Kinetika Kimia

1. Kinetika Kimia Studi/kajiantentanglajureaksi • PengertianLajureaksi • PengukuranLaju • PenentuanHk. Laju • PengaruhTemperaturterhadapLajureaksi • MekanismeReaksi • Katalisis

2. PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP LAJU REAKSI Persamaanhukumlajureaksi: v = lajureaksi [A], [B] = konsentrasi-konsentrasireaktan m, n = ordereaksireaktan-reaktan k = tetapanlajureaksi T ??? Fakta: Lajusebagianbesarreaksibertambahdenganmeningkatnyatemperatur (T)

3. PERSAMAAN ARRHENIUS • Arrhenius mengamatibahwakurvaln k versus 1/T menghasilkangarisluruspadahampirsemuakasus • nilaigradienadalahkarakteristikdarisuatureaksidanselaluberharganegatif. • PersamaanArrhenius: Persamaanhukumlajureaksimenjadi:

4. PERSAMAAN ARRHENIUS x ln, maka: ln e = 1 y = ln k; a = ln A; b = ; dan x = A = Faktor Arrhenius Ea = Energiaktivasi T = Temperaturin Kelvin

5. FaktorArrhenius(A): • Reaksikimiaakanberlangsungsebagaiakibatdaritumbukanantaramolekul-molekulreaktan. • Molekul-molekulreaktan yang bertumbukanharusmemilikienergi yang cukupuntukmembentukproduk. Total tumbukandenganenergi yang melampaui Ea: z = total collisions • e is Euler’s number (opposite of ln = 2,72) • R = ideal gas constant (8,314 J.K-1.mol-1 ) Jikaseluruhtumbukanmelampaui Ea menghasilkanreaksi: A = z

6. Arrhenius(A): FaktorSterik/Orientasimolekul • » 100 tumbukanantaramolekul-molekul A & B: • A›‹B → 100 AB ??????? • Lajureaksi yang diamatiselalulebihrendahdarijumlahtumbukan • Hanyatumbukanefektif yang menghasilkanreaksi • Tumbukan yang efektifterkaitdenganorientasimolekul (faktorsterik) • DalampersamaanArheniusfaktorsterikditulissebagaip • Sehingga: A = pz

7. TEORI TUMBUKAN B B A A B B A A 16 A »« 16B → 16 AB B B B B A A A A 1 → k = z B B B A A A B A B B B A A A B A B B A A B B A A 16A»«16B → 12AB + 4A + 4B B B B B A A A A 2 → B B B A A A B A B B B A A A B A B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B B A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. A. B B A A B B A A B 16A»«16B → 8AB + 8A + 8B B B B A A A A → 3 B B B A A A B A B B B A A A B A

8. FaktorSterik/Orientasimolekul Beberapakemungkinantumbukan yang terjadi: Tumbukan 2 Tumbukan 1 Tumbukan 4 Tumbukan 3 Tumbukan 1 (tanda√) menunjukkanorientasimolekul yang tepat untukmenghasilkanreaksi

9. FaktorSterik/Orientasimolekul Perhatikanreaksiantara: Cl + NOCl NO + Cl2 Cl O N Before collision Collision After collision • Tumbukanefektif Before collision Collision After collision • Tumbukantidakefektif

10. FaktorSterik/Orientasimolekul Bagaimanakemungkinantumbukanantaramolekul-molekul NO dan N2O ut. bereaksimembentuk NO2 dan N2? Tumbukanmenghasilkanreaksijika atom O darimolekul N2O bertumbukandengan atom N darimolekul NO (effective) • Tumbukanantara atom N darimolekul N2O dengan atom N darimolekul NO tidakmenghasilkanreaksi (ineffective) • Tumbukanantara atom O darimolekul NO dengan atom N darimolekul N2O tidakmenghasilkanreaksi (ineffective)

11. Arrhenius;EnergiAktivasi • Selainorientasimolekul yang tepat, untukbereaksi, molekul yang bertumbukanharusmemilikienergikinetik total samadenganataulebihbesardarienergiaktivasi (activation energy). • activation energy;jumlah minimum energi yang diperlukanuntukmengawalireaksikimia.

