Laju Reaksi Relatif

Laju reaksi relatif adalah perbandingan laju berkurangnya suatu pereaksi (reaktan) atau laju bertambahnya suatu produk (hasil reaksi) terhadap koefisiennya dalam persamaan reaksi yang setara.

Intinya, laju reaksi relatif adalah "laju satu persamaan reaksi" itu sendiri. Ini memudahkan kita karena untuk satu reaksi, hanya ada satu nilai laju reaksi relatif, meskipun partikel yang bereaksi dan dihasilkan berbeda-beda jumlahnya.

Rumus Laju Reaksi Relatif

Untuk reaksi umum:

\[ aA + bB \rightarrow cC + dD \]

Laju reaksi relatif (\(v\)) didefinisikan sebagai:

\[ v = -\frac{1}{a} \frac{\Delta[A]}{\Delta t} = -\frac{1}{b} \frac{\Delta[B]}{\Delta t} = +\frac{1}{c} \frac{\Delta[C]}{\Delta t} = +\frac{1}{d} \frac{\Delta[D]}{\Delta t} \]

Keterangan:

Tanda negatif (-) untuk reaktan (karena konsentrasinya berkurang)
Tanda positif (+) untuk produk (karena konsentrasinya bertambah)
\(a, b, c, d\) adalah koefisien reaksi
\(\dfrac{\Delta[X]}{\Delta t}\) adalah laju perubahan konsentrasi zat X

Berikut beberapa contoh soal disertai pembahasannya untuk bahasan laju reaksi relatif.

Soal 1: Reaksi Pembentukan Amonia

\[ N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3 \]

Misalkan dalam suatu percobaan, laju pengurangan gas Hidrogen (\(H_2\)) adalah 0,06 M/s. Tentukan:

Laju pengurangan gas Nitrogen (\(N_2\))
Laju pembentukan gas Amonia (\(NH_3\))

Pembahasan:

Langkah 1: Tuliskan hubungan laju relatif

\[ v = -\frac{\Delta[N_2]}{\Delta t} = -\frac{1}{3} \frac{\Delta[H_2]}{\Delta t} = +\frac{1}{2} \frac{\Delta[NH_3]}{\Delta t} \]

Langkah 2: Cari nilai laju reaksi relatif (\(v\))

Diketahui: \( -\dfrac{\Delta[H_2]}{\Delta t} = 0,06 \text{ M/s} \)

\[ v = -\frac{1}{3} \frac{\Delta[H_2]}{\Delta t} = -\frac{1}{3} \times (-0,06) = \frac{0,06}{3} = 0,02 \text{ M/s} \]

Langkah 3: Hitung laju yang ditanyakan

1. Laju pengurangan \(N_2\):

\[ -\frac{\Delta[N_2]}{\Delta t} = v = 0,02 \text{ M/s} \]

2. Laju pembentukan \(NH_3\):

\[ +\frac{1}{2} \frac{\Delta[NH_3]}{\Delta t} = v \]

\[ \frac{\Delta[NH_3]}{\Delta t} = 2 \times 0,02 = 0,04 \text{ M/s} \]

Jawaban:

Laju pengurangan \(N_2\) = 0,02 M/s
Laju pembentukan \(NH_3\) = 0,04 M/s

Soal 2: Reaksi Pembakaran Propana

Perhatikan reaksi pembakaran propana berikut:

\[ C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O \]

Jika dalam suatu percobaan, laju pembentukan \(CO_2\) adalah 0,45 M/menit, tentukan:

Laju reaksi relatif
Laju pengurangan \(O_2\)
Laju pembentukan \(H_2O\)

Pembahasan:

Langkah 1: Tuliskan hubungan laju relatif

\[ v = -\frac{\Delta[C_3H_8]}{\Delta t} = -\frac{1}{5} \frac{\Delta[O_2]}{\Delta t} = +\frac{1}{3} \frac{\Delta[CO_2]}{\Delta t} = +\frac{1}{4} \frac{\Delta[H_2O]}{\Delta t} \]

Langkah 2: Cari nilai laju reaksi relatif (\(v\))

Diketahui: \( \dfrac{\Delta[CO_2]}{\Delta t} = 0,45 \text{ M/menit} \)

\[ v = +\frac{1}{3} \frac{\Delta[CO_2]}{\Delta t} = \frac{1}{3} \times 0,45 = 0,15 \text{ M/menit} \]

Langkah 3: Hitung laju yang ditanyakan

1. Laju pengurangan \(O_2\):

\[ v = -\frac{1}{5} \frac{\Delta[O_2]}{\Delta t} \]

\[ -\frac{\Delta[O_2]}{\Delta t} = 5 \times v = 5 \times 0,15 = 0,75 \text{ M/menit} \]

2. Laju pembentukan \(H_2O\):

\[ v = +\frac{1}{4} \frac{\Delta[H_2O]}{\Delta t} \]

\[ \frac{\Delta[H_2O]}{\Delta t} = 4 \times v = 4 \times 0,15 = 0,60 \text{ M/menit} \]

Jawaban:

