KEL 4_E- MODUL DIGITAL KAPITA SELEKTA_LAJU REAKSI

i|Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan modul ini. Modul laju reaksi merupakan bahan ajar yang dikembangkan sedemikian rupa dengan memuat sejumlah peristiwa yang ada disekitar peserta didik yang mencangkup definisi laju reaksi, memprediksi faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi dan Hukum laju reaksi . Tujuan pengembangan modul ini adalah untuk memperkaya referensi bahan ajar dalam laju reaksi. Modul ini diharapkan dapat memperluas wawasan siswa dalam mengaplikasikan materi laju reaksi dikehidupan sehari – hari serta dapat melatih siswa untuk berfikir logis, kreatif dan disiplin. Pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. Bajoka Nainggolan, M.S selaku dosen pengampu matakuliah kapita selekta, pembuatan modul ini masih jauh dari kata sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi perbaikan modul ini. Semoga modul ini dapat memberikan manfaat bagi para pembaca khususnya siswa dalam mempelajari laju reaksi. Akhir kata penulis mengucapkan rasa syukur yang sebesar – besarnya atas terselesaikannya modul yang berjudul laju reaksi. Semoga modul ini dapat menambah wawasan pembaca dalam materi laju reaksi. Medan, November 2022 Penulis Kelompok 3 i|Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

PRAKATA Sejak perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) telah menuntunmanusia untuk berpikir lebih maju dalam segala hal, termasuk dalam bidang Pendidikan.Perkembangan teknologi ini mendorong dunia Pendidikan untuk selalu berupaya melakukan pembaharuan dan memanfaatkan teknologi yang ada dalam proses pembelajaran. Untuk menunjang proses pembelajaran yang berkualitas diperlukan suatu bahan ajar. Bahan ajar merupakan sumber belajar yang sangat penting untuk mendukung tercapainya kompetensi yang menjadi tujuan pembelajaran. Materi pembelajaran kimia erat kaitannya dengan kehidupan sehari hari, Materi Laju reaksi melatih siswa untuk mengamati definisi laju reaksi, memprediksi faktor- faktor yang mempengaruhi laju reaksi dan hokum hukum laju reaksi. Selain itu, sub materi faktor faktor yang mempengaruhi laju reaksi. perlu diajarkan melalui praktikum dengan demikian siswa akan terpacu untuk berpikir kreatif. E-modul adalah modul pembelajaran yang mengintegrasikan disiplin ilmuterkait. Pembelajaran bidang eksakta yakni pembelajaran antara ilmu pengetahuan untukmempelajari konsep akademis yang dipadukan dengan dunia nyata sebagai pengaplikasian bidang tersebut. Pada pembelajaran ini peserta didik dituntut untuk memecahkan masalah, membuat pembaharuan, menemukan / merancang hal baru, memahami diri, melakukan pemikiran logis serta menguasai teknologi. ii | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ...............................................................................................i PRAKATA.................................................................................................................ii DAFTAR ISI..............................................................................................................iii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................v DAFTAR TABEL......................................................................................................vi PETUNJUK PENGGUNAAN e-MODUL................................................................vii KOMPETENSI INTI .................................................................................................viii KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR ...........................................................ix TUJUAN PEMBELAJARAN....................................................................................x PETA KONSEP .........................................................................................................xi KOMPONEN MATERI.............................................................................................xii 1. Laju Reaksi ............................................................................................................1 1.1 Definisi laju reaksi ...............................................................................................1 1.2 Laju reaksi rata-rata dan laju reaksi sesaat...........................................................5 1.3 Uji Kompetensi ....................................................................................................7 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi .......................................................10 2.1 Konsentrasi...........................................................................................................10 2.2 Luas Permukaan ...................................................................................................11 2.3 Suhu .....................................................................................................................12 2.4 Katalis ..................................................................................................................13 2.5 Teori Tumbukan...................................................................................................15 2.6 Uji Kompetensi ....................................................................................................18 3. Hukum laju reaksi ..................................................................................................21 3.1 Hukum laju dan orde reaksi .................................................................................21 3.2 Menentukan hukum laju dengan metode laju reaksi awal ...................................21 3.3 Hukum laju dalam bentuk diferensial dan integral ..............................................25 3.4 Konsep waktu paruh.............................................................................................27 iii | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

3.5 Uji kompetensi .....................................................................................................30 VIDEO PEMBELAJARAN.......................................................................................37 LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD).........................................................38 SISTEM PERIODIK UNSUR ...................................................................................41 GLOSARIUM ............................................................................................................42 INDEKS .....................................................................................................................43 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................44 SUMBER GAMBAR ................................................................................................45 BIOGRAFI.................................................................................................................46 iv | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Reaksi oksidasi kembang api berlangsung dengan laju reaksi yang cepat ........................................................................................................3 Gambar 1.2. Fermentasi pada tape.............................................................................3 Gambar 1.3. Besi berkarat.........................................................................................3 Gambar 1.4. Laju reaksi A→B, ditunjukkan dengan berkurangnya molekul A dan bertambahnya molekul B dalam satu satuan waktu ...................................................4 Gambar 2.1. Reaktan dengan konsentrasi yang berbeda ...........................................10 Gambar 2.2. Perbandingan luas permukaan kubus yang diperkecil ..........................12 Gambar 2.3. Perbandingan gerak partikel pada suhu tinggi dan rendah....................13 Gambar 2.5. Etilena menjadi Etana ...........................................................................14 Gambar 2.6 Tumbukan yang efektif terjadi bila spesi-spesi yang bereaksi memiliki arah orientasi yang tepat ....................................................................................................14 Gambar 2.7 Energi pengaktifan untuk reaksi eksoterm (kiri) dan reaksi endoterm (kanan) .......................................................................................................................15 v| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Contoh..................................................................................................... 23 vi | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL Bagi Guru 1. Menjelaskan kompetensi inti, kompetensi dasar, indicator pencapaian kompetensi yang akan dicapai dalam materi Laju Reaksi 2. Membagi siswa menjadi beberapa kelompok guna melakukan kegiatan diskusi 3. Memberikan informasi kepada siswa untuk membaca modul sebelum pembelajaran dimulai serta mengerjakan Latihan soal yang terdapat didalam modul 4. Membimbing siswa dalam pembelajaran di kelas Bagi Siswa 1. Siswa membaca dan memahami kompetensi inti, kompetensi dasar, indicator pencapaian kompetensi yang akan dicapai dalam materi Laju Reaksi 2. Siswa membaca modul materi Laju Reaksi sebelum dimulainya pembelajaran 3. Siswa mengerjakan soal – soal Latihan yang terdapat didalam modul 4. Siswa memaparkan hasil diskusi KATA PENGANTAR vii | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

