Persamaan Laju Reaksi: Pengertian dan Faktor Yang Mempengaruhi [Lengkap + Contoh Soal]

Laju reaksi merupakan salah satu konsep dasar dari Kimia yang membahas mengenai perubahan konsentrasi suatu reaktan atau produk dalam satuan waktu. Laju reaksi sendiri yang dinyatakan dalam persamaan laju reaksi yang dipengaruhi oleh berbagai faktor .

Laju reaksi merupakan salah satu konsep dasar dari Kimia yang membahas mengenai perubahan konsentrasi suatu reaktan atau produk dalam satuan waktu. Laju reaksi sendiri yang dinyatakan dalam persamaan laju reaksi yang dipengaruhi oleh berbagai faktor .


Kehidupan sehari-hari kita tidak lepas dari berbagai reaksi kimia. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi di sekitar kita ada yang berjalan cepat dan bisa diamati secara langsung (misalnya melarutkan gula dalam teh), berjalan lambat (misalnya perkaratan besi), maupun reaksi yang sangat cepat (reaksi yang eksplosif misalnya reaksi yang terjadi pada bahan bakar) ataupun sangat lambat (misalnya perubahan grafit menjadi intan) sehingga tidak bisa diamati karena waktunya yang sangat singkat atau sangat lama. Berbagai reaksi kimia yang terjadi mempunyai lajunya masing-masing. Lalu, apakah pengertian dari laju reaksi itu sendiri? Faktor apa yang mempengaruhi laju reaksi itu sendiri? Dan bagaimana menentukan persamaan laju reaksi? Yuk, simak artikel ini untuk lebih lengkapnya!

Pengertian Laju Reaksi

Menurut Raymond Chang dalam bukunya yang berjudul “Chemistry 10th Edition”, laju reaksi adalah perubahan konsentrasi suatu reaktan atau produk dalam satuan waktu. Laju reaksi memiliki satuan M/s (Molaritas per detik), menggambarkan perubahan konsentrasi (molaritas) suatu zat dalam waktu tertentu.

Saat terjadi reaksi kimia, hal yang terjadi adalah pengurangan konsentrasi zat yang bereaksi (reaktan) karena telah menjadi produk dan menyebabkan konsentrasi produk bertambah seiring berjalannya waktu. Berikut ini adalah ilustrasi perubahan konsentrasi reaktan dan produk dalam satuan waktu.

Grafik Perubahan Konsentrasi Produk dan Reaktan terhadap Waktu

Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada saat awal sebelum terjadi reaksi, hanya terdapat reaktan dan belum ada produk. Saat reaksi mulai berjalan, konsentrasi reaktan akan menurun, dan konsentrasi produk akan bertambah seiring berjalannya waktu hingga reaksi selesai. Reaksinya adalah sebagai berikut.

Reaktan → Produk

Dari grafik dapat  kita misalkan untuk reaksi sederhana seperti perubahan reaktan A menjadi produk B, maka reaksinya akan menjadi sebagai berikut.

A → B

Karena konsentrasi A terus berkurang dan konsentrasi B terus bertambah seiring berjalannya waktu, maka laju perubahan konsentrasi masing-masing dapat ditentukan sebagai

 v = – (∆[A])/∆t dan v = (∆[B])/∆t

Dimana ∆[A] adalah perubahan konsentrasi reaktan A, memiliki nilai negatif karena nilainya berkurang, dan ∆[B] adalah perubahan konsentrasi produk B yang bertambah, dalam perubahan waktu (∆t) tertentu.

Ketika kita sudah mengetahui bahwa laju reaksi merupakan perubahan konsentrasi suatu reaktan dan produk dalam satuan waktu, kemudian timbullah pertanyaan baru, “mengapa suatu reaksi kimia dapat terjadi hingga menyebabkan perubahan dari reaktan menjadi produk?”. Nah, untuk menjawab ini, kita akan berkenalan dengan Teori Tumbukan.

