www.wikidata.id-id.nina.az

Persamaan laju Hukum laju atau persamaan laju pada suatu reaksi kimia adalah suatu persamaan yang menghubungkan laju rea

Persamaan laju

Hukum laju atau persamaan laju pada suatu reaksi kimia adalah suatu persamaan yang menghubungkan laju reaksi dengan konsentrasi atau tekanan pada reaktan serta parameter konstannya (biasanya koefisien laju dan orde reaksi parsial). Untuk banyak reaksi laju didefinisikan dengan hukum pemangkatan seperti

dimana [A] dan [B] menyatakan konsentrasi spesi A dan B, berturut-turut (biasanya dalam mol per liter (molaritas, M)). Eksponen x dan y adalah orde reaksi parsial dan harus ditentukan secara eksperimen; keduanya tidak secara umum sama dengan koefisien stoikiometris. Konstanta k merupakan tetapan laju reaksi atau koefisien laju reaksi. Nilai koefisien k ini dapat bergantung pada kondisi seperti suhu, kekuatan ionik, luas permukaan dari suatu adsorben, atau iradiasi cahaya.

Untuk reaksi elementer, yang terdiri dari satu tahap, orde reaksi sama dengan molekularitasnya sebagaimana diprediksi oleh teori tumbukan. Sebagai contoh, suatu reaksi elementer bimolekular A + B → produk akan memiliki orde kedua secara keseluruhan reaksi dan orde pertama pada setiap reaktan, dengan persamaan laju . Untuk reaksi banyak-tahap, orde dari setiap tahapan sama dengan molekularitasnya, namun hal ini tidak secara umum tepat bagi laju secara keseluruhan.

Persamaan laju reaksi dengan asumsi mekanisme banyak-tahap terkadang dapat diturunkan secara teoritis menggunakan asumsi keadaan kuasi-tunak dari reaksi elementer yang mendasarinya, dan dibandingkan dengan persamaan laju eksperimen sebagai uji mekanisme yang diasumsikan. Persamaan tersebut mungkin melibatkan suatu orde fraksional, dan dapat bergantung pada konsentrasi dari suatu spesi antara.

Persamaan laju merupakan suatu persamaan diferensial dan dapat diintegralkan untuk memperoleh persamaan laju terintegralkan yang menghubungkan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu.

Ikhtisar bagi orde reaksi 0, 1, 2, dan n sunting

Tahapan reaksi elementer berorde 3 (disebut reaksi terner) langka dan sangat jarang terjadi. Namun, reaksi keseluruhan terdiri dari beberapa tahapan yang dapat, tentunya, berorde apapun (termasuk bilangan tak bulat).

Orde nol Orde pertama Orde kedua Orde ke-n
Hukum Laju
Hukum Laju Terintegralkan

[Kecuali orde pertama]

Satuan konstanta laju (k)
Plot Linear untuk menentukan k [A] vs. t vs. t vs. t vs. t

[Kecuali orde pertama]

Waktu paruh

[terbatas hanya pada orde pertama]

Dimana M menyatakan konsentrasi dalam molaritas (mol · L−1), t menyatakan waktu, dan k merupakan tetapan laju reaksi. Waktu paruh pada reaksi orde pertama terkadang dinyatakan sebagai t1/2 = 0.693/k (karena ln2 = 0.693).

Reaksi kesetimbangan atau reaksi berlawanan sunting

Sepasang reaksi bolak-balik dapat didefinisikan sebagai suatu proses kesetimbangan. Contohnya, A dan B bereaksi menjadi X dan Y dan sebaliknya (s, t, u, dan v adalah koefisien stoikiometri):

Ekspresi laju reaksi bagi reaksi diatas (diasumsikan salah satunya elementer) dapat dinyatakan sebagai:

dimana: k1 adalah koefisien laju untuk reaksi yang mengkonsumsi A dan B; k2 adalah koefisien laju bagi reaksi mundur, yang mengkonsumsi X dan Y serta menghasilkan A dan B.

Konstanta k1 dan k2 terkait dengan tetapan kesetimbangan reaksi (K) melalui hubungan berikut (ditetapkan r=0 dalam kesetimbangan):

Konsentrasi A (A0 = 0.25 mol/l) dan B versus waktu mencapai kesetimbangan kf = 2 min−1 dan kr = 1 min−1

Contoh sederhana sunting

Dalam suatu kesetimbangan sederhana antara dua spesi:

Dimana reaksi dimulai dengan konsentrasi awal A, , dengan konsentrasi awal 0 untuk B pada waktu t=0.

