laporan ka fixx

Download Laporan KA Fixx

Post on 07-Dec-2014

112 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pengetahuan tentang kinetika kimia dan desain reaktor merupakan hal yang sangat penting yang dapat membedakan insinyur kimia dari insinyur lainnya. Hal ini dikarenakan kinetika kimia dan desain reaktor merupakan jantungnya dari proses produksi di hampir semua industri kimia. Oleh karenanya, untuk merancang reaktor suatu reaksi tertentu, diperlukan adanya data kinetis yang menyangkut persamaan laju reaksi dan konstanta laju reaksi. Ada beberapa metode yang dikenal untuk penentuan data kinetik dari suatu percobaan yaitu, metode differensial, integrasi, waktu paro, isolasi, dan metode laju awal. Namun yang paling sering digunakan adalah metode integrasi dan differensial. Sedangkan untuk mendapatkan data kinetiknya, dapat diperoleh dengan metode analogi hidrolik yang diperkenalkan oleh Zhan Guai Thai. Pemilihan sistem reaksi yang bekerja dengan cara yang paling aman dan paling efisien dapat dijadikan sebagai indikator keberhasilan industri kimia. Disamping itu, kesalahan dalam penentuan sistem reaksi dapat menyebabkan kerugian di banyak titik terutama titik finansial bagi perusahaan atau industri kimia.

1.2 Tujuan Percobaan

Menentukan konstanta laju reaksi (k) untuk reaksi seri, reaksi pararel, reaksi seri-pararel, dan reaksi kesetimbangan berdasarkan data percobaan yang diperoleh.

1

Menentukan orde reaksi (n) untuk reaksi seri, reaksi pararel, reaksi seripararel, dan reaksi kesetimbangan berdasarkan data percobaan yang diperoleh.

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Persamaan Laju Reaksi Laju menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung. Laju juga menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satu satua waktu. Satuan waktu dapat berupa detik, menit, jam, hari atau tahun. Reaksi kimia adalah proses perubahan zat pereaksi menjadi produk. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat peraksi semakin sedikit, sedangkan produk semakin banyak. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau laju terbentuknya produk.

Laju reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai banyaknya pembentukan suatu produk atau banyaknya pengurangan reaktan persatuan waktu. Persamaan reaksi secara umum dapat ditulis sebagai berikut :aA + bB rR + sS

Persamaan laju yang didapat dari temperature tetap per satuan volume untuk reaksi keseluruhan di atas, mempunyai bentuk yang sederhana serta dapat ditulis :

rA = dimana : rA k

1dC A 1dC R = = kC A C B a.dt r.dt

= laju reaksi A [(mol)(waktu)-1(volume)-1] = konstanta laju reaksi [(konsentrasi)1-n (waktu)-1]

CA, CB = konsentrasi (mol) , = orde reaksi yang tak berdimensi berupa bilangan positif, negative, bulat,

3

pecahan atau nol.

2.2

Jenis-jenis Reaksi Jenis-jenis reaksi yang akan diamati pada percobaan ini, yaitu : Reaksi Searah Merupakan reaksi dimana pada saat waktu tak terhingga, zat A habis bereaksi Contoh : A R Reaksi parallel Reaksi paralel atau reaksi samping adalah reaksi yang menghasilkan dua macam produk yang berbeda dari reaktan yang sama melalui jalur reaksi yang berbeda. Contoh : A R

AS Reaksi seri Merupakan reaksi yang teramati dua macam produk, yaitu R dan S, dan pada waktu tertentu R pernah terbesar dan pada pengamatan lebih lanjut harga R mengalami penurunan. Contoh : A R S Reaksi kesetimbangan Reaksi kesetimbangan adalah suatu reaksi apabila produk yang terbentuk sebagian kembali lagi berubah menjadi reaktan melalui jalur reaksi yang berbeda. Laju reaksi kekanan belum tentu sama dengan laju reaksi kekiri begitu juga nilai konstanta laju reaksi kekanan (k1) belum tentu sama dengan laju reaksi kekiri (k 2) dan orde reaksi kekanan (n) juga belum tentu sama dengan orde reaksi kekiri (m). Apabila laju reaksi kekanan (k1 CAn) sama dengan laju reaksi kekiri (k2 CRm) berarti reaksi mencapai kesetimbangan. Contoh : A R k1 k2

4

2.3 Beberapa Bentuk Laju Yang Didapat Dari Persamaan Reaksi a. Searah orde satuk1 A P

-rA = kCA

b.Bolak balik orde satuk 1, k 2 A B

-rA = k1CA k2 CB

c. Komplek searah orde satuk1 A R

- rA = (k1 + k2 ) CA

k2 A S

d. Seri Orde satuk1 k2 A R S

-rA = K1 CA k2 CB

2.4 Faktor Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi Ada sebuah contoh mengenai permasalahan laju reaksi di kehidupan sehari-hari. Yaitu, serpihan kayu terbakar lebih cepat daripada balok kayu, hal ini menunjukan bahwa laju reaksi yang sama dapat berlangsung dengan kelajuan yang berbeda, bergantung pada keadaan zat pereaksi. Pengetahuan tentang ini penting sebab memungkinkan kita dapat mengendalikan laju reaksi, yaitu melambatkan reaksi yang merugikan dan menambah laju reaksi yang menguntungkan. 2.4.1 Konsentrasi Pereaksi Konsentrasi memiliki peranan yang sangat penting dalam laju reaksi, sebab semakin besar konsentrasi pereaksi, maka tumbukan yang terjadi semakin banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga sebaliknya, apabila semakin kecil konsentrasi pereaksi, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil.