Laju reaksi relatif = 0,15 M/menit
Laju pengurangan \(O_2\) = 0,75 M/menit
Laju pembentukan \(H_2O\) = 0,60 M/menit

Soal 3: Reaksi Dekomposisi N₂O₅

Perhatikan reaksi dekomposisi dinitrogen pentaoksida berikut:

\[ 2N_2O_5 \rightarrow 4NO_2 + O_2 \]

Jika laju reaksi relatif adalah 0,025 M/s, tentukan:

Laju penguraian \(N_2O_5\)
Laju pembentukan \(NO_2\)
Laju pembentukan \(O_2\)

Pembahasan:

Langkah 1: Tuliskan hubungan laju relatif

\[ v = -\frac{1}{2} \frac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} = +\frac{1}{4} \frac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = +\frac{\Delta[O_2]}{\Delta t} \]

Langkah 2: Hitung laju yang ditanyakan

Diketahui: \( v = 0,025 \text{ M/s} \)

1. Laju penguraian \(N_2O_5\):

\[ v = -\frac{1}{2} \frac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} \]

\[ -\frac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} = 2 \times v = 2 \times 0,025 = 0,05 \text{ M/s} \]

2. Laju pembentukan \(NO_2\):

\[ v = +\frac{1}{4} \frac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} \]

\[ \frac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = 4 \times v = 4 \times 0,025 = 0,10 \text{ M/s} \]

3. Laju pembentukan \(O_2\):

\[ v = +\frac{\Delta[O_2]}{\Delta t} \]

\[ \frac{\Delta[O_2]}{\Delta t} = v = 0,025 \text{ M/s} \]

Jawaban:

Laju penguraian \(N_2O_5\) = 0,05 M/s
Laju pembentukan \(NO_2\) = 0,10 M/s
Laju pembentukan \(O_2\) = 0,025 M/s

Soal 4: Reaksi Netralisasi

Perhatikan reaksi netralisasi antara asam sulfat dan natrium hidroksida:

\[ H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O \]

Jika dalam suatu percobaan, laju pengurangan \(NaOH\) adalah 0,12 M/detik, tentukan:

Laju reaksi relatif
Laju pengurangan \(H_2SO_4\)
Laju pembentukan \(Na_2SO_4\)
Laju pembentukan \(H_2O\)

Pembahasan:

Langkah 1: Tuliskan hubungan laju relatif

\[ v = -\frac{\Delta[H_2SO_4]}{\Delta t} = -\frac{1}{2} \frac{\Delta[NaOH]}{\Delta t} = +\frac{\Delta[Na_2SO_4]}{\Delta t} = +\frac{1}{2} \frac{\Delta[H_2O]}{\Delta t} \]

Langkah 2: Cari nilai laju reaksi relatif (\(v\))

Diketahui: \( -\dfrac{\Delta[NaOH]}{\Delta t} = 0,12 \text{ M/detik} \)

\[ v = -\frac{1}{2} \frac{\Delta[NaOH]}{\Delta t} = \frac{1}{2} \times 0,12 = 0,06 \text{ M/detik} \]

Langkah 3: Hitung laju yang ditanyakan

1. Laju pengurangan \(H_2SO_4\):

\[ v = -\frac{\Delta[H_2SO_4]}{\Delta t} \]

\[ -\frac{\Delta[H_2SO_4]}{\Delta t} = v = 0,06 \text{ M/detik} \]

2. Laju pembentukan \(Na_2SO_4\):

\[ v = +\frac{\Delta[Na_2SO_4]}{\Delta t} \]

\[ \frac{\Delta[Na_2SO_4]}{\Delta t} = v = 0,06 \text{ M/detik} \]

3. Laju pembentukan \(H_2O\):

\[ v = +\frac{1}{2} \frac{\Delta[H_2O]}{\Delta t} \]

\[ \frac{\Delta[H_2O]}{\Delta t} = 2 \times v = 2 \times 0,06 = 0,12 \text{ M/detik} \]

Jawaban:

Laju reaksi relatif = 0,06 M/detik
Laju pengurangan \(H_2SO_4\) = 0,06 M/detik
Laju pembentukan \(Na_2SO_4\) = 0,06 M/detik
Laju pembentukan \(H_2O\) = 0,12 M/detik

Soal 5: Analisis Data Grafik

Perhatikan reaksi dekomposisi: \( 2N_2O_5 \rightarrow 4NO_2 + O_2 \)

Data percobaan penguraian \( N_2O_5 \) pada suhu 45°C dicatat sebagai berikut:

Waktu (detik)	[N₂O₅] (M)	[NO₂] (M)
0	0,500	0,000
50	0,350	0,300
100	0,245	0,510

Berdasarkan data tersebut, tentukan:

Laju rata-rata penguraian \( N_2O_5 \) pada selang waktu 0-100 detik
Laju rata-rata pembentukan \( NO_2 \) pada selang waktu 0-100 detik
Laju reaksi relatif pada selang waktu tersebut
Buktikan bahwa perbandingan laju penguraian dan pembentukan sesuai dengan stoikiometri reaksi

Pembahasan:

