Cara Menghitung Laju Reaksi Kimia Melalui Perubahan Volume dan Massa, Contoh Soal, Pembahasan


Cara Menghitung Laju Reaksi Kimia Melalui Perubahan Volume dan Massa, Contoh Soal, Pembahasan - Apa yang dimaksud dengan laju reaksi? Di dalam reaksi kimia pereaksi berubah menjadi hasil reaksi. Laju dari perubahan zat adalah ukuran jumlah perubahan zat yang terjadi tiap satuan waktu. Bagaimana cara mengukur laju reaksi ini? Untuk mempelajarinya perhatikan ilustrasi berikut.
Membandingkan laju reaksi air pada botol A dan B
Gambar 1. Membandingkan laju reaksi air pada botol A dan B.
Pada Gambar 1, air dialirkan dari botol besar ke gelas kimia. Lubang untuk aliran kedua botol tersebut berbeda. Pada botol yang mana laju aliran air yang lebih cepat? Dari percobaan ini, laju dapat ditentukan dengan dua cara yaitu dengan mengukur volume air yang berkurang dari botol per satuan waktu dan volume air yang bertambah pada gelas kimia per satuan waktu.

Dari ilustrasi tersebut maka untuk mengukur laju reaksi dapat ditentukan dengan dua cara yaitu dengan mengukur:
  1. jumlah pereaksi yang digunakan atau bereaksi per satuan waktu, dan
  2. jumlah hasil reaksi yang terbentuk per satuan waktu.
Misalnya pada saat mereaksikan logam magnesium dengan asam klorida dengan reaksi : 

Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g)

Laju reaksi dapat dihitung dengan mengukur jumlah magnesium atau asam klorida yang digunakan dalam waktu tertentu atau jumlah magnesium klorida atau gas hidrogen yang terbentuk dalam waktu tertentu.

Bagaimana cara mengukur jumlah pereaksi atau hasil reaksi dalam suatu reaksi? Dalam beberapa reaksi, pereaksi dan hasil reaksi dalam keadaan bercampur dan dalam wujud yang sama. Untuk memisahkannya cukup sulit. Oleh karena itu, pengukuran laju reaksi akan lebih mudah pada reaksi yang wujud hasil reaksinya berbeda dengan pereaksi.

Pengukuran laju reaksi yang menghasilkan gas dapat dilakukan dengan mengukur volume gas yang terjadi dalam waktu yang ditentukan atau mengukur massa setelah beberapa waktu yang ditentukan.

1. Cara Menghitung Laju Reaksi dengan Mengukur Perubahan Volume

Sebagai contoh pengukuran laju reaksi untuk reaksi logam dengan asam. Perhatikan Gambar 2.
Menghitung laju reaksi dengan mengukur perubahan volume
Gambar 2. Menghitung laju reaksi dengan mengukur perubahan volume.
Pada percobaan ini digunakan labu erlenmeyer berlengan. Pada saat logam dimasukkan ke dalam larutan asam, labu erlenmeyer segera di tutup. Asam dan logam akan bereaksi menghasilkan gas. Gas yang terbentuk akan menekan air sehingga volume gas dapat diukur. Volume gas diukur tiap menit. Hasil percobaannya dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Hasil pengukuran volume gas yang terbentuk dari reaksi asam dan logam

Waktu (menit)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Volume   gas (mL)
0
12
20
26
30
33
35
36,5
37,5
38
38

Data percobaan tersebut dapat dibuat grafik seperti Gambar 3.
Grafik antara volume gas yang dihasilkan dari reaksi asam dan logam dengan waktu (menit)
Gambar 3. Grafik antara volume gas yang dihasilkan dari reaksi asam dan logam dengan waktu (menit).
Dari data percobaan dapat dilihat reaksi mula-mula sangat cepat gas yang dihasilkan 12 mL dalam waktu 1 menit. Tetapi setelah 5 menit hanya 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. Langkah-langkahnya yaitu :
  1. Buat garis miring pada titik yang menunjukkan waktu 2 menit.
  2. Gambarkan tangens pada kurva.
  3. Ukur perubahan jarak vertikal dan perubahan jarak horizontal.
Hitung kemiringan (gradien) dengan rumus:

Gradien = 

Perhatikan Gambar 4.
gradien
Gambar 4. Menentukan gradien antara volume gas yang dihasilkan dari reaksi asam dan logam dengan waktu (menit).
Pada diagram, perubahan jarak vertikal = perubahan volume dan perubahan jarak horizontal = perubahan waktu.
Jadi gradien =  =  = 6 mL per menit

Gradien pada grafik menunjukkan perubahan volum per satuan waktu atau laju reaksi, maka laju reaksi di atas adalah 6 mL per menit. Artinya setiap 1 menit dihasilkan 6 mL hidrogen.

2. Cara Menghitung Laju Reaksi melalui Perubahan Massa

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

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

Berikut ini adalah cara mengukur perubahan massa zat selama reaksi dan perhitungan laju reaksinya berdasarkan grafik perubahan massa zat selama reaksi. Perhatikan Gambar 5.
Mengukur laju reaksi melalui perubahan massa
Gambar 5. Mengukur laju reaksi melalui perubahan massa.
Pada percobaan ini sistem yang terdiri dari zat yang direaksikan dan peralatan diletakkan pada timbangan digital. Kaca arloji penutup gelas kimia diganjal sehingga ada celah kecil agar gas dapat keluar. Akibat gas hasil reaksi keluar maka massa sistem setiap waktu akan berkurang. Hasil pengamatan pengukuran massa setiap menit dibuat grafik misalnya seperti Gambar 6.
Menentukan gradien
Gambar 6. Menentukan gradien dari pengukuran massa vs waktu.
Gradien = (0,3 gram) / 10 menit = 0,03 gram / 1 menit

Jadi, Laju reaksi = 0,03 gram CO2 yang dihasilkan per menit.

Jika pada percobaan yang diukur adalah perubahan konsentrasi seperti pada grafik berikut.

Kemiringannya dapat dihitung dengan rumus :

Kemiringan =  = 

Berdasarkan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa laju reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi per satuan waktu. Laju reaksi dapat dirumuskan sebagai berikut.

• Untuk perubahan konsentrasi pereaksi : 

Tanda negatif menunjukkan konsentrasi pereaksi berkurang selama bereaksi.

• Untuk perubahan konsentrasi hasil reaksi : 

Keterangan :

r = laju reaksi
C = perubahan konsentrasi
t = perubahan waktu

Satuan untuk laju reaksi adalah mol liter–1 detik–1 atau M detik–1.

Contoh Soal Menghitung Laju Reaksi (1) :

Data percobaan reaksi antara Mg dengan HCl digambarkan dalam grafik sebagai berikut!
Data percobaan reaksi
Tentukan rata-rata laju reaksi pembentukan gas H2!

Penyelesaian :

r = 32 L / 80 detik = 0,4 L detik–1

Contoh Soal Menghitung Laju Reaksi (2) :

Untuk reaksi : N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g).

Jika konsentrasi gas N2 mula-mula = 1 mol L–1 setelah selang waktu 5 menit ternyata konsentrasi N2 tersisa 0,5 mol L–1, tentukan laju reaksi untuk : N2, H2, dan NH3.

Pembahasan :

∆[N2] = [N2]sisa – [N2] mula-mula = 0,5 mol L–1 – 1 mol L–1
∆[N2] = - 0,5 mol L–1
t = 5 x 60 detik = 300 detik
Laju reaksi pengurangan N2 : r =  = 1,67 x 10–3 mol L–1detik–1

Dalam stoikiometri, perbandingan mol berbanding lurus dengan perbandingan koefisien reaksi dapat dikatakan berbanding lurus dengan laju pengurangan dan penambahan zat reaksi.

Laju pengurangan H2 = 3 x laju pengurangan N2
3 x 1,67 x 10–3 mol L–1 detik–1 = 5 x 10–3 mol L–1 detik–1

Laju pertambahan NH3 = 2 x laju pengurangan N2
2 x 1,67 x 10-3 mol L–1 detik–1 = 3,34 x 10–3 mol L–1 detik–1

Anda sekarang sudah mengetahui Cara Menghitung Laju Reaksi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Kalsum, S., P. K. Devi, Masmiami, dan H. Syahrul. 2009. Kimia 2 : Kelas XI SMA dan MA. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 294.



Pengunjung dapat menyalin materi di blog ini menggunakan Browser Google Chrome. Google Chrome
Bacalah terlebih dahulu Panduan Pengunjung jika anda ingin menggunakan materi dari blog ini.
DMCA.com
Judul : Cara Menghitung Laju Reaksi Kimia Melalui Perubahan Volume dan Massa, Contoh Soal, Pembahasan

Rating : 9 out of 10 based on 666 ratings. 9 user reviews.

Reviewer : Puri Maulana

Masukkan Kata Kunci




Artikel Terkait :

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.