Persamaan laju

Persamaan laju (atau hukum laju) adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung kecepatan reaksi kimia. Untuk reaksi umum aA + bB → C, persamaan lajunya adalah:

r = k [ A ] x [ B ] y {\displaystyle r\;=\;k[\mathrm {A} ]^{x}[\mathrm {B} ]^{y}} $r\;=\;k[\mathrm {A} ]^{x}[\mathrm {B} ]^{y}$

Di sini, [A] dan [B] adalah konsentrasi A dan B. x dan y tergantung pada langkah mana yang menentukan laju. Jika mekanisme reaksinya sangat sederhana, di mana A dan B saling menabrak satu sama lain dan kemudian pergi ke produk melalui satu keadaan transisi, maka x = a dan y = b. k adalah konstanta laju reaksi. Ini berubah dengan suhu, tekanan dan kondisi lainnya.

Persamaan laju adalah persamaan diferensial. Jika diintegrasikan, maka akan ditemukan persamaan yang menjelaskan bagaimana konsentrasi reagen dan produk berubah seiring dengan waktu.

Dalam kasus-kasus khusus, sangat mudah untuk menyelesaikan persamaan dan menemukan k. Misalnya, dalam reaksi orde pertama, persamaannya adalah:

r = - d [ A ] d t = k [ A ] {\displaystyle r=-{\frac {d[A]}{dt}}=k[A]} $r=-{\frac {d[A]}{dt}}=k[A]$

Mengintegrasikan pemberian:

ln [ A ] = - k t + ln [ A ] 0 {\displaystyle \ \ln {[A]}=-kt+\ln {[A]_{0}}}} $\ \ln {[A]}=-kt+\ln {[A]_{0}}$

Jadi, sebuah plot dari ln [ A ] {\displaystyle \ln {[A]}} $\ln {[A]}$ terhadap waktu t memberikan sebuah garis lurus dengan kemiringan - k {\displaystyle -k} $-k$ .

Kadang-kadang, eksperimen dapat dibuat sehingga reaksinya terlihat seperti reaksi orde pertama. Jika konsentrasi salah satu pereaksi dijaga pada nilai tinggi yang sama maka dapat dianggap sebagai konstanta. Persamaannya menjadi r = k [ A ] [ B ] = k ′ [ A ] {\displaystyle r=k[A][B]=k'[A]} $r=k[A][B]=k'[A]$ di mana k' adalah konstanta laju orde pertama semu. Maka metode di atas dapat digunakan untuk menghitung k'.

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apa yang dimaksud dengan persamaan tingkat?

J: Persamaan laju (atau hukum laju) adalah persamaan yang digunakan untuk menghitung kecepatan reaksi kimia. Ini memperhitungkan konsentrasi reaktan dan produk, serta kondisi lain seperti suhu dan tekanan.

T: Bagaimana konstanta laju dapat dihitung?

J: Dalam kasus-kasus khusus, dimungkinkan untuk menyelesaikan persamaan diferensial dan menemukan k dengan mengintegrasikannya. Misalnya, dalam reaksi orde pertama, plot ln[A] terhadap waktu t akan memberikan garis lurus dengan kemiringan -k.

T: Apa yang diwakili x dan y dalam rumus reaksi umum?

A: x dan y tergantung pada langkah mana yang menentukan laju. Jika mekanisme reaksinya sangat sederhana, di mana A dan B saling menabrak satu sama lain kemudian pergi ke produk melalui satu keadaan transisi, maka x = a dan y = b.

T: Apakah ada cara lain untuk menghitung k jika satu pereaksi memiliki konsentrasi tinggi?

J: Ya, jika satu pereaksi memiliki konsentrasi tinggi yang dapat dianggap konstan maka itu menjadi apa yang dikenal sebagai konstanta laju orde pertama semu (k'). Ini juga dapat digunakan untuk menghitung k'.

T: Bagaimana suhu mempengaruhi konstanta laju?

J: Konstanta laju berubah dengan suhu, tekanan dan kondisi lainnya.

T: Apa jenis persamaan yang dimaksud dengan persamaan laju?

J: Persamaan laju adalah persamaan diferensial.