31 Kinetika: Hukum Laju & Orde Reaksi
Kinetika menjawab seberapa cepat reaksi berlangsung — beda dari termodinamika/kesetimbangan yang menjawab seberapa jauh. Banyak soal hanya butuh baca data laju lalu menentukan orde: itu yang hasil-tinggi karena polanya selalu sama.
31.1 Hukum laju
Untuk reaksi umum, laju ditulis dari percobaan (bukan dari koefisien!): \[ r = k\,[\ce{A}]^m\,[\ce{B}]^n \]
- \(m\) = orde terhadap \(\ce{A}\), \(n\) = orde terhadap \(\ce{B}\), orde total \(= m+n\).
- \(k\) = tetapan laju (bergantung suhu, tidak pada konsentrasi).
- Orde tidak harus sama dengan koefisien — wajib dicari dari data.
31.2 Menentukan orde dari data (metode laju awal)
Bandingkan dua percobaan: ubah satu konsentrasi, lihat efeknya ke laju.
| [A] dikali | Laju jadi | Maka orde \(m\) |
|---|---|---|
| 2× | 1× (tetap) | 0 |
| 2× | 2× | 1 |
| 2× | 4× | 2 |
| 3× | 9× | 2 |
Rumus cepat: \(\dfrac{r_2}{r_1} = \left(\dfrac{[\ce{A}]_2}{[\ce{A}]_1}\right)^{m}\), lalu cari \(m\).
31.3 Orde 1 vs orde 2 (satu reaktan)
| Orde 1 | Orde 2 | |
|---|---|---|
| Bentuk linear | \(\ln[\ce{A}] = \ln[\ce{A}]_0 - kt\) | \(\dfrac{1}{[\ce{A}]} = \dfrac{1}{[\ce{A}]_0} + kt\) |
| Plot lurus | \(\ln[\ce{A}]\) vs \(t\) | \(1/[\ce{A}]\) vs \(t\) |
| Waktu paruh | \(t_{1/2} = \dfrac{\ln 2}{k}\) (tetap) | \(t_{1/2} = \dfrac{1}{k[\ce{A}]_0}\) (makin lama) |
Ciri kunci: orde 1 → \(t_{1/2}\) konstan (tidak bergantung konsentrasi awal). Itu petunjuk cepat di soal peluruhan/dekomposisi.
31.4 Persamaan Arrhenius
Ketergantungan \(k\) pada suhu: \[ k = A\,e^{-E_a/RT} \quad\Longleftrightarrow\quad \ln k = \ln A - \frac{E_a}{R}\cdot\frac{1}{T} \]
Dari dua suhu (\(k_1\) pada \(T_1\), \(k_2\) pada \(T_2\)): \[ \ln\frac{k_2}{k_1} = -\frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1}\right) \]
dengan \(R = 8{,}314\ \mathrm{J\,mol^{-1}K^{-1}}\) dan \(T\) dalam kelvin.
31.5 Contoh
Contoh 1 — orde dari data. Untuk \(\ce{A + B -> P}\):
| Perc | [A] (M) | [B] (M) | \(r\) (M/s) |
|---|---|---|---|
| 1 | 0,10 | 0,10 | 2,0×10⁻³ |
| 2 | 0,20 | 0,10 | 8,0×10⁻³ |
| 3 | 0,10 | 0,20 | 2,0×10⁻³ |
Perc 1→2: [A] 2×, laju 4× → \(m=2\). Perc 1→3: [B] 2×, laju tetap → \(n=0\). Jadi \(r = k[\ce{A}]^2\), orde total 2. Hitung \(k = \dfrac{2{,}0\times10^{-3}}{(0{,}10)^2} = 0{,}20\ \mathrm{M^{-1}s^{-1}}\).
Contoh 2 — Arrhenius. \(k\) naik 4× saat suhu dari 300 K ke 320 K. Cari \(E_a\). \[ \ln 4 = -\frac{E_a}{8{,}314}\left(\frac{1}{320}-\frac{1}{300}\right) \] \(\frac{1}{320}-\frac{1}{300} = -2{,}083\times10^{-4}\ \mathrm{K^{-1}}\), dan \(\ln 4 = 1{,}386\). \[ E_a = \frac{1{,}386 \times 8{,}314}{2{,}083\times10^{-4}} \approx 5{,}53\times10^{4}\ \mathrm{J/mol} \approx 55\ \mathrm{kJ/mol} \]
31.6 Mengapa penting di OSN-K
Kinetika hampir selalu muncul. Latih penentuan orde dan Arrhenius di soal kinetika OSN-K 2024 (#38–40) dan bagian Kinetika OSN-K 2025 (#28–31).
Untuk pendalaman: sumber lengkap. Dua bacaan inti dalam bahasa Inggris yang sangat jernih: Chemguide: Orders of Reaction and Rate Equations dan Chemguide: The Arrhenius Equation.
- [A] digandakan jadi 3×, laju jadi 9×. Orde terhadap A? (jawab: 2)
- Suatu reaksi orde 1 punya \(t_{1/2}=10\) s. Berapa \(t_{1/2}\) jika konsentrasi awal dilipatduakan? (jawab: tetap 10 s — orde 1 tak bergantung [A]₀)
- Pada plot apa orde 2 (satu reaktan) memberi garis lurus? (jawab: \(1/[\ce{A}]\) terhadap \(t\))