Beranda › Learning Hub › Kimia SMA › F.4 Laju reaksi
F.4

Laju Reaksi

Fase F · Kelas XI–XII

Kembang api meledak dalam sekejap, besi berkarat bertahun-tahun. Laju reaksi mengukur seberapa cepat pereaksi berubah menjadi produk, dan teori tumbukan menjelaskan mengapa suhu, konsentrasi, luas permukaan, dan katalis dapat mempercepat atau memperlambatnya — pengetahuan yang dipakai dari dapur sampai pabrik pupuk.

📋Capaian Pembelajaran

Fase F: menganalisis faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi. Panduan mencakup definisi laju sebagai perubahan konsentrasi per satuan waktu, faktor konsentrasi, suhu, luas permukaan, tekanan (reaksi gas), dan katalis, teori tumbukan dan energi aktivasi, serta hukum laju: orde reaksi dan tetapan laju dari data eksperimen.

🎯Yang perlu kamu kuasai

  • Menyatakan laju reaksi dari perubahan konsentrasi pereaksi atau produk.
  • Menjelaskan pengaruh setiap faktor dengan teori tumbukan dan energi aktivasi.
  • Menafsirkan profil energi reaksi dengan dan tanpa katalis.
  • Menentukan orde reaksi, persamaan laju, dan tetapan laju dari data percobaan.
  • Menganalisis grafik konsentrasi–waktu dan volume gas–waktu.

📚Materi

1. Pengertian laju reaksi

Untuk reaksi \( a\mathrm{A} \rightarrow b\mathrm{B} \):

\[ v = -\frac{1}{a}\frac{\Delta[\mathrm{A}]}{\Delta t} = +\frac{1}{b}\frac{\Delta[\mathrm{B}]}{\Delta t} \]

Satuannya M/s. Di laboratorium, laju diukur dari volume gas yang terbentuk per waktu, berkurangnya massa wadah, atau perubahan warna dan kekeruhan (misalnya waktu hingga tanda silang tertutup endapan belerang).

2. Teori tumbukan dan energi aktivasi

Reaksi terjadi jika partikel bertumbukan dengan energi minimal (energi aktivasi, Ea) dan orientasi yang tepat. Hanya sebagian kecil tumbukan yang efektif.

Profil energi reaksi: kurva merah tanpa katalis dengan puncak tinggi dan kurva hijau putus-putus dengan katalis yang puncaknya lebih rendah. Tingkat awal dan akhir sama. Panah Ea menunjukkan selisih energi dari pereaksi ke puncak.
Katalis menyediakan jalan reaksi dengan energi aktivasi lebih rendah tanpa mengubah ΔH.

3. Faktor-faktor yang memengaruhi laju

  • Konsentrasi (atau tekanan gas): partikel lebih rapat → tumbukan lebih sering.
  • Luas permukaan: serbuk bereaksi lebih cepat daripada bongkahan → lebih banyak bidang sentuh.
  • Suhu: partikel lebih cepat dan lebih banyak yang energinya melampaui Ea. Sebagai perkiraan kasar, banyak reaksi sekitar dua kali lebih cepat setiap kenaikan 10 °C.
  • Katalis: menurunkan Ea, ikut bereaksi tetapi terbentuk kembali di akhir. Enzim adalah katalis biologis.

4. Hukum laju

\[ v = k[\mathrm{A}]^m[\mathrm{B}]^n \]

\( m \) dan \( n \) adalah orde terhadap masing-masing pereaksi, ditentukan dari eksperimen (bukan dari koefisien persamaan). Bandingkan dua percobaan yang hanya berbeda konsentrasi satu pereaksi: jika [A] dua kali dan laju empat kali, orde terhadap A = 2. Orde total = \( m + n \). Pada orde nol, laju tidak bergantung pada konsentrasi; pada orde satu, grafik [A]–t melengkung dengan waktu paruh tetap.

Penerapan

Makanan disimpan di kulkas agar pembusukan melambat; obat tablet dikunyah agar cepat larut; serbuk kayu di penggergajian dapat meledak karena luas permukaannya besar; katalis besi dipakai pada proses Haber dan katalis V₂O₅ pada proses kontak; konverter katalitik pada knalpot mengubah CO dan NOₓ menjadi gas yang kurang berbahaya.

