BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Kinetika kimia adalah ilmu yang mempelajari tentang kecepatan reaksi kimia dan faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi tersebut, termasuk didalamnya : 1. Melakukan pengukuran kecepatan reaksi 2. Mempelajari pengaruh konsentrasi, temperatur, dan tekanan terhadap kecepatan reaksi 3. Menentukan mekanisme reaksi Pada umumnya kecepatan reaksi atau laju reaksi merupakan fungsi konsentrasi, temperatur, dan tekanan. Mendapatkan bentuk matematis kecepatan reaksi sebagai fungsi ketiga besaran di atas (C,T,P) merupakan persoalan utama cabang ilmu kinetika terapan. Secara kuantitatif hubungan antara konsentrasi dan laju reaksi baru dipelajari oleh Barthelot dan St. Gilles pada tahun 1982. Dapat disimpulkan bahwa laju reaksi merupakan fungsi konsentrasi pangkat suatu bilangan.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Kinetika kimia adalah ilmu yang mempelajari tentang kecepatan reaksi kimia
dan faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi tersebut, termasuk
didalamnya :
1. Melakukan pengukuran kecepatan reaksi
2. Mempelajari pengaruh konsentrasi, temperatur, dan tekanan terhadap kecepatan
reaksi
3. Menentukan mekanisme reaksi
Pada umumnya kecepatan reaksi atau laju reaksi merupakan fungsi
konsentrasi, temperatur, dan tekanan. Mendapatkan bentuk matematis kecepatan
reaksi sebagai fungsi ketiga besaran di atas (C,T,P) merupakan persoalan utama
cabang ilmu kinetika terapan. Secara kuantitatif hubungan antara konsentrasi dan
laju reaksi baru dipelajari oleh Barthelot dan St. Gilles pada tahun 1982. Dapat
disimpulkan bahwa laju reaksi merupakan fungsi konsentrasi pangkat suatu
bilangan.
Orde Reaksi
Orde reaksi adalah bilangan yang menyatakan derajat ketergantungan laju
reaksi pada konsentrasi reaktan dan memiliki beberapa sifat berikut :
1. Orde reaksi ditentukan dari percobaan, sehingga tidak perlu bilangan bulat
2. Orde reaksi tidak perlu sama dengan koefisien stoikiometrik
Konstanta Kecepatan Reaksi
Konstanta kecepatan reaksi yang disebut juga laju reaksi spesifik adalah nilai
laju reaksi pada konsentrasi reaktan sama dengan satu satuan konsentrasi.
I.2. Tujuan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui prinsip kerja reactor,
pengaruh kecepatan dan waktu agitasi terhadap reaksi, mengetahui cara
menghitung laju reaksi dan konversi, mengetahui cara menghitung scale up reaktir
dan membuktikan bahwa lamanya pengadukan berpengaruh pada konsentrasi suatu
campuran.
I.3. Permasalahan
Pada praktikum yang dilakukan akan dibuktikan dengan melakukan
percobaan apakah lama pengadukan berpengaruh pada konsentrasi dan volume
yang akan dicapai dan juga bagaimana hasil yang dicapai tersebut bila
dibandingkan dengan tanpa pengadukan serta bagaimana perbandingan variabel
tersebut secara grafik.
I.4. Hipotesa
Melalui percobaan ini dapat diperkirakan dengan semakin lamanya waktu
pengadukan dan dengan kecepatan yang berbeda maka volume akan semakin kecil.
