Dokumen tersebut membahas tentang kinetika reaksi kimia dan faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi seperti suhu, konsentrasi, luas permukaan, dan katalis.

1. KINETIKA REAKSI KIMIA
TIM DOSEN KIMIA DASAR FTP UB 2012

2. Laju reaksi menyatakan laju perubahan
konsentrasi zat-zat komponen reaksi setiap
satuan waktu:
• Laju pengurangan konsentrasi pereaksi per
satuan waktu
• Laju penambahan konsentrasi hasil reaksi per
satuan waktu
• Perbandingan laju perubahan masing-masing
komponen sama dengan perbandingan
koefisien reaksinya
Konsep Kinetika/
Laju Reaksi
t
M
V
][


3. Pada reaksi :
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g),
Laju reaksi :
- laju penambahan konsentrasi NH3
- laju pengurangan konsentrasi N2 dan H2.
Konsep Laju Reaksi

4. Laju reaksi dipengaruhi oleh :
Faktor-faktor yang
mempengaruhi Laju Reaksi
Suhu
Luas permukaan sentuhan/ Ukuran partikel
Konsentrasi
Katalis

5. Suhu
Kenaikan suhu dapat mempercepat laju reaksi
karena dengan naiknya suhu energi kinetik
partikel zat-zat meningkat sehingga
memungkinkan semakin banyaknya tumbukan
efektif yang menghasilkan perubahan

6. Suhu
Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reaksi:
Hubungan ini ditetapkan dari suatu percobaan, misal diperoleh
data sebagai berikut:
Suhu (oC) Laju reaksi (M/detik)
10
20
30
40
T
0,3
0,6
1,2
2,4
Vt

7. Suhu
Hubungan Kuntitatif perubahan suhu terhadap laju reaksi:
Dari data diperoleh hubungan:
Setiap kenaikan suhu 10 oC, maka laju mengalami kenaikan 2 kali
semula, maka secara matematis dapat dirumuskan
T T
tV V .


0
10
0 2
Dimana :
Vt = laju reaksi pada suhu t
Vo = laju reaksi pada suhu awal (to)

8. Konsentrasi
Konsentrasi mempengaruhi laju reaksi, karena banyaknya partikel
memungkinkan lebih banyak tumbukan, dan itu membuka peluang
semakin banyak tumbukan efektif yang menghasilkan perubahan.
Ilustrasi
Mana yang lebih mungkin terjadi tabrakan, di jalan lenggang atau
dijalanan padat?
?

9. Konsentrasi
Hubungan kuantitatif perubahan konsentrasi dengan laju reaksi
tidak dapat ditetapkan dari persamaan reaksi, tetapi harus
melalui percobaan.
Dalam penetapan laju reaksi ditetapkan yang menjadi patokan
adalah laju perubahan konsentrasi reaktan.
Ada reaktan yang perubahan konsentrasinya tidak
mempengaruhi laju reaksi:
on 



1x
1Vx[reaktan]
Vreaktan][
n

10. Konsentrasi
Pangkat perubahan konsentrasi terhadap perubahan laju
disebut orde reaksi
Ada reaksi berorde O, dimana tidak terjadi perubahan laju
reaksi berapapun perubahan konsentrasi pereaksi.
Ada reaksi berorde 1, dimana perubahan konsentrasi
pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 2 kali.
Ada reaksi berorde 2, dimana laju perubahan konsentrasi
pereaksi 2 kali menyebabkan laju reaksi lebih cepat 4 kali,
dst.
Orde Reaksi

11. Konsentrasi
Untuk reaksi
A + B  C
Rumusan laju reaksi adalah :
V =k.[A]m.[B]n
Dimana :
k = tetapan laju reaksi
m = orde reaksi untuk A
n = orde reaksi untuk B
Orde reakasi total = m + n

12. Konsentrasi
Rumusan laju reaksi tersebut diperoleh dari percobaan.
Misalkan diperoleh data percobaan untuk reaksi :
NO(g) + Cl2(g)  NOCl2(g)
Diperoleh data sebagai berikut :
Perc [NO] M [Cl2] M V M/s
1
2
3
4
0,1
0,1
0,2
0,3
0,1
0,2
0,1
0,3
4
16
8
?

