Laju Reaksi : Faktor yang mempengaruhi dan Contoh Soalnya

Mendengar kata laju reaksi, biasanya langsung terbayang reaksi kimia yang rumit. Perlu rumus dan hitung-hitungan yang sulit.

Wajar saja. Selama ini kimia sering diidentikkan dengan fisika, yang mana setingkat lebih mudah dari matematika.

Padahal tidaklah begitu. Semua itu merupakan ilmu alam, yang memiliki satu konsep kunci.

Begitu konsep kuncinya dipahami, menguraikan laju reaksi, persamaan laju reaksi, dan soal-soalnya akan sangat mudah.

Pengertian Laju Reaksi

Mari kita mulai dari konsep dasarnya, mengenai apa itu laju reaksi.

Kata laju dalam kimia bisa disama artikan dengan kata cepat. Lain halnya dengan fisika, laju dan cepat punya perbedaan terkait arah.

Dalam kimia, 2 hal tersebut dianggap sama.

Sedangkan istilah reaksi, merujuk kepada perubahan yang terjadi saat suatu benda mengalami pengaruh dari luar.

Misalnya saat garam kena pengaruh air, menjadi larut dan tak terlihat. Dikatakan garam bereaksi dengan air (reaksi fisika).

Sedangkan contoh reaksi kimia antara oksigen dan karbohidrat, menghasilkan senyawa yang sama sekali berbeda, yaitu air dan karbon dioksida.

Jadi, sudah dapat menyimpulkan apa yang dimaksud dengan konsep laju reaksi?

Tepat sekali. Laju reaksi adalah kecepatan perubahan reaktan menjadi produk.

Reaktan dapat diartikan sebagai unsur atau senyawa awal yang mengalami reaksi.

Unsur atau senyawa yang terbentuk dari hasil tersebut dinamakan dengan produk.

Apa yang diukur dari reaktan dan produk tersebut? Jumlah zat atau konsentrasinya (dalam bahasa kimia disebut “Molar”).

Dan karena merupakan kecepatan, maka berarti ia dilihat per satuan waktu.

Rumus Laju Reaksi

Jadi dari konsep tersebut, kita dapat menurunkan rumus laju reaksi tanpa harus menghafalnya. 

Yaitu: perubahan konsentrasi reaktan menjadi produk dibagi dengan jumlah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan reaksi.

Pada rumus di atas, dianggap bahwa A adalah reaktan, sedangkan B adalah produk. 

Perhatikan bahwa kecepatan bereaksi kedua zat tersebut adalah sama.

Artinya, laju atau kecepatan perubahan reaktan, sama dengan laju pembentukan produk. Karena mereka menggunakan waktu yang sama.

Tanda negatif di depat laju reaksi reaktan menandakan bahwa reaktan sedang “dirombak” atau “dihancurkan” untuk membentuk produk.

Persamaan Laju Reaksi

Persamaan laju reaksi merupakan persamaan yang menggambarkan kecepatan bereaksi dari zat-zat yang berbeda jika direaksikan.

Dalam persamaan ini, ada 2 atau lebih zat yang direaksikan bersama.

Misalkan A dan B adalah reaktan, sedangkan C dan D adalah produk hasil reaksi, maka perubahan zatnya seperti ini.

Huruf A, B, C, dan D besar menandakan jenis zatnya. Sedangkan huruf a, b, c, dan d kecil menandakan angka pengalinya. Atau bahasa kimianya koefisien reaksi.

Karena tidak selalu 2A akan menghasilkan 2C, 3B menghasilkan 3D, dan seterusnya.

Perubahan kimiawi akan menghasilkan hitungan zat yang berbeda, tapi total materi sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. 

Contoh: 4H + O2 = 2H2O.

Dalam reaksi tersebut, kalau kita hitung jumlah unsur H adalah 4, sedangkan unsur O adalah 2.

Hitungan zatnya berbeda (4 + 1 = 2), tapi jumlah materi akhirnya adalah sama (4H dan 2O).

