Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi dan Teori Tumbukan

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi dan Teori Tumbukan – Reaksi kimia terbentuk karena terjadinya tumbukan antar partikelnya, tetapi perlu diingat bahwa tidak semua tumbukan akan menghasilkan produk atau hasil reaksi. Laju reaksi pembentukan suatu produk dipengaruhi oleh beberapa faktor.

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Setidaknya ada 4 faktor yang akan mempengaruhi laju reaksi, dimana faktor tersebut dapat mempercepat atau memperlambat laju reaksi, faktor tersebut adalah :

Luas permukaan zat

Semakin halus keadaan suatu zat pereaksi, maka makin luas permukaannya sehingga laju reaksinya semakin cepat.

• 1 gram Mg kepingan dimasukkan ke dalam 100 mL larutan HCl 0,1 M
• 1 gram Mg serbuk dimasukkan ke dalam 100 mL larutan HCl 0,1 M (laju reaksi lebih cepat)

Penjelasan :

Serbuk memiliki luas permukaan lebih besar dibanding kepingan, mengakibatkan makin luas bidang tumbukan, makin banyak tumbukan yang terjadi, makin banyak tumbukan efektif sehingga makin cepat laju reaksinya.

Konsentrasi

Semakin besar konsentrasi maka laju reaksinya semakin cepat.

• 1 gram Mg serbuk dimasukkan ke dalam 100 mL larutan HCl 0,1 M
• 1 gram Mg serbuk dimasukkan ke dalam 100 mL larutan HCl 0,2 M (laju reaksi lebih cepat)

Penjelasan :

Semakin besar konsentrasi zat maka jumlah partikelnya semakin besar, semakin banyak tumbukan yang terjadi, semakin banyak tumbukan efektif sehingga makin cepat laju reaksinya.

Suhu

Semakin besar suhu maka laju reaksinya semakin cepat.

• 1 gram Mg serbuk dimasukkan ke dalam 100 mL larutan HCl 0,1 M suhu 25 °C
• 1 gram Mg serbuk dimasukkan ke dalam 100 mL larutan HCl 0,1 M suhu 80 °C (laju reaksi lebih cepat)

Penjelasan :

Semakin tinggi suhu maka energi kinetik partikelnya semakin besar, semakin cepat gerak partikelnya, semakin banyak tumbukan yang terjadi, semakin sering tumbukan efektifnya sehingga makin cepat laju reaksinya.

Ketika pada suhu yang lebih rendah, partikel bergerak lebih lambat dan tidak saling bertumbukan. Jika partikel tidak bertumbukan maka tidak terjadi reaksi. Dengan demikian, laju reaksi akan menjadi lebih lambat.

Kenaikan suhu pada reaksi kimia akan melipatgandakan laju reaksinya, karena kenaikan suhu akan memperbesar harga k (tetapan laju reaksi). Pada kenaikan suhu 10°C, laju reaksinya akan berlangsung 2 kali lebih cepat.

Contoh :

Hubungan laju reaksi dengan suhu dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :

Keterangan :

• V1 = laju reaksi pada suhu T1
• V2 = laju reaksi pada suhu T2
• T1 = Suhu pada keadaan 1 (rendah)
• T2 = Suhu pada keadaan 2 (tinggi)
• ΔT = kenaikan suhu
• ΔV = koefisien suhu reaksi (laju reaksi berlangsung x kali lebih jika suhu naik n (°C)
• t1 = waktu reaksi pada suhu T1
• t2 = waktu reaksi pada suhu T2

Contoh soal :

Bila suhu dinaikkan 10°C, maka kecepatan reaksinya akan menjadi dua kali lipat. Kalau pada suhu t°C reaksi berlangsung selama 12 menit. Maka pada suhu (t + 30)°C reaksi akan berlangsung selama berapa menit ?

Penyelesaian :

• waktu reaksi pada suhu t°C = 12 menit
• waktu reaksi pada suhu (t + 10)°C = 6 menit
• waktu reaksi pada suhu (t + 20)°C = 3 menit
• waktu reaksi pada suhu (t + 30)°C = 1,5 menit

Katalis

Katalis adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi yang akan terbentuk kembali pada akhir reaksi.

• Reaksi penguraian H₂O₂ → 2 H₂O + O₂ 
• Reaksi penguraian H₂O₂ → 2 H₂O + O₂  ditambah larutan FeCl₃ (laju reaksinya lebih cepat)

Penjelasan :

Reaksi dengan katalis laju reaksinya lebih cepat karena katalis dapat menurunkan energi aktivasi sehingga laju reaksinya menjadi lebih cepat.

Baca Juga : Teori Asam Basa Arrhenius, Bronsted-Lowry dan Lewis : Contoh Soal

Teori Tumbukan

Produk sebetulnya terbentuk dari tumbukan partikel pereaksi, tetapi tidak semua tumbukan akan menghasilkan produk, hanya tumbukan efektif lah yang akan menghasilkan produk.

