Sebelum suatu tumbukan terjadi, partikel-partikel memerlukan suatu energi minimum yang dikenal sebagai energi pengaktifan atau energi aktivasi (E_a). Energi pengaktifan atau energi aktivasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi. Sebagai contoh adalah reaksi antara hidrogen (H₂) dengan oksigen (O₂) menghasilkan air, dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Ketika reaksi sedang berlangsung akan terbentuk zat kompleks teraktivasi. Zat kompleks teraktivasi berada pada puncak energi. Jika reaksi berhasil, maka zat kompleks teraktivasi akan terurai menjadi zat hasil reaksi.

Jadi, energi minimum yang diperlukan oleh sebuah reaksi agar dapat berlangsung disebut energi aktivasi.

Katalis

Katalis adalah zat yang dapat memperbesar laju reaksi, tetapi tidak mengalami perubahan kimia secara permanen, sehingga pada akhir reaksi zat tersebut dapat diperoleh kembali. Katalis mempercepat reaksi dengan cara menurunkan harga energi aktivasi (E_a) dengan membuat sebuah mekanisme reaksi yang baru.

Adapun sifat-sifat katalis adalah sebagai berikut.

1. Terlibat dalam reaksi, tetapi dihasilkan kembali di akhir reaksi
2. Mempercepat reaksi, tetapi tidak memperbanyak hasil reaksi
3. Menurunkan energi aktivasi, tetapi tidak menurunkan ΔH
4. Mengubah mekanisme reaksi
5. Mempunyai aksi spesifik
6. Hanya dibutuhkan dalam jumlah sedikit
7. Dapat diracuni zat tertentu

Jadi pernyataan yang tidak benar mengenai sifat katalis adalah katalis memperbesar hasil reaksi.

Diketahui:

• satuan konsentrasi = mol L^-1
• persamaan laju orde 2 :
• r = k [pereaksi]²

Ditanya:

satuan tetapan laju reaksi untuk reaksi orde dua

Dijawab:

$r\ =k\left[\text{pereaksi}\right]^2$

$\text{mol L}^{-1}\det^{-1}=k\ \left(\text{mol L}^{-1}\right)^2$

$k\ =\frac{\text{mol L}^{-1}\det^{-1}}{\text{mol}^2\text{L}^{-2}}^{ }$

$k\ =\text{}\text{mol}^{\left(1-2\right)}\text{L}^{\left(-1-\left(-2\right)\right)}\det^{-1}\ =\text{mol}^{-1}\text{L}^1\det^{-1}$

Jadi, satuan tetapan laju reaksi untuk reaksi orde dua adalah mol^-1 L det^-1.

Diketahui:

• r = k [NO]² [O₂]
• k = 1 x 10^-4
• n NO = 1 mol
• n O₂ = 2 mol
• V = 3 liter

Ditanya:

Laju reaksi pada saat NO = 1 mol dan O₂ = 2 mol

Dijawab:

$\ r_{ }=k\left[\text{NO}\right]_{ }^2\left[\text{O}_2\right]$

$\ r=k\left[\frac{n_{\text{NO}}}{V}\right]_{ }^2\left[\frac{n_{\text{O}_2}}{V}\right]$

$\ r=1\times10^{-4}\left[\frac{1\ \text{mol}}{3\ \text{L}}\right]_{ }^2\left[\frac{2\ \text{mol}}{3\ \text{L}}\right]$

$\ r=1\times10^{-4}\left(\frac{1}{3}\right)_{ }^2\left(\frac{2\ }{3\ }\right)$

$\ r=\frac{2}{27}\times10^{-4}$

$\ r=7,4\times10^{-6}$

Maka laju reaksi pada saat NO = 1 mol dan O₂ = 2 mol adalah $7,4\times10^{-6}$.

Diketahui:

• V = 1 liter
• pada t = 0 detik $\rightarrow$ A = 1 mol ; B = 0 mol
• pada t = 20 detik $\rightarrow$ A = 0,54 mol ; B = 0,46 mol
• pada t = 40 detik $\rightarrow$ A = 0,30 mol ; B = 0,70 mol

Ditanya:

Laju pengurangan A pada interval waktu 20 detik dan laju penambahan B selama interval waktu 40 detik?