Dengan catatan, bahwa reaksi tersebut dianggap terjadi dalam kondisi tertutup. Artinya tidak ada pengaruh dari luar baik berupa energi, materi, ataupun katalis.

Karena laju reaksi perombakan A dan B sama dengan kecepatan pembentukan C dan D, maka kita cukup menghitung salah satunya saja.

Karena itu persamaan hukum laju reaksi dirumuskan sebagai berikut:

v = velocity atau laju atau kecepatan reaksi

k = tetapan/konstanta

A dan B = reaktan (tanda kurung [A] dan [B] menandakan ia berada dalam konsentrasi tertentu).

x dan y = orde reaksi.

Dalam persamaan tersebut mungkin kalian temukan istilah baru seperti konstanta laju reaksi dan orde reaksi.

Agar tidak bingung, kita akan bahas masing-masingnya secara khusus.

1. Konstanta Laju Reaksi

Konstanta laju reaksi dapat disebut sebagai hasil dari perbandingan antara kecepatan reaksi dengan konsentrasi larutan.

Misalnya, dalam sebuah reaksi, larutan [A] dengan konsentrasi x, bereaksi dengan kecepatan v. Maka persamaannya adalah v = k . [A].

Jika konstanta k dapat diperoleh dengan cara membagikan v dengan [A].

Persamaan tersebut menjadi: 

Perbandingan tersebut memiliki nilai yang tetap atau konstan, dan didapat dari hasil percobaan. Dengan catatan bahwa jenis reaktannya sama.

Nilai akan berubah dengan mengubah salah satu dari 3 faktor yang mempengaruhi konstanta laju reaksi berikut. 

  1. Jenis reaktannya. Reaksi 2 zat dengan 3 zat akan menghasilkan nilai tetapan yang berbeda. Begitu juga reaksi zat A dan B akan menghasilkan konstanta yang berbeda dengan reaksi zat B dan C.
  2. Suhu. Reaksi zat A dan B pada suhu 40 Celcius akan menghasilkan tetapan yang berbeda dengan pada suhu 700 Celcius. Umumnya semakin tinggi suhu, reaksinya akan semakin cepat, nilai k nya semakin besar.
  3. Katalis. Yaitu zat yang keberadaannya mempercepat reaksi, tapi di akhir, tetap seperti tidak bereaksi.

2. Orde Reaksi

Orde reaksi merupakan nilai reaktivitas suatu zat tersebut dalam reaksi. Nilai ini didapat dari percobaan dan bukan merupakan hasil perhitungan koefisien stoikiometri.

Misalkan pada reaksi berikut ini.

Diketahui bahwa koefisien stoikiometri dari HgCl2 adalah angka di depannya, yaitu 2. Sedangkan koefisien dari C2O42- adalah 1.

Hal itu berbeda dari orde reaksinya. Karena dalam percobaan, diketahui bahwa orde reaksi  2HgCl2 adalah 1 dan orde reaksi C2O42-  adalah 2.

Apa pengaruh dari orde reaksi ini?

Orde reaksi sangat menentukan kecepatan reaksi dari reaktan dalam proses reaksi tersebut. 

Misalnya, dari contoh reaksi di atas, 2HgCl2  + C2O42-   didapat bahwa orde reaksi total adalah 1 + 2 = 3. Maka grafiknya akan sangat tajam.

Pengaruh orde reaksi terhadap laju reaksi akan lebih mudah digambarkan dengan grafik berikut.

Jika nilai orde reaksi total = 0, maka grafiknya seperti ini.

Yang berarti, seberapapun konsentrasi reaktan ditingkatkan, maka kecepatan atau laju reaksinya akan selalu sama, tidak berubah.

Atau bisa disebut bahwa konsentrasi zat tidak berpengaruh terhadap laju reaksi.

