dengan syarat:
- Arah Orientasi: Partikel harus bertumbukan pada posisi yang tepat.
- Energi Aktivasi (Eₐ): Energi minimum yang harus dimiliki partikel agar dapat melampaui hambatan energi untuk bereaksi.
3. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi
- Konsentrasi: Semakin tinggi konsentrasi, jumlah partikel per satuan volume semakin banyak, sehingga frekuensi tumbukan efektif meningkat.
- Luas Permukaan: Berlaku untuk zat padat. Semakin halus ukuran partikel (serbuk), semakin luas bidang sentuh yang tersedia, sehingga laju reaksi semakin cepat.
- Suhu: Kenaikan suhu meningkatkan energi kinetik partikel. Partikel bergerak lebih cepat dan jumlah partikel yang mencapai Eₐ bertambah.
- Katalis: Zat yang mempercepat laju reaksi dengan cara menurunkan nilai Energi Aktivasi (Eₐ). Katalis tidak terkonsumsi secara permanen dalam reaksi.
4. Hukum Laju dan Orde Reaksi
Persamaan laju reaksi ditentukan melalui data eksperimen terhadap konsentrasi reaktan.
Persamaan Umum:
r = k [A]ˣ [B]ʸ
Keterangan Simbol:
- k : Konstanta laju reaksi (nilainya dipengaruhi oleh suhu).
- [A], [B] : Konsentrasi molar reaktan (M).
- x : Orde reaksi terhadap zat A.
- y : Orde reaksi terhadap zat B.
- x + y : Orde reaksi total.
5. Karakteristik Orde Reaksi
- Orde Nol (0): Laju reaksi tetap, tidak dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi reaktan.
- Orde Satu (1): Laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi. Jika konsentrasi naik 2x, laju naik 2x.
- Orde Dua (2): Laju reaksi berubah secara kuadratik. Jika konsentrasi naik 2x, laju naik 4x (2²).
6. Hubungan Suhu terhadap Laju & Waktu
Jika laju reaksi meningkat n kali setiap kenaikan suhu sebesar ΔT, maka berlaku:
Laju Akhir (v₂):
- v₂ = v₁ × n⁽ᵀ² ⁻ ᵀ¹⁾ ∕ ᵟᵀ
Waktu Akhir (t₂):
- t₂ = t₁ × (1∕n)⁽ᵀ² ⁻ ᵀ¹⁾ ∕ ᵟᵀ
Keterangan: T₁ = suhu awal, T₂ = suhu akhir.
Contoh Soal: Menentukan Persamaan Laju Reaksi
Data Eksperimen Reaksi: 2NO + Br₂ ➔ 2NOBr
Diberikan data percobaan sebagai berikut:
| Percobaan | [NO] (M) | [Br₂] (M) | Laju Reaksi (M ∕ s) |
| 1 | 0.1 | 0.1 | 12 |
| 2 | 0.1 | 0.2 | 24 |
| 3 | 0.2 | 0.1 | 48 |
Pertanyaan:
- Tentukan orde reaksi terhadap NO (x).
- Tentukan orde reaksi terhadap Br₂ (y).
- Tuliskan persamaan laju reaksinya.
Penyelesaian:
1. Menentukan Orde Br₂ (y):
Bandingkan percobaan 1 dan 2 (di mana [NO] tetap):
- ( [Br₂]₂ ∕ [Br₂]₁ )ʸ = r₂ ∕ r₁
- ( 0.2 ∕ 0.1 )ʸ = 24 ∕ 12
- ( 2 )ʸ = 2
y = 1 (Orde terhadap Br₂ adalah 1)
2. Menentukan Orde NO (x):
Bandingkan percobaan 1 dan 3 (di mana [Br₂] tetap):
- ( [NO]₃ ∕ [NO]₁ )ˣ = r₃ ∕ r₁
- ( 0.2 ∕ 0.1 )ˣ = 48 ∕ 12
- ( 2 )ˣ = 4
- ( 2 )ˣ = 2²
x = 2 (Orde terhadap NO adalah 2)
3. Persamaan Laju Reaksi:
Masukkan nilai x dan y ke dalam persamaan umum:
r = k [NO]² [Br₂]¹ atau cukup ditulis r = k [NO]² [Br₂]