12. EnergiAktivasi Beberapa point tentang Ea • EaSelalupositif. • SemakinbesarnilaiEa, semakinlambatsuatureaksi • Semakinbesarnilai Ea semakintajam slope (lnk) vs. (1/T). • The value of Ea itself DOES NOT CHANGE with temperature.

13. TeoriKeadaanTransisi Potential Energy KomplesTeraktivasi • Spesiyang terbentuksementaraolehmolekulreaktanakibattumbukansebelummembentukprodukdinamakankompleksteraktivasi(activated complex), jugadinamakankeadaantransisi. Reactants Products • Keadaantransisiberadapadaenergipotensialmaksimal. Koordinatreaksi

14. TeoriKeadaanTransisi Br---NO Potential Energy Br---NO KeadaanTransisi 2BrNO 2NO + Br2 Koordinatreaksi

15. EnergiAktivasidanKeadaanTransisi Profilenergipotensialuntukreaksi A + B2 AB + B: • Jikaproduklebihstabildaripadareaktan, makareaksiakandiiringidenganpelepasankalor (eksotermik) • Jikaprodukkurangstabildaripadareaktan, makakalorakandiserapolehcampuran yang bereaksi (endotermik)

16. C H C N C H C H C C N 3 3 3 N EnergiAktivasidanKeadaanTransisi Pertimbangkanpenyusunankembalimetilisonitrilberikut KeadaanTransisi

17. EnergiAktivasidanKeadaanTransisi

18. TeoriTumbukandanKeadaanTransisi Contoh: ilustrasiteoritumbukandanteorikompleksteraktifkan, perhatikanreaksi ion iodidadenganmetilklorida Reaksiakanberlangsungbila ion iodidamendekati CH3Cl darisisibelakang (back side) ikatan C – Cl, melaluipertengahandaritiga atom hydrogen (tumbukanefektif) Tumbukan-tumbukan yang tidakefektif

19. TemperaturdanLaju • Menurutteorikinetik gas, molekul-molekuldalamsatuwadahtidaklahmempunyaienergi yang sama, tetapibervariasi. • Peningkatantemperaturakanmeningkatkanenergi rata-ratamolekul, sehinggajumlahataufraksimolekulyang mencapaienergiaktivasibertambah. • Akibatnya, lajureaksiakanmeningkat.

20. Determining Arrhenius Parameters • Jikaterdapatduanilaikonstantalaju, katakank1dank2, padasuhuT1 and T2 • Persamaan yang digunakanuntukmenghitungenergiaktivasiatauuntukmenentukankpadasuhu lain jikaenergiaktivasinyadiketahui, yaitudenganaplikasipersamaanArrhenius padaduakondisi: dan

21. Determining Arrhenius Parameters • BaikAatauEadapatditentukandarigrapik (lnk) vs. (1/T). • Gradien yang bernilainegatifdapatdikalikan dg. -R to give Ea (positive). • The y-intercept = lnA

22. Determining Arrhenius Parameters 1. TentukanAdanEadari data berikut T/K 300 350 400 450 500 k/M-1s-1 7.9E6 3.0E7 7.9E7 1.7E8 3.2E8 2. Konstantalaju, k, untukreaksiordepertama N2O5 → NO2 + NO3 adalah 9,16 x 10-3s-1pada 0°C. Energiaktivasidarireaksiiniadalah 88,0 kJ/mol. Tentukannilaikpada 2°C! 3. Dekomposisi ethyl iodide padafasa gas menghasilkan ethylene dan hydrogen iodide merupakanreaksiordepertama. C2H5I → C2H4 + HI Pada 600 K nilai k adalah 1,60 x 10-5 s-1. Ketikatemperaturdinaikkan 700 K, nilai k meninggkatmenjadi 6,36 x 10-3 s-1. Berapakahenergiaktivasiuntukreaksiini?