Kemudian konstanta K pada kesetimbangan dinyatakan sebagai:

Dimana dan adalah konsentrasi A dan B pada kesetimbangan, berturut-turut.

Konsentrasi A pada waktu t, , berhubungan dengan konsentrasi B pada waktu t, , melalui persamaan reaksi kesetimbangan:

Harap dicatat bahwa istilah tidak terdapat disana karena, dalam contoh sederhana ini, konsentrasi awal B adalah 0.

Persamaan ini dapat diterapkan bahkan ketika waktu t berada tak terhingga; dalam hal ini, kesetimbangan telah tercapai:

kemudian, per definisi K, bahwa

dan, karenanya,

Persamaan ini dapat memisahkan sistem persamaan diferensial, dan dapat menyelesaikan bagi konsentrasi A sendiri.

Persamaan reaksinya, diberikan sebelumnya sebagai:

Turunan tersebut bernilai negatif karena merupakan laju reaksi yang berjalan dari A menuju B, dan karenanya konsentrasi A berkurang. Untuk menyederhanakannya, x dapat ditulis sebagai , konsentrasi A pada waktu t. Dianggap pula sebagai konsentrasi A pada kesetimbangan. Maka:

Karena:

Laju reaksinya menjadi:

yang menghasilkan:

Suatu plot logaritma alami negatif dari konsentrasi A dalam waktu dikurangi konsentrasi pada kesetimbangan versus waktu t menghasilkan suatu garis lurus dengan kemiringan kf + kb. Melalui pengukuran Ae dan Be nilai K dan dua tetapan laju reaksi akan diketahui.