KOMPETENSI INTI K1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dipercayainnya K2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku disiplin, jujur, peduli (Kerjasama, damai dan toleran), bertanggung jawab, pro-aktif melalui penguatan, pemberian nasehat, keteladanan dan pengkondisian serta menunjukkan sikap solusi atas berbagai pemecahan masalah dalam berinteraksi secara efektif dalam lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan dalam pergaulan. K3 : Memahami, menganalisis dan mengevaluasi pengetahuan konseptual, factual dan procedural berdasarkan rasa ingin tahu yang tinggi tentang ilmu pengetahuan, teknologi dan seni budaya dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan dan peradaban terkait atas penyebab-fenomena dan kejadian serta menerapkan pengetahuan pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan minat dan bakat dalam pemecahan masalah K4 : Mengelola, menyaji dan menciptakan terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif untuk mampu menggunakan metode sesuai kaidah keilmuwan. KATA PENGANTAR viii | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR Kompetensi Dasar Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menjelaskan konsep laju 1.1 Mendefinisika laju reaksi reaksi 1.2 Memberikan contoh dari laju reaksi 1.3 Mampu membaca grafik perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu 2. Merancang, melakukan 2.1 Merancang percobaan tentang factor-faktor yang dan menyimpulkan serta mempengaruhi laju reaksi menyajikan hasil 2.2 Melakukan percobaan tentang factor-faktor yang percobaan tentang mempengaruhi laju reaksi factor-faktor yang 2.3 Menyimpulkan dan menyajikan hasil percobaan mempengaruhi laju tentang factor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi reaksi 3. Menentukan orde reaksi 3. 1 Menjelaskan tentang hukum laju dan orde reaksi berdasarkan analisis 3. 2 Menentukan orde reaksi dengan benar berdasarkan data yang diperoleh analisis data yang diperoleh melalui percobaan melalui percobaan 3. 3 Menuliskan persamaan laju reaksi berdasarkan analisis data yang diperoleh melalui percobaan 3. 4 Menghitung harga dan satuan tetapan laju reaksi berdasarkan analisis data yang diperoleh melalui percobaan 4. Menentukan konstanta 4. 1 Mampu menuliskan persamaan laju reaksi serta dan persamaan laju konstanta berdasarkan perubahan konsentrasi reaksi reaktan atau produk terhadap waktu ix | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Menjelaskan pengertian dan konsep laju reaksi dan orde reaksi 2. Menjelaskan factor yang mempengaruhi laju reaksi 3. Menentukan persamaan laju reaksi 4. Menentukan orde laju reaksi 5. Menentukan tetapan laju reaksi 6. Menjelaskan teori tumbukan 7. Menghitung orde laju reaksi x| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

PETA KONSEP xi | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

KOMPONEN MATERI LAJU REAKSI 1. Laju Reaksi 1.1 Definisi Laju Reaksi Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai reaksi kimia yang berlangsung dengan cepat maupun lambat. Apakah kalian suka melihat nyala kembang api? Kalian juga dapat melakukan sendiri reaksi yang berjalan dengan cepat misalnya dengan membakar selembar kertas. Selain reaksi yang berjalan dengan cepat, pernahkah melihat besi yang berkarat? Perkaratan yang terjadi pada logam tidak secepat laju reaksi pada nyala kembang api tentunya. Pada reaksi kimia, pereaksi akan bereaksi untuk membentuk hasil reaksi atau produk, dengan demikian maka peraksi akan berkurang, sedangkan hasil reaksi atau produk akan bertambah. Apabila perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi dibandingkan dengan banyaknya waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi, maka itulah yang dimaksud dengan laju reaksi. Reaksi kimia adalah suatu proses yang mengubah suatu sistem dari keadaan awal yang terdiri atas zat-zat pereaksi menjadi suatu keadaan akhir yang berupa hasil-hasil reaksi. Dapat tidaknya suatu reaksi berlangsung dinilai secara termodinamika melalui perbedaan energi bebas antara keadaan awal dan keadaan akhir. Jika energi bebas hasil reaksi jauh lebih rendah daripada energi bebas pereaksi, maka reaksi akan dapat berlangsung, sedangkan bila sebaliknya reaksi tidak dapat berlangsung. 1| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

Reaksi-reaksi yang berdasar pertimbangan termodinamika akan berlangsung, masih terdapat masalah, berapa waktu yang diperlukan semenjak pereaksi-pereaksi dicampur agar keseluruhan pereaksi berubah menjadi hasil reaksi secara sempurna. Ada reaksi yang dalam berlangsung cepat, seperti halnya bila direaksikan gas H2 dan gas Br2 di bawah sinar matahari: H2 (g) + Br2 (g)  2HBr (g) Reaksi di atas berlangsung begitu cepat dengan melepaskan kalor yang besar, hingga terjadi ledakan. Gambar 1.1 Reaksi oksidasi kembang api berlangsung dengan laju reaksi yang cepat https://rb.gy/r0nuyl Contoh lain dari reaksi kimia yang berlangsung cepat adalah sebagai berikut: 1. Pengendapan kimia yang berlangsung cepat 2. Pengendapan garam dalam air (hasil reaksi antara ion positif dan ion negatif) Contoh:  Ag+(aq) + Cl-(aq)  AgCl(s)  Ba2+ (aq) + SO42- (aq) BaSO4(s) 3. Reaksi pembakaran bensin 4. Reaksi gas H2 dan Cl2 di bawah sinar matahari: 2| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

H2(g) + Cl2(g)  2HCl(g) Ada pula reaksi yang berlangsung lambat, untuk dapat dinyatakan selesai. Sebagai contoh adalah reaksi yang bentuknya mirip dengan reaksi yang di atas, yaitu: H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2HI (g) Reaksi tersebut berlangsung cukup lambat hingga perkembangannya dapat diikuti dari waktu ke waktu. Contoh lain dari reaksi kimia yang berlangsung lambat adalah sebagai berikut: 1. Reaksi peragian tape peragian tape, fermentasi air teh manis dalam pembuatan kombucha tea. Gambar 1.2. Fermentasi pada tape https://m.merdeka.com/sumut/ketahui-cara-pembuatan-tape-singkong-dan-manfaatnya- bagi-kesehatan-kln.html 2. Reaksi perkaratan pada besi. 3| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

Gambar 1.3. Besi berkarat https://rb.gy/zjtjxj Karena itu diperlukan suatu ukuran untuk menyatakan laju suatu reaksi kimia. Laju reaksi menyatakan besarnya perubahan konsentrasi zat pereaksi atau produk reaksi per satuan waktu. Secara sistematis dapat ditulis sebagai berikut: V= ∆[������] ������ v= laju reaksi Δ[A]= perubahan konsentrasi t= waktu. Zat pereaksi atau produk reaksi umumnya menggunakan kemolaran (molaritas). Molaritas didefinisikan sebagai jumlah mol zat terlarut dalam 1 liter larutan, dengan satuan mol/L. Jika satuan periode waktu reaksi adalah detik, maka diperoleh satuan laju reaksi sebagai mol L-1 detik-1. Gambar 1.4. Laju reaksi A→B, ditunjukkan dengan berkurangnya molekul A dan bertambahnya molekul B dalam satu satuan waktu https://rb.gy/zztmyp 4| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

Pendefinisian laju reaksi lebih lanjut dapat kita perhatikan pada persamaan stoikiometri berikut: mA + nB → pC + qD Berdasarkan persamaan tersebut laju reaksi diungkapkan sebagai berkurangnya pereaksi A atau B dan bertambahnya produk C atau D tiap satuan waktu. Dalam hal ini berlaku bahwa perbandingan laju reaksi dari masing-masing zat yang terlibat dalam reaksi sama dengan perbandingan koefisien reaksi dari masingmasing zat tersebut, sehingga: Laju Pengurangan B =������������ x laju berkurangnya A Laju Pertambahan C = ������ x laju berkurangnya A ������ Laju Pertambahan D = ������ x laju berkurangnya A ������ Untuk membedakan pengurangan dan pertambahan laju reaksi, laju pengurangan bertanda negatif dan laju pertambahan bertanda positif. A = -∆∆[������������] = - ������∆[������] = 1 ������∆[������] = ������∆[������] ������∆������ ������∆������ ������∆������ 1.2.Laju reaksi rata-rata dan Laju reaksi sesaat Bagi suatu reaksi umum: A+ B⇄ P Andaikan bahwa dalam suatu selang waktu tertentu, yaitu antara waktu t dan t + ∆t, konsentrasi P bertambah dari [P] menjadi [P] + ∆ [P]. Artinya, dalam waktu ∆t terjadi pertambahan konsentrasi P sebesar ∆ [P], sehingga dapat didefinisi laju reaksi rata-rata (������)̅ selama selang waktu tersebut: ���̅ ���= ∆[������] ∆������ Sebagai mana halnya dengan mobil, yang kecepatan rata-ratanya dapat didefinisikan sebagai jarak yang ditempuh dibagi dengan waktu untuk menempuhnya, maka laju rata- rata suatu reaksi dapat didefinisikan pula melalui jumlah atau konsentrasi hasil reaksi yang dihasilkan dibagi dengan waktu yang diperlukan untuk menghasilkannya. 5| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

