Materi Laju Reaksi huxbyshysbsuhsuhsKelas 11.pptx

Uinct3rf TgyugygyuyuhyuftyftyyugugBvgvtftvtvtvrcrvygyhuhuhygxewar4

1. LAJU REAKSI KIMIA UNTUK REAKSI HOMOGEN Riskita Suryaningtias, s. pD. SMA ISLAM AL AZHAR 29 SRAGEN

2. JENIS - JENIS REAKSI Dengan basis mekanisme , antara lain : - Reaksi searah (Irreversible) - Reaksi bolak balik (Reversible) - Reaksi paralel (Simultaneous) - Reaksi seri ( Concecutive ) - Reaksi elementer - Reaksi non-elementer Bila dilihat dari kondisi thermal : - temperatur tetap pada volume konstan - temperatur tetap pada tekanan konstan - adiabatis

3. Menurut fase dari proses, reaksi meliputi : - Homogen, gas, liquid atau solid - Heterogen : Dikontrol oleh diffusivitas perpindahan massa Dikontrol oleh faktor kimia 3 JENIS – JENIS REAKSI

4. SIMBOL YANG DIGUNAKAN N AO : mole A dalam reaktor pada waktu t = 0 N A : N Ao (1 – X A ) , mole A yang ada pada waktu t V : volume reaktor, yang sementara ini diartikan sama dengan volume dari fluida yang bereaksi t : waktu dari reaksi t 1/2 : paruh umur, atau waktu dimana komponen A berubah hingga C A = ½ C Ao X A : konversi (%) dari reaktan A yang terurai - r A : laju reaksi dari reaktan A

5. JENIS REAKSI MENURUT FASE   Non- katalitik Katalitik Homogen Kebanyakan reaksi fas e gas Reaksi nyala Kebanyakan reaksi fase cair Reaksi dalam sistem koloid Enzim dan reaksi yang melibatkan mikroba Heterogen Pembakaran batu bara Pemurnian bijih logam Pelarutan padatan oleh asam Absorbsi gas dengan cairan disertai reaksi kimia Reduksi bijih besi untuk memperoleh besi dan baja Sisntesa ammonia Oksidasi ammonia menjadi asam nitrat Perengkahan minyak mentah Oksidasi SO 2 menjadi SO 3 a. Reaksi Homogen = reaksi yang terjadi pada satu fase b . Reaksi Heterogen = reaksi yang melibatkan dua fase atau lebih

6. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

7. LAJU REAKSI KIMIA Laju reaksi kimia (-r A ) adalah jumlah mol reaktan per satuan volume yang bereaksi dalam satuan waktu tertentu (mol/m 3 .s) - (negatif) untuk laju penguraian + (positif) untuk laju pembentukan

8. Misal untuk reaksi satu fasa :  A +  B  R +  T ….. ( 1 ) k Apabila laju reaksi diukur untuk A, persamaan laju reaksi dari A menjadi : - r A = (- 1/V) ( dN A / dt ) = - k 1 .[A] a. [B] b .. ( 2 ) Kinetika dari Reaksi Homogen Pers ( 1) disebut stoikiometri k = konstanta laju reaksi A , B = reaktan R , T = produk  ,  ,  ,  = koefisien

9. - r A = - (1/V)( dN A / dt ) = - k 1 [A] a [B] b . . . . . . ( 2 ) Apabila orde reaksi masing-masing komponen sama dengan koefisien pada stoikiometrinya disebut reaksi elementer  = a dan  = b Apabila tidak disebut sbg reaksi Nonelementer   a dan   b Tanda pangkat pada konsentrasi A dan B disebut orde dari masing-masing komponen a orde reaksi untuk A b orde reaksi untuk B a + b = n atau orde reaksi total Kinetika dari Reaksi Homogen

10.  A +  B  R +  T …….. ( 1) k 1 = ( /).k ; k 2 = (/).k and k 3 = (/).k or - r B = / ( - r A ) ; + r R = / ( - r A ) ; + r T = / ( - r A ) k - r A = k [A] a [B] b - r B = k 1 [A] a [B] b + r R = k 2 [A] a [B] b + r T = k 3 [A] a [B] b . . . . ( 3 ) . . . . ( 4 ) Misal reaksi fasa tunggal dengan stoikiometri : Apabila k yang diketahui ditentukan dengan basis untuk reaktan A, maka

11. Persamaan-persamaan Laju Reaksi S atuan volume fluida : Satuan massa padatan dalam sistem fluida-padatan: Satuan luas bidang antar fasa (sistem dua fluida) atau satuan luas permukaan padatan (sistem gas-padat atau cair-padat) (5) (7) (6)

12. Volume padatan dalam sistem gas-padat atau cair-padat Volume reaktor, jika berbeda dengan laju reaksi yang didasarkan pada volume fluida: Sistem homogen  volume fluida dalam reaktor = volume reaktor, Persamaan (5) dapat diganti dengan persamaan (9) dan sebaliknya Sistem heterogen  semua definisi di atas dapat digunakan Vr i =Wr i ’ =Sr i ’’ =V s r i ’’’ = V r r i ’’’’ (8) (9) (10)