Misalkan konsentrasi zat [X] ditambahkan menjadi 2, 3, atau 10 kali lipat, maka kecepatan reaksi akan tetap sama.

Sedangkan jika nilai orde reaksi total = 1, maka grafiknya akan seperti berikut.

Dapat diartikan bahwa laju reaksi sebanding sama besar dengan konsentrasi zat yang direaksikan.

Artinya penambahan konsentrasi reaktan akan meningkatkan kecepatan atau laju reaksi secara linier.

Misalkan konsentrasi zat [X] ditambahkan menjadi 2 kali lipat, maka kecepatan reaksi akan meningkat 2 kali lipat juga.

Sedangkan jika nilai orde reaksi total = 2, maka grafiknya akan mengikuti grafik persamaan kuadrat seperti berikut.

Yang berarti bahwa penambahan konsentrasi larutan akan meningkatkan kecepatan reaksi secara eksponensial (dalam kasus ini, pangkat 2).

Misalkan konsentrasi zat [X] ditambahkan menjadi 2 kali lipat, maka kecepatan reaksi meningkat bukan 2, tapi 22 = 4 kali lipat.

Teori Tumbukan dalam Menjelaskan Laju Reaksi

Konsep teori ini adalah bahwa reaksi antara zat terjadi karena terjadinya tumbukan/tabrakan partikel reaktannya.

Tentu tidak setiap tumbukan menghasilkan reaksi. Tumbukan tersebut harus mencapai kekuatan atau tingkat energi tertentu dan terjadi pada arah yang tepat.

Jika misalnya terdapat 2 partikel bertumbukan, tapi energinya kurang, maka tidak akan terjadi reaksi.

Dan juga jika misalnya partikel tersebut bertumbukan dengan energi yang cukup, namun arahnya sedikit meleset, bisa jadi tidak bereaksi.

Dari teori tumbukan ini, kita dapat menjelaskan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Hingga saat ini, dari hasil berbagai percobaan, ditemukan sedikitnya 6 faktor yang ikut menentukan kecepatan reaksi, yaitu:

  1. Luas bidang / permukaan yang bereaksi
  2. Suhu
  3. Tekanan
  4. Molaritas
  5. Konsentrasi
  6. Katalis

Agar pemahaman kalian menjadi lebih jelas, mari kita kupas faktor laju reaksi tersebut satu persatu.

1. Luas Permukaan Reaksi

Dua buah gelas, masing-masing dilarutkan gula batu dan gula pasir dengan berat yang sama.

Mana yang akan cepat larut?

Jawabannya jelas, gula pasir akan lebih cepat larut.

Memang hal ini adalah percobaan fisika, tapi hal yang sama terjadi pada percobaan kimiawi.

Sebabnya adalah permukaan reaksi yang lebih luas menjadikan reaksi dapat terjadi di berbagai tempat.

Semakin banyak area reaksi terjadi, semakin tinggi kecepatan reaksinya.

Hubungan antara luas permukaan sentuhan pereaksi dengan laju reaksi dapat digambarkan seperti pada grafik berikut.

Perhatikan bahwa pada partikel halus, penambahan jumlah pereaksi pada proses akan mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

Sedangkan pada partikel kasar, waktu yang dibutuhkan untuk mencapai konsentrasi maksimal relatif lebih lama.

Jadi, semakin halus partikel, semakin banyak tumbukan partikel dapat terjadi, dan semakin cepat laju reaksinya.

2. Suhu

Kalau kalian pernah minum teh, di gelas mana yang gulanya lebih cepat larut, air panas atau air dingin?

Jelas air panas.

Semakin tinggi suhu dalam sebuah proses reaksi, semakin cepat reaksi tersebut terjadi.

Meski pada contoh gula yang larut adalah reaksi fisika, pada reaksi kimia hal yang sama terjadi.

Apa sebabnya?

Panas pada dasarnya merupakan sebuah bentuk energi. Partikel-partikel zat pada suhu tinggi akan bergerak lebih cepat dan lebih kuat. Ini meningkatkan kuantitas dan kualitas tumbukan.

