DASAR-DASAR KINETIKA REAKSI KIMIA
KinKat Gasal 2011-20129/20/2011Kompetensi yang ingin dicapai (1):KINETIKA DAN KATALISISPertemuanKe2&3SEMESTER GASAL 2011/2012DASAR-DASAR KINETIKAREAKSI KIMIASiti Diyar KholisohPROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA – FTIUPN “VETERAN” YOGYAKARTARabu, 21 September 20111. Mampu menyusun tabel stoikiometri reaksi (yangselalu diusahakan berbasis mol) untuk reaksitunggal maupun reaksi kompleks, dan beberapaaplikasinya.2. Memahami makna konversi reaksi dan molarextent of reaction, yang dikaitkan dengan limitingreactant dan excess reactant.3. Mampu membedakan antara campuran ekuimolar,campuran stoikiometrik, dan campuran denganperbandingan (atau rasio) molar tertentu.4. Mampu memanfaatkan pendekatan atau asumsikeadaan ideal untuk melakukan perhitungan gasgas.5. Memahami beberapa macam penggolongan reaksi(dengan bisa menjelaskan perbedaannya dancontohnya masing-masing).Kompetensi yang ingin dicapai (2):Kompetensi yang ingin dicapai (3):6. Memahami beberapa cara pendefinisian kecepatan reaksi:definisi secara ekstensif dan intensif, definisi untuk reaksihomogen dan heterogen, serta mampu menjelaskankaitannya masing-masing.7. Memahami konsep stoikiometri dalam kecepatan reaksidan bisa menjelaskan hubungan antara kecepatan reaksiyang dinyatakan terhadap masing-masingkomponen/zatnya.8. Memahami stoikiometri reaksi (melalui penyusunan tabelstoikiometri), untuk reaksi tunggal-vs-kompleks, maupunsistem batch-vs-kontinyu (alir).9. Memahami istilah2 konversi reaksi, yield (perolehan)produk, dan selektivitas produk, serta kaitannya denganstoikiometri reaksi.10. Memahami gambaran reaksi yang berlangsung secarabatch.11. Memahami gambaran reaksi yang berdensitas tetap(constant-density) atau berdensitas berubah(variable/varying-density)12. Mampu memanfaatkan stoikiometri reaksi untukmenjabarkan hubungan antara konsentrasi masing2komponen reaksi dengan konversi reaktan-reaktannya.13. Mampu memanfaatkan stoikiometri reaksi danpersamaan keadaan gas (ideal) untuk menjabarkanhubungan antara tekanan parsial masing2 komponenreaksi dengan tekanan totalnya.14. Memahami makna persamaan kinetika/kecepatan/lajureaksi kimia dan bagaimana persamaan tersebutdiperoleh (untuk melakukan studi kinetika).15. Memahami model persamaan kinetika reaksi yangberbentuk hukum pangkat (power-law) dan non-hukumpangkat.Kompetensi yang ingin dicapai (4):16. Memahami konsep orde atau tingkat reaksi (dalamkinetika hukum pangkat) dan perbedaannya dengankemolekulan/molekularitas reaksi, serta memahamiperbedaan antara reaksi elementer dan nonelementer (dalam konteks ini).17. Memahami konstanta kecepatan reaksi (ataukecepatan reaksi spesifik, k) dalam persamaankinetika reaksi dan mampu mengidentifikasikanorde sebuah reaksi homogen berdasarkan satuan k.18. Memahami faktor-faktor yang mempengaruhikecepatan reaksi.19. Memahami pengaruh suhu terhadap kecepatanreaksi, baik secara kualitatif maupun kuantitatif(melalui pendekatan korelasi Arrhenius).dy Pertemuan 2 dan 3PENGGOLONGAN REAKSI-11. Berdasarkan banyaknya fase yang terlibat dalam sistemreaksiReaksi homogen, reaksi heterogen2. Berdasarkan keberadaan atau penggunaan katalisReaksi katalitik, reaksi non-katalitik3. Berdasarkan mekanisme atau kompleksitasnyaReaksi sederhana (reaksi tunggal searah atauireversibel)Reaksi kompleks (reaksi bolak-balik atau reversibel,reaksi seri atau konsekutif atau berurutan,reaksi paralel, reaksi seri-paralel, reaksi rantai,reaksi polimerisasi)4. Berdasarkan kemolekulan reaksinyaReaksi unimolekuler, reaksi bimolekuler, reaksitrimolekuler atau termolekuler5. Berdasarkan orde reaksinyaReaksi berorde bilangan bulat, reaksi berorde bilanganpecahan1