13. A + B C dan D tidak bereaksi (reaksi searah /irreversible )  A +  B   C +  D persamaan laju reaksi : r A = -k C A  C B  .....(12) C dan D bereaksi membentuk A dan B kembali ( reaksi bolak balik /reversible )  A +  B   C +  D persamaan laju reaksi : r A = -k 1 C A  C B  + k 2 C C  C D  . ....(13)  ,  , = orde reaksi ke kanan ( untuk reaksi elementer orde reaksi sama dengan koefisien reaksi )  ,  = orde reaksi ke kiri r A = kecepatan A bereaksi , mol/(waktu . volume) K = konstanta laju reaksi ke kanan ( satuan tergantung order reaksinya) K 2 = konstanta laju reaksi ke kiri C A ,C B = konsentrasi reaktan , mol/volume C C ,C D = konsentrasi produk, mol/volume

14. untuk sistem densit as konstan (seluruh liquid dan gasnya sama ) m aka t =  sedangkan untuk sistem densit as berubah t   t = holding time ;  = space time Waktu yang diperlukan untuk memproses satu satuan volum umpan dalam reaktor  = = --------- (jam) - - - ( 11 ) V  Mengenal Space Time untuk Reaktor Alir PRODUCT FEED

15. CONTOH SOAL Contoh 1 Sebuah mesin roket membakar campuran bahan bakar (hidrogen cair dan oksigen cair) dengan perbandingan stoikiometri. Ruang pembakaran berbentuk silinder dengan panjang 75 cm dan diam e ter 60 cm. Pembakaran itu menghasilkan 108 kg/s gas. Jika reaksi pembakaran itu sempurna, tentukan laju reaksi hidrogen dan oksigen. Contoh 2 Metabolisma tubuh manusia Seorang yang beratnya 75 kg mengkonsumsi makanan sekitar 6000 kJ per hari. Jika dianggap semua makanan itu adalah glukosa dan di dalam tubuh mengalami reaksi:   C 6 H 12 O 6 + 6 O 2  6 CO 2 + 6 H 2 O,    H = -2816 kJ dari udara keluar nafas  Hitunglah kecepatan metabolisma orang itu dinyatakan sebagai mol oksigen digunakan per m 3 orang itu per detik.

16. LATIHAN 1. Suatu unit pengolahan air limbah pada suatu kota kecil mengolah limbah 32.000 m3/hari dengan waktu tinggal rata-rata 8 jam (lihat Gambar L.1) Udara digelembungkan ke dalam tangki pengolah limbah sehingga mikroba di dalam tangki menyerang dan memecah bahan organik di dalamnya menurut persamaan: ( limbah organik) + O2  CO2 + H2O Nilai BOD air yang masuk ke dalam tangki adalah 200 mg O2/L, dan pada saat keluar nilai BODnya dapat diabaikan. Hitunglah laju reaksi itu berdasarkan penurunan BOD per volume per detik.

17. 2. Fluid Cracking Crackers (FCC) adalah reaktor paling besar yang digunakan dalam industri minyak bumi. Sebagai contoh sebuah FCC berdiameter 6 m dan tingginya 12 m berisi 50 ton katalisator berpori dengan rapat  = 800 kg/m 3 . Jika umpan ke reaktor dengan kecepatan 38.000 barel minyak mentah per hari (6000 m 3 /hari dan rapatnya  = 900 kg/m 3 ), dan minyak mentah itu pecah menjad i molekul-molekul yang lebih pendek. Untuk menyederhanakan masalah , umpan dianggap berupa C 20 H 42 saja. Jika 60 % umpan dapat dipecah . H itunglah kecepatan reaksi dinyatakan sebagai – r ’ ( mol C 20 H 42 bereaksi/kg katalis/detik) dan sebagai r ’’’ (mol C 20 H 42 bereaksi/m 3 katalis/detik ).

18. Faktor faktor yang berpengaruh terhadap laju reaksi : 1. Konstanta laju reaksi Semakin besar konstanta laju reaksi maka semakin besar laju reaksinya. k = konstanta laju reaksi A = frekuensi tumbukan E = energi aktivasi T = suhu mutlak R = tetapan gas ......(14) E d iturunkan dengan KATALISATOR ditingkatkan dengan INHIBITOR Contoh : reaksi fisi pada nuklir

19. 2. Konsentrasi reaktan Semakin besar konsentrasi reaktan maka semakin besar laju reaksinya. Biasanya pada awal reaksi laju reaksi paling besar, kemudian semakin lama konsentrasi reaktan semakin kecil sehingga laju reaksi semakin kecil . Contoh Soal : Suatu reaktor mula-mula berisi larutan yang terdiri atas bahan A dengan konsentrasi 10 gmol/Liter dan B dengan kosentrasi 25gmol/Liter bereaksi menjadi C dan D mengikuti persamaan reaksi elementer : A +2B k C + 3D dengan nilai konstanta laju reaksi 2,5 x 10 -5 e (-10.000/T) . Apabila reaksi dijalankan pada suhu konstan 300 K a.Berapa laju reaksi pada awal reaksi b.Berapa laju reaksi pada saat konversi 50 % c.Berapa laju reaksi pada awal reaksi apabila suhu reaksi 350 K