Akibatnya reaksi lebih sering terjadi dan laju reaksi pun meningkat.

Jadi, lain kali ketika kalian membuat es teh, pastikan melarutkan gulanya pada air hangat, baru diberikan es. Agar gula tersebut larut dengan sempurna.

3. Tekanan

Efek tekanan adalah memampatkan ruang reaksi. Ruang reaksi yang dimampatkan akan membuat peluang terjadinya tumbukan lebih besar.

Frekuensi tumbukan yang lebih besar pada akhirnya akan meningkatkan kemungkinan terjadinya reaksi.

Selain itu, meningkatnya tekanan akan ikut menaikkan suhu. Peningkatan energi ini akan semakin memudahkan tercapainya energi aktivasi untuk memulai proses reaksi.

4. Molaritas

Molaritas merujuk kepada tingkat kepadatan partikel dalam volum tertentu. Bahasa mudahnya kekentalan partikel tersebut.

Semakin tinggi molaritas, berarti jumlah mol partikel tersebut semakin banyak. Semakin banyak partikel, tentu membuat reaksi lebih mudah terjadi.

Satu liter zat A dengan molaritas yang tinggi, akan lebih cepat laju reaksinya dibandingkan 1 liter zat yang sama, namun dengan molaritas yang lebih rendah.

5. Konsentrasi

Jika molaritas merujuk pada kepadatan atau kekentalan partikel, konsentrasi merujuk pada jumlah volume yang terlibat reaksi.

Semakin banyak volumenya, semakin banyak partikel yang terlibat, semakin cepat pula laju reaksinya.

6. Katalis

Katalis merupakan zat yang membantu mempercepat laju reaksi dengan cara menurunkan tingkat energi aktivasi.

Katalis bisa jadi ikut bereaksi, bisa jadi tidak. Tapi di akhir, ia akan ada dalam kondisi seperti semula.

Misalnya, zat A direaksikan dengan zat B dengan pola reaksi A + B = AB.

A dan B membutuhkan energi tinggi agar dapat bereaksi.

Di sisi lain, ada zat C yang dapat bereaksi dengan A menggunakan energi yang lebih sedikit.

Kemudian, zat AC ini juga dapat bereaksi dengan zat B pada tingkat energi yang rendah. Dimana pada reaksi tersebut, C akan memisahkan diri meninggalkan AB.

Jadi, diagram reaksinya akan menjadi seperti ini.

Jadi, pada contoh tersebut, walau katalis C di awal ikut bereaksi, di akhir dia akan dilepas kembali. Menjadi sendiri seperti kondisi semula.

Diagram reaksinya menjadi

.

Selanjutnya zat AB dan C dapat dipisahkan sehingga didapat zat AB seperti yang diinginkan.

Contoh katalis yang digunakan dalam dunia industri adalah penggunaan NO dalam pembentukan sulfit, sesuai diagram

.

Dalam tubuh manusia sendiri terdapat banyak enzim yang juga berfungsi mempercepat reaksi biokimia dalam tubuh. Memahami tentang katalis berarti juga memahami manfaat laju reaksi kimia dalam tubuh.

Contoh Soal Laju Reaksi dan Pembahasannya

Pada sebuah eksperimen, reaksi kimia terjadi antara Nitrogen Monoksida (NO) dengan gas Brom (Br2).

Persamaan reaksi yang terjadi adalah 2NO  + Br2  → 2NOBr.

Hasil eksperimen direkam dalam tabel berikut.

Tentukan:

  1. Orde reaksi terhadap NO
  2. Orde reaksi terhadap Br
  3. Orde reaksi total
  4. Persamaan laju reaksi
  5. Konstanta laju reaksi

Jawaban Penyelesaian

Orde reaksi terhadap NO

Untuk menentukan orde reaksi terhadap NO, kita akan menggunakan cara eliminasi. 