KinKat Gasal 2011-20129/20/2011PENGGOLONGAN REAKSI-26. Berdasarkan arah reaksinyaReaksi reversibel (bolak-balik)Reaksi reversibel merupakan reaksi bolakbalik; dalam hal ini terjadi kesetimbangan.Reaksi ireversibel (searah)Reaksi ireversibel merupakan reaksi satuarah; tidak ada keadaan setimbang,meskipun sesungguhnya tidak ada reaksikimia yang betul-betul tidak dapat balik.Banyak kasus kesetimbangan berada sangatjauh di kanan sedemikian sehinggadianggap ireversibel.7. Berdasarkan jenis pengoperasian reaktornyaSistem reaktor batch, sistem reaktor alir ataukontinyu8. Berdasarkan prosesnya (kondisi prosesnya)Reaksi isotermal (pada volume tetap, pada tekanantetap), reaksi adiabatik, reaksi nonisotermal non-adiabatikREAKSI KOMPLEKS - ContohReaksi reversibel (bolak-balik):Isomerisasi butana:Hidrolisis metil asetat:Reaksi ireversibel paralel:Dehidrasi dan dehidrogenasi etanol:Reaksi ireversibel seri:Dekomposisi aseton (seri terhadap ketena):4ContohContoh-contoh ReaksiBerorde 1:Dekomposisi N2O5: N2O5 2 NO2 ½ O2Berorde 2:Pembentukan HI: H2 I2 2 HIBerorde 3:2 NO O2 2 NO2Berorde pecahan:Pembentukan phosgene dari CO dan Cl2 (r k (Cl2)3/2 CO)Heterogen nonkatalitik:C (s) O2 (g) CO2 (g)DEFINISI KECEPATAN REAKSIKecepatan reaksi ekstensif: Ri mol i terbentuk dnisatuan waktudtKecepatan reaksi intensif:(sistem reaksimol i terbentuk1 dniri homogen)(volume fluida ) (waktu ) V dtmol i terbentuk1 dni pada tan ) (waktu ) W dtri ' (massari ' ' (luasri' ' ' (volume pada tan) (waktu )ri' ' ' ' mol i terbentuk1 dni permukaan ) (waktu ) S dtmol i terbentukmol i terbentuk 1 dniVs dt(volume reaktor ) (waktu ) (sistemreaksiheterogen)1 dniVr dtRi V ri W ri' S ri' ' Vs ri' ' ' Vr ri' ' ' 'Dalam sistem reaksi homogen: V VrSTOIKIOMETRIKECEPATAN REAKSI KIMIAUntuk sebuah reaksi tunggal, hubungan stoikiometrik antarmolekul-molekul dalam sistem reaksi dapat disajikan dalambentuk tabel stoikiometri reaksi.Untuk reaksi homogen tunggal:raA b BcC dDhubungan stoikiometri kecepatan reaksinya dapat dituliskan:r rA rB rC rDatau, secara umum: r i νiabcdri menyatakan kecepatan reaksi homogen pembentukan komponen idan νi menyatakan koefisien stoikiometri reaksi komponen i.Jangan lupa bahwa:positif ( ) untuk produk atau hasil reaksiHarga νinegatif (-) untuk reaktan atau zat pereaksir dy Pertemuan 2 dan 3Problem:Tuliskan hubungan stoikiometrik antaralaju reaksi berkurangnya reaktan dan lajureaksi terbentuknya produk, untuk reaksireaksi sbb.:a. 2 NOCl 2 NO Cl2b. H2O2 H2 2 H2O2
KinKat Gasal 2011-20129/20/2011STOIKIOMETRI REAKSI KIMIASISTEM BATCH-1Problem:Reaksi fase gas:4 NH3 3 O2 2 N2 6 H2Oberlangsung secara batch.Jika pada suatu saat (t t) gas N2terbentuk dengan laju 0,60 mol liter-1detik-1, berapakah laju berkurangnya O2?Orde reaksi semu (pseudo order)Untuk reaksi homogen tunggal: a A b BcC dDdan pada sistem batch, dapat disusun tabel stoikiometrinya(sesudah tercapai konversi A sebesar XA) sebagai berikut:KomponenMol awalMol terbentukMol tersisaAnA0 n A0 X An A n A0 n A0 X ABnB0CnC0DnD0 b( n A0 X A )a canB nB 0 ( n A0 X A )Inert (I)nI0d( n A0 X A )a0JumlahnT0δ n A0 X Adengan: δ d c b 1a a ab( n A0 X A )canC nC 0 ( n A0 X A )adn D n D 0 ( n A0 X A )anI nI 0nT nT 0 δ n A0 X ASTOIKIOMETRI REAKSI KIMIASISTEM BATCH-2Konsentrasi setiap komponen yang dinyatakan dalam konversi:n A n A0 ( 1 X A ) VVbn B 0 ( n A0 X A )naCB B VVCA Coba Anda ulangi (penyusunantabel stoikiometri tadi), jikakonversi reaksi dinyatakanterhadap B (XB)nCC C VCD nD 0nD Vdengan: θi c( n A0 X A )aVd ( n A0 X A )aVnC 0 b n A0 θ B X A a atau: CB Vc n A0 θ C X A a atau: CC Vd n A0 θ D X A a atau: CD Vni 0n A0(i menyatakan komponen-komponen sistem reaksi selain A)STOIKIOMETRI REAKSI KIMIASISTEM BATCH-3Sistem batch dengan volume reaksi tetapKondisi sistem volume reaksi konstan (atau tetap) dapat dicapaijika: Selama reaksi berlangsung, V tetap atau ρ tetap Dalam sistem batch fase gas, reaktor dilengkapi denganinstrumen pengatur suhu dan tekanan, sedemikian sehingga Vtetap. Jumlah mol produk reaksi jumlah mol reaktanContoh: Reaksi gas CO dengan air pada proses gasifikasibatubara:CO H2OCO2 H22 mol2 mol(jika z-factor dianggap tetap) Reaksi fase cair; ρ tetap sedemikian sehingga V tetapdy Pertemuan 2 dan 3STOIKIOMETRI REAKSI KIMIASISTEM BATCH-4Pada sistem batch dengan sistem volume reaksi tetap:V sistem setiap saat (t t) sama dengan V sistem mulamula, atau: V V0Dengan demikian:n (1 X A )C A A0 C A0 ( 1 X A )VCB b n A0 θ B X A a C θ b X A0 BA Va Dengan cara yang sama, diperoleh: C C C A0 θ C c X A a d C D C A0 θ D X A a (Sistem batch dengan volume reaksi berubah (tidaktetap) akan dipelajari dalam materi yang lain)3
KinKat Gasal 2011-20129/20/2011STOIKIOMETRI REAKSI KIMIASISTEM BATCH (dalam Tingkat Reaksi)Hubungan antara Derajat Konversi danTingkat Reaksi (Molar Extent of Reaction)ε(tingkat reaksi)(konversi reaksi)(konversi reaktan i)XiUntuk reaksi homogen tunggal: a A b BcC dDdan pada sistem batch, dapat disusun tabel stoikiometrinya(sesudah tercapai tingkat reaksi sebesar ε) sebagai berikut:KomponenMol awalAnA0BnB0CnC0DnD0Inert (I)nI0JumlahnT0Contoh Soal:Reaksi homogen fase cair:3A BC 2Ddilangsungkan dalam reaktor batch pada T dan P tetap,dengan volume sistem reaksi sebesar 1 dm3. Campuranmula-mula mengandung A dengan konsentrasi 20gmol/dm3 dan B sebesar 5 gmol/dm3.Berapakah molar extent of reaction dan konsentrasihasil jika konversi A:(a) 15%, dan(b) 90%Berikan komentar Anda !!!Untuk memperoleh hubungan antara tekanan parsialdan tekanan total sistem reaksi, berdasarkanstoikiometri, silakan Anda pelajari sendiri pada handoutkuliah, halaman 5.C2H4 ½ O2CH2(O)CH2The feed enters at 6 atm and 260oC and is astoichiometric mixture of air and ethylene.(Fogler, 1992, p. 97) a εMol tersisanA nA 0 a εCoba Anda isikan kolomkolom yang lain di sini !!!Contoh Soal:Untuk reaksi homogen fase gas: A 3 B 2 R S yang berlangsung pada kondisiisotermal dalam sebuah reaktor sistem batchbervolume tetap, turunkanlah hubungan antaratekanan parsial A (pA), B (pB), R (pR), danS (pS) sebagai fungsi tekanan totalnya (P)setiap saat. Campuran awal reaksi terdiri atas:A – 30%-mol, B – 50%-mol, R – 5%-mol, dansisanya berupa gas inert.Gas-gas diasumsikan berkelakuan idealPERSAMAAN KINETIKA ATAUKECEPATAN REAKSIProblem:Set up a stoichiometric table for thefollowing reaction and express theconcentration of each species in the reactionas function of conversion evaluating allconstants.Mol terbentukPersamaan kinetika atau kecepatan reaksi:hubungan matematika yang menggambarkan besarnyaperubahan jumlah mol sebuah komponen reaksi i seiringdengan perubahan waktu, sesuai dengan definisikecepatan reaksi di bagian sebelumnya.Bagaimanapersamaankinetika sebuahreaksi dapatdiperoleh?r .?Data-data dan persamaan-persamaan kecepatanreaksi yang tersedia dari literaturMetode-metode untuk memperoleh datakecepatan reaksi dari percobaan dilaboratorium, menganalisisnya, danmenginterpretasikannya.Postulasi mekanisme reaksi untuk memprediksipersamaan kecepatan reaksidy Pertemuan 2 dan 34
KinKat Gasal 2011-20129/20/2011KEMOLEKULAN, ORDE, DANKONSTANTA KECEPATAN REAKSI-1Untuk model persamaan kecepatan (atau kinetika) reaksiyang berbentuk hukum pangkat, persamaan kecepatanreaksi homogen dapat dituliskan sebagai fungsi konsentrasireaktan-reaktannya, atau:r f (Ci) atau: r f (k, Ci)Persamaan ini lazim dituliskan sebagai: r k CAα CBβ CCγ .rUntuk reaksi: a A b BcC dDpersamaan kecepatan reaksinya dapat dituliskan: r k CAα CBβdengan: CA, CB konsentrasi reaktan A, Bα, β orde reaksi terhadap A, Bk konstanta atau tetapan kecepatan reaksiPada reaksi fase gas, dan reaksi berlangsung pada volumetetap secara isotermal, kecepatan reaksi kadang-kadangdinyatakan sebagai perubahan tekanan per satuan waktu.KEMOLEKULAN, ORDE, DANKONSTANTA KECEPATAN REAKSI-2Kemolekulan (Molecularity) Reaksi:banyaknya molekul zat pereaksi (reaktan) dalamsebuah persamaan stoikiometri reaksi yang sederhana.Kemolekulan reaksi selalu berupa bilangan bulat positif.Contoh:Reaksi: a A b BcC dDKemolekulan reaksinya a bReaksi: 2 A B3C 2DKemolekulan reaksinya 2 1 3Reaksi dengan kemolekulan 1 (satu): reaksi unimolekuler.Reaksi dengan kemolekulan 2 (dua): reaksi bimolekuler.Reaksi dengan kemolekulan 3 (tiga): reaksi trimolekuleratau termolekulerKEMOLEKULAN, ORDE, DANKONSTANTA KECEPATAN REAKSI-3Orde ReaksiOrde reaksi (reaction order) merupakan jumlah pangkatfaktor konsentrasi reaktan-reaktan di dalam persamaankecepatan (atau kinetika) reaksi.Orde reaksi hanya dapat ditentukan berdasarkaninterpretasi data hasil percobaan di laboratorium.Orde reaksi dapat berupa bilangan bulat positif, pecahan,ataupun nol.rcC dDJika persamaan kecepatan reaksi: a A b Bαβadalah: r k CA CBmaka: α orde reaksi terhadap Aβ orde reaksi terhadap Bα β orde reaksi keseluruhan (atau disebut orde reaksi saja).Untuk reaksi elementer: orde reaksi kemolekulan reaksiUntuk reaksi non-elementer : orde reaksi kemolekulan reaksiKEMOLEKULAN, ORDE, DANKONSTANTA KECEPATAN REAKSI-4Konstanta Kecepatan Reaksi (Rate Constant) - 1Disebut juga kecepatan reaksi spesifik (specific rate)Jika sebuah reaksi dengan reaktan tunggal A mempunyai kecepatanreaksi yang berorde n sebesar:nr k ' pA natau:r k CAmaka reaksi tsb. mempunyai harga konstanta kecepatan reaksi sebesar:rratau:k nk' nCApAKarena dalam hal ini CA biasa dinyatakan dalam satuan mol A persatuan volume reaksi dan r dalam satuan mol A per satuan volumereaksi per satuan waktu, maka secara umum harga k dapat dinyatakandalam satuan: mol k [ ] volume 1 n(waktu ) 1 atau:dy Pertemuan 2 dan 3k ' [ ] ( tekanan )1 n(waktu ) 1(Hill, 1977)KEMOLEKULAN, ORDE, DANKONSTANTA KECEPATAN REAKSI-5Konstanta Kecepatan Reaksi (Rate Constant) - 2Berdasarkan satuan-satuan yang sangat spesifik untuk setiaporde reaksi yang berlainan, harga k sebuah reaksi kimiasecara tidak langsung dapat mengindikasikan besarnyaorde reaksi tersebut.