Reaksi berlangsung seiring berjalannya waktu dan kelajuannya semakin lama akan semakin lambat dan akan berlangsung sampai waktu tak hingga. Laju reaksi pada waktu tertentu disebut laju reaksi sesaat dan dapat ditentukan jika Δt dibuat kecil hingga mendekati nol, dirumuskan: ������ = ������������������ ∆[������] = − ������[������] ∆������→������ ∆������ ������������ Keterangan: V = laju reaksi ∆[������] = perubahan konsentrasi reaktan ������[������] = perubahan konsentrasi produk ∆������ dan ������������ = perubahan waktu. Sumber: Rusmansyah. (2020). Buku ajar Kimia Laju Reaksi. Banjarmasin: Universitas Lambung Mangkurat. Sriyanto, W. (2020). Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi Dan Teori Tumbukan. Karang Sambung: SMA N 1 Karang Sambung. 6| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

UJI KOMPETENSI 1. Kenaikan suhu akan mempercepat laju reaksi karena … a. kenaikan suhu akan menyebabkan konsentrasi pereaksi meningkat b. frekuensi tumbukan semakin tinggi c. dalam reaksi kimia suhu berperan sebagai katalisator d. kenaikan suhu akan mengakibatkan turunnya energi aktivasi e. energi kinetik partikel-partikel yang bereaksi semakin tinggi 2. Berbagai pernyataan sifat-sifat katalis sebagai berikut. 1. Katalis dapat diracuni oleh zatter tentu 2. Katalis hanya diperlukan dalam jumlah sedikit 3. Katalis mempunyai aksi spesifik, artinya hanya dapat menganalisis satu reaksi tertentu 4. Katalis tidak mengalami perubahan yang kekal dalam reaksi, tetapi mungkin terlibat dalam mekanis mereaksi. Pernyataan yang benar adalah…. a. 1, 2 dan 3 b. 1 dan 3 c. 2 dan4 d. Hanya 4 e. Semua jawaban benar 3. Zat yang dapat memper besar laju reaksi, tetap tidak mengalami perubahan kimia secara permanen, sehingga pada akhir reaksi zatter sebut dapat diperoleh kembali disebut…. a. Katalis b. Konsentrasi c. Temperatur d. Luaspermukaan e. Energi aktivasi 4. Laju reaksi A + B → AB dapat dinyatakan sebagai … a. penambahan konsentrasi A tiap satuan waktu b. penambahan konsentrasi B tiap satuan waktu c. penambahan konsentrasi AB tiap satuan waktu d. penambahan konsentrasi A dan B tiap satuan waktu e. penambahan konsentrasi A, B dan AB tiap satuan waktu 7| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

5. Energi aktivasi suatu reaksi dapat diperkecil dengan cara …. a. menaikkan suhu b. menambah konsentrasi c. menghaluskan pereaksi d. memperbesar tekanan e. menambahkan katalis ESSAY 1. Data percobaan dari reaksi : NH4+ (aq) + NO (aq) N2 (aq) + 2H2O (l) Berdasarkan percobaan di atas, tentukan rumus laju reaksinya ? Penyelesaian Untuk NO2-, kita bandingkan data 1 terhadap data 2 Untuk NH4+, kita bandingkan data 4 terhadap data 5 Dengan demikian rumus kecepatan reaksinya adalah = r = k[ NO2-][NH4+] 2. Apa yang di maksud dengan laju reaksi dan satuan dari laju reaksi ? Penyelesaian Laju reaksi dinyatakan sebagai berkurangnya jumlah pereaksi untuk setiap satuan waktu atau bertambahnya jumlah hasil reaksi untuk setiap satuan waktu. Satuannya dinyatakan sebagai mol dm3 det-1 atau mol/liter detik. 3. Apakah yang dimaksud dengan laju reaksi bila dikaitkan dengan Keadaan zat reaktan dan Keadaan zat hasil reaksi ? Penyelesaian a. Pada keadaan zat reaktan : Laju reaksi adalah laju berkurangnya konsentrasi pereaksi tiap satuan waktu b. Pada keadaan zat hasil reaksi : Laju reaksi adalah laju bertambahnya konsentrasi produk tiap satuan waktu 8| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

4. Apakah yang dimaksud laju reaksi tingkat nol Penyelesaian Reaksi berorde nol artinya laju reaksi tidak dipengaruhi oleh perubahan konsentrasi reaktan (pereaksi) 5. Apa yang dimaksud persamaan laju reaksi? Penyelesaian Persamaan laju reaksi yaitu persamaan yang menunjukan hubungan antara konsentrasi pereaksi dengan laju reaksi 9| Modul Digital Berbasis Proyek (Laju Reaksi)