Lihat pula sunting

Referensi sunting

  1. Definisi hukum laju di IUPAC Gold Book. Lihat pula: Menurut IUPAC Compendium of Chemical Terminology.
  2. ^ NDRL Radiation Chemistry Data Center[pranala nonaktif permanen]. Lihat pula: Christos Capellos and Bennon H. Bielski "Kinetic systems: mathematical description of chemical kinetics in solution" 1972, Wiley-Interscience (New York) Diarsipkan 2013-04-14 di Archive.is.
  3. Untuk contoh lihat: Determination of the Rotational Barrier for Kinetically Stable Conformational Isomers via NMR and 2D TLC An Introductory Organic Chemistry Experiment Gregory T. Rushton, William G. Burns, Judi M. Lavin, Yong S. Chong, Perry Pellechia, dan Ken D. Shimizu J. Chem. Educ. 2007, 84, 1499. Abstrak 2009-06-26 di Wayback Machine.
wikipedia, wiki, buku, buku, perpustakaan, artikel, baca, unduh, gratis, unduh gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, gambar, musik, lagu, film, buku, permainan, permainan.
Tanggal penerbitan:
Hukum laju atau persamaan laju pada suatu reaksi kimia adalah suatu persamaan yang menghubungkan laju reaksi dengan konsentrasi atau tekanan pada reaktan serta parameter konstannya biasanya koefisien laju dan orde reaksi parsial 1 Untuk banyak reaksi laju didefinisikan dengan hukum pemangkatan seperti r k A x B y displaystyle r k mathrm A x mathrm B y dimana A dan B menyatakan konsentrasi spesi A dan B berturut turut biasanya dalam mol per liter molaritas M Eksponen x dan y adalah orde reaksi parsial dan harus ditentukan secara eksperimen keduanya tidak secara umum sama dengan koefisien stoikiometris Konstanta k merupakan tetapan laju reaksi atau koefisien laju reaksi Nilai koefisien k ini dapat bergantung pada kondisi seperti suhu kekuatan ionik luas permukaan dari suatu adsorben atau iradiasi cahaya Untuk reaksi elementer yang terdiri dari satu tahap orde reaksi sama dengan molekularitasnya sebagaimana diprediksi oleh teori tumbukan Sebagai contoh suatu reaksi elementer bimolekular A B produk akan memiliki orde kedua secara keseluruhan reaksi dan orde pertama pada setiap reaktan dengan persamaan laju r k A B displaystyle r k mathrm A mathrm B Untuk reaksi banyak tahap orde dari setiap tahapan sama dengan molekularitasnya namun hal ini tidak secara umum tepat bagi laju secara keseluruhan Persamaan laju reaksi dengan asumsi mekanisme banyak tahap terkadang dapat diturunkan secara teoritis menggunakan asumsi keadaan kuasi tunak dari reaksi elementer yang mendasarinya dan dibandingkan dengan persamaan laju eksperimen sebagai uji mekanisme yang diasumsikan Persamaan tersebut mungkin melibatkan suatu orde fraksional dan dapat bergantung pada konsentrasi dari suatu spesi antara Persamaan laju merupakan suatu persamaan diferensial dan dapat diintegralkan untuk memperoleh persamaan laju terintegralkan yang menghubungkan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu Daftar isi 1 Ikhtisar bagi orde reaksi 0 1 2 dan n 2 Reaksi kesetimbangan atau reaksi berlawanan 2 1 Contoh sederhana 3 Lihat pula 4 ReferensiIkhtisar bagi orde reaksi 0 1 2 dan n suntingTahapan reaksi elementer berorde 3 disebut reaksi terner langka dan sangat jarang terjadi Namun reaksi keseluruhan terdiri dari beberapa tahapan yang dapat tentunya berorde apapun termasuk bilangan tak bulat Orde nol Orde pertama Orde kedua Orde ke nHukum Laju d A d t k displaystyle d ce A dt k nbsp d A d t k A displaystyle d ce A dt k ce A nbsp d A d t k A 2 displaystyle d ce A dt k ce A 2 nbsp 2 d A d t k A n displaystyle d ce A dt k ce A n nbsp Hukum Laju Terintegralkan A A 0 k t displaystyle ce A ce A 0 kt nbsp A A 0 e k t displaystyle ce A ce A 0 e kt nbsp 1 A 1 A 0 k t displaystyle frac 1 ce A frac 1 ce A 0 kt nbsp 2 1 A n 1 1 A 0 n 1 n 1 k t displaystyle frac 1 ce A n 1 frac 1 ce A 0 n 1 n 1 kt nbsp Kecuali orde pertama Satuan konstanta laju k M s displaystyle rm frac M s nbsp 1 s displaystyle rm frac 1 s nbsp 1 M s displaystyle rm frac 1 M cdot s nbsp 1 M n 1 s displaystyle frac 1 rm M n 1 cdot rm s nbsp Plot Linear untuk menentukan k A vs t ln A displaystyle ce ln A nbsp vs t 1 A displaystyle ce frac 1 A nbsp vs t 1 A n 1 displaystyle ce frac 1 A mathit n 1 nbsp vs t Kecuali orde pertama Waktu paruh t 1 2 A 0 2 k displaystyle t frac 1 2 frac ce A 0 2k nbsp t 1 2 ln 2 k displaystyle t frac 1 2 frac ln 2 k nbsp t 1 2 1 k A 0 displaystyle t frac 1 2 frac 1 k ce A 0 nbsp 2 t 1 2 lim x n 2 x 1 1 x 1 k A 0 x 1 displaystyle t frac 1 2 lim x to n frac 2 x 1 1 x 1 k ce A 0 x 1 nbsp terbatas hanya pada orde pertama Dimana M menyatakan konsentrasi dalam molaritas mol L 1 t menyatakan waktu dan k merupakan tetapan laju reaksi Waktu paruh pada reaksi orde pertama terkadang dinyatakan sebagai t1 2 0 693 k karena ln2 0 693 Reaksi kesetimbangan atau reaksi berlawanan suntingSepasang reaksi bolak balik dapat