Dijawab:

• Laju pengurangan A pada interval waktu 20 detik

$r_{\text{A}}=\ -\frac{\Delta\left[\text{A}\right]}{\Delta t}$

$r_{\text{A}}=\ -\left(\frac{0,54\ \text{mol L}^{-1}-\text{1 }\text{mol L}^{-1}}{20\ \det-\ 0\ \det}\right)$

$r_{\text{A}}=\frac{\text{0,46}\ \text{mol L}^{-1}}{20\ \det\ }\$

$r_{\text{A}}=0,023\ \text{mol L}^{-1}\det^{-1}\$

$r_{\text{A}}=2,3\times10^{-2\ }\text{mol L}^{-1}\ \det^{-1}$

• Laju penambahan B pada interval waktu 40 detik

$r_{\text{B}}=+\frac{\Delta\left[\text{B}\text{}\text{}\right]}{\Delta t}$

$r_{\text{B}}=\ +\frac{\text{0,70 }\text{mol L}^{-1}-\ 0\ \text{mol L}^{-1}}{40\ \det\ -\ 0\ \det}$

$r_{\text{B}\text{}}=\frac{\text{0,70}\ \text{mol L}^{-1}}{40\ \det\ }$

$r_{\text{B}}=0,0175\ \text{mol L}^{-1}\det^{-1}\$

$r_{\text{A}}=1,75\times10^{-2\ }\text{mol L}^{-1}\ \det^{-1}$

Jadi laju pengurangan A pada interval waktu 20 detik dan laju penambahan B pada interval waktu 40 detik secara berturut-turut adalah 2,3 $\times$ 10^-2 dan 1,75 $\times$ 10^-2.

Diketahui:

• Data hasil percobaan

Ditanya:

orde reaksi total

Dijawab:

Satuan laju reaksi adalah M det^-1 → dari satuan laju dapat diketahui bahwa waktu berbanding terbalik dengan laju maka r = 1/t

Untuk mencari orde A, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi A yang berbeda dan konsentrasi B yang sama → Percobaan 1 dan 3

$\ \frac{r_1}{r_3}=\frac{k\left[\text{A}\right]_1^x\left[\text{ B}\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{A}\right]_3^x\left[\text{ B}\right]_3^y}$

$\frac{\left(\frac{1}{80}\right)}{\left(\frac{1}{\left(20\right)}\right)}=\frac{\text{}k\left[0,2\right]_{ }^x\left[0,1\right]_{ }^y}{k\left[0,4\right]_{ }^x\left[0,1\right]_{ }^y}$

$\frac{20}{80}=\frac{\text{}\left[0,2\right]_{ }^x}{\left[0,4\right]_{ }^x}$

$\ \frac{1}{4}=\frac{\text{}\left[1\right]_{ }^x}{\left[2\right]_{ }^x}\$

$\left(\frac{1}{2}\right)^2=\left(\frac{1}{2}\right)^x\ \$

$\ \ \ x=2$

Untuk mencari orde B, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi A yang sama dan konsentrasi B yang berbeda → Percobaan 1 dan 2

$\ \frac{r_1}{r_2}=\frac{k\left[\text{A}\right]_1^x\left[\text{ B}\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{A}\right]_2^x\left[\text{ B}\right]_2^y}$

$\frac{\left(\frac{1}{80}\right)}{\left(\frac{1}{40}\right)}=\frac{\text{}k\left[0,2\right]_{ }^x\left[0,1\right]_{ }^y}{k\left[0,2\right]_{ }^x\left[0,2\right]_{ }^y}$

$\frac{40}{80}=\frac{\text{}\left[0,1\right]_{ }^y}{\left[0,2\right]_{ }^y}$

$\ \frac{1}{2}=\frac{\text{}\left[1\right]_{ }^y}{\left[2\right]_{ }^y}\$

$\left(\frac{1}{2}\right)^1=\left(\frac{1}{2}\right)^y\ \$

$\ \ \ y=1$

Orde reaksi total = x + y = 3

Jadi orde reaksi total reaksi yang terdapat pada soal adalah 3.

Konsentrasi

Pada umumnya, reaksi akan berlangsung lebih cepat jika konsentrasi pereaksi diperbesar. Zat yang konsentrasinya besar mengandung jumlah partikel yang lebih banyak, sehingga partikel-partikelnya tersusun lebih rapat dibanding zat yang konsentrasinya rendah. Partikel yang susunannya lebih rapat, akan lebih sering bertumbukan dibanding dengan partikel yang susunannya renggang, sehingga kemungkinan terjadinya reaksi makin besar.

Luas Permukaan

Salah satu syarat agar reaksi dapat berlangsung adalah zat-zat pereaksi harus bercampur atau bersentuhan. Pada campuran pereaksi yang heterogen, reaksi hanya terjadi pada bidang batas campuran. Bidang batas campuran inilah yang dimaksud dengan bidang sentuh. Dengan memperbesar luas bidang sentuh, reaksi akan berlangsung lebih cepat.