2. Faktor faktor yang mempengaruhi laju reaksi Apa faktor yang mempengaruhi Laju Reaksi? Fenomena laju reaksi dalam kehidupan sehari-hari dapat berlangsung secara cepat, sedang, lambat bahkan sangat lambat. Laju reaksi bisa dipengaruhi oleh beberapa factor. Faktor-faktor tersebut dapat mempercepat laju reaksi atau malah memperlambat laju reaksi. Faktor-faktor tersebut antara lain : 2.1 Konsentrasi Konsentrasi Konsentrasi merupakan banyaknya partikel yang terdapat pada per satuan volume. Dengan demikian semakin tinggi konsentrasinya maka akan semakin banyak partikelnya. Dengan demikian semakin tinggi konsentrasi, semakin besar pula kemungkinan terjadinya tumbukan antar partikel, sehingga semakin tinggi pula laju reaksinya. Agar lebih jelas kalian perhatikan gambar berikut! Gambar 2.1. Reaktan dengan konsentrasi yang berbeda https://rb.gy/s4mtcd Gambar (a) menunjukan konsentrasi yang lebih rendah dibanding (b). Pada gambar (b) menghasilkan tumbukan lebih banyak dibandingkan dengan gambar (a). Dengan demikian laju reaksi pada (b) akan lebih tinggi dibanding reaksi yang terjadi pada (a). 10 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi tentu mengandung partikel-partikel yang lebih rapat dibandingkan dengan konsentrasi larutan rendah. Larutan dengan konsentrasi tinggi merupakan larutan pekat dan larutan dengan konsentrasi rendah merupakan larutan encer. Semakin tinggi konsentrasi berarti semakin banyak partikel-partikel dalam setiap satuan volume ruangan, dengan demikian tumbukan antar partikel semakin sering terjadi, semakin banyak tumbukan yang terjadi berarti kemungkinan untuk menghasilkan tumbukan efektif semakin besar, sehingga reaksi berlangsung lebih cepat. 2.2 Luas permukaan Luas Permukaan Pada reaksi yang reaktannya terdapat dalam fasa padat, laju reaksi dipengaruhi oleh luas permukaan. Pernahkah kalian memperhatikan saat ibu kalian memasak? Mengapa bumbu-bumbu dihaluskan atau bahan yang akan dimasak dipotong menjadi potongan yang lebih kecil? Mengapa tidak berupa bumbubumbu tersebut tidak dalam keadaan utuh? Tujuannya agar rasa serta aroma yang berasal dari bumbu-bumbu tersebut agar lebih meresap serta lebih cepat matang bukan? Begitu pula saat kita membakar sebuah buku, buku tersebut akan lebih cepat terbakar bila buku tersebut kita buat menjadi lembaran dibandingkan bila kita membakar buku tersebut dalam keadaan masih dalam keadaan utuh. Dengan dibuat menjadi lembaran-lembaran kertas, maka buku tersebut akan memiliki luas permukaan yang lebih besar. Maka pada benda padat dengan masa yang sama, semakin kecil ukuran suatu materi, maka mengandung arti memperluas permukaan sentuh materi tersebut. Bayangkan jika kalian mempunyai benda berbentuk kubus dengan ukuran rusuk panjang, lebar, dan tinggi sama, yaitu 1 cm. Berapa luas permukaan kubus tersebut? Secara matematika dapat dihitung bahwa luas permukaan kubus sebesar 6 kali luas sisinya. Karena kubus mempunyai 6 sisi yang sama, maka jumlah luas permukaannya adalah 6 × 1 cm × 1 cm = 6 cm2. Sekarang jika kubus tersebut dipotong sehingga menjadi 8 buah kubus yang sama besar, maka keempat kubus akan mempunyai panjang, lebar, dan tinggi masing- masing 0,5 cm. Luas permukaan untuk sebuah kubus menjadi 6 × 0,5 cm × 0,5 cm = 1,5 cm2. Jumlah luas permukaan kubus menjadi 8 × 1,5 cm2 = 12 cm2. Jadi, dengan memperkecil ukuran kubus, maka total luas permukaan menjadi semakin banyak. 11 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Gambar 2.2. Perbandingan luas permukaan kubus yang diperkecil https://rb.gy/s4mtcd Jika ukuran partikel suatu benda semakin kecil, maka akan semakin banyak jumlah total permukaan benda tersebut. Dengan menggunakan teori tumbukan dapat dijelaskan bahwa semakin luas permukaan bidang sentuh zat padat semakin banyak tempat terjadinya tumbukan antar partikel zat yang bereaksi sehingga laju reaksinya makin cepat. 2.3 Suhu Pernahkah kalian perhatikan saat memasak, lebih cepat matang mana antara memasak dengan nyala api yang kecil dengan nyala api yang besar? Tentu lebih cepat matang apabila kita memasak dengan nyala api yang besar bukan? Bagaimana suhu pada api yang besar, lebih besar bukan? Dalam hal ini berarti suhu merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi laju reaksi. Setiap partikel selalu bergerak, dengan menaikkan temperatur, energi gerak atau energi kinetik partikel bertambah, sehingga tumbukan lebih sering terjadi. Pada frekuensi tumbukan yang semakin besar, maka kemungkinan terjadinya tumbukan efektif yang mampu menghasilkan reaksi juga semakin besar. Begitu pula sebaliknya, apabila suhu diturunkan maka gerakan partikel akan lebih lambat sehingga energi kinetik dari pertikel tersebut lebih kecil, sehingga semakin kecil pula kemungkinan tumbukan yang akan menghasilkan tumbukan efektif. Dengan menurunnnya kemungkinan tumbukan efektif tentu saja akan berakibat menurun pula laju reaksinya. Perhatikan gambar dibawa ini! 12 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Gambar 2.3. Perbandingan gerak partikel pada suhu tinggi dan rendah https://rb.gy/s4mtcd Suhu atau temperatur ternyata juga memperbesar energi potensial suatu zat. Zat- zat yang energi potensialnya kecil, jika bertumbukan akan sukar menghasilkan tumbukan efektif. Hal ini terjadi karena zat-zat tersebut tidak mampu melampaui energi aktivasi. Dengan menaikkan suhu, maka hal ini akan memperbesar energi potensial, sehingga ketika bertumbukan akan menghasilkan reaksi. Setiap partikel dalam keadaan selalu bergerak. Dengan menaikkan temperatur, maka kecepatan gerak partikel menjadi lebih tinggi, dengan demikian energi gerak atau energi kinetik partikel bertambah, sehingga tumbukan lebih sering terjadi. Dengan frekuensi tumbukan yang semakin besar, maka kemungkinan terjadinya tumbukan efektif yang mampu menghasilkan reaksi juga semakin besar. 2.4 Katalis Jika reaksi tertentu tidak cukup cepat pada suhu normal, maka dapat dipercepat dengan meningkatkan suhu reaksi. Namun, kadang-kadang hal tersebut tidak berhasil misalnya sel makhluk hidup dapat bertahan pada rentang suhu cukup rendah, dan metabolism tubuh manusia umumnya terjadi pada suhu relatif tetap yaitu 37ºC. Banyak reaksi biokimia yang begitu rumit dalam tubuh berlangsung terlalu lambat pada suhu ini jika tanpa ada campur tangan zat lain. Sel tubuh bekerja hanya disebabkan dalam tubuh banyak mengandung zat yang dinamakan enzim. Sehingga mampu meningkatkan laju reaksi biokimia dalam tubuh. Enzim merupakan katalis biokimia dalam sel makhluk hidup yang membantu mengendalikan reaksireaksi biokimia. 13 | MKaotadlius ladDaliaghi ztaat l yaBnegrdbaapasti ms ePmrpoerybeskar (laLjau jrueakRsie, atektaspii) tidak mengalami perubahan kimia secara permanen, sehingga pada akhir reaksi zat tersebut dapat diperoleh kembali. Pengaruh katalis terhadap laju reaksi terkait dengan Ea. Katalis yang digunakan memberikan suatu mekanisme reaksi atau jalan baru dengan nilai Ea yang

Katalis dapat digolongkan sebagai katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang berada dalam fase yang sama dengan pereaksi. Sedangkan katalis heterogen berada dalam fase yang berbeda dengan pereaksi dan biasanya berbentuk padatan. a. Katalis heterogen Katalis heterogen biasanya melibatkan pereaksi fase gas pada permukaan padat, yaitu adsorpsi dan absorpsi. Adsorpsi merujuk pada peenyerapan zat pada permukaan zat lain, sedangkan absorpsi penyerapan zat menembus ke dalam zat lain. Contoh penggunaan katalis heterogen yaitu dalam reaksi hidrogenasi hidrokarbon tak jenuh. Hidrogenasi dalam proses industri digunakan untuk mengubah lemak tak jenuh seperti minyak menjadi lemak jenuh seperti mentega dimana ikatan rangkap dua C=C diubah menjadi ikatan tunggal CC dengan penambahan hidrogen. Contoh sederhana hidrogenasi adalah etilena diubah menjadi etana dengan bantuan katalis platina. Persamaan reaksinya yaitu: Gambar 2.5. Etilena menjadi Etana https://rb.gy/rhjugk b. Katalis homogen Suatu katalis dapat dikatakan sebagai katalis homogen jika fasenya sama dengan fase pereaksi. Contoh katalis homogen adalah larutan HBr. Ion Br- dalam larutan HBr mengkatalisis penguraian larutan hidrogen peroksida. 2 H2O2 (aq)  2 H2O (l) + O2 (g) Katalis homogen fase gas misalnya gas nitrogen monoksida (NO) yang mengkatalisis ozon di atmosfer bumi. Di lapisan atmosfer bawah yang dekat dengan permukaan bumi, gas NO mengkatalisis pembentukan ozon, sedangkan di lapisan atmosfer bagian atas, gas NO mengkatalisis penguraian ozon. 14 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