didefinisikan sebagai suatu proses kesetimbangan Contohnya A dan B bereaksi menjadi X dan Y dan sebaliknya s t u dan v adalah koefisien stoikiometri s A t B u X v Y displaystyle ce mathit s A mathit t B lt gt mathit u X mathit v Y nbsp Ekspresi laju reaksi bagi reaksi diatas diasumsikan salah satunya elementer dapat dinyatakan sebagai r k 1 A s B t k 2 X u Y v displaystyle r k 1 ce A s ce B t k 2 ce X u ce Y v nbsp dimana k1 adalah koefisien laju untuk reaksi yang mengkonsumsi A dan B k2 adalah koefisien laju bagi reaksi mundur yang mengkonsumsi X dan Y serta menghasilkan A dan B Konstanta k1 dan k2 terkait dengan tetapan kesetimbangan reaksi K melalui hubungan berikut ditetapkan r 0 dalam kesetimbangan k 1 A s B t k 2 X u Y v displaystyle k 1 ce A s ce B t k 2 ce X u ce Y v nbsp K X u Y v A s B t k 1 k 2 displaystyle K frac ce X u ce Y v ce A s ce B t frac k 1 k 2 nbsp nbsp Konsentrasi A A0 0 25 mol l dan B versus waktu mencapai kesetimbangan kf 2 min 1 dan kr 1 min 1Contoh sederhana sunting Dalam suatu kesetimbangan sederhana antara dua spesi A B displaystyle ce A lt gt B nbsp Dimana reaksi dimulai dengan konsentrasi awal A A 0 displaystyle ce A 0 nbsp dengan konsentrasi awal 0 untuk B pada waktu t 0 Kemudian konstanta K pada kesetimbangan dinyatakan sebagai K d e f k f k b B e A e displaystyle K stackrel mathrm def frac k f k b frac left ce B right e left ce A right e nbsp Dimana A e displaystyle ce A e nbsp dan B e displaystyle ce B e nbsp adalah konsentrasi A dan B pada kesetimbangan berturut turut Konsentrasi A pada waktu t A t displaystyle ce A t nbsp berhubungan dengan konsentrasi B pada waktu t B t displaystyle ce B t nbsp melalui persamaan reaksi kesetimbangan A t A 0 B t displaystyle ce A mathit t A 0 B mathit t nbsp Harap dicatat bahwa istilah B 0 displaystyle ce B 0 nbsp tidak terdapat disana karena dalam contoh sederhana ini konsentrasi awal B adalah 0 Persamaan ini dapat diterapkan bahkan ketika waktu t berada tak terhingga dalam hal ini kesetimbangan telah tercapai A e A 0 B e displaystyle ce A mathit e A 0 B mathit e nbsp kemudian per definisi K bahwa B e x k f k f k b A 0 displaystyle ce B e x frac k f k f k b ce A 0 nbsp dan karenanya A e A 0 x k b k f k b A 0 displaystyle ce A e ce A 0 x frac k b k f k b ce A 0 nbsp Persamaan ini dapat memisahkan sistem persamaan diferensial dan dapat menyelesaikan bagi konsentrasi A sendiri Persamaan reaksinya diberikan sebelumnya sebagai r k 1 A s B t k 2 X u Y v displaystyle r k 1 ce A s ce B t k 2 ce X u ce Y v nbsp d A d t k f A t k b B t displaystyle frac d ce A dt k f ce A t k b ce B t nbsp Turunan tersebut bernilai negatif karena merupakan laju reaksi yang berjalan dari A menuju B dan karenanya konsentrasi A berkurang Untuk menyederhanakannya x dapat ditulis sebagai A t displaystyle ce A t nbsp konsentrasi A pada waktu t Dianggap pula x e displaystyle x e nbsp sebagai konsentrasi A pada kesetimbangan Maka d A d t k f A t k b B t d x d t k f x k b B t k f x k b A 0 x k f k b x k b A 0 displaystyle begin aligned frac d ce A dt amp k f ce A t k b ce B t frac dx dt amp k f x k b ce B t amp k f x k b ce A 0 x amp k f k b x k b ce A 0 end aligned nbsp Karena k f k b k b A 0 x e displaystyle k f k b k b frac ce A 0 x e nbsp Laju reaksinya menjadi d x d t k b A 0 x e x e x displaystyle frac dx dt frac k b ce A 0 x e x e x nbsp yang menghasilkan ln A 0 A e A t A e k f k b t displaystyle ln left frac ce A 0 ce A e ce A t ce A e right k f k b t nbsp Suatu plot logaritma alami negatif dari konsentrasi A dalam waktu dikurangi konsentrasi pada kesetimbangan versus waktu t menghasilkan suatu garis lurus dengan kemiringan kf kb Melalui pengukuran Ae dan Be nilai K dan dua tetapan laju reaksi akan diketahui 3 Lihat pula sunting nbsp Portal Kimia Kinetika Michaelis Menten Matriks Petersen Persamaan reaksi difusi Reaksi di permukaan persamaan laju bagi reaksi dimana setidaknya satu reaksi terserap kedalam suatu permukaan Kimia fisika Laju reaksi Tetapan laju reaksi Kinetika enzimReferensi sunting Definisi hukum laju di IUPAC Gold Book Lihat pula Menurut IUPAC Compendium of Chemical Terminology a b c NDRL Radiation Chemistry Data Center pranala nonaktif permanen Lihat pula Christos Capellos and Bennon H Bielski Kinetic systems mathematical description of chemical kinetics in solution 1972 Wiley Interscience New York Diarsipkan 2013 04 14 di Archive is Untuk contoh lihat Determination of the Rotational Barrier for Kinetically Stable Conformational Isomers via NMR and 2D TLC An Introductory Organic Chemistry Experiment Gregory T Rushton William G Burns Judi M Lavin Yong S Chong Perry Pellechia dan Ken D Shimizu J Chem Educ 2007 84 1499 Abstrak Diarsipkan 2009 06 26 di Wayback Machine Diperoleh dari https id wikipedia org w index php title Persamaan laju amp oldid 24244625