Fe 0,5 gram yang berbentuk lempengan lebih lama larut di dalam larutan H₂SO₄ 1 M. Hal ini disebabkan luas permukaan bidang sentuh lebih kecil membuat kemungkinan tumbukan efektif antarpartikel semakin sedikit, sehingga laju reaksi berlangsung lebih lambat. Konsentrasi larutan juga ikut memengaruhi kecepatan laju reaksi. Semakin kecil konsentrasi larutan, maka semakin sedikit jumlah partikel di dalamnya, sehingga semakin sedikit kemungkinan tumbukan efektif partikel yang menyebabkan laju reaksi berlangsung lambat.

Jadi berdasarkan data di atas, percobaan dan alasan yang paling tepat untuk mengetahui reaksi yang berlangsung paling lambat adalah percobaan 5, karena luas permukaan bidang sentuh kecil dan konsentrasi kecil (jumlah partikel sedikit).

Diketahui:

• reaksi X + 2Y $\rightarrow$ 3Z
• data percobaan :

Ditanya:

tetapan laju (k)

Dijawab:

Satuan laju reaksi adalah M det^-1 → dari satuan laju dapat diketahui bahwa waktu berbanding terbalik dengan laju maka r = 1/t.

Untuk mencari orde X, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi X yang berbeda dan konsentrasi Y yang sama → Percobaan 2 dan 3

$\ \frac{r_2}{r_3}=\frac{k\left[\text{X}\right]_2^a\left[\text{ Y}\right]_2^b}{k\left[\text{}\text{X}\right]_3^a\left[\text{ Y}\right]_3^b}$

$\frac{\left(\frac{1}{160}\right)}{\left(\frac{1}{320}\right)}=\frac{\text{}k\left[0,25\right]_{ }^a\left[0,125\right]_{ }^b}{k\left[0,125\right]_{ }^a\left[0,125\right]_{ }^b}$

$\frac{320}{160}=\frac{\text{}\left[0,25\right]_{ }^a}{\left[0,125\right]_{ }^a}$

$\ 2=\text{}2^a\$

$\ 2^1=\text{}2^a\$

$a=1$

orde X = 1

Untuk mencari orde Y, bandingkan 2 percobaan yang memiliki konsentrasi X yang sama dan konsentrasi Y yang berbeda → Percobaan 1 dan 2

$\ \frac{r_1}{r_2}=\frac{k\left[\text{X}\right]_1^a\left[\text{ Y}\right]_1^b}{k\left[\text{}\text{X}\right]_2^a\left[\text{ Y}\right]_2^b}$

$\frac{\left(\frac{1}{40}\right)}{\left(\frac{1}{160}\right)}=\frac{\text{}k\left[0,25\right]_{ }^a\left[0,25\right]_{ }^b}{k\left[0,25\right]_{ }^a\left[0,125\right]_{ }^b}$

$\frac{160}{40}=\frac{\text{}\left[0,25\right]_{ }^b}{\left[0,125\right]_{ }^b}$

$\ 4=\text{}2^b$

$\ 2^2=\text{}2^b$

$b=2$

orde Y = 2

Persamaan laju → r = k [X] [Y]²

Berdasarkan persamaan laju yang diperoleh, cari harga k menggunakan data konsentrasi dari salah satu percobaan.

$r=k\left[\text{X}\right]\left[\text{Y}\right]^2$

$\frac{1}{40}=k\left[\text{0,25}\right]\left[\text{0,25}\right]^2$

$\frac{1}{40}=k\left[\text{0,25}\right]^3$

$k=\frac{1}{40}\times\frac{1}{\left(\frac{1}{4}\right)^3}$

$k=\frac{1}{40}\times4^3$

$k=\frac{1}{40}\times64$

$k=1,6$

Harga k untuk reaksi di atas adalah 1,6.

Diketahui:

• Reaksi: 4NO₂(g) + O₂(g) $\rightarrow$ 2N₂O₅(g)
• Data percobaan

Ditanya:

Laju reaksi pada saat [NO₂] = 0,6 M dan [O₂] = 0,2 M

Dijawab:

Menentukan orde reaksi

Orde NO₂ → Pilih reaksi yang memiliki konsentrasi NO₂ berbeda dan O₂ sama → percobaan 1 dan 3.