Teori Tumbukan

Suatu reaksi kimia dapat terjadi apabila molekul-molekul reaktan bertumbukan satu sama lain dengan orientasi yang tepat dan memiliki energi yang cukup. Pada teori tumbukan, syarat yang harus dipenuhi agar suatu reaksi kimia dapat terjadi adalah:

  1. Molekul-molekul harus saling bertumbukan (berinteraksi)
  2. Molekul-molekul yang bertumbukan memiliki energi yang cukup, melebihi energi aktivasi (Ea) dari reaksi yang akan dijalani
  3. Molekul-molekul yang bertumbukan harus pada orientasi yang tepat

Berikut ini video ilustrasi dari teori tumbukan.

Video Penjelasan Teori Tumbukan

Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Setelah diketahui bahwa reaksi kimia dapat terjadi karena adanya tumbukan-tumbukan antar molekul reaktannya, besarnya laju dari suatu reaksi kimia juga dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi adalah konsentrasi, temperatur, luas permukaan, dan katalis.

  • Konsentrasi

Konsentrasi adalah salah satu hal yang mempengaruhi laju reaksi. Semakin besar konsentrasi reaktan, maka laju reaksi juga akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena konsentrasi yang besar menandakan bahwa molekul-molekul dalam suatu zat juga menjadi lebih banyak, banyaknya molekul-molekul tersebut juga memperbesar peluang adanya tumbukan yang menyebabkan reaksi dapat terjadi.

Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju Reaksi
  • Temperatur

Temperatur juga merupakan hal yang mempengaruhi laju reaksi. Temperatur yang lebih tinggi akan menyebabkan molekul-molekul lebih cepat dan bergerak, sehingga menyebabkan molekul-molekul akan lebih sering bertumbukan dan memiliki energi yang lebih tinggi agar reaksi kimia dapat terjadi. Temperatur yang lebih tinggi akan membuat laju reaksi menjadi lebih besar.

Pengaruh Temperatur Terhadap Laju Reaksi
  • Luas Permukaan

Luas permukaan juga merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi laju reaksi. Contoh mudah dari pengaruh luas permukaan terhadap laju reaksi adalah gula pasir dan gula batu. Pada kondisi (temperatur dan berat) yang sama, gula pasir akan lebih cepat melarut dalam air dibandingkan dengan gula batu, hal ini disebabkan gula pasir memiliki luas permukaan yang lebih besar dibandingkan gula batu. Maka dari itu, luas permukaan yang lebih besar akan menghasilkan laju reaksi yang lebih besar (reaksi lebih cepat terjadi).

Pengaruh Luas Permukaan Terhadap Laju Reaksi
  • Katalis

Katalis juga dapat mempengaruhi laju reaksi, yaitu membuat laju reaksi semakin besar atau mempercepat laju reaksi. Katalis bekerja dengan cara menurunkan energi aktivasi dari suatu reaksi, sehingga energi yang diperlukan oleh molekul-molekul reaktan untuk bereaksi menjadi lebih rendah, dan reaksi lebih cepat atau mudah terjadi. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi dengan cara bereaksi dengan reaktan membentuk suatu kompleks teraktivasi, lalu akan terurai kembali membentuk produk dan mengembalikan katalis. Berikut ini adalah kurva energi reaksi dengan katalis maupun tanpa katalis.

Pengaruh penambahan katalis yakni untuk menurunkan energi aktivasi

Penggunaan katalis diilustrasikan pada gambar berikut:

Meme terkait penggunaan katalis untuk mempercepat laju reaksi

Nah, setelah kita mengetahui faktor-faktor yang memengaruhi laju reaksi, maka selanjutnya kita akan membahas bagaimana cara menghitung laju reaksi, mengetahui orde reaksi, dan mengetahui hukum serta persamaan laju reaksi.

Persamaan Hukum Laju Reaksi

Pada faktor yang mempengaruhi laju reaksi, diketahui bahwa konsentrasi adalah salah satu faktor yang mempengaruhi. Besarnya laju reaksi sendiri berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan. Laju reaksi dapat ditentukan melalui suatu hukum laju.  Hukum laju adalah penggambaran dari laju reaksi, konstanta laju, dan konsentrasi dari suatu zat yang saling berhubungan.  Hukum laju sendiri bentuknya adalah berupa suatu persamaan. Misalnya untuk reaksi berikut.

aA + bB → cC + dD

Hukum laju dari reaksi diatas adalah

Dimana v = laju reaksi (M/s), k adalah konstanta laju reaksi, [A] dan [B] adalah konsentrasi reaktan A dan B, serta x dan y adalah orde reaksi terhadap reaktan A dan B yang harus ditentukan melalui suatu percobaan atau eksperimen. Perlu diketahui bahwa nilai x dan y tidak berhubungan dengan koefisien stoikiometri dari reaksi.