2.5 Teori Tumbukan Suatu reaksi kimia terjadi apabila terjadi interaksi antara molekul-molekul pereaksi atau terjadi tumbukan antara molekul-molekul pereaksi. Namun tidak semua tumbukan antar molekul pereaksi akan menghasilkan zat hasil reaksi. Hanya tumbukan efektif yang akan menghasilkan zat hasil reaksi. Keefektifan suatu tumbukan tergantung pada posisi molekulmolekul dan energi kinetik yang dimilikinya. 1. Posisi/Orientasi Molekul Molekul pereaksi dalam wadahnya selalu bergerak kesegala arah, dan berkemungkinan besar bertumbukan satu sama lain, baik dengan molekul yang sama maupun berbeda. Tumbukan itu dapat memutuskan ikatan dalam molekul preaksi dan kemudian membentuk ikatan baru yang menghasilkan molekul hasil reaksi. Akan tetapi, tidak semua tumbukan menghasilkan molekul hasil reaksi. Gambar 2.6 Tumbukan yang efektif terjadi bila spesi-spesi yang bereaksi memiliki arah orientasi yang tepat https://rb.gy/rhjugk Molekul yang bereaksi haruslah memiliki arah orientasi yang tepat. Jika arah orientasi molekul yang betumbukan tepat, maka akan terbentuk kompleks teraktivasi dan dengan segera akan menjadi molekul hasil reaksi. Sedangkan jika arah orientasi molekul yang bertumbukan tidak tepat, maka tidak akan terbentuk kompleks teraktivasi dan produk, melainkan tetap menjadi molekul pereaksi. 2. Energi Kinetik Tumbukan Bila telah terjadi tumbukan molekul pereaksi, walaupun sudah bertumbukan langsung dengan posisi yang efektif, tetapi ternyata energi tumbukannya kurang 15 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

maka tidak akan terjadinya reaksi. Energi tumbukan pereaksi harus dapat membuat awan elektron kedua atom yang bertumbukan saling tumpang tindih sehingga akan terbentuk ikatan baru. Mengapa untuk tumpang tindih atom diperlukan energi? Jawabannya karena orbital kulit terluar atom mengandung elektron yang saling tolak-menolak. Dengan energi tumbukan yang cukup maka ortbital akan langsung saling tumpang tindih lalu bergabung sehingga kedua atom yang bertumbukan akan tarikmenarik. Dengan kata lain, energi kinetik telah berubah menjadi energi potensial (gaya tarik-menarik). Besarnya energi minimum yang harus dimiliki oleh molekul pereaksi agar tumbukan antar molekul menghasilkan zat hasil reaksi disebut energi aktivasi (Ea). Energi aktivasi suatu reaksi dibedakan untuk reaksi eksoterm dan endotem. Profil diagram energi pada reaksi eksoterm dan endoterm diberikan pada gambar dibawah ini. Gambar 2.7 Energi pengaktifan untuk reaksi eksoterm (kiri) dan reaksi endoterm (kanan) Menurut hukum mekanika, bahwa energi total (jumlah energi kinetik dan energi potensial) harus konstan. Berdasarkan Gambar 1.5, pada saat terbentuknya ikatan baru (C-D), masih terdapat ikatan lama (A-B). Berarti pada saat itu, terdapat dua ikatan (A-B dan CD). Keadaan seperti itu hanya sesaat dan tidak stabil, maka keadaan tersebut disebut keadaan transisi atau kompleks teraktivasi yang mempunyai tingkat energi lebih tinggi daripada keadaan awal. Terbentuknya ikatan baru (C-D) adalah akibat gaya tarik-menarik (energi potensial), dan proses ini akan melepaskan sejumlah energi. Energi tersebut sebagian atau seluruhnya akan dipakai untuk memutuskan ikatan lama (AB). 16 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Selama proses pemutusan, terjadi penurunan tingkat energi sistem, karena terbentuk ikatan baru yang energinya lebih rendah. Suatu reaksi terdapat tiga keadaan yaitu keadaan awal (pereaksi), kedaaan transisi, dan keadaan akhir (hasil reaksi)/ Keadaan transisi selalu lebih tinggi daripada dua keadaan yang lain, tetapi kedaan awal dapat lebih tinggi atau lebih rendah daripada keadaan akhir. Bila keadaan awal lebih tinggi, reaksi menghasilkan kalor atau eksoterm. Dan bila sebaliknya, maka reaksi adalah menyerap kalor atau endoterm. Sumber: Brady,J.E and Humiston,G.E. 1986. General Chemistry, Principles and Structures. New York: John Willey and Sons. Chang, R. 2005. General Chemistry The Essential Concepts Third Edition. USA: McGraw Hill. Ekawati, H. (2019). Kimia Dasar. Yogyakarta: CV Budi Utama. Petruci, R.H., Harwood, W.S., Herring, F.G., & Madura J.D.. 2007. Kimia Dasar: PrinsipPrinsip dan Aplikasi Modern Edisi Kesembilan. Jakarta: Penerbit Erlangga. Rusmansyah. (2020). Buku ajar Kimia Laju Reaksi. Banjarmasin: Universitas Lambung Mangkurat. Sriyanto, W. (2020). FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU REAKSI DAN TEORI TUMBUKAN. Karang Sambung: SMA N 1 Karang Sambung. Sunarya. 2012. Kimia Dasar 2. Bandung: CV Yrama Widya. Syukri. 1999. Kimia Dasar 2. Bandung: Penerbit ITB. Tim Kimia Dasar. 2007. Kimia Dasar II . Surabaya: Jurusan Kimia FMIPA Unesa. 17 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

UJI KOMPETENSI 1. Berikut ini yang termasuk faktor yang mempengaruhi laju reaksi adalah… a. Luas permukaan, Suhu, konsenterasi b. Jenis Larutan, Volume, Suhu c. Tekanan,Volume, Luas permuka-aan d. Katalis,Suhu,Volume e. Tekanan, Jenis Larutan, Katalis 2. Bagaimanakah pengaruh suhu terhadap laju reaksi… a. Semakin tinggi, laju reaksi semakin cepat b. Semakin rendah, laju reaksi semakin cepat c. Semakin tinggi, laju reaksi semakin lambat d. Semakin rendah, tidak ada laju reaksi e. Tidak mempengaruhi laju reaksi 3. Teori tumbukkan menyatakan, bahwa reaksi terjadi jika antar partikel saling bertumbukkan. Akan tetapi h-anya tumbukkan antar partikel yang memiliki energy yang cukup dan arah yang tetap yang dapat menghas-ilkan reaksi. Hal apa yang menentuk-an kelajuan reaksi saat tumbukkan: a. Energi potensial, arah tumbukan dan kompleks teraktivasi. b. Frekuensi tumbukkan, energy potensial, dan arah tumbukkan. c. Arah tumbukkan, frekuensi tumbukan, dan energy partikel pereaksi. d. Katalis, komplek teraktivasi, dan energy potensial. e. Frekuensi tumbukan, arah tum-bukkan, dan energy potensial. 4. Energi kinetik minimum yang diper-lukan partikel-partikel yang bertum-bukkan agar menghasilkan perubah-an kimia disebut energi.. a. Katalitik b. Potensial c. Efektif d. Kimia e. Aktivasi 18 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

