Kinetika Kimia

• Sekalipun secara termodinamika reaksi kimia memiliki kecenderungan kuat untuk terjadi, tetapi belum tentu cepat. Kinetika kimia mempelajari faktor-faktor yang mengendalikan laju reaksi kimia. Laju reaksi didefinisikan sebagai bertambahnya jumlah mol produk per liter per detik (atau berkurangnya jumlah mol pereaksi per liter per detik). Laju reaksi ditentukan melalui perubahan konsentrasi pereaksi atau produk reaksi, selain melalui analisis kimia juga melalui pengamatan sifat-sifat fisis.
• Terdapat dua jenis hukum laju: hukum laju diferensial dan hukum laju integral. Hukum laju reaksi berbentuk: aA → produk, menjelaskan kebergantungan laju pada konsentrasi A: Laju = – (∆[A] / ∆t) = k[A]ⁿ; dengan k disebut tetapan laju, dan n orde reaksi untuk A.
• Laju reaksi didefinisikan sebagai negatif ∆A/∆t sebab [A] berkurang (akibat pereaksi digunakan dalam reaksi). Untuk nilai n (orde reaksi) tidak dapat ditentukan dari persamaan kimia setara, tapi harus ditentukan secara percobaan. Untuk reaksi orde pertama, n = 1, dan laju = k[A]. Untuk reaksi orde kedua n = 2 dan laju = k[A]². Untuk orde nol n = 0 dan laju = k.
• Metode percobaan umum untuk menentukan laju adalah metoda laju awal, dimana sederetan percobaan dilangsungkan dengan konsentrasi awal berbeda, dan laju diukur untuk pada setiap nilai t mendekati t = 0 sampai t = t.
• Suatu hukum laju integral menyatakan konsentrasi pereaksi sebagai fungsi waktu. Hukum laju integral untuk reaksi orde pertama adalah: ln [A] = -kt + ln [A]₀; dengan [A]₀ adalah konsentrasi awal A. Jadi kita dapat menghitung [A] pada setiap waktu. Untuk reaksi yang menunjukkan kinetik orde pertama, aluran ln [A] terhadap t berupa garis lurus.
• Waktu-paro (t_1/2) reaksi adalah waktu yang diperlukan untuk pereaksi mencapai setengah dari semula. Untuk reaksi orde pertama, waktu paro: t_1/2 = 0,693/k.
• Hukum laju integral untuk reaksi orde kedua adalah: 1 / [A] = kt + 1/[A]₀; akibatnya, jika aluran 1/[A] terhadap waktu untuk reaksi yang ada akan dihasilkan garis lurus, maka laju reaksi adalah orde kedua. Untuk kinetik orde kedua, waktu-paro bergantung konsentrasi terhadap k dan [A]₀. Hukum laju bentuk integral untuk reaksi orde ke-nol adalah: [A] = -kt + [A]₀, dan waktu-paronya adalah: t_1/2 = [A]₀/2k.
• Untuk reaksi dengan beberapa pereaksi, orde reaksi keseluruhan adalah jumlah orde dari masing-masing pereaksi.
• Mekanisme reaksi adalah sederetan tahap-tahap elementer dari reaksi yang terjadi. Hukum laju untuk setiap tahap dapat dituliskan dari molekuluaritasnya, yaitu jumlah spesi yang bertumbukan menghasilkan reaksi yang ditunjukkan oleh tahap itu. Tahap unimolekuler selalu orde pertama, dan tahap bimolekuler selalu orde kedua.
• Untuk mekanisme yang dapat diterima, jumlah keseluruhan tahap-tahap elementer harus memberikan persamaan kimia setara, dan mekanisme harus memberikan hukum laju yang cocok dengan hukum laju yang ditentukan secara percobaan. Reaksi multi-langkah sering memiliki satu tahap yang lebih lambat dari tahap lain. Tahap ini dinamakan tahap penentu laju, karena keseluruhan laju reaksi dibatasi oleh tahap ini.
• Kinetika kimia dapat dijelaskan dengan model tumbukan, yang mengasumsikan bahwa molekul harus bertumbukan untuk bereaksi. Dalam model ini, energi aktivasi harus dilampaui agar menghasilkan reaksi kimia. Ea adalah energi yang diperlukan untuk menata-ulang ikatan dalam molekul membentuk produk. Laju reaksi dan pengaruh suhu terhadap laju bergantung pada ukuran Ea.
• Katalis adalah zat yang mempercepat reaksi tanpa dikonsumsi. Katalis beroperasi dengan menyediakan jalan reaksi berenergi lebih rendah untuk reaksi. Katalis homogen terdapat dalam fasa yang sama dengan molekul pereaksi, dan katalis heterogen eksis dalam fasa berbeda.

(Sumber: Yayan Sunarya. (2003). Kimia Dasar: Prinsip-prinsip Kimia Terkini Jilid 2).