Contoh, untuk reaksi pembentukan uap air dari gas hidrogen dan gas oksigen sebagai berikut.

Dari reaksi tersebut, maka hukum laju yang dapat ditulis adalah

Orde Reaksi

laju reaksi
Jenis grafik orde reaksi yang mempengaruhi laju reaksi

Seperti diketahui pada bagian hukum laju, diketahui nilai x dan y  merupakan orde reaksi terhadap reaktan A dan B, untuk nilai orde total reaksinya adalah x+y. Orde reaksi sendiri menggambarkan seberapa berpengaruh konsentrasi suatu reaktan terhadap laju reaksinya. Dalam kinetika kimia, diketahui beberapa jenis orde reaksi yakni reaksi orde nol, orde satu, dan orde dua.

Perbedaan orde reaksi 0, 1, dan 2 pada laju reaksi mengacu pada cara di mana konsentrasi reaktan-reaktan mempengaruhi laju reaksi kimia. Berikut adalah penjelasan singkat tentang masing-masing orde reaksi:

Orde Reaksi 0:

Dalam reaksi orde nol, laju reaksi tidak bergantung pada konsentrasi reaktan. Hal ini berarti bahwa perubahan dalam konsentrasi reaktan tidak mempengaruhi laju reaksi. Reaksi orde nol sering terjadi ketika reaksi melibatkan katalis atau ketika kecepatan pembentukan produk hanya tergantung pada faktor-faktor lain selain konsentrasi reaktan.

Contoh: Penguraian radioaktif, beberapa reaksi dekomposisi kimia tertentu.

Orde Reaksi 1:

Dalam reaksi orde satu, laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi satu reaktan. Artinya, jika konsentrasi reaktan ditingkatkan, laju reaksi juga akan meningkat secara proporsional. Laju reaksi ini tergantung secara langsung pada konsentrasi reaktan yang bersangkutan.

Contoh: Reaksi dekomposisi hidrogen peroksida (2H2​O2​→2H2​O+O2​), reaksi eliminasi (AB+C).

Orde Reaksi 2:

Dalam reaksi orde dua, laju reaksi berkaitan dengan kuadrat konsentrasi satu reaktan atau laju reaksi bergantung pada produk dari dua konsentrasi reaktan yang berbeda. Artinya, jika konsentrasi reaktan ditingkatkan dua kali lipat, laju reaksi akan meningkat empat kali lipat (2^2) karena laju reaksi berkaitan dengan kuadrat konsentrasi.

Contoh: Reaksi pembentukan air (2H2​+O2​→2H2​O) adalah contoh reaksi orde dua terhadap hidrogen (2H2​) dan oksigen (2O2​).

Penting untuk diingat bahwa orde reaksi ditentukan melalui eksperimen, dan tidak selalu berkorelasi dengan stoikiometri reaksi. Oleh karena itu, orde reaksi harus ditentukan secara eksperimental melalui studi perubahan konsentrasi reaktan terhadap waktu untuk memahami hubungan matematis yang ada antara mereka.

Cara Mengukur Laju Reaksi

Mengukur laju reaksi adalah proses untuk menentukan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu reaksi kimia berlangsung. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur laju reaksi, tergantung pada reaksi yang diamati dan peralatan yang tersedia. Berikut adalah beberapa metode umum yang digunakan untuk mengukur laju reaksi:

1. Perubahan Volume Gas:

Metode ini cocok untuk reaksi yang menghasilkan atau mengkonsumsi gas. Laju reaksi dapat diukur dengan mengukur perubahan volume gas yang dihasilkan atau dikonsumsi selama reaksi menggunakan tabung gas dengan skala volume yang akurat.