5. Suatu katalis mempercepat reaksi dengan cara meningkatkan …. a. jumlah tumbukan molekul b. energi kinetik molekul c. perubahan entalpi d. energi aktivasi e. jumlah molekul yang memiliki energi di atas energi aktivasi ESSAY 1. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi. Penyelesaian Faktor yang mempengaruhi laju reaksi diantaranya: a. Luas permukaan b. Konsentrasi pereaksi c. Suhu d. Katalis 2. Bagaimana pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi ? Jelaskan berdasarkan teori tumbukan. Penyelesaian Semakin besar konsentrasi pereaksi, semakin besar jumlah partikel sehingga banyak peluang terjadinya tumbukan. Sehingga semakin banyak tumbukan, laju reaksinya semakin cepat 3. Bagaimana pengaruh suhu terhadap laju reaksi? Jelaskan berdasarkan teori tumbukan. Penyelesaian Jika suhu dinaikan, maka partikel akan bergerak lebih cepat yang menyebabkan energi kinetik partikel meningkat yang dapat menghasilkan tumbukan yang semakin sering sehingga laju reaksinya akan semakin cepat 4. Bagaimana peranan katalis dalam mempercepat laju reaksi? Penyelesaian 19 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

dengan adanya katalis reaksi dapat lebih cepat dengan cara mengubah jalannya reaksi, dimana jalur reaksi yang ditempuh memiliki energi aktivasi yang lebih rendah 5. Sebutkan contoh katalis dalam kehidupan sehari-hari? Penyelesaian Pada pembuatan resin sering ditambahkan katalis untuk mempercepat terjadinya pembekuan resin. 20 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

3. Hukum Laju Reaksi 3. 1 Hukum Laju dan Orde Reaksi Laju reaksi dapat ditentukan jika konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi selama reaksi berlangsung diketahui. Salah satu cara menentukannya adalah dengan mengukur cuplikan dari pereaksi pada berbagai waktu dan menganalisisnya. Wilhelmy (1850) mengukur laju inversi sukrosa dan meneliti pengaruh konsentrasi sukrosa terhadap laju reaksi. Hasil penelitian menunjukkan laju reaksi setiap saat (pada t tertentu) adalah sebanding dengan konsentrasi sukrosa yang tersisa pada saat t tertentu itu. Berthelot dan Gilles (1862) melalukan penelitian tentang kesetimbangan yang terjadi antara etanol, asam asetat, etil asetat dan air. Keduanya memperoleh simpulan bahwa laju reaksi juga dipengaruhi oleh hasil reaksi. Berdasarkan hasil temuan Wilhelmy (1850), Berthelot dan Gilles (1862), bahwa laju reaksi setiap saat bergantung pada konsentrasi baik pereaksi maupun hasil reaksi. ketergantungan laju reaksi pada konsentrasi pereaksi, perhatikan reaksi dekomposisi dinitrogen pentoksida. 2N2O5(g) ⇄ 4NO2(g) + O2(g) Gambar 3.1. Grafik perubahan konsentrasi N2O5 selama reaksi berlangsung https://rb.gy/rhjugk Data percobaan yang telah diperoleh dibuat sebuah grafik antara waktu dengan konsentrasi pereaksi Melalui grafik yang telah dibuat dapat dianalisis bahwa : 21 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

1. Dari waktu ke waktu konsentrasi pereaksi N2O5 semakin menurun karena habis bereaksi 2. Laju reaksi r = ������������ adalah nilai kemiringan garis singgung terhadap kurva ������������ 3. Kurva hubungan antara variabel konsentrasi (C) dan variabel waktu (t) bukanlah sebuah garis yang linier tetapi sebuah kurva eksponensial 4. Fenomena eksponensial pada perubahan laju reaksi akibat perubahan konsentrasi memberikan makna fisik bahwa nilai laju reaksi (r) adalah setara dengan konsentrasi (C) berpangkat. Hubungan antara laju reaksi dan konsentrasi pereaksi dinyatakan dengan suatu persamaan yang disebut persamaan laju reaksi. Persamaan tersebut sebagai pernyataan hukum laju yang disebut juga hukum laju differensial. Sebagai gambaran umum, tinjau model untuk reaksi hipotetik antara zat A dan zat B menghasilkan zat C dan D berikut. aA + bB  cC + dD Persamaan laju reaksinya dinyatakan sebagai: ������ = ������ [������]������[������] ������ Pada persamaan laju, k disebut tetapan laju, yaitu tetapan keproporsionalan atau kesetaraan antara laju dan konsentrasi. Tetapan laju mempunyai nilai tertentu pada suhu tertentu, sedangkan pada suhu yang berbeda nilai k juga berbeda sehingga nilai k bergantung pada suhu percobaan bergantung pada hukum laju. Semakin besar harga k maka reaksi akan berlangsung dengan kelajuan yang semakin besar. Pangkat dari konsentrasi (m) dan (n) disebut tingkat reaksi atau orde reaksi bagi suatu zat. Makna fisik dari orde reaksi adalah derajat kontribusi suatu zat (pereaksi, hasil reaksi, atau zat lain) yang memiliki pengaruh terhadap kuantitas laju reaksi (r). Pangkat m dan n dapat berupa bilangan bulat positif, negatif, atau nol bahkan pecahan. Bilangan pangkat tersebut harus ditentukan secara percobaan dan tidak dapat diturunkan hanya dengan melihat. koefisien reaksi. Jadi, hukum laju reaksi adalah hubungan antara variabel laju reaksi dengan konsentrasi-konsentrasi zat yang mempengaruhi nilai laju reaksi. 22 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

3. 2 Menetukan Hukum Laju dengan Metode Laju Reaksi Awal Metode umum yang digunakan untuk menentukan hukum laju secara percobaan adalah metode laju awal atau cara differensial. Laju awal reaksi adalah laju sesaat yang ditentukan ketika reaksi dimulai (setelah t= 0,0). Gagasan ini merupakan cara untuk menentukan laju sesaat sebelum konsentrasi awal pereaksi berubah secara signifikan. Beberapa percobaan dilakukan menggunakan konsentrasi awal berbeda, dan laju awal ditentukan pada setiap kali percobaan dilakukan. Kemudian hasilnya dibandingkan antara percobaan satu dan lainnya untuk mengetahui bagaimana laju awal bergantung pada konsentrasi pereaksi. Sebagai gambaran metode laju awal, perhatikan reaksi berikut: NH4 + (aq) + NO2 - (aq)  N2 (g) + 2 H2O (l) Percobaan Konsentrasi awal Konsentrasi awal Laju reaksi awal ke- NH4 + (M) NO2 - (M) (M/s) 1 0,100 0,005 2 0,100 0,010 1,35 x 107 3 0,200 0,010 2,70 x 107 5,40 x 107 Tabel 3.1. Contoh Bentuk umum dari hukum laju reaksi di atas adalah: ������ = ������ [NH4 + ] ������ [NO2 − ] ������ Nilai m dan n dapat ditentukan melalui pengukuran laju awal yang bergantung pada konsentrasi awal NH4 + dan NO2 - . Pada percobaan 1 dan 2, dengan konsentrasi awal NH4 + tetap sedangkan konsentrasi awal NO2 - dibuat dua kalinya hasil percobaan menunjukkan bahwa laju awal juga menjadi dua kali lebih cepat. Hukum laju percobaan 1 dan 2 dibandingkan: 23 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Hasilnya nilai n=1 hal ini berarti hukum laju untuk reaksi ini adalah orde pertama terhadap NO2 - . Selanjutnya, hukum laju percobaan 2 dan 3 dibandingkan untuk mencari nilai m. Hasilnya nilai m=1 hal ini berarti hukum laju untuk reaksi ini adalah orde pertama terhadap NH4 +. Dengan demikian, hukum laju untuk reaksi ini adalah: ������ = ������ [NH4 + ] 1 [NO2 − ] 1 ������ = ������ [NH4 + ][NO2 − ] Hukum laju ini orde pertama baik terhadap NH4 + maupun NO2 - sehingga orde reaksi keseluruhan adalah tingkat 2. Nilai tetapan laju reaksi dapat ditentukan menggunakan hasil setiap percobaan. Dari data percobaan 1 misalnya, diperoleh: 24 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

3.2 Hukum Laju dalam Bentuk Diferensial dan Integral Hukum laju yang telah dituliskan sebelumnya adalah pengungkapan hukum laju reaksi dalam bentuk persamaan diferensial. Hukum laju dapat juga diungkapkan dalam bentuk persamaan integral. r adalah diferensial dari konsentrasi terhadap waktu, maka tiap persamaan laju adalah suatu persamaan diferensial. Tujuan memperoleh hubungan langsung harga konsentrasi dan waktu, maka ungkapan laju bentuk diferensial dimodifikasi ke dalam bentuk integral. Selain memperoleh hubungan langsung konsentrasi dan waktu, modifikasi hukum laju bentuk diferensial ke dalam bentuk integral akan mempermudah dalam pengungkapan konsep waktu paruh (t½). Bagaimana cara modifikasi matematis dari ungkapan laju bentuk diferensial kepada bentuk integral akan diberikan contoh di bawah, misalnya bagi suatu reaksi orde satu. Reaksi yang lajunya hanya bergantung pada satu konsentrasi dengan pangkat satu disebut sebagai reaksi orde satu. Bagi reaksi: A + …  hasil reaksi, dinyatakan memiliki orde satu bila berdasar hasil eksperimen laju reaksinya mengikuti persamaan: − ������ [������] = ������ [������] ������������ Jika konsentrasi awal A adalah a, dan yang bereaksi sebanyak x, maka [A] setelah reaksi berjalan selama t adalah sebesar ������ − , maka didapat ������ (������−������) = ������ (������ − ������) ������������ karena a tetap dan x adalah variabel, maka (������ − ������) = ������x ������������= ������ (������ − ������) ������������ 25 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

(���������−���������������)= ������ ������t ������������ ∫ (������ − ������) = ������ ∫ ������������ − ln (������ − ������) = ������������ + c Pada awal reaksi, yaitu saat t = 0, maka x = 0, sehingga c = − ln ������ dan persamaan menjadi − ln (������ − ������) = ������������ − ln ������ atau dapat ditulis dalam bentuk: ln ������ = ������t (������−������) Persamaan inilah yang disebut sebagai persamaan hukum laju bentuk integral untuk reaksi orde satu. Persamaan tersebut dapat diubah menjadi: ln (������ − ������) = −������������ + ln t a Persamaan ini merupakan persamaan linear dan jika dibuat grafik dengan ln (������ − ������) sebagai ordinat dan t sebagai absis, maka diperoleh garis lurus dengan kemiringan garis (slope/gradient) = -k sedangkan konstanta atau jelajahnya = ln . Dan jika dimiliki data laboratorium lalu pembuatan kurva menghasilkan garis linier, maka sebenarnya telah dilakukan pembuktian bahwa reaksi yang sedang dikaji memiliki orde satu. Hal demikian adalah cara lain dari penentuan orde reaksi, yang disebut metode aluran linier. Salah satu manfaat dari transformasi hukum laju bentuk diferensial ke dalam bentuk integral. Berikut ini ringkasan hukum laju dalam bentuk differensial danintegral. 26 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

L 3.3 Konsep Waktu Paruh Jika reaksi telah berjalan hingga konsentrasi pereaksi tinggal separuh, maka waktu yang diperlukan disebut waktu paruh atau ������ 1/2 . Jika konsentrasi pereaksi pada awal reaksi dinyatakan dengan a dan konsentrasi pereaksi yang tersisa pada saat t tertentu dinyatakan dengan (������ − ������), maka pada saat t = ������ 1/2 harga (������ − ������) = ½ . Seperti yang dijelaskan pada pembahasan sebelumnya bahwa kuantitas waktu paruh lebih mudah diturunkan dari hukum laju reaksi bentuk integral. Untuk reaksi orde satu yang memiliki hulum laju reaksi integral ln (������−������������)= ������������ maka ungkapan waktu paruh yang berlaku adalah: ������ 1/2 = ln 2/������ ������ 1/2 = 0,693 /k Berdasarkan persamaan tersebut, terlihat bahwa waktu paruh untuk reaksi orde satu adalah suatu ketetapan. Perlu diingat bahwa yang dihitung dalam waktu paruh adalah jumlah pereaksi yang tinggal dan ini dapat dilakukan bila reaksi hanya mempunyai satu macam pereaksi (pereaksi tunggal) misal reaksi penguraian dan peluruhan radioaktif. Pada umumnya, reaksi peluruhan radiokaktif termasuk dalam rekasi orde satu sehingga konsep waktu paruh sering dipakai untuk mempresentasi karakteristik unsur radioaktif seperti contoh uranium. Prinsip yang menyatakan bahwa waktu paruh untuk reaksi orde satu adalah suatu tetapan dapat digunakan untuk landasan berpikir dalam penentuan orde reaksi. Berdasarkan pada prinsip itu, sebuah reaksi dinyatakan memiliki orde satu jika pengamatan atas perjalanan reaksi dari waktu ke waktu memperoleh fakta bahwa nilai ������ ½ berikutnya adalah sama dengan nilai ������ ½ sebelumnya. Dengan cara yang sama dapat diturunkan ungkapan ������ ½ untuk reaksi orde dua yang memiliki hukum laju ������ = ������������. ������(������−������) Waktu paruh untuk reaksi orde dua ini adalah: ������ 1/2 = 1 ������������ 27 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Berdasarkan persamaan tersebut, terlihat bahwa, waktu paruh untuk reaksi orde dua bukanlah suatu tetapan harganya tergantung atau berbanding terbalik dengan harga konsentrasi awal pereaksi. Bila suatu reaksi diikuti dari waktu ke waktu, maka waktu paruh berikutnya atau waktu paruh kedua dengan konsentrasi awal ������ 1/2 ������ memiliki nilai dua kali waktu paruh pertama. Kegunaan lain dari waktu paro adalah untuk menghitung pereaksi yang tersisa setelah waktu tertentu. Dengan menggunakan persamaan ln ������ = ������������ atau ln (������−������)= −������t (������−������) ������ Berdasarkan sifat logaritma natural (ln) diperoleh: ������ = ������ −������������ (������−������) (������ − ������) = ������ ������−������������ Persamaan Arrhenius Telah diketahui bahwa persamaan laju reaksi (hukum laju) dari suatu reaksi antara dua senyawa A dan B dapat ditulis sebagai: ������ = ������ [������]������[������] ������ Huruf m dan n merupakan orde reaksi masing-masing untuk pereaksi A dan B. Berbagai hasil eksperimen menunjukkan bahwa perubahan suhu pada suatu reaksi kimia tidak merubah hukum laju reaksi, artinya nilai a dan b tidak juga berubah. Hal yang sama juga terjadi pada penambahan katalisnya. Fakta-fakta tersebut menghasilkan simpulan bahwa pengaruh perubahan suhu berlaku pada nilai konstanta laju reaksi (k) karena sebagaimana yang telah disebutkan bahwa nilai k bergantung pada suhu reaksi. Van’t Hoff (1887) menemukan hubungan bahka logaritma konstanta laju reaksi berbanding terbalik dengan suhu mutlak. Arrhenius melanjutkan gagasan itu dengan melakukan percobaan terhadap sejumlah reaksi. Arrhenius (1889) mengemukakan hasil temuannya dalam bentuk persamaan: ������ = ������ ������ −������������ /������������ ln ������ = − ������������������������+ ln A 28 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Dengan k= tetapan laju; A= tetapan Arrhenius yang disebut faktor frekuensi; Ea= energi aktivasi; R= tetapan gas (8,314 J/mol K); dan T= suhu mutlak. Persamaan tersebut dikenal dengan Persamaan Arrhenius. Persamaan ln ������ = − ������������������������+ ln ������ merupakan persamaan linear dengan ln ������ sebagai variabel y, ������������������sebagai gradien garis yang bernilai negatif, dan 1/T sebagai variabel x, serta ln ������ sebagai konstanta. Dengan demikian, jika di miliki data laju reaksi atau data k pada berbagai suhu reaksi, maka dapat ditetapkan nilai A dan Ea dari suatu reaksi kimia. Persamaan ln ������ = − ������������������������+ ln ������ dapat didifferensialkan untuk perubahan suhu dari suhu T1 ke suhu T2 sehingga didapat: Persamaan tersebut akan dapat diprediksikan nilai laju reaksi pada suhu yang lain dengan syarat telah diketahui harga Ea dari reaksi itu. Karena nilai k sebanding dengan nilai r sehingga dapat ditulis menjadi: Dengan r1 dan r2 berturut-turut adalah laju reaksi pada suhu T1 dan laju reaksi pada suhu T2. 29 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