13. Konsentrasi
1
22
4
8
1,0
2,0
][
][
][
1
3
1
3















m
V
V
NO
NO
VNO
m
m
m
m
Rumusan laju reaksi untuk reaksi tersebut adalah :
V = k.[NO]m.[Cl2]n
Orde NO = m Orde Cl2 = n
Percobaan 1 dan 3 Percobaan 1 dan 2
2
42
4
16
1,0
2,0
][
][
][
1
2
12
22
2















n
V
V
Cl
Cl
VCl
n
n
n
n

14. Konsentrasi
Maka rumusan laju reaksinya adalah :
V=k.[NO]1.[Cl2]2
Harga k diperoleh dengan memasukan salah satu data
percobaan
123
2
2
2
10.4
1,0.1,0
4
]].[[




sMk
k
ClNO
V
k

15. Konsentrasi
Maka laju reaksi pada percobaan 4 adalah :
V= k.[NO].[Cl2]2
V= 4.103.0,3. 0,32
V= 108 Ms-1

16. Luas Permukaan
Mana yang lebih luas permukaannya?
Sepotong tahu utuh atau sepotong tahu dipotong 4?

17. Luas Permukaan

18. Luas Permukaan
Perhatikan bahwa luas permukaan tahu utuh lebih kecil dari
tahu yang dipotong 4
Sekarang!
Mana yang lebih luas permukaannya, gula berukuran butir
kasar atau gula berukuran butiran halus?
Mana yang lebih mudah larut, gula yang berukuran butir
kasar atau yang berukuran butiran halus ?

19. Luas Permukaan
Luas permukaan mempercepat laju reaksi karena semakin
luas permukaan zat, semakin banyak bagian zat yang
saling bertumbukan dan semakin besar peluang adanya
tumbukan efektif menghasilkan perubahan
Semakin luas permukaan zat, semakin kecil ukuran
partikel zat. Jadi semakin kecil ukuran partikel zat, reaksi
pun akan semakin cepat.

20. Katalis
Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi.
Ada 2 jenis katalis :
1. Katalis aktif yaitu katalis yang ikut terlibat reaksi dan
pada akhir reaksi terbentuk kembali.
2. Katalis pasif yaitu katalis yang tidak ikut bereaksi, hanya
sebagai media reaksi saja.
Bagaimana katalis bekerja akan dibahas pada teori tumbukan

21. ORDE REAKSI
 Orde reaksi adalah jumlah pangkat konsentrasi-
konsentrasi yang menghasilkan suatu garis lurus
 Persamaan umum kinetika :
dA/dt = laju reaksi A
k = konstanta laju reaksi A
[A] = konsentrasi A
n = orde reaksi
 n
Ak-
dt
dA


22.  Untuk reaksi orde 0 :
 
kt-AA
kt-A-A
dtk-dA
k-
dt
dA
k-
dt
dA
Ak-
dt
dA
0t
0t
t
0
t
0
t
0
t
0
0






 
 

23. A0 = konsentrasi A pada waktu ke- 0
At = konsentrasi A pada waktu ke- t
k = konstanta laju reaksi
t = waktu
 Karakteristik dari reaksi orde nol  hubungan linier
antara reaktan atau produk dengan waktu
waktu
KonsentrasiA
waktu
KonsentrasiA
Slope = - k Slope = k

24. Waktu paruh (t1/2)
 Waktu yang dibutuhkan untuk
meluruh/hilangnya zat, menjadi separuhnya.
 Untuk orde nol :
o
o
k
A
t
2
2/1 

25. Waktu kadaluwarsa (t90)
 Waktu suatu zat telah terurai sampai tinggal
90% dari konsentrasi mula-mula (yaitu ,
terurai 10%).
 Untuk orde nol :
o
o
k
A
t


1,0
90

26.  Untuk reaksi orde 1 :
 
 
 
 
kt-AlnAln
kt-
A
A
ln
kt-dA
A
1
dtk-
A
dA
Ak-
dt
dA
Ak-
dt
dA
Ak-
dt
dA
0t
0
t
t
0
t
0
t
0
t
0
t
0
1








 
 

27.  Karakteristik orde I :
waktu
lnA
waktu
lnA
Slope = - k Slope = k

28. Waktu paruh (t1/2)
 Waktu yang dibutuhkan untuk
meluruh/hilangnya zat, menjadi separuhnya.
 Untuk orde pertama :
k
t
693,0
2/1 

29. Waktu kadaluwarsa (t90)
 Waktu suatu zat telah terurai sampai tinggal
90% dari konsentrasi mula-mula (yaitu , terurai
10%).
 Untuk orde pertama:
k
t
105,0
90 

