Efek Dari Suhu dan Tekanan

Efek dari Suhu

Kata Kunci: boltzmann, energi aktivasi, laju reaksi, maxwell, teori tumbukan

Halaman ini menjelaskan bahwa perubahaan suhu memperngaruhi laju reaksi. Halaman ini mengansumsikan bahwa Anda telah mengerti prinsip dasar dari teori tumbukan dan distribusi energi molekular Maxwell-Bpltzmann pada gas.

Fakta-fakta

Apa yang sebenarnya terjadi ?

Ketika Anda meningkatkan temperatur laju reaksi akan meningkat. Sebagai perkiraan kasar, sebagian reaksi berlangsung dalam temperatur ruangan, laju reaksi akan berlipatganda setiap kenaikan 10^oC suhu.

Perkiraan ini bukan keadaan yang mutlak dan tidak bisa diterapkan pada seluruh reaksi. Bahkan bilapun mendekati benar, laju reaksi akan berlipat ganda tiap 9^oC atau 11^oC atau tiap suhu tertentu. Angka dari derajat suhu yang diperlukan untuk melipatgandakan laju reaksi akan berubah secara bertahap seiring dengan meningkatnya temperatur.

Beberapa contoh

Beberapa reaksi pada hakekatnya sangat cepat – sebagai contoh, reaksi pernafasan melibatkan ion yang terlarut menjadi zat padat yang tidak larut, atau reaksi antara ion hidrogen dengan asam dan ion hidroksi dari alkali di dalam larutan. Sehingga memanaskan salah satu dari contoh ini tidak memperoleh perbedaan laju reaksi yang cukup bereaksi.

Hampir sebagian besar reaksi yang terjadi baik di labotarium maupun industri akan berlangsung lebih cepat apabila kita memanaskannya.

Penjelasan

Peningkatan frekwensi tumbukan

Partikel hanya dapat bereaksi ketika mereka bertumbukan. Jika Anda memanaskan suatu benda, maka partikel-partikelnya akan bergerak lebih cepat sehingga frekwensi tumbukan akan semakin besar. Hal ini mempercepat laju dari reaksi.

Mari kita lihat lebih jauh secara matematis.

Frekwensi dari tumbukan dua partikel gas berbanding lurus dengan akar dari temperatur kelvin. Jika kita meningkatkan suhu dari 293 K ke 303 K (20_oC ke 30_oK)

Kita akan memperoleh 1.7 % peningkatan dari tiap kenaikan 10_o. Laju reaksi akan meningkat kurang lebih dua kali pada tiap kenaikan suhu – dengan kata lain peningkatan sekitar 100%. Efek dari peningkatan frekwensi tumbukan pada laju reaksi sangatlah kecil. Namun efek yang dihasilkannya sangat berbeda.

Pentingnya aktivasi energi

Tumbuka-tumbukan akan menghasilkan reaksi jika partikel-partikel bertumbukan dengan energi yang cukup untuk memulai suatu reaksi. Energi minimum yang diperlukan disebut dengan reaksi aktivasi energi.

Kita dapat menggambarkan keadaan dari energi aktivasi pada distribusi Maxwell-Boltzmann seperti ini:

Hanya partikel-partikel yang berada pada area di sebelah kanan dari aktivasi energi yang akan bereaksi ketika mereka bertumbukan. Sebagian besar dari partikel tidak memiliki energi yang cukup dan tidak menghasilkan reaksi.

Untuk mempercepat reaksi, kita perlu untuk meningkatkan jumlah dari partikel-partikel energik – partikel-partikel yang memiliki energi sama atau lebih besar dari aktivasi energi. Peningkatan suhu memberi pengaruh yang tepat – merubah bentuk dari diagram.

Diagram berikut, grafik yang berlabel T merupakan suhu awal. Grafik yang berlabelkan T+t adalah suhu yang lebih tinggi.

Jika kita memperhatikan posisi dari aktivasi energi, kita dapat melihat walaupun kurva tidak bergeser terlalu banyak, ada peningkatan yang cukup berarti pada pertikel-partikel energik untuk bertumbukkan dengan energi yang cukup untuk bereaksi.

Ingat bahwa luas dibawah kurva merupakan jumlah dari partikel-partikel. Diagram diatas menggambarkan luas dibawah kurva pada sebelah kanan energ i aktivasi menjadi kurang lebih dua kali lipat lebih luas, oleh karena itu laju reaksi pun berlipatganda.

Kesimpulan

Peningkatan suhu meningkatkan laju reaksi karena bertambahnya jumlah energi tumbukan aktif.

Efek dari Tekanan

Kata Kunci: tekanan

Halaman ini menjelaskan efek dari perubahaan dari konsentrasi larutan pada laju reaksi.

Fakta-fakta

Apa yang sebenarnya terjadi ?

Peningkatan tekanan pada reaksi yang melibatkan gas pereaksi akan meningkatan laju reaksi. Perubahaan tekanan pada suatu reaksi yang melibatkan hanya zat padat maupun zat cair tidak memberikan perubahaan apapun pada laju reaksi

Beberapa contoh

Dalam proses pembuatan amonia dengan proses Haber, laju reaksi antara hidrogen dan nitrogen ditingkatkan dengan menggunakan tekanan yang sangat tinggi.

Sesungguhnya, alasan utama menggunakan tekanan tinggi adalah untuk meningkatkan persentase amonia didalam kesetimbangan campuran, namun hal ini juga memberikan perubahaan yang berarti pada laju reaksi juga.

Penjelasan

Hubungan antara tekanan dan konsentrasi

Peningkatan tekanan dari gas adalah sama dengan peningkatan pada konsentrasi. Jika Anda memilki gas dalam massa tertentu, semakin Anda meningkatkan tekanan semakin kecil juga volumenya. Jika Anda memiliki massa yang sama dengan volume yang lebih kecil, maka semakin tinggi konsentrasinya.

Kita juga dapat menggambarkan relasi matematis apabila keadaan berlangsung dalam keadaan gas ideal :

Karena “RT” merupakan tetapan selama suhu tetap, menunjukkan bahwa tekanan berbanding lurus dengan konsentrasi. Jika Anda melipat gandakannya, Anda juga menggandakan konsentrasinya.

Pengaruh peningkatan tekanan terhadap laju reaksi

Tumbukan yang melibatkan dua partikel

Argumen yang sama berlaku ketika dua reaksi melibatkan tumbukan antara dua partikel yang berbeda atau dua partikel yang sama.

Supaya suatu reaksi dapat berlangsung, partikel-partikel tersebut pertama-tama haruslah bertumbukan. Hal ini berlaku ketika dua partikel itu gas atau salah satu gas dan satunya lagi benda padat. Jika tekanan tinggi, kemungkinan untuk bertumbukan pun semakin besar.

Reaksi yang melibatkan hanya satu partikel

Jika reaksi hanya melibatkan satu partikel tersebar ke berbagai arah, maka tumbukan-tumbukan tidak saling berhubungan. Yang menjadi masalah sekarang adalah bagaimana berbagai partikel memiliki energi yang cukup untuk bereaksi pada waktu yang bersamaan.

Andaikan dalam satu waktu 1 per satu juta partikel memiliki energi yang cukup atau melebihi energi aktivasi. Jika Anda memiliki 100 juta partikel, 100 diantaranya akan bereaksi. Jika Anda memilki 200 juta partikel pada volume yang sama, maka 200 diantaranya akan bereaksi. Laju reaksi akan berlipat ganda dengan menggandakan tekanan.