I.5. Manfaat
Dengan melakukan percobaan ini diharapkan praktikan dapat mengerti
tentang faktor yang mempengaruhi laju reaksi, yang salah satunya adalah waktu
pengadukan dan kecepatan pengadukan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Kinetika adalah ilmu yang mempelajari kecepatan perubahan suatu proses,
misalnya :
- perubahan jumlah zat selama reaksi berlangsung
- perubahan temperatur pada pengontakan dua benda yang memiliki temperatur
yang berbeda
- perubahan jumlah penduduk
Sedangkan kinetika kimia adalah ilmu yang mempelajari tentan kecepatan reaksi
dan faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi tersebut, termasuk didalamnya :
1. Melakukan pengukuran kecepatan reaksi
2. Mempelajari pengaruh konsentrasi, temperatur, dan tekanan terhadap kecepatan
reaksi
3. Menentukan mekanisme reaksi
Tujuan tersebut dapat dicapai dengan melakukan suatu rangkaian percobaan
yang menghasilkan :
1. suatu hubungan yang menghasilkan variabel-variabel seperti konsentrasi,
temperatur, dan tekanan dengan kecepatan reaksi yang dipelajari
2. mekanisme yang dihasilkan dari interpretasi hubungan empirik yang diperoleh
dari butir satu di atas
Kecepatan Reaksi
Kecepatan reaksi didefinisikan sebagai kecepatan pengurangan jumlah mol
reaktan atau penambahan jumlah mol produk untuk setiap satuan jumlah tempat
berlangsungnya reaksi. Jumlah tempat berlangsungnya reaksi tergantung pada jenis
reaksi. Untuk reaksi homogen, yaitu reaksi yang melibatkan satu fase campuran reaksi,
jumlah tempat reaksi dapat dinyatakan sebagai volume campuran reaksi, sehingga
secara matematis kecepatan reaksi dapat ditulis sebagai berikut :
dimana :
ri = kecepatan reaksi mol i. Tanda negatif menunjukan kecepatan pengurangan
reaktan sedangkan tanda positif menunjukan kecepatan penambahan produk
n = jumlah molekul
t = waktu reaksi
V = volume campuran reaksi
Konsep Dasar Kinetika Kimia
Pada umumnya kecepatan reaksi atau laju reaksi merupakan fungsi
konsentrasi, temperatur, dan tekanan. Mendapatkan bentuk matematis kecepatan reaksi
sebagai fungsi ketiga besaran di atas (C,T,P) merupakan persoalan utama cabang ilmu
kinetika terapan. Secara kuantitatif hubungan antara konsentrasi dan laju reaksi baru
dipelajari oleh Barthelot dan St. Gilles pada tahun 1982. Dapat disimpulkan bahwa laju
reaksi merupakan fungsi konsentrasi pangkat suatu bilangan.
Orde Reaksi
Orde reaksi adalah bilangan yang menyatakan derajat ketergantungan laju reaksi
pada konsentrasi reaktan dan memiliki beberapa sifat berikut :
1. Orde reaksi ditentukan dari percobaan, sehingga tidak perlu bilangan bulat
2. Orde reaksi tidak perlu sama dengan koefisien stoikiometrik
Konstanta Kecepatan Reaksi
Konstanta kecepatan reaksi yang disebut juga laju reaksi spesifik adalah nilai laju reaksi
pada konsentrasi reaktan sama dengan satu satuan konsentrasi. Satuan ini tergantung
pada orde total reaksi dan nilainya tergantung komponen yang ditinjau.
Kecepatan Reaksi Homogen
Reaksi yang dilakukan pada sistem adalah :
- Tertutup
- Isotermal
- Bertekanan konstan
- Homogen
- Melibatkan hanya satu reaksi
Percobaan Kinetika Reaksi Homogen
Dibagi 2 tahapan:
1. Pengambilan sampel untuk analisa suatu percobaan.
2. Mengolah data dari tahapan 1 dengan menggunakan metode differensial atau
metode integrasi menjadi persamaan reaksi.
Pada umumnya, pengambilan cuplikan sample dari suatu campuran reaksi dapat
dilakukan seketika atau yang selanjutnya disebut dengan metode sampling dan dapat
dilakukan secara kontinu.
Metode Sampling
Metode ini merupakan suatu cara pengambilan cuplikan sample dari suatu campuran
reaksi., Cuplikan sample ini dilakukan dengan menggunakan suatu cara dan kemudian
didinginkan dan dilarutkan untuk menghentikan reaksi pada sample tersebut. Setelah itu
cuplikan sample itu dianalisa untuk mengetahui komposisinya baik secara kualitatif
maupun kuantitatif dari suatu reaktan ataupun produk yang ada. Langkah ini diulangi
untuk waktu yang berbeda.