30. Reaksi orde kedua
      BAk
dt
Bd
dt
Ad

  
 2
xak
dt
dx
bjikaa
xbxak
dt
dx



 
 

























 
xa
x
at
k
kt
xaa
x
kt
axa
dtk
xa
dx tx
1
0
11
00 2

31.   
)(
)(
log
)(
303,2
)(
)(
log
303,2
00
xba
xab
bat
k
kt
xba
xab
ba
dtk
xbxa
dx
bjikaa
tx













32. Waktu paruh (t1/2)
 Waktu yang dibutuhkan untuk
meluruh/hilangnya zat, menjadi separuhnya.
 Untuk orde kedua :
ka
t


1
2/1

33. Menentukan Orde reaksi
 Metode substitusi
 Metode Grafik
 Metode waktu paruh

34. 1) Metode substitusi
 Data yang terkumpul dari hasil pengamatan
jalannya suatu reaksi disubstitusikan ke dalam
bentuk integral dari berbagai orde reaksi.
 Jika menghasilkan k yang konstan , maka reaksi
dianggap berjalan sesuai orde tersebut

35. 2) Metode Grafik
Plot data pada grafik
 Untuk orde nol :
Konsentrasi diplot terhadap waktu linear
 Untuk orde pertama :
Log konsentrasi diplot terhadap waktu linear
 Untuk orde kedua :
1/konsentrasi diplot terhadap waktu linear

36. 3) Metode waktu paruh
 Hubungan antara waktu paruh dengan
seluruh konsentrasi jika seluruh reaktan
sama :
1
1
2/1 
 n
a
t
n adalah orde reaksi

37. KonsentrasiA(%)
Waktu

38.  Cara menentukan apakah suatu reaksi orde 0 atau 1
1. Plot data sumbu y (misal : konsentrasi A) vs
sumbu x (waktu)  regresi linier : y = bx + a 
didapatkan juga R2 (koefisien korelasi).
2. Plot data ln A (sumbu y) vs waktu (sumbu x) 
regresi linier : y = bx + a  didapatkan juga R2
3. Bandingkan kedua R2 tersebut, yang paling
mendekati R2 = 1  dipilih. Jika (1) yang
mempunyai R2 lebih mendekati 1 maka orde 0.
Jika (2) mempunyai R2 lebih mendekati 1 maka
orde 1

39. Contoh :
Suatu percobaan tentang kerusakan vitamin C
selama proses sterilisasi (121,1 0C) sari buah anggur
memperoleh data sebagai berikut :
Tentukan nilai k dan perkirakan pada waktu berapakah kadar
vitamin C sebesar 50 % !
Waktu
(menit)
Kadar Vit. C
(%)
0 100
5 90
10 79
15 68
20 54

40. Plot Orde 0
y = -2,28x + 101
R2
= 0,996
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 20 25
Waktu (menit)
(VitaminC(%)
Plot Orde 1
y = -0,0303x + 4,6391
R2
= 0,9762
3,9
4
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
4,6
4,7
0 5 10 15 20 25
Waktu (menit)
Ln(VitaminC)

41. Dari kedua plot (orde 0 dan orde 1) maka diperoleh :
 Plot orde 0 : y = - 2,28x + 101 dengan R2 = 0,996
 Plot orde 1 : y = - 0,0303x + 4,6391 dengan R2 =
0,9762
Dari kedua plot tersebut maka reaksi tersebut
mempunyai orde 0  R2 lebih mendekati 1 dibanding
R2 pada plot orde 1. Sehingga persamaan reaksi
penurunan vitamin C adalah :
y = - 2,28x + 101
dari persamaan tersebut didapatkan slope = - 2,28
dan intersep = 101
slope = k  nilai k = 2,28 / menit
Tanda negatif (-) atau positif (+) pada slope
persamaan menunjukkan : jika (+) berarti
penambahan; jika (-) berarti pengurangan

42.  Persamaan : y = - 2,28x + 101
50 = - 2,28x + 101
- 51 = - 2,28x
x = 22,37
Jadi kadar vitamin C tinggal 50 % ketika waktu
sterilisasi 22,37 menit.