$\ \frac{r_1}{r_3}=\frac{k\left[\text{NO}_2\right]_1^x\left[\text{ O}_2\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{NO}_2\right]_3^x\ \left[\text{ O}_2\right]_3^y}$

$\ \frac{24}{96}=\frac{k\left[\text{0,2}\right]_{ }^x\left[\text{ 0,2}\right]^y}{k\left[\text{}\text{0,4}\right]_{ }^x\ \left[\text{0,2}\right]_{ }^y}$

$\ \frac{1}{4}=\frac{\left[\text{0,2}\right]_{ }^x}{\left[\text{}\text{0,4}\right]_{ }^x\ }$

$\left(\frac{1}{2}\right)^2=\left(\frac{1}{2}\right)^x$

$x=2$

orde NO₂ = 2

Orde O₂ → Pilih reaksi yang memiliki konsentrasi NO₂ sama dan O₂ berbeda→ percobaan 1 dan 2.

$\ \frac{r_1}{r_3}=\frac{k\left[\text{NO}_2\right]_1^x\left[\text{ O}_2\right]_1^y}{k\left[\text{}\text{NO}_2\right]_2^x\ \left[\text{ O}_2\right]_2^y}$

$\ \frac{24}{48}=\frac{k\left[\text{0,2}\right]_{ }^x\left[\text{ 0,2}\right]^y}{k\left[\text{}\text{0,2}\right]_{ }^x\ \left[\text{0,4}\right]_{ }^y}$

$\ \frac{1}{2}=\frac{\left[\text{0,2}\right]_{ }^y}{\left[\text{}\text{0,4}\right]_{ }^y\ }$

$\left(\frac{1}{2}\right)^1=\left(\frac{1}{2}\right)^y$

$y=1$

orde O₂ = 1

Persamaan laju : r = k [NO₂]² [O₂]

Mencari harga k

$\ r_{ }=k\left[\text{NO}_2\right]_{ }^2\left[\text{ O}_2\right]_{ }^{ }$

$24=k\left[0,2\right]^2\left[0,2\right]$

$k=\frac{24}{8\times10^{-3}}$

$k=3\times10^3$

Laju reaksi untuk percobaan ke-4, saat [NO₂] = 0,6 M dan [O₂] = 0,2 M

$r_{ }=k\left[\text{NO}_2\right]_{ }^2\left[\text{ O}_2\right]_{ }^{ }$

$r_{ }=3\times10^3\left[\text{0,6}\right]_{ }^2\left[\text{ 0,2}\right]_{ }^{ }$

$r_{ }=3\times10^3\times36\times10^{-2}\times2\times10^{-1}$

$r=216$

Maka laju reaksi untuk percobaan ke-4 adalah 216 M det^-1.

Diketahui :

• V = 4 liter
• mol awal gas HI = 4 mol
• mol gas HI setelah 10 detik = 2 mol
• t = 10 detik

Ditanya :

Laju reaksi penguraian gas HI dan laju reaksi pembentukan gas H₂

Dijawab :

Konsentrasi HI

$M_1=\frac{\text{mol}}{V\ \left(\text{Liter}\right)\ }=\ \frac{4\ \text{mol}}{4\text{ L}}=\ 1\ \text{mol}\text{ L}^{-1}$

$M_2=\frac{\text{mol}}{V\ \left(\text{Liter}\right)\ }=\ \frac{2\ \text{mol}}{4\text{ L}}=\ 0,5\ \text{mol}\text{ L}^{-1}$

Laju Penguraian HI setelah 10 detik

$r_{\text{HI}}=-\frac{\Delta\left[\text{HI}\text{}\right]}{\Delta t}\ \$

$r_{\text{HI}}=-\frac{0,5\ \text{mol}\text{ L}^{-1}-\ 1\ \text{mol}\text{ L}^{-1}}{10\ \det\ }\ =\frac{0,5\ \text{mol}\text{ L}^{-1}}{10\ \det}\ =\ 0,05\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}$

Laju pembentukan H₂

2HI $\longrightarrow$ H₂ + I₂

$r_{\text{HI}}\ :\ r_{\text{H}_2}\ =\ 2\ :\ 1$

persamaan menjadi

$r_{\text{HI}}=2\ r_{\text{H}_2}\$

$r_{\text{H}_2}=\frac{0,05\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}}{2}$

$r_{\text{H}_2}=\ 0,025\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}$

Maka laju reaksi penguraian gas HI dan laju reaksi pembentukan gas H₂ adalah $0,05\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}\text{dan }0,025\ \text{mol}\text{ L}^{-1}\ \det^{-1}$.