ORDE ATAU TINGKAT REAKSI

 LAJU REAKSI (MENGUKUR LAJU DAN ORDE REAKSI)

A.   MENGUKUR LAJU REAKSI BERDASARKAN PERCOBAAN

Secara sederhana di laboratorium, laju reaksi dapat diukur dengan cara seperti di atas yaitu dengan cara menentukan jumlah pereaksi yang digunakan atau bereaksi per satuan waktu, atau dari jumlah hasil reaksi yang terbentuk per satuan waktu. Sebagai contoh, pada reaksi antara logam magnesium dan asam klorida dengan persamaan:

Mg(s) + 2HCl(aq) à MgCl₂(aq) + H₂(g).

Laju reaksi dapat ditentukan dengan mengukur jumlah magnesium (Mg) atau asam klorida (HCl) yang digunakan dalam waktu tertentu atau jumlah magnesium klorida (MgCl₂) atau gas hidrogen (H₂) yang terbentuk dalam waktu tertentu.

Bagaimana cara mengukur jumlah pereaksi atau hasil reaksi dalam suatu reaksi?

Dalam beberapa reaksi, pereaksi dan hasil reaksi dalam keadaaan bercampur dengan wujud yang sama misalnya larutan dengan larutan. Untuk memisahkan kedua komponen tersebut cukup sulit. Oleh karena itu, pengukuran laju reaksi akan lebih mudah dilakukan pada reaksi dengan wujud hasil reaksi berbeda dengan pereaksinya. Pengukuran laju reaksi yang menghasilkan gas seperti pada contoh di atas dapat dilakukan dengan mengukur volume gas yang terbentuk dalam waktu yang ditentukan atau mengukur massa campuran pereaksi dan hasil reaksi setelah beberapa waktu yang ditentukan.

Berikut ini contoh percobaan dan cara mengolah data penentuan laju reaksi.

1.    Menentukan Laju Reaksi dengan Mengukur Perubahan Volume

Percobaan untuk penentuan laju reaksi berdasarkan perubahan volume gas yang dihasilkan misalnya hasil reaksi dari beberapa logam dengan asam dapat dilakukan dengan cara seperti gambar berikut:

Pada percobaan ini dapat digunakan labu erlenmeyer yang dihubungkan dengan pipa penyalur dan gelas kimia yang diisi air dirangkai seperti pada gambar. Larutan asam dan logam ditempatkan pada labu erlenmeyer. Gas hidrogen dialirkan ke gelas kimia yang terbalik dan berisi penuh dengan air. Volume gas hidrogen diukur dalam skala waktu yang ditentukan.

Misalnya dari hasil pengukuran volume gas yang terbentuk dari reaksi asam dan logam seperti data pada berikut:

Selanjutnya data pada tabel tersebut dituangkan dalam bentuk grafik volume gas yang dihasilkan terhadap waktu (menit) yang diperoleh sebagai berikut:

Dari data percobaan dapat dilihat bahwa reaksi mula-mula berlangsung sangat cepat. Pada menit pertama gas yang dihasilkan 12 mL dalam satu menit. Dari menit ke 4 ke menit ke 5 hanya dihasilkan 3 mL dan setelah 9 menit tidak ada lagi gas yang dihasilkan. artinya reaksi telah selesai.

Untuk menentukan laju reaksinya diambil dari kemiringan (gradien) kurva pada waktu-waktu tertentu dan menggambarkan tangens pada kurva. Langkahlangkahnya yaitu :

a)  Buat garis singgung pada grafik di titik yang menunjukkan waktu 2 menit

b) Di salah satu titik singgung, tarik garis sejajar x dan sejajar y sehingga terbentuk segitiga kecil.

c) Ukur perubahan jarak vertikal garis singgung pada kurva tsb dan perubahan jarak horisontal.

Hitung kemiringan (gradien) dengan rumus:

Gradien = (perubahan jarak vertikal/perubahan jarak horisontal)

Hasilnya ditunjukkan pada gambar berikut:

Pada gambar grafik, perubahan jarak vertikal = perubahan volume dan perubahan jarak horisontal = perubahan waktu

Jadi, gradien = (6 mL/ 1 menit) = 6 mL/menit

Gradien merupakan laju reaksi pada saat 2 menit, oleh karena itu pada t = 2 menit laju reaksi pada percobaan di atas adalah 6 mL per menit. Artinya, setiap 1 menit dihasilkan 6 mL hidrogen. Laju reaksi yang ditentukan dengan cara ini dinamakan laju reaksi sesaat. Laju sesaat adalah laju pada saat tertentu. Seperti pada contoh di atas, laju reaksi berubah dari waktu ke waktu. Pada umumnya, laju reaksi makin kecil seiring dengan bertambahnya waktu reaksi. oleh karena itu, plot konsentrasi terhadap waktu berbentuk garis lengkung.

Cobalah tentukan laju reaksi pada t =4 menit, apakah laju reaksi sama dengan waktu t = 2 menit?

2.  Menentukan Laju Reaksi melalui Perubahan Massa

Metode ini cocok untuk reaksi yang menghasilkan gas dengan massa cukup tinggi seperti CO2, misalnya pada reaksi antara CaCO₃ dengan HCl.

Persamaan reaksi: CaCO₃(s) + HCl(aq) à CaCl₂(aq) + CO₂(g) + H₂O(l)

Pada percobaan ini digunakan alat-alat seperti pada gambar berikut

Pada percobaan ini peralatan dan zat yang direaksikan diletakkan pada timbangan digital. Setiap menit dicatat massanya. Gas hasil reaksi akan keluar sehingga massa campuran reaksi setiap waktu akan berkurang.

Hasil pengukuran laju reaksi melalui perubahan massa tertera pada gambar

Gradien garis singgung pada waktu tersebut adalah:

gradien = (jarak Vertikal / jarak horizontal) = 0.03 gr / 10 menit

Maka, Laju reaksi = 0.03 gram CO₂ yang dihasilkan per menit.

Umumnya percobaan pengukuran laju reaksi dengan mengukur perubahan konsentrasi dalam setiap waktu, oleh karena itu penentuan laju reaksi dapat diolah dari grafik seperti berikut.

Pada grafik tersebut dapat dihitung gradien dengan rumus:

Gradien = (perubahan jarak vertikal / perubahan jarak horizontal)

Selain laju reaksi seaat, ada yang dinamakan laju reaksi rata-rata. Laju reaksi rata-rata adalah laju reaksi untuk selang waktu tertentu. (Sebagai ilustrasi, laju reaksi rata-rata diandaikan sebagai laju rata-rata kendaraan. Misal suatu kendaraan menempuh jarak 200 km dalam 5 jam. Laju rerata kendaraan itu adalah 200 km/5 jam = 40 km/jam. Tentu saja laju kendaraan tidak selalu 40 km/jam. Laju sesaatnya ditunjukkan oleh speedometer kendaraan) Didalam reaksi kimia laju reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi per satuan waktu. 

B.    ORDE ATAU TINGKAT REAKSI