43. PENGARUH SUHU TERHADAP
LAJU REAKSI
 PERSAMAAN ARRHENIUS
k = konstanta laju reaksi
k0 = faktor frekuensi reaksi
R = konstanta gas (1,987 kal / g-mole K)
Ea = energi aktivasi, yang nilainya dianggap konstan
pada suatu kisaran suhu tertentu
 Energi aktivasi diartikan sebagai suatu tingkat energi minimum yang
diperlukan untuk memulai suatu reaksi.















T
1
R
E
-
0
RT
E
-
0
T
1
-
T
1
R
Ea
-
0
RT
E
-
0
RT
E
-
00
aa
0
a
0
a
e.ke.kk
e
k
k
e.Ake.Ak

45.  Persamaan Arrhenius juga dapat dinyatakan dalam
bentuk :
Persamaan di atas merupkan persamaan garis lurus
(linier), dengan 1/T sebagai sumbu X dan ln k sebagai
sumbu Y. Dengan demikian, slope dari kurva tersebut
adalah – Ea / R.





T
1
R
E
-klnkln a
0

47. Q10
 Q10 didefinisikan sebagai berapa kali perubahan laju
reaksi jika suhu berubah 10 0C. Jika laju reaksi
meningkat menjadi 2 kalinya saat suhu dinaikkan 10
0C, maka Q10 = 2.
 Untuk reaksi perubahan warna dan flavor secara
enzimatis, degradasi pigmen natural, pencoklatan
non enzimatis, dan laju pertumbuhan mikrobia
biasanya besarnya Q10 = 2.

48.  
 























12
21
T
1
-
T
1
R
Ea
-
1
012012
10
12
1
2
10
T-T
1012
10
22
11
e
k
k
Arrheniuspersamaandalam
TTdanT;T;kkk;kSubstitusi
Qln
10
T-T
k
k
ln
Qkk
:Qdefinisidari
Tpadareaksilajukonstantak
Tpadareaksilajukonstantak

49. eQ
TT
10
)(Qln
R
Ea
Qpersamaansubtitusi
TT
T-T
R
Ea
-
k
k
ln
T
1
T
1
R
Ea
-
k
k
ln
21TT
10
R
Ea
10
12
10
10
12
21
1
2
121
2












































50. Nilai Z
 Nilai z didefinisikan sebagai perubahan suhu yang diperlukan
untuk mengubah laju reaksi sebesar 1 log cycle.
  21
12
12
1
2
)T(T
12
TT
R
Ea
(10)ln
z
TT
1
R
Ea
z
(10)ln
:arrheniuspersamaandanatasdipersamaandari
(10)ln
z
T-T
k
k
ln
(10)kk
12




















z

51. Contoh :
Kinetika reaksi inaktivasi enzim polifenol oksidase pada jamur
mengikuti orde 1 dan konstanta laju reaksinya pada 50 0C, 55 0C,
dan 60 0C adalah 0,019; 0,054; dan 0,134 / menit. Tentukan energi
aktivasi, nilai z, dan Q10 !
Jawab :
Regresi linier 1 / T (sumbu x) vs ln k (sumbu y)
Suhu (0C) T (0K) 1 / T K (1/menit) ln k
50 323 0,003096 0,019 - 3,96332
55 328 0,003049 0,054 - 2,91877
60 333 0,003003 0,134 - 2,00992

52. y = -21016x + 61,12
R2
= 0,999
-4,5
-4
-3,5
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,00298 0,003 0,00302 0,00304 0,00306 0,00308 0,0031 0,00312
1/T
lnk

53. Slope = - 21016
- Ea / R = - 21016  Ea = 21016 x 1,987
= 41758,792 kal / gmol
= 41,76 kkal / gmol
7,028Q
1,95
(333)(323)
1
(21016)10
TT
1
R
Ea
10)(Qln
eQ
10
21
10
TT
10
R
Ea
10
21





























54. C11,8333)x(323
21016
(10)ln
TT
R/Ea
(10)ln
z
0
21



55.  Penyedap rasa berbentuk bubuk dalam kemasan sachet
akan mengalami penurunan mutu aroma selama
penyimpanan. Pengujian aroma selama penyimpanan
dilakukan dengan uji sensoris. Data skor sensori
penyedap rasa tersebut adalah :
Suhu Pengujian (0C) Waktu (hari) Skor Sensori
40 0
3
6
9
12
8
7,93
7,86
7,83
7,79
45 0
3
6
9
12
8
7,86
7,72
7,59
7,41
50 0
3
6
9
12
8
7,69
7,31
7,03
6,66