UJI KOMPETENSI 1. Dari percobaan pengukuran laju reaksi diperoleh data sebagai berikut. Dapat disimpulkan bahwa orde reaksi totalnya adalah… A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5 2. Data percobaan laju reaksi 2 NO (g) + 2 H2 (g) → N2 (g) + 2 H2O (g). Berdasarkan data diatas, maka rumus laju reaksi yang benar adalah… A. v = k [NO] [H2] B. v = k [NO] [H2]2 C. v = k [NO]2 [H2] D. v = k [NO]2 E. v = k [H2]2 3. Diketahui data percobaan reaksi 2A + B2 → 2 AB. 30 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Grafik yang menunjukkan orde reaksi dari A adalah Jawaban : C 4. Tentukan orde reaksi! a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 5. Gas A dan gas B bereaksi menurut persamaan berikut. A (g) + B (g) → C (g) + D (g) Pengaruh konsentrasi A dan B terhadap laju reaksi ditemukan sebagai berikut : 31 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

Orde reaksi terhadap A adalah .. a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 ESSAY 1. Laju reaksi terhadap : 2HgCI2(aq) + C2O42-(aq) → 2CO2(g) + Hg2CI2(s) + 2CI--(aq), diketahui dengan mengukur jumlah mol Hg2CI2 yang mengendap per liter per menit, dan diperoleh data diperoleh data sebagai berikut: Dari data tersebut, tentukan orde reaksi terhadap HgCI2, serta orde reaksi keseluruhan. Penyelesaian a. menentukan orde HgCI2 (Cari 2 [C2O42-] yang sama yaitu percobaan 2 & 3) Bandingkan percobaan 2 & 3 (karena k dan [C2O42-] sama maka bisa dicoret) 2 = (2)x x=1 32 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

2. Pada reaksi 2P + 2Q → R + 2S diperoleh data sebagai berikut. [P] (M) [Q] (M) Laju Reaksi (M/detik) xys 2x y 4s 3x 2y 18s Berdasarkan data tersebut maka persamaan laju reaksinya adalah Penyelesaian Sehingga dihasilkan persamaan laju reaksi sebagai berikut. r = k [P]2[Q] 33 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

3. Pada reaksi 2A + B → 2C, didapat data laju reaksi sebagai berikut. No. [A] (mol/L) [B] (mol/L) Waktu (detik) 1 0,01 0,3 16 2 0,02 0,3 8 3 0,01 0,6 4 Persamaan laju reaksi yang sesuai dengan data tersebut adalah …. Penyelesaian orde reaksi A dengan hasil percobaan 1 dan 2. orde reaksi B dengan percobaan 1 dan 3. Sehingga dihasilkan persamaan laju reaksi sebagai berikut r = k [A] [B]2 34 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

4. Data percobaan laju reaksi diperoleh dari reaksi: A + B → C, sebagai berikut: Percobaan [A] molar [B] molar Laju reaksi (molar/detik) 1 0,01 0,20 2 0,02 0,20 0,02 3 0,03 0,20 0,08 4 0,03 0,40 0,18 Rumus laju reaksinya adalah …. 0,36 Penyelesaian Persamaan laju reaksi: r = k [A]2 [B] 35 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

5. Terdapat suatu reaksi X + Y → XY. Jika molaritas X dinaikan 2 kali dan molaritas Y tetap, maka laju reaksi 4 kali lebih besar. Jika molaritas X dan Y dinaikan 2 kali, maka laju reaksi menjadi 16 kali lebih besar. Persamaan laju reaksi tersebut adalah Penyelesaian Percobaan [X] (M) [Y] (M) Laju reaksi (M/detik) 1 1 1 1 2 2 1 4 3 2 2 16 Sehingga dihasilkan orde reaksi X dan Y adalah 2. Itu artinya, persamaan laju reaksi pada reaksi di atas adalah sebagai berikut r = k [X]²[Y]² 36 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

VIDEO PEMBELAJARAN LAJU REAKSI Berikut Link Video Pembelajaran: https://youtu.be/JEzTHGtznhM 37 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )

LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD) Tujuan : 1. Untuk mengetahui faktor konsentrasi menggunakan balon dan soda kue 2. Untuk mengetahui faktor konsentrasi menggunakan kulit telur dan cuka 3. Untuk mengetahui faktor luas permukaan menggunakan CDR 1. Alat dan Bahan : A. Alat 1. 3 botol kosong 2. 3 balon warna berbeda B. Bahan 1. Soda kue 2. Cuka Prosedur kerja 1 : 1. Masukkan 1 sendok soda kue ke balon pertama 2. Masukkan 2 sendok soda kue ke balon kedua 3. Masukkan 3 sendok soda kue ke balon ketiga 4. Masukkan cuka ke dalam 3 botol air mineral dengan jumlah volume yang sama 5. Masukkan ujung balon pada ujung botol dengan kuat 6. Angkat balon dan amatilah reaksi soda kue yang masuk ke botol bereaksi dengan cuka 7. Secara bersamaan, hitung waktu balon dapat menggelembung paling besar menggunakan stopwatch 2.Alat dan Bahan A. Alat 1. 3 wadah plastic 2. Stopwatch B. Bahan 1. Cuka dapur 2. Cangkang kulit telur 38 | M o d u l D i g i t a l B e r b a s i s P r o y e k ( L a j u R e a k s i )