Rumus laju reaksi, lengkap dengan pengertian, faktor dan cara mengerjakan contoh soalnya

Brilio.net - Laju reaksi adalah salah satu konsep kimia yang penting dan bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Laju reaksi dapat mempengaruhi berbagai proses yang melibatkan reaksi kimia, seperti pembuatan makanan, pengawetan bahan, pembentukan energi, dan lain-lain.

Secara sederhana, laju reaksi adalah kecepatan suatu reaksi kimia berlangsung, yang dapat dinyatakan dengan perubahan konsentrasi reaktan atau produk per satuan waktu. Untuk menghitung laju reaksi kimia dibutuhkan perhitungan dengan rumus laju reaksi tertentu.

Selain itu, dalam menghitung rumus laju reaksi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti konsentrasi, suhu, tekanan, katalis, dan luas permukaan. Rumus laju reaksi juga berkaitan dengan teori tumbukan, yang menyatakan bahwa reaksi kimia hanya terjadi jika partikel reaktan bertumbukan dengan orientasi dan energi yang tepat.

Berikut ulasan lengkap tentang rumus laju reaksi lengkap dengan pengertian, faktor yang mempengaruhi dan cara mengerjakan contoh soalnya. Dilansir brilio.net dari berbagai sumber pada Kamis (2/11).

Definisi rumus laju reaksi.

foto: freepik.com

Laju reaksi mengacu pada seberapa cepat atau lambat suatu reaksi kimia berlangsung. Ini adalah besaran yang mengukur perubahan konsentrasi reaktan atau produk seiring berjalannya waktu selama reaksi kimia. Dalam konteks laju reaksi, hal yang paling umum diamati adalah perubahan konsentrasi reaktan.

Laju reaksi adalah besaran yang penting dalam kimia karena memberikan wawasan tentang tingkat kecepatan reaksi, yang dapat bervariasi dari reaksi yang sangat cepat hingga yang sangat lambat. Beberapa reaksi terjadi dalam hitungan detik atau bahkan lebih cepat, sementara yang lain memerlukan waktu berjam-jam, hari, atau bahkan bertahun-tahun untuk mencapai kesetimbangan.

Laju reaksi dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor, termasuk suhu, konsentrasi reaktan, tekanan, katalis, dan mekanisme reaksi. Pemahaman tentang laju reaksi sangat penting dalam pengembangan dan kontrol proses kimia, serta dalam pemahaman reaksi kimia di alam dan dalam berbagai aplikasi industri.

Laju reaksi sering diukur sebagai perubahan konsentrasi reaktan atau produk per unit waktu, dan hasilnya dapat dinyatakan dalam berbagai satuan, seperti molar per liter per detik (M/s) atau mol per liter per menit (mol/L/min).

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi.

foto: freepik.com

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi adalah:

1. Konsentrasi

Semakin tinggi konsentrasi reaktan, semakin banyak tumbukan antara partikel reaktan, sehingga laju reaksi semakin cepat. Sebaliknya, semakin rendah konsentrasi reaktan, semakin sedikit tumbukan antara partikel reaktan, sehingga laju reaksi semakin lambat.

2. Suhu

Semakin tinggi suhu, semakin besar energi kinetik partikel reaktan, sehingga laju reaksi semakin cepat. Sebaliknya, semakin rendah suhu, semakin kecil energi kinetik partikel reaktan, sehingga laju reaksi semakin lambat.

3. Katalis

Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi tanpa ikut bereaksi atau berubah. Katalis bekerja dengan menurunkan energi aktivasi yang dibutuhkan untuk terjadinya reaksi. Contoh katalis adalah enzim dalam tubuh manusia yang mempercepat reaksi biokimia.

4. Luas permukaan

Semakin besar luas permukaan reaktan padat, semakin banyak bidang sentuh antara reaktan padat dan reaktan lainnya, sehingga laju reaksi semakin cepat. Sebaliknya, semakin kecil luas permukaan reaktan padat, semakin sedikit bidang sentuh antara reaktan padat dan reaktan lainnya, sehingga laju reaksi semakin lambat.

5. Tekanan (untuk gas)

Dalam reaksi yang melibatkan gas, peningkatan tekanan dapat meningkatkan kepadatan gas, yang pada gilirannya dapat meningkatkan frekuensi tumbukan antar molekul gas dan konsentrasi gas. Ini mempengaruhi laju reaksi.

6. Orde reaksi

rde reaksi menunjukkan bagaimana konsentrasi reaktan mempengaruhi laju reaksi. Reaksi dapat memiliki orde yang berbeda terhadap berbagai reaktan. Orde reaksi ditemukan melalui eksperimen dan membantu dalam merumuskan hukum laju reaksi.

Rumus laju reaksi

foto: freepik.com

Rumus laju reaksi digunakan untuk menggambarkan bagaimana laju suatu reaksi kimia bergantung pada konsentrasi reaktan dan beberapa parameter lainnya. Laju reaksi dapat dinyatakan dalam berbagai cara tergantung pada bagaimana reaksi tersebut didefinisikan dan dianalisis. Beberapa bentuk umum rumus laju reaksi adalah sebagai berikut:

1. Laju reaksi rata-rata (v)

Laju reaksi rata-rata dapat dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi suatu reaktan (A) terhadap waktu (t) atau peningkatan konsentrasi suatu produk (B) terhadap waktu. Ini bisa digambarkan sebagai:

Laju reaksi dapat dihitung dengan menggunakan rumus laju reaksi berikut:

v = −Δ[A] / Δt = Δ[B] / Δt

Keterangan:

- v adalah laju reaksi

- [A] adalah konsentrasi reaktan

- [B] adalah konsentrasi produk

- Δt adalah selang waktu.