56. Pertanyaan :
1. Tentukan persamaan kinetika reaksi penurunan aroma
selama penyimpanan! Tentukan juga orde reaksinya!
2. Tentukan nilai k untuk masing-masing suhu pengujian!
3. Tentukan energi aktivasi! Gunakan plot Arrhenius!
4. Tentukan Q10!
Jawab :

57. y = -0.0173x + 7.986
R² = 0.9699
7.75
7.8
7.85
7.9
7.95
8
8.05
0 2 4 6 8 10 12 14
Skorsensoris
Waktu (hari)
Plot Orde 0 suhu 40 C
y = -0.0483x + 8.006
R² = 0.9968
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
8
8.1
0 2 4 6 8 10 12 14
Skorsensoris
Waktu (hari)
Plot Orde 0 Suhu 45 C
y = -0.1113x + 8.006
R² = 0.9983
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 2 4 6 8 10 12 14
Skorsensoris
Waktu (hari)
Plot Orde 0 Suhu 50 C

58. y = -0.0022x + 2.0777
R² = 0.971
2.05
2.05
2.06
2.06
2.07
2.07
2.08
2.08
2.09
0 2 4 6 8 10 12 14
Lnskorsensoris
Waktu (hari)
Plot Orde 1 Suhu 40 C
y = -0.0063x + 2.0806
R² = 0.9956
1.99
2.00
2.01
2.02
2.03
2.04
2.05
2.06
2.07
2.08
2.09
0 2 4 6 8 10 12 14
Lnskorsensoris
Waktu (hari)
Plot Orde 1 Suhu 45 C
y = -0.0152x + 2.0823
R² = 0.9972
1.85
1.90
1.95
2.00
2.05
2.10
0 2 4 6 8 10 12 14
Lnskorsensoris
Waktu (hari)
Plot Orde 1 Suhu 50 C

59. Dipilih orde 0 karena nilai R2 lebih mendekati 1. Nilai k
masing-masing suhu :
Suhu (0C) k Suhu (K) 1 / T Ln k
40 0,0173 313 0,00319 - 4,057
45 0,0483 318 0,00314 - 3,030
50 0,1113 323 0,00309 - 2,196
y = -18828x + 56.124
R² = 0.9975
-4.5
-4
-3.5
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.00308 0.0031 0.00312 0.00314 0.00316 0.00318 0.0032
Lnk
1 / T
Plot Arrhenius

60. Evaluasi
Dalam bejana bervolume 10 L, mula-mula terdapat 5 mol gas
NO2. Gas tersebut mengalami penguraian menurut reaksi :
2 NO2(g)  2 NO(g) + O2(g).
Setelah tiga jam tersisa 1,4 mol gas NO2. Tentukan
a.Laju reaksi penguraian gas NO2!
b.Laju pembentukan gas NO!
c.Laju pembentukan gas O2!

61. Evaluasi
Diketahui reaksi A + B + C  D. Jika persamaan
laju reaksi reaksi tersebut v = k.[B]2.[C]1, berapa
kali perubahan laju reaksinya bila konsentrasi
masing-masing komponen pereaksi diperbesar 2
kali semula?

62. Evaluasi
Dari percobaan reaksi A + B  AB, diperoleh data sebagai berikut
Perc [A] M [B] M V M/s
1
2
3
4
1,3.10-2
6,5.10-3
3,9.10-2
1,3.10-2
2,1.10-2
1,05.10-2
4,2.10-2
1,05.10-2
1,4.10-1
3,5.10-2
8,4.10-1
7.10-2
Tentukan
A. Orde reaksi untuk A dan B
B. Persamaan laju reaksi
C. Harga tetapan laju reaksi
D. Laju reaksi jika konsentrasi A 0,026 M dan konsentrasi B
0,021 M

63. Evaluasi
Jika laju suatu reaksi meningkat 2 kali lebih cepat setiap
kenaikan suhu 15oC dan pada suhu 30oC lajunya 3.10-3 M/s,
berapakah laju reaksinya pada 105oC?

64. Evaluasi
Dari data berikut :
Perc Fe [HCl] M Suhu oC
1
2
3
4
5
Serbuk
Kepingan
Serbuk
Kepingan
Serbuk
0,1
0,1
0,3
0,1
0,1
25
25
50
50
50
Urutkan kelajuan reaksinya dari yang paling lambat ke yang paling cepat