Dalam kinetika kimia, kita mengenal berbagai orde reaksi, seperti reaksi orde satu, dua, tiga, dan juga reaksi nol. Kinetika reaksi kimia mengukur besarnya orde sebuah reaksi untuk menjelaskan arah dan jumlah perubahan kimia yang terjadi. Perubahan ini terjadi akibat berbagai faktor seperti massa zat bereaksi, suhu, tekanan, dan kondisi fisik lainnya.
Baca Juga: Konfigurasi Elektron Berdasarkan Kulit dalam Ilmu Kimia
Namun, tidak semua reaksi dapat dianalisis secara kinetika, terutama jika reaksinya berlangsung terlalu cepat atau terlalu lama. Fokus tulisan ini adalah pada reaksi dengan laju bergantung pada satu reaktan pertama, termasuk contoh dan hukum lajunya, yang akan dibahas lebih lanjut.
Reaksi Orde Satu dan Definisinya
Pengertian reaksi orde pertama adalah proses kimia yang laju reaksinya sebanding atau sama dengan konsentrasi reaktan. Hal ini berarti bahwa, apabila konsentrasinya berlipat ganda, maka laju reaksinya pun akan berlipat juga. Seperti terjadi pada reaksi dekomposisi, reaksi orde pertama dapat mencakup satu atau dua reaktan.
Contohnya
Hidrolisis aspirin dan penggabungan t-butil bromida dengan air untuk menghasilkan t-butanol adalah contoh reaksi dengan laju bergantung pada satu reaktan. Selain itu, hidrolisis pada obat anti-kanker cisplatin juga menunjukkan kinetika orde pertama.
Berikut adalah contoh persamaan kimia seimbang untuk reaksi orde pertama:
1. Hidrolisis Aspirin
C9H8O4+H2O→C7H6O3+CH3COOH
Dalam reaksi ini, aspirin (C₉H₈O₄) bereaksi dengan air (H₂O) menghasilkan asam salisilat (C₇H₆O₃) dan asam asetat (CH₃COOH).
2. Penggabungan t-butil bromida dengan air
(CH3)3CBr+H2O→(CH3)3COH+HBr
Pada reaksi ini, t-butil bromida ((CH₃)₃CBr) bereaksi dengan air menghasilkan t-butanol ((CH₃)₃COH) dan asam bromida (HBr).
3. Hidrolisis Cisplatin
cis-[Pt(NH3)2(Cl)2]+2H2O→cis-[Pt(NH3)2(OH)2]+2HCl
Dalam reaksi ini, cisplatin (cis-[Pt(NH₃)₂(Cl)₂]) bereaksi dengan air menghasilkan produk hidroksilasi cisplatin (cis-[Pt(NH₃)₂(OH)₂]) dan asam klorida (HCl).
Ketiga contoh tersebut menggambarkan reaksi yang mengikuti hukum laju orde pertama, di mana laju reaksi bergantung secara linier pada konsentrasi satu reaktan.
Hukum Laju Diferensial Reaksi Orde Pertama
Hukum laju diferensial memberikan turunan konsentrasi reaktan terhadap waktu pada reaksi dengan laju bergantung pada satu reaktan. Adapun untuk turunan reaksinya adalah sebagai berikut.
R =- d[ A ]DT= k [ Sebuah ]
Keterangan :
R = laju reaksi
[A] = konsentrasi reaktan A
k = Konstanta laju
Turunan [A] terhadap waktu memiliki lambang d[ A ]DT
Satuan untuk konsentrasi, laju reaksi, dan konstanta laju masing-masing adalah mol, mol/detik, dan 1/detik. Pada akibatnya, terlepas dari satuan yang digunakan tersebut untuk menyatakan konsentrasi, nilai numerik k untuk reaksi ini bersifat bebas tidak terikat.
Hukum Laju Terintegrasi untuk Reaksi Orde Pertama
Untuk menentukan konsentrasi reaktan pada waktu tertentu atau waktu yang untuk mencapai konsentrasi tertentu dalam reaksi dengan laju bergantung pada satu reaktan, kita menggunakan hukum laju terintegrasi.
Dalam reaksi orde pertama, bentuk diferensial laju reaksi harus diintegrasikan terhadap konsentrasi dan waktu untuk mendapatkan bentuk terintegrasi.
Baca Juga: Stoikiometri Reaksi Kimia, Ilmu yang Mempelajari Kuantitas Zat
Untuk reaksi dengan laju bergantung pada satu reaktan, hukum laju diferensialnya adalah:
[ Sebuah ] = [ Sebuah ]Hai- k t
Keterangan:
Konsentrasi waktu t = 0 adalah [A]o
Konsentrasi waktu t = [A]
Sehingga konsentrasi dapat dinyatakan dalam bentuk logaritma natural dengan memakai metode di atas menjadi :
Persamaan [A] = persamaan [A]o – kt
Waktu Paruh Reaksi Orde Pertama
Untuk kimia ini, waktu paruh (t₁/₂) adalah waktu yang diperlukan untuk menurunkan konsentrasi reaktan hingga setengah dari nilai awalnya. Dalam reaksi orde pertama, waktu paruh memiliki sifat yang khas, yaitu tidak bergantung pada konsentrasi awal reaktan. Ini berarti waktu paruh untuk reaksi kimia ini selalu konstan, terlepas dari seberapa besar konsentrasi awalnya.
Waktu paruh (t₁/₂) untuk reaksi orde pertama dapat kita hitung dengan menggunakan persamaan terintegrasi sebagai berikut:
t= t 1/2 dan [A] =[ Sebuah ] 02
Saat penggantian
k = 1/ t 1/2 . logaritma { }[ Sebuah ] 0[ Sebuah ] 02
t 1/2 =0.693/aku
Karakteristik Reaksi dengan Laju Bergantung pada Satu Reaktan
Reaksi orde satu ini memiliki karakteristik antara lain sebagai berikut :
- Laju pada reaksi tidak berbanding terbalik dengan konsentrasi reaktan.
- Laju pada reaksi sebanding dengan kuadrat konsentrasi reaktan.
- Akar kuadrat konsentrasi reaktan akan menentukan laju reaksi.
- Laju reaksi sebanding dengan logaritma natural konsentrasi reaktan.
- Konsentrasi reaktan dan juga laju reaksi berkorelasi langsung.
- Laju reaksi juga akan meningkat empat kali lipat saat konsentrasi A empat kali lebih tinggi. Pada umumnya, laju reaksi mengalami peningkatan n kali lipat untuk setiap peningkatan n kali lipat konsentrasi reaktan.
- Waktu paruh reaksi yang mengukur lamanya waktu yang diperlukan separuh reaktan untuk bereaksi, tidak tergantung pada konsentrasi. Hal Ini menunjukkan bahwa waktu paruh reaksi bersifat tetap.
Dari pemaparan di atas dapat kita simpulkan secara umum bahwa jenis reaksi kimia memiliki laju reaksi yang berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan. Apabila konsentrasi reaktan berlipat ganda, maka laju reaksinya akan berlipat pula.
Baca Juga: Tata Nama Senyawa Kimia Biner, Non Logam hingga Hidrat
Reaksi ini sangat penting karena waktu paruh dalam reaksi orde satu merupakan nilai konstan yang tidak tergantung pada konsentrasi awal reaktan. Hal ini dapat membuat waktu paruh menjadi alat yang bermanfaat untuk mempelajari kinetika reaksi kimia. (R10/HR-Online)