- [A] adalah perubahan konsentrasi A dalam interval waktu tertentu t

- [B] adalah peningkatan konsentrasi B dalam interval waktu tertentu t.

2. Hukum laju reaksi (laju reaksi instan)

Untuk reaksi kimia tertentu, laju reaksi instan dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan hukum laju reaksi, yang menghubungkan laju reaksi dengan konsentrasi reaktan. Contoh bentuk umumnya adalah:

v = k[A]^m[B]^n

Keterangan:

- v adalah laju reaksi instan (biasanya dalam M/s atau mol/Ls).

- k adalah konstanta laju reaksi.

- [A] dan [B] adalah konsentrasi reaktan.

- m dan n adalah orde reaksi terhadap masing-masing reaktan A dan B.

Penerapan rumus laju reaksi dalam kehidupan sehari-hari.

foto: freepik.com

1. Pembuatan roti

Dalam pembuatan roti, kita menggunakan ragi sebagai katalis yang dapat mempercepat laju reaksi fermentasi antara gula dan air yang menghasilkan karbon dioksida dan etanol. Karbon dioksida inilah yang membuat roti mengembang dan berongga.

2. Peleburan es

Ketika kita meletakkan es batu dalam minuman panas, es akan melebur lebih cepat daripada dalam minuman dingin. Hal ini karena suhu yang tinggi dapat meningkatkan laju reaksi peleburan antara es dan air.

3. Korosi logam

Logam seperti besi akan berkarat lebih cepat di lingkungan yang lembab daripada di lingkungan yang kering. Hal ini karena kelembaban dapat meningkatkan laju reaksi korosi antara besi dan oksigen yang menghasilkan karat.

4. Pembentukan karamel

Ketika kita memanaskan gula dalam wajan, gula akan meleleh dan berubah warna menjadi cokelat. Hal ini karena panas dapat mempercepat laju reaksi dehidrasi antara gula dan air yang menghasilkan karamel.

Contoh soal rumus laju reaksi dan pembahasannya.

foto: freepik.com

1. Reaksi berikut berlangsung dalam larutan akuat:

2NO2(g) + H2O(l) → HNO3(aq) + HNO2(aq)

Diketahui bahwa pada saat t = 0, konsentrasi NO2 adalah 0,1 M. Setelah 10 detik, konsentrasi NO2 menjadi 0,08 M. Berapakah laju reaksi?

Jawaban:

Laju reaksi dapat dihitung dengan menggunakan rumus laju reaksi rata-rata:

v = −Δ[NO2] / Δt = Δ[HNO3] / Δt

Karena koefisien stoikiometri NO2 dan HNO3 sama, maka perubahan konsentrasi keduanya juga sama. Jadi,

v = −0,08 − 0,1 / 10 = 0,02 / 10 = 0,002M/s

Jadi, laju reaksi adalah 0,002 M/s.

2. Reaksi berikut berlangsung dalam larutan akuat:

2NO3(aq) + 8H^+(aq) + 3Cu(s) → 2NO(g) + 4H2O(l) + 3Cu^2+(aq)

Diketahui bahwa pada saat t = 0, konsentrasi NO3− adalah 0,1 M dan konsentrasi H+ adalah 0,2 M. Setelah 20 detik, konsentrasi NO3− menjadi 0,08 M. Berapakah laju reaksi?

Jawaban:

Laju reaksi dapat dihitung dengan menggunakan rumus laju reaksi:

v = −1/a.Δ[A]/Δt = −1/b.Δ[B]/Δt = 1/c.Δ[C]/Δt

di mana v adalah laju reaksi, a, b, dan c adalah koefisien stoikiometri, dan [A], [B], dan [C] adalah konsentrasi reaktan atau produk. Karena koefisien stoikiometri NO3− adalah 2, maka kita dapat menggunakan rumus:

v = −1/2.Δ[NO3−]/Δt

Karena perubahan konsentrasi NO3− adalah negatif, maka kita harus menambahkan tanda negatif di depan rumus. Jadi,

v = −(−1/2)0,08 − 0,1 / 20 = 0,02 / 40 = 0,0005M/s

Jadi, laju reaksi adalah 0,0005 M/s.

3. Reaksi berikut berlangsung dalam fase gas:

N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)

Diketahui bahwa pada saat t = 0, tekanan parsial N2 adalah 0,8 atm dan tekanan parsial H2 adalah 0,6 atm. Setelah 10 detik, tekanan parsial NH3 menjadi 0,4 atm. Berapakah laju reaksi?

Jawaban:

Laju reaksi dapat dihitung dengan menggunakan rumus yang sama seperti soal sebelumnya, tetapi dengan mengganti konsentrasi dengan tekanan parsial. Karena koefisien stoikiometri NH3 adalah 2, maka kita dapat menggunakan rumus laju reaksi:

v = 1/2.ΔPNH3/Δt

Karena perubahan tekanan parsial NH3 adalah positif, maka kita tidak perlu menambahkan tanda negatif di depan rumus. Jadi,

v = 1/2.0,4 − 0 / 10 = 0,4/ 20 = 0,02atm/s

Jadi, laju reaksi adalah 0,02 atm/s.