Langkah 1: Hitung laju rata-rata penguraian \( N_2O_5 \) (0-100 detik)

\[ \text{Laju rata-rata} = -\frac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} = -\frac{(0,245 - 0,500)}{(100 - 0)} \]

\[ = -\frac{(-0,255)}{100} = \frac{0,255}{100} = 0,00255 \text{ M/detik} \]

Langkah 2: Hitung laju rata-rata pembentukan \( NO_2 \) (0-100 detik)

\[ \text{Laju rata-rata} = +\frac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} = +\frac{(0,510 - 0,000)}{(100 - 0)} \]

\[ = +\frac{0,510}{100} = 0,00510 \text{ M/detik} \]

Langkah 3: Hitung laju reaksi relatif (\(v\))

Dari stoikiometri: \( v = -\dfrac{1}{2} \dfrac{\Delta[N_2O_5]}{\Delta t} = +\dfrac{1}{4} \dfrac{\Delta[NO_2]}{\Delta t} \)

Menggunakan data \( N_2O_5 \):

\[ v = -\frac{1}{2} \times (-0,00255) = 0,001275 \text{ M/detik} \]

Menggunakan data \( NO_2 \):

\[ v = +\frac{1}{4} \times 0,00510 = 0,001275 \text{ M/detik} \]

Kedua perhitungan memberikan hasil yang sama.

Langkah 4: Bukti kesesuaian dengan stoikiometri

Perbandingan laju: \( \dfrac{\text{Laju pembentukan } NO_2}{\text{Laju penguraian } N_2O_5} = \dfrac{0,00510}{0,00255} = 2,0 \)

Berdasarkan stoikiometri reaksi: \( 2N_2O_5 \rightarrow 4NO_2 \)

Perbandingan koefisien: \( \dfrac{4}{2} = 2,0 \)

Hasil perhitungan sesuai dengan perbandingan stoikiometri.

Jawaban:

Laju penguraian \( N_2O_5 \) = 0,00255 M/detik
Laju pembentukan \( NO_2 \) = 0,00510 M/detik
Laju reaksi relatif = 0,001275 M/detik
Perbandingan laju 2:1 sesuai dengan stoikiometri 4:2

Soal 6: Menentukan Koefisien Stoikiometri

Dalam suatu penelitian kinetika reaksi: \( aA + bB \rightarrow cC + dD \)

Diperoleh data eksperimen sebagai berikut:

Laju pengurangan A adalah 0,024 M/menit
Laju pengurangan B adalah 0,036 M/menit
Laju pembentukan C adalah 0,048 M/menit
Laju pembentukan D adalah 0,012 M/menit

Tentukan perbandingan koefisien stoikiometri \( a : b : c : d \) yang paling sederhana!

Pembahasan:

Langkah 1: Tulis hubungan laju relatif

\[ v = -\frac{1}{a} \frac{\Delta[A]}{\Delta t} = -\frac{1}{b} \frac{\Delta[B]}{\Delta t} = +\frac{1}{c} \frac{\Delta[C]}{\Delta t} = +\frac{1}{d} \frac{\Delta[D]}{\Delta t} \]

Langkah 2: Nyatakan semua laju dalam bentuk \(v\)

Dari A: \( v = -\dfrac{1}{a} \times (-0,024) = \dfrac{0,024}{a} \)

Dari B: \( v = -\dfrac{1}{b} \times (-0,036) = \dfrac{0,036}{b} \)

Dari C: \( v = +\dfrac{1}{c} \times 0,048 = \dfrac{0,048}{c} \)

Dari D: \( v = +\dfrac{1}{d} \times 0,012 = \dfrac{0,012}{d} \)

Langkah 3: Samakan semua persamaan \(v\)

\[ \frac{0,024}{a} = \frac{0,036}{b} = \frac{0,048}{c} = \frac{0,012}{d} \]

Langkah 4: Cari perbandingan dengan mengambil nilai tertentu

Misal: \( \dfrac{0,024}{a} = k \), maka:

\( a = \dfrac{0,024}{k} \), \( b = \dfrac{0,036}{k} \), \( c = \dfrac{0,048}{k} \), \( d = \dfrac{0,012}{k} \)

Langkah 5: Tentukan perbandingan paling sederhana

\( a : b : c : d = \dfrac{0,024}{k} : \dfrac{0,036}{k} : \dfrac{0,048}{k} : \dfrac{0,012}{k} \)

\( = 0,024 : 0,036 : 0,048 : 0,012 \)

Kalikan dengan 1000 ⇒ \( 24 : 36 : 48 : 12 \)

Bagi dengan 12 ⇒ \( 2 : 3 : 4 : 1 \)

Langkah 6: Verifikasi dengan stoikiometri

Reaksi: \( 2A + 3B \rightarrow 4C + 1D \)

Periksa: Laju A : B : C : D = 0,024 : 0,036 : 0,048 : 0,012 = 2 : 3 : 4 : 1 ✓

Jawaban:

Perbandingan koefisien: \( a : b : c : d = 2 : 3 : 4 : 1 \)
Persamaan reaksi: \( 2A + 3B \rightarrow 4C + D \)

Pages