Yakni dengan memilih eksperimen yang menggunakan konsentrasi Br2 yang sama (eksperimen 1 & 4).

Misalkan, persamaan laju reaksi untuk eksperimen tersebut adalah 

v = k . [NO]x . [Br]y

maka, kita bandingkan persamaan dari eksperimen 1 & 4.

selanjutnya, masukkan nilai v1 dan v4, lalu eliminasikan yang nilainya sama (ingat bahwa x : x = 1).

selanjutnya, disederhanakan menjadi

maka x = 2.

Jadi orde reaksi terhadap NO adalah 2.

Orde reaksi terhadap Br

Cara yang sama dapat kita terapkan kepada Br2 untuk menentukan orde reaksinya.

Berarti kita pilih yang konsentrasi NO-nya tetap atau tidak berubah, yaitu eksperimen 1 & 2.

Selanjutnya, masukkan nilai v1 dan v2, serta eliminasikan yang bisa dieliminasi. Jadinya,

Lalu, sederhanakan menjadi,

maka, nilai akhir y = 1.

Jadi, orde reaksi terhadap Br2 adalah 1.

Orde reaksi total

Mencari orde reaksi total sangat mudah, tinggal menjumlahkan orde reaksi dari masing-masing pereaksi.

Pada soal di atas disimbolkan dengan x  dan y.

x + y = 2 + 1 = 2.

Jadi, orde reaksi total = 3

Persamaan laju reaksi

Menentukan persamaan laju reaksi tinggal mengambil dari persamaan umum, dan memasukkan variabel yang diperlukan.

Dalam hal ini, variabel yang diperlukan adalah x  dan y sebagai orde reaksi.

Maka, persamaannya menjadi,

Konstanta laju reaksi

Konstanta atau tetapan laju reaksi dapat dihitung dengan menerapkan persamaan laju reaksi pada salah satu eksperimen.

Misalnya kita pilih eksperimen nomor 1 sebagai patokan. Maka,

Masukkan nilai dari eksperimen nomor 1 beserta orde reaksinya.

dengan demikian, nilai k akan didapat dari 

sehingga k = 1,2 x 104 M-1 s-1

Video Pembelajaran Laju Reaksi

Nah, demikian tadi pembahasan mengenai laju reaksi secara lengkap dan mudah. Sebagai rangkuman, kalian dapat melihat video penjelasan tentang laju reaksi berikut.

Untuk menguji seberapa dalam pemahaman kalian, kalian dapat mengingat dengan bantuan pertanyaan berikut.

Apa itu Laju reaksi?

Laju reaksi adalah tingkat kecepatan proses perubahan pereaksi menjadi produk.

Apa saja yang mempengaruhi laju reaksi?

Laju reaksi dipengaruhi oleh 6 faktor yaitu: luas proses reaksi, suhu dan tekanan dari tempat terjadinya reaksi, molaritas dan konsentrasi reaktan, serta ada tidaknya katalis.

Nah, sudah semakin paham kan? Jika belum, boleh dibaca berulang-ulang dan pelan-pelan. Atau diskusikan dengan teman atau guru kalian. Semoga dengan ini kalian mendapatkan pemahaman yang lebih jernih dan mendalam.

Daftar Pustaka

  1. www.quipper.com/id/blog/mapel/ kimia/kelajuan-reaksi-kimia-kelas-11/
  2. www.studiobelajar.com/laju-reaksi/
  3. sites.google.com/site/ belajarlajurx/materi-laju-reaksi
  4. id.wikipedia.org/wiki/Laju_reaksi
  5. blog.ruangguru.com/pengertian -dan-faktor-yang-memengaruhi-laju-reaksi
  6. www.gurupendidikan.co.id/laju-reaksi/
  7. ardra.biz/sain-teknologi/ilmu-kimia /katalis-reaksi-kimia-fungsi- sifat-jenis/

Nilai Kualitas Artikel

Leave a Comment