Syarat agar terjadi tumbukan efektif adalah :

1. Partikel pereaksi harus memiliki energi kinetik yang cukup besar untuk memulai reaksi
2. Partikel pereaksi harus memiliki orientasi tumbukan yang tepat

Energi Kinetik Partikel dan Energi Aktivasi

Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi gerak yang dimiliki oleh suatu zat/partikel. Untuk menghasilkan produk maka partikel pereaksi harus memiliki energi yang cukup untuk melampaui energi aktivasi (EA).

Energi Aktivasi

Energi aktivasi adalah energi minimum yang diperlukan supaya terjadi tumbukan efektif.

Reaksi Endoterm

A + B → C ΔH = +

H awal = 40 kJ
H akhir = 60 kJ

ΔH = H akhir – H awal
ΔH = = 60 – 40
ΔH = = + 20 kJ

EA = 100 – 40
EA = + 60 kJ

Reaksi Eksoterm

P → Q + R ΔH = –

H awal = 60 kJ
H akhir = 40 kJ

ΔH = H akhir – H awal
ΔH = 40 – 60
ΔH = – 20 kJ

EA = 100 – 60
EA = + 40 kJ

Catatan :

• Dalam reaksi eksoterm atau endoterm, energi aktivasi selalu bernilai positif (+)
• Dalam reaksi endoterm, ∆H bernilai positif (+) sedangkan dalam reaksi eksoterm, ∆H bernilai negatif (-)

Baca Juga : Menentukan Perubahan Entalpi (ΔH) : Rumus, Cara, Contoh Soal

Orientasi Tumbukan

Tumbukan efektif hanya dapat terjadi kalau arah orientasi tumbukannya benar, lihat contoh pada gambar dibawah ini :

H₂ + Cl₂ → 2 HCl

Terlihat bahwa pada gambar 1 arah orientasi tumbukannya sudah benar maka ketika energi kinetiknya cukup akan terbentuk produk HCl, sedangkan gambar 2, arah orientasi tumbukannya salah sehingga tidak akan membentuk produk walaupun memiliki energi kinetik yang cukup.

Peran Katalis Dalam Reaksi

Katalis dapat mempercepat laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi, untuk lebih mengetahui peran katalis dalam reaksi maka perhatikan penjelasan di bawah ini :

Reaksi Tanpa Katalis

Reaksi tanpa katalis memiliki energi aktivasi (EA) yang sangat besar sehingga memerlukan waktu reaksi yang sangat-sangat lama. Lihat pada gambar dibawah ini, energi aktivasinya adalah posisi dari entalpi awal sampai ke puncak reaksi.

A + E → C + F ΔH = +

H awal = 20 kJ
H akhir = 40 kJ

ΔH = H akhir – H awal
ΔH = 40 – 20
ΔH = + 20 kJ

EA = 100 – 20
EA = + 80 kJ

Reaksi Dengan Katalis

Reaksi dengan katalis laju reaksinya menjadi lebih cepat karena dapat menurunkan energi aktivasi dengan cara menyediakan tahap-tahap reaksi. Dalam reaksi kimia, tahap-tahap reaksi disebut sebagai mekanisme reaksi. Penentu laju reaksi ditentukan oleh tahap reaksi paling lambat (memiliki EA terbesar).

Bandingkan dengan reaksi tanpa katalis diatas dimana EA = 80 kJ, sekarang dengan katalis EA tersebut diturunkan dengan cara memecah reaksi yang awalnya hanya 1 tahap, dipecah menjadi 2 tahap reaksi.
Lihat gambar dibawah ini, karena reaksinya ada 2 tahap maka EA-nya pun terpecah menjadi 2 yaitu EA 1 dan EA 2

EA1 = 70 – 20 = 50 kJ
EA2 = 80 – 60 = 20 kJ

Karena nilai EA1 lebih besar dibandingkan EA2 maka penentu laju reaksinya adalah reaksi tahap 1.

Tahap 1 : 

A + B → D ΔH = +

Tahap 2 :

D → C + F ΔH = –

Reaksi total : 

A + B → C + F ΔH = +

Molekul kompleks teraktivasi = C* dan D*
Zat perantara = D

Karakteristik Katalis

Karakteristik katalis dapat diuraikan sebagai berikut :

1. Massa dan komposisi katalis tidak berubah pada awal reaksi sampai akhir reaksi
2. Katalis ikut bereaksi tetapi pada akhir reaksi terbentuk kembali
3. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi
4. Katalis tidak mengubah entalpi awal, entalpi akhir atau ∆H reaksi
5. Dalam reaksi kesetimbangan katalis mempercepat laju reaksi ke kanan dan ke kiri, tidak menggeser kesetimbangan, dan tidak mempengaruhi nilai Kc
6. Penambahan sedikit katalis dalam reaksi ekstrem tertentu dapat meningkatkan laju reaksi yang sangat cepat

Contoh :
Pada reaksi : H₂O₂ → 2 H₂O + O₂
Penambahan sedikit katalis Pt (10^-8) mol/L akan mengakibatkan laju reaksinya semakin cepat

Baca Juga : Cara Menentukan Golongan dan Periode : Unsur, Ion