Teknik yang digunakan antara lain :
- titrasi
- kromatografi gas
- spektroskopi
- spektrometri massa.
Metode Titrasi
Cara ini ditentukan oleh Bodenstein yaitu untuk reaksi antara hidrogen dan iodine
dalam tube-tube tertutup.
Reaksi yang terjadi:
H2 + I2 2HI
Campuran hidrogen dan uap iodine dipanaskan dalam tube-tube pada 700 K, setelah
waktu tertentu tube dibuka dalam larutan alkali pada temperatur kamar.
Kelebihan hidrogen ditampung dan diukur, sedangkan larutannya dianalisa secara
volumetri untuk menentukan konsentrasi iodin dan iodide. Percobaan ini diulangi untuk
waktu reaksi yang berbeda dalam tube yang lain.
Cara ini sering digunakan untuk penentuan kinetika hidrolisa ester dengan memakai
katalis asam.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
CH3CO2CH3 + H2O CH3CO2H + CH3OH
Apabila reaksi berlangsung dengan larutan asam berlebih, berarti reaksi orde
satu terhadap ester maka laju reaksi hanya bergantung pada konsentrasi ester.
Persamaan laju reaksi dapat ditulis sebagai berikut :
Laju = k (CH3CO2CH3)
Dimana k adalah konstanta laju reaksi dan pseudo orde satu reaksi. Metil asetat dan HCl
encer berlebih dicampur dengan soda lime untuk mengeluarkan gas CO2 ke atmosfer.
Cuplikan sampel diambil pada interval waktu yang beraturan serta segera dilarutkan
untuk menghentikan reaksi berikutnya. Titrasi dari sampel-sampel ini dengan alkali
standar menggunakan indikator phenolptalein (PP) dapat mengukur kadar asam asetat
yang terbebas (tanpa mengubah konsentrasi H+).
Pada desain reaktor, kita ingin mengetahui berapa ukuran dan tipe reaktor serta
metode operasi yang paling baik untuk digunakan ini akan sukar, karena temperatur dan
komposisi dari fluida yang bereaksi mungkin berbeda dari satu titik ke titik lainnya
dalam reaktor, yang tergantung pada karakteristik dari reaksi endotermik, yang
tergantung pada laju penambahan panas atau penghilangan panas dari dari sistem.
Pengaruhnya dikarenakan beberapa faktor yang harus dipertimbangkan untuk
memprediksikan performance reaktor.
1. Reaktor Batch
Reaktor batch biasanya tanki silinder dan vertikal. Untuk reaktor batch yang vertikal
berpengaduk yang sederhana dimana ketinggian liquid biasanya dibandingkan dengan
diameter reaktor. Untuk perbandingan liquid dengan diameter yang lebih besar akan
memerlukan peralatan agitasi yang lebih kompleks. Bila dibutuhkan area interfacial
gas-liquid untuk penguapan atau absorbsi gas atau diinginkan untuk menurunkan
hidrostatik head, digunakan reaktor horizontal. Reaktor batch dibuat dari stainless steel
tetapi lebih menguntungkan bila permukaan dalamnya dilapisi dengan glass atau
polimer untuk meminimalkan korosi.
2. Continous Flow Reactor – stirred Tank (CSTR)
Continous flow stirred tank reactor digunakan dengan luas dalam industri proses
kimia. Meskipun satu reaktor dapat digunakan biasanya juga menggunakan reaktor
yang disusun seri (battery) tergantung pada jumlah reaktor yang digunakan. Keefektifan
dari beberapa battery tergantung pada jumlah reaktor yang digunakan, ukuran dari
komponen reaktor dan efisiensi mixing dalam setiap stage.
3. Semi Batch atau Semi Flow Reaktor
Proses semi batch atau semi flow reaktor paling sukar untuk dianalisa dari sudut
pandang desain reaktor karena salah satunya ada dalam sistem terbuka di bawah
kondisi non steady-state.
Oleh karena itu, persamaan diferensial energi dan konservasi massa lebih kompleks
daripada dengan reaksi yang sama pada contimous flow reaktor yang beroperasi pada
keadaan steady-state.
Berdasarkan desain reaktor kimia, dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu : tank