2. Perubahan Massa:

Pada reaksi yang menghasilkan gas atau endapan padat, laju reaksi dapat diukur dengan mengukur perubahan massa sistem reaksi. Ini biasanya dilakukan dengan menggunakan neraca analitik yang sangat sensitif.

3. Pemantauan Perubahan Warna:

Jika reaksi menghasilkan produk yang memiliki warna yang berbeda dari reaktan, laju reaksi dapat diukur dengan mengamati perubahan warna seiring waktu. Metode ini umumnya digunakan dalam reaksi kimia organik.

4. Pemantauan Perubahan pH:

Pada reaksi yang melibatkan perubahan keasaman atau kebasaan, laju reaksi dapat diukur dengan mengamati perubahan pH larutan seiring waktu. Pengukuran pH dapat dilakukan dengan menggunakan pH meter atau kertas indikator pH.

5. Pemantauan Konduktivitas:

Beberapa reaksi menghasilkan ion yang meningkatkan konduktivitas larutan. Dalam hal ini, laju reaksi dapat diukur dengan mengukur perubahan konduktivitas larutan menggunakan alat pengukur konduktivitas.

6. Pemantauan Laju Pembentukan Produk:

Jika reaksi menghasilkan produk yang mudah diukur, misalnya dengan spektrofotometer atau kromatografi, laju reaksi dapat diukur dengan memantau konsentrasi produk seiring waktu.

7. Pemantauan Laju Konsumsi Reaktan:

Sebaliknya, jika reaksi mengkonsumsi reaktan yang mudah diukur, laju reaksi dapat diukur dengan memantau penurunan konsentrasi reaktan seiring waktu, misalnya dengan spektrofotometer atau kromatografi.

Penting untuk mencatat bahwa eksperimen untuk mengukur laju reaksi harus dirancang dengan hati-hati untuk memastikan bahwa hasil yang diperoleh akurat dan dapat diandalkan. Kontrol suhu, tekanan, dan konsentrasi reaktan adalah faktor-faktor penting yang harus diperhatikan selama eksperimen untuk memastikan keakuratan pengukuran laju reaksi.

Kesimpulan

Laju reaksi merupakan perubahan konsentrasi dari suatu reaktan atau produk dalam satuan waktu, besarannya yang umum adalah molar/detik (M/s). Laju reaksi dapat dijelaskan menggunakan teori tumbukan. Laju reaksi dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu konsentrasi, temperature, luas permukaan, dan katalis. Laju reaksi dapat ditentukan dengan menggunakan hukum laju berbentuk persamaan. Suatu laju reaksi juga memiliki orde, yang dapat dibedakan menjadi reaksi orde nol, orde satu, maupun orde dua.

Contoh Soal

  1. Reaksi kimia A + B → C memiliki laju reaksi Rate=k[A]2[B], di mana k adalah konstanta laju reaksi. Jika konsentrasi A adalah 0.1 M dan konsentrasi B adalah 0.2 M, tentukan laju reaksi pada saat tersebut.
    a) 0.004 M/s
    b) 0.002 M/s
    c) 0.008 M/s
    d) 0.016 M/s

Jawaban:

Untuk mencari laju reaksi pada suatu saat tertentu, kita substitusi nilai konsentrasi ke dalam rumus laju reaksi:

Rate=k[A]2[B]
Rate=k(0.1M)2(0.2M)
Rate=0.002k

Namun, nilai k tidak diberikan dalam soal, sehingga kita tidak bisa menghitung nilai pasti dari laju reaksi. Oleh karena itu, jawaban yang paling mendekati dengan mengasumsikan k = 1 adalah:

Jawaban: b) 0.002 M/s

Soal ini mengilustrasikan pentingnya nilai konstanta laju reaksi yang diperlukan untuk menghitung laju reaksi dengan presisi. Dalam praktiknya, nilai-nilai konstanta laju reaksi ditemukan melalui eksperimen laboratorium.

Daftar Pustaka

1 thought on “Persamaan Laju Reaksi: Pengertian dan Faktor Yang Mempengaruhi [Lengkap + Contoh Soal]”

  1. Valentino Andra

    Saya merasa beruntung telah membaca artikel ini. Kejelasan dan kedalaman pemahaman yang disajikan oleh penulis patut diacungi jempol. 🧐📖

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *