Pengertian Laju Reaksi

Laju reaksi biasa diartikan sebagai perubahan konsentrasi pereaksi atau produk tiap satuan waktu tertentu. Laju reaksi akan selalu berkaitan dengan seberapa cepat berkurangnya konsentrasi pereaksi serta bertambahnya konsentrasi produk saban satuan waktu. Sehingga secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.

Keterangan :

v                = laju reaksi (M s-1)

∆[A] dan ∆[B]        = perubahan konsentrasi pereaksi dan produk (M)

∆t                = perubahan waktu (s)

Contoh :

Jika diketahui reaksi P + Q → PQ, maka laju reaksi dapat dinyatakan dalam rumus berikut.

Pada rumus laju reaksi diatas, tanda negatif menunjukkan pengurangan konsentrasi pereaksi, sementara itu, tanda positif menunjukan penambahan konsentrasi produk tiap satuan waktu.

Persamaan Laju Reaksi

Laju reaksi dapat dinyatakan dalam persamaan yang ditentukan berdasarkan konsentrasi awal setiap zat yang dipangkatkan orde reaksinya. Pada reaksi :

aA + bB → cC + dD

Persamaan laju reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut:

Keterangan :

v        = laju reaksi (M s-1)

k        = tetapan laju reaksi

[A]        = konsentrasi zat A (mol L-1)

[B]        = konsentrasi zat B (mol L-1)

m        = orde reaksi terhadap zat A

n        = orde reaksi terhadap zat B

m + n        = orde reaksi total

Persamaan laju reaksi diatas menunjukan bahwa besarnya laju reaksi berbanding lurus dengan nilai tetapan laju reaksi (k) dan konsentrasi pereaksi. Sehingga semakin besar nilai tetapan laju reaksi dan konsentrasi pereaksi, maka semakin cepat pula reaksi tersebut berlangsung, sebaliknya semakin kecil nilai tetapan laju dan konsentrasi pereaksi, maka semakin lambat reaksi tersebut berlangsung.

Besar kecilnya nilai tetapan laju reaksi (k) bergantung pada sifat pereaksi dan suhu reaksi, sehingga setiap reaksi kimia memiliki nilai tetapan laju yang berbeda.

Orde Reaksi

Orde reaksi atau disebut juga pangkat reaksi adalah pangkat konsentrasi pereaksi dalam persamaan laju reaksi. Orde reaksi menunjukkan seberapa besar pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi. Orde reaksi dapat ditentukan melalui percobaan yang berulang-ulang dengan konsentrasi yang bervariasi bukan dari persamaan laju reaksinya.  Orde dari reaksi ini dapat ditentukan melalui seberapa cenderungnya data percobaan yang digambarkan denga, misalnya grafik. Adapun grafik ketiga jenis orde reaksi, yaitu orde nol, orde satu, dan orde dua adalah sebagai berikut.

  1. Grafik orde reaksi nol

Suatu reaksi yang memiliki orde reaksi nol menunjukkan bahwa perubahan konsentrasi pereaksi tidak berpengaruh terhadap laju reaksi. Persamaan laju reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:

Bilangan yang dipangkatkan nol akan bernilai satu. Sehingga berapapun konsentrasinya tidak akan berpengaruh terhadap laju reaksinya. Dengan demikian persamaan laju reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.

  1. Grafik orde reaksi satu

Suatu reaksi yang memiliki orde reksi satu menunjukkan bahwa konsentrasi pereaksi berbanding lurus dengan laju reaksi. Laju reaksi semakin meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi pereaksi. Sehingga apabila konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali, maka laju reaksinya menjadi dua kali lebih besar dari semula. Adapun persamaan laju reaksi berorde satu dapat dituliskan sebagai berikut.

  1. Grafik orde reaksi dua

Suatu reaksi yang memiliki orde reaksi dua menunjukkan bahwa laju reaksi berbanding lurus dengan kuadrat konsentrasi pereaksi. Sehingga apabila konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali lebih besar, maka laju reaksinya menjadi empat kali lebih besar dari semula. Adapun persamaan laju reaksi untuk reaksi berorde dua dapat dituliskan sebagai berikut.

Teori Tumbukan dan Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Reaksi kimia dapat berlangsung apabila terjadi tumbukan antar partikel pereaksi. Disamping itu, tumbukan antar partikel pereaksi juga harus memiliki orientasi yang tepat. Secara mikroskopik, orientasi tumbukan antar partikel pereaksi dapat diamati pada gambar berikut.

(a)

(b)

Gambar Contoh Orientasi Molekul Pereaksi yang Bertumbukan

(Petrucci, 2007)

Gambar diatas menunjukkan orientasi tumbukan antar partikel pereaksi pada reaksi pembentukan gas NO2. Gambar (a) menunjukkan orientasi tumbukan yang tepat antara molekul O dan molekul N sehingga dapat terbentuk produk berupa molekul NO2. Sementara itu gambar (b) menunjukkan orientasi tumbukan yang tidak tepat sehingga tidak dapat membentuk molekul NO2.

Tidak semua tumbukan antar partikel dalam reaksi kimia dapat membentuk produk baru. Produk baru dapat dihasilkan dengan adanya tumbukan yang sempurna atau yang disebut dengan tumbukan efektif. Partikel-partikel yang saling bertumbukan terkadang tidak langsung berubah membentuk produk (hasil reaksi), melainkan membentuk suatu molekul kompleks terlebih dahulu atau disebut molekul kompleks teraktivasi. Pembentukan molekul kompleks teraktivasi ini erat kaitannya dengan energi pengaktifan atau energi aktivasi (Ea).

Energi aktivasi (Ea) adalah energi dalam taraf paling rendah yang dibutuhkan guna membentuk molekul kompleks teraktivasi sedemikian hingga reaksi dapat berlangsung. Energi ini digunakan untuk memutuskan ikatan-ikatan antar molekul pereaksi sehingga dapat membentuk ikatan yang baru pada hasil reaksi (produk). Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa tumbukan antar partikel pereaksi yang dapat menyebabkan berlangsungnya reaksi kimia adalah tumbukan yang memiliki energi lebih besar daripada energi pengaktifan. Semakin kecil energi pengaktifan, maka semakin mudah energi tersebut dicapai oleh suatu reaksi, sehingga reaksi berlangsung lebih cepat.

Kecepatan suatu reaksi kimia (laju reaksi) juga dipengaruhi oleh beberapa faktor. Diantaranya konsentrasi, luas permukaan bidang sentuh, suhu, tekanan dan volume, serta penambahan katalis.

  1. Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi

Konsentrasi menunjukkan banyaknya jumlah partikel dalam satu liter larutan. Semakin besar konsentrasi, maka semakin banyak jumlah partikelnya. Akibatnya kemungkinan terjadinya tumbukan antar partikel pereaksi semakin besar dan tumbukan efektif antar partikelnya juga semakin banyak, dengan demikian reaksi reaksi dapat berlangsung lebih cepat, atau dengan kata lain laju reaksinya semakin besar.

  1. Pengaruh dari luas permukaan bidang sentuh atas laju reaksi

Semakin besar luas permukaan bidang sentuh, maka semakin besar kemungkinan terjadinya singgungan antar pereaksi. Akibatnya, frekuensi tumbukan semakin sering dan tumbukan efektif antar partikelnya semakin banyak. Dengan demikian laju reaksinya semakin cepat. Contohnya batu kapur (CaCO3) yang berbentuk serbuk lebih cepat bereaksi dengan HCl dibandingkan dengan batu kapur yang berbentuk bongkahan. Hal ini dikarenakan batu kapur serbuk memiliki luas permukaan bidang sentuh yang lebih besar daripada batu kapur yang berbentuk bongkahan.

  1. Pengaruh suhu terhadap laju reaksi

Apabila suhu dinaikkan, energi kinetik molekul reaktan akan bertambah. Akibatnya gerakan antarmolekulnya semakin cepat dan acak, sehingga frekuensi tumbukannya semakin besar dan tumbukan efektifya semakin banyak. Dengan demikian, reaksi berlagsung lebih cepat.

  1. Pengaruh tekanan dan volume terhadap laju reaksi

Pengaruh tekanan dan volume ini terjadi pada reaksi yang berwujud gas. Tekanan berbanding terbalik dengan volume. Apabila tekanan gas diperbesar, maka volumenya akan semakin kecil. Akibatnya tumbukan antar partikel lebih sering terjadi dan laju reaksinya akan semakin besar.

  1. Pengaruh katalis terhadap laju reaksi

Katalis adalah zat yang mempercepat berlangsungnya reaksi, namun tidak terlibat dalam keseluruhan reaksi. Katalis bekerja dengan mempercepat terbentuknya produk, namun tidak ikut membentuk produk. Cara kerja katalis ini adalah dengan menyediakan mekanisme alternatif dengan energi aktivasi yang lebih rendah agar reaksi kimia dapat berlangsung dengan laju reaksi yang lebih cepat.

Gambar Pengaruh Katalis Terhadap Mekanisme Reaksi dan Energi Aktivasi

(Eddbing, D.D. & Gammon, S.D. 2017)