(Coba jabarkanlah satuan-satuan konstanta kecepatan reaksiyang berorde 0, 1, 2, 3, dan ½ )Harga k sangat dipengaruhi oleh suhu. Pada reaksi fase gas,harga k juga dipengaruhi oleh katalis, tekanan total sistem, dsb.Pada reaksi fase cair, harga k juga dipengaruhi oleh tekanan totalsistem, kekuatan ion, pemilihan pelarut,
DASAR-DASAR KINETIKA REAKSI KIMIA Siti Diyar Kholisoh KINETIKA DAN KATALISIS PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA – FTI UPN “VETERAN” YOGYAKARTA Rabu, 21 September 2011 P SEMESTER GASAL 2011/2012 e r t e m u a n K e -2 & 3 Kompetensi yang ingin dicapai (1): 1. Mampu menyusun tabel stoikiometri reaksi (yang selalu diusahakan berbasis mol) untuk reaksi
TEKNIK REAKSI KIMIA II LUQMAN BUCHORI, ST, MT. DAFTAR PUSTAKA 1. Levenspiel, O., 1972, “Chemical Reaction Engineering”, . maupun yang bersifat kimia (kinetika kimia) 5. Ekonomi 6. Humanitas Diterapkan untuk menganalisis alat-alat proses. Physical treatmen
Reaksi dehidrasi di atas berjalan dengan rumit, dimana reaksi gula dengan asam sulfat pekat membentuk karbon melibatkan pembentukan ikatan karbon-karbon. Reaksi ini didorong oleh reaksi eksotermik antara asam sulfat
Kuliah KIMIA DASAR I SKS (SKS (kditkredit) : 3 sks Status : Wajib Tujuan Pembelajaran Mahasiswa dapat memahami dasar-dasar teori ilmu kimia dan reaksi-reaksi kimia, struktur materi dan tabel periodik, sifat fisik dan keadaan materi, konsep mol dan perubahan energi. 2
1. Mahasiswa mampu menggunakan prinsip-prinsip dasar ilmu kimia sebagai dasar dalam mempelajari ilmu yang berkaitan dengan kimia. 2. Mahasiswa dapat melakukan perhitungan-perhitungan dasar kimia. Pokok Bahasan 1. Konsep Dasar Kimia 2. Model dan Struktur Atom 3. Konfigurasi Elektron dan Ikatan Kimia 4. Wujud Zat dan Perubahan Fase 5.
Dasar-dasar Agribisnis Produksi Tanaman 53. Dasar-dasar Agribisnis Produksi Ternak 54.Dasar-dasar Agribisnis Produksi Sumberdaya Perairan 55. Dasar-dasar Mekanisme Pertanian 56. Dasar-dasar Agribisnis Hasil Pertanian 57. Dasar-dasar Penyuluhan Pertanian 58. Dasar-dasar Kehutanan 59. PertanianDasar-dasar Administrasi
Dasar-dasar Ilmu Kimia Dra. Hernani, M.Si. T idak kita ragukan lagi bahwa zat kimia ada di mana-mana, banyak zat kimia terjadi secara alamiah ataupun diproduksi dengan proses tertentu. Ilmu kimia adalah bagian dari sains yang secara khusus mempelajari sejumlah aspek pada zat kimia, misalnya menjawab pertanyaan ”apa bahan
2 Kimia Dasar dan teknologi dewasa ini adalah pengembangan metode untuk mengawasi dan mengelola limbah yang wajar mengiringi produksi dan penggunaan bahan-bahan yang berharga. 1.2. Kimia Sebagai Suatu Ilmu Dalam kimia, seperti dalam semua ilmu pengetahuan alam, orang terus menerus membuat pengamatan dan mengumpulkan data.
year [s ATSMUN, in my beloved hometown Patras, I have the honour to serve as Deputy P resident of the Historical Security Council, a position I long to serve with major gratitude an d excitement, seeking to bring out the best. In our committee I am highly ambitious to meet passion ate young people with broadened horizons, ready for some productive brainstorming. In this diplomatic journey of .