✏️Contoh soal

Data reaksi A + B → produk: percobaan 1: [A] = 0,1, [B] = 0,1, v = 2 × 10⁻³ M/s; percobaan 2: [A] = 0,2, [B] = 0,1, v = 8 × 10⁻³ M/s; percobaan 3: [A] = 0,2, [B] = 0,2, v = 1,6 × 10⁻² M/s. Tentukan persamaan laju, tetapan laju, dan laju jika [A] = 0,3 M dan [B] = 0,2 M.

1 → 2: [A] dua kali, laju empat kali → orde A = 2. 2 → 3: [B] dua kali, laju dua kali → orde B = 1.

\[ v = k[\mathrm{A}]^2[\mathrm{B}], \quad k = \frac{2 \times 10^{-3}}{(0{,}1)^2(0{,}1)} = 2\ \text{M}^{-2}\text{s}^{-1} \]
\[ v = 2(0{,}3)^2(0{,}2) = 3{,}6 \times 10^{-2}\ \text{M/s} \]
Periksa. Masukkan data percobaan 3: \( 2(0{,}2)^2(0{,}2) = 1{,}6 \times 10^{-2} \) — cocok.
Jebakan. Mengambil orde dari koefisien persamaan reaksi (A + B, sehingga orde 1 dan 1). Orde hanya dapat ditentukan dari data.

📝Latihan

Kerjakan di kertas, lalu buka jawabannya.

1. Pada reaksi 2N₂O₅ → 4NO₂ + O₂, laju berkurangnya N₂O₅ 0,02 M/s. Berapa laju terbentuknya NO₂?
Perbandingan koefisien 2 : 4, jadi laju NO₂ = 0,04 M/s.
2. Mengapa serbuk Mg bereaksi lebih cepat dengan HCl daripada pita Mg bermassa sama?
Serbuk memiliki luas permukaan lebih besar, sehingga tumbukan antara partikel Mg dan ion H⁺ lebih sering.
3. Sebuah reaksi 2 kali lebih cepat setiap kenaikan 10 °C. Pada 20 °C reaksi berlangsung 64 s. Berapa lama pada 60 °C?
Naik 40 °C = 4 kali kenaikan, laju \( 2^4 = 16 \) kali, waktu \( 64/16 = 4 \) s.
4. Apakah katalis mengubah ΔH reaksi? Jelaskan.
Tidak. Katalis hanya menurunkan energi aktivasi; tingkat energi pereaksi dan produk tetap sama, sehingga ΔH tidak berubah.
5. Jika [A] dijadikan tiga kali dan lajunya menjadi 9 kali, berapa orde terhadap A?
\( 3^m = 9 \Rightarrow m = 2 \).
6. Tuliskan satu rancangan percobaan untuk menguji pengaruh suhu terhadap laju reaksi Mg dengan HCl, lengkap dengan variabelnya.
Variabel bebas: suhu HCl (misalnya 20, 30, 40, 50 °C); variabel terikat: waktu sampai pita Mg habis atau volume gas per menit; variabel kontrol: konsentrasi dan volume HCl, panjang dan massa pita Mg.

🎯Latihan TKA untuk topik ini

Soal-soal berikut dari latihan TKA Kimia SMA menguji materi di halaman ini. Kerjakan langsung di halaman soal, lalu buka pembahasannya.

  • Paket 1 · Soal 22 PG — Menentukan orde reaksi dari data percobaan dan menghitung laju pada konsentrasi tertentu.
  • Paket 1 · Soal 23 PGK MCMA — Menganalisis pengaruh luas permukaan dan suhu terhadap laju reaksi dari grafik.
  • Paket 2 · Soal 22 PG — Menentukan orde total dan tetapan laju reaksi dari data percobaan.
  • Paket 2 · Soal 23 PGK MCMA — Menjelaskan pengaruh suhu, luas permukaan dan konsentrasi terhadap laju reaksi berdasarkan teori tumbukan.