5

2.4.2 Suhu Suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi. Apabila suhu pada suatu rekasi yang berlangusng dinaikkan, maka menyebabkan partikel semakin aktif bergerak, sehingga tumbukan yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, maka partikel semakin tak aktif, sehingga laju reaksi semakin kecil. 2.4.3 Tekanan Banyak reaksi yang melibatkan pereaksi dalam wujud gas. Kelajuan dari pereaksi seperti itu juga dipengaruhi tekanan. Penambahan tekanan dengan memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi, dengan demikian dapat memperbesar laju reaksi. 2.4.4 Katalis Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan untuk berlangsungnya reaksi. 2.4.5 Luas Permukaan Sentuh Luas permukaan sentuh memiliki peranan yang sangat penting dalam laju reaksi, sebab semakin besar luas permukaan bidang sentuh antar partikel, maka tumbukan yang terjadi semakin banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga, apabila semakin kecil luas permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil. Karakteristik

6

kepingan yang direaksikan juga turut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingan itu, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi, sedangkan semakin kasar kepingan itu, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.2.5 Penentuan Data Kinetik Ada beberapa metode yang dikenal untuk menentukan data kinetik dari satu percobaan adalah : 1. 2. 3. 4. 5. Metode Differensial Metode Integrasi Metode Waktu Paro Metode Isolasi Metode Laju Awal

Metode yang paling sederhana dan paling banyak digunakan adalah Metode Integrasi dan Metode Differensial. Berikut adalah uraian langkah salah satu metode yaitu metode Integrasi : 1. Mencocokkan data percobaan dengan fungsi laju reaksi yang telah dipilih sebelumnya. 2. Menduga orde reaksinya 3. Mengintegrasikan persamaan laju reaksi dugaan, rA =CA

dC A = kf (C A ) dt

C A0

dC

A

/ f (C A ) = k dt0

t

4. Plot hasil Integrasi tersebut terhadap waktu 5. jika persamaan berupa garis lurus, maka persamaan laju reaksi sesuai dengan data 6. Jika condong berbentuk kurva lengkung, persamaan ditolah dan coba lagi persamaan laju reaksi lainnya

7

Untuk mengetahui suatu reaktan apakah reaksi searah,reaksi pararel, reaksi seri, reaksi bolak balik maka harus dibuat grafik hubungan antara konsentrasi zat yang terlibat didalam reaksi terhadap waktu reaksi misal: 2.6 Mengevaluasi Jenis Dari Suatu Reaksi Untuk mengevaluasi apakah suatu reaksi itu searah, paralel, seri atau kesetimbangan. Maka dibuat hubungan antara perubahan konsentrasi, C i dari zat yang terlibat dalam reaksi terhadap waktu reaksi, t.

Reaksi searah Apabila pada waktu reaksi yang lama sekali (t = ) reaktan A habis bereaksi (C A = 0) maka kemungkinan reaksinya searah. k A R Ci

CA0

R

A A

CA = 0

t

Gambar 2.1 : hubungan antara konsentrasi zat yang terlibat dalam reaksi, Ci (A dan R) terhadap waktu reaksi, t untuk reaksi searah. A R

8

Reaksi paralel/samping Apabila setelah dianalisa terdapat 2 macam produk (misal zat R dan zat S) dan kemudian diamati pada waktu lebih lanjut kedua produk tersebut jumlahnya bertambah dan tidak ada yang berkurang maka kemungkinan reaksinya adalah reaksi paralel atau samping. k1

A

R

A Ci

k2

S

CA0 R S

A A

CA = 0

t

Gambar 2.2 : hubungan antara konsentrasi zat yang terlibat dalam reaksi Ci (A,R dan S) terhadap waktu reaksi, t untuk reaksiparalel :. A R AS

9

Reaksi seri/rantai/konsekutif Apabila setelah dianalisa terdapat dua macam produk (misal zat R dan zat S) dan pada waktu tertentu salah satu produk (misal zat R) pernah mencapai jumlah yang maksimum dan kemudian pada waktu pengamatan yang lebih lanjut ternyata jumlah mol zat yang maksimum tersebut kemudian menurun maka kemungkinan reaksinya adalah reaksi seri/konsekutif.

Ci

CA0 S

S R A A

t

Gambar 2.3 : hubungan antara konsentrasi zat yang terlibat dalam reaksi Ci (A, R dan S) terhadap waktu reaksi, t untuk reaksi seri :. A R S

CA = 0