Laju reaksi menjadi salah satu materi kimia yang penting untuk dipahami, terutama bagi siswa SMA dan mahasiswa awal yang mempelajari kimia dasar. Konsep ini tidak hanya relevan dalam teori, tetapi juga banyak aplikasinya di kehidupan sehari-hari, mulai dari proses perkaratan besi, pembusukan makanan, hingga reaksi dalam tubuh manusia. Artikel ini akan membahas contoh soal laju reaksi secara detail beserta pembahasannya, agar pembaca memiliki gambaran lengkap tentang bagaimana konsep ini diaplikasikan dalam perhitungan.
Menurut saya, memahami laju reaksi membuat kita sadar bahwa kimia adalah ilmu yang hidup. Semua fenomena di sekitar kita ternyata bisa dijelaskan dengan konsep sederhana ini.
Pengertian Laju Reaksi
Laju reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi atau produk per satuan waktu. Secara umum, laju reaksi ditulis sebagai:
v=Δ[P]Δt=−Δ[R]Δtv = \frac{\Delta [P]}{\Delta t} = -\frac{\Delta [R]}{\Delta t}v=ΔtΔ[P]=−ΔtΔ[R]
Keterangan:
- [P][P][P] : konsentrasi produk
- [R][R][R] : konsentrasi pereaksi
- Δt\Delta tΔt : perubahan waktu
- tanda negatif digunakan karena konsentrasi pereaksi berkurang
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi
Konsentrasi
Semakin besar konsentrasi pereaksi, semakin sering terjadi tumbukan antar partikel sehingga reaksi lebih cepat.
Suhu
Peningkatan suhu menyebabkan energi kinetik partikel bertambah sehingga tumbukan lebih efektif.
Luas Permukaan
Partikel yang berbentuk serbuk bereaksi lebih cepat dibanding bongkahan karena luas permukaan lebih besar.
Katalis
Katalis mempercepat reaksi dengan menurunkan energi aktivasi tanpa ikut habis bereaksi.
Menurut saya, siswa akan lebih mudah memahami konsep ini bila guru memberikan contoh sehari-hari. Misalnya, tablet effervescent yang cepat larut bila dihancurkan dibanding dibiarkan utuh.
Contoh Soal Dasar Laju Reaksi
Soal 1
Reaksi: 2A→B2A \rightarrow B2A→B. Konsentrasi A berkurang dari 0,8 M menjadi 0,4 M dalam 20 detik. Tentukan laju reaksi.
Pembahasan: v=−Δ[A]Δt=−(0,4−0,8)20=0,02 M/sv = -\frac{\Delta [A]}{\Delta t} = -\frac{(0,4 – 0,8)}{20} = 0,02 \ M/sv=−ΔtΔ[A]=−20(0,4−0,8)=0,02 M/s
Jawaban: Laju reaksi adalah 0,02 M/s.
Soal 2
Reaksi: N2+3H2→2NH3N_2 + 3H_2 \rightarrow 2NH_3N2+3H2→2NH3. Jika laju berkurangnya H₂ = 0,03 M/s, berapakah laju terbentuknya NH₃?
Pembahasan: Perbandingan koefisien H₂ : NH₃ = 3 : 2. vNH3=23×0,03=0,02 M/sv_{NH_3} = \frac{2}{3} \times 0,03 = 0,02 \ M/svNH3=32×0,03=0,02 M/s
Jawaban: Laju pembentukan NH₃ adalah 0,02 M/s.
Contoh Soal Orde Reaksi
Soal 3
Reaksi: A+B→ProdukA + B \rightarrow ProdukA+B→Produk
Data percobaan:
| Percobaan | [A] (M) | [B] (M) | Laju (M/s) |
|---|---|---|---|
| 1 | 0,1 | 0,1 | 0,02 |
| 2 | 0,2 | 0,1 | 0,04 |
| 3 | 0,1 | 0,2 | 0,08 |
Pembahasan:
- Bandingkan 1 dan 2: [A] naik 2x, laju naik 2x → orde A = 1.
- Bandingkan 1 dan 3: [B] naik 2x, laju naik 4x → orde B = 2.
Persamaan laju: v=k[A]1[B]2v = k[A]^1[B]^2v=k[A]1[B]2
Soal 4
Gunakan data percobaan 1 untuk mencari konstanta laju.
0,02=k(0,1)(0,1)20,02 = k(0,1)(0,1)^20,02=k(0,1)(0,1)2 0,02=k(0,001)0,02 = k(0,001)0,02=k(0,001) k=20 M−2s−1k = 20 \ M^{-2} s^{-1}k=20 M−2s−1
Jawaban: Konstanta laju adalah 20 M⁻² s⁻¹.
Menurut saya, soal orde reaksi adalah latihan berpikir kritis. Kita tidak hanya menghitung angka, tetapi juga menganalisis pola hubungan antara konsentrasi dan laju.
Contoh Soal Grafik Laju Reaksi
Soal 5
Jika grafik [A] terhadap waktu lurus menurun, tentukan orde reaksi.
Pembahasan:
- Grafik [A] vs t lurus → orde 0
- Grafik ln[A] vs t lurus → orde 1
- Grafik 1/[A] vs t lurus → orde 2
Jawaban: Orde reaksi adalah 0.
Contoh Soal Energi Aktivasi dan Persamaan Arrhenius
Soal 6
Diketahui konstanta laju reaksi pada 300 K adalah 2 × 10⁻³ dan pada 310 K adalah 4 × 10⁻³. Tentukan energi aktivasi (Ea). R = 8,314 J/mol·K.
Pembahasan: Persamaan Arrhenius: ln(k2k1)=EaR(1T1−1T2)\ln\left(\frac{k_2}{k_1}\right) = \frac{E_a}{R}\left(\frac{1}{T_1} – \frac{1}{T_2}\right)ln(k1k2)=REa(T11−T21)
ln(4×10−32×10−3)=Ea8,314(1300−1310)\ln(\frac{4×10^{-3}}{2×10^{-3}}) = \frac{E_a}{8,314}\left(\frac{1}{300} – \frac{1}{310}\right)ln(2×10−34×10−3)=8,314Ea(3001−3101)
ln2=Ea8,314(0,003333−0,003226)\ln 2 = \frac{E_a}{8,314}(0,003333 – 0,003226)ln2=8,314Ea(0,003333−0,003226)
0,693=Ea8,314(0,000107)0,693 = \frac{E_a}{8,314}(0,000107)0,693=8,314Ea(0,000107)
Ea=0,6930,000107×8,314E_a = \frac{0,693}{0,000107} × 8,314Ea=0,0001070,693×8,314 Ea≈53,800 J/molE_a ≈ 53,800 \ J/molEa≈53,800 J/mol
Jawaban: Energi aktivasi ≈ 54 kJ/mol.
Contoh Soal Praktikum Laju Reaksi
Soal 7
Dalam praktikum, reaksi antara HCl dan Mg menghasilkan gas H₂. Jika volume gas yang terbentuk dalam 60 detik adalah 120 mL, tentukan laju reaksinya dalam mL/s.
Pembahasan: v=ΔVΔt=12060=2 mL/sv = \frac{\Delta V}{\Delta t} = \frac{120}{60} = 2 \ mL/sv=ΔtΔV=60120=2 mL/s
Jawaban: Laju reaksi adalah 2 mL/s.
Soal 8
Pada reaksi dekomposisi H₂O₂ dengan katalis MnO₂, volume O₂ yang dihasilkan dalam 30 detik pertama adalah 90 mL, sedangkan pada 30 detik berikutnya 30 mL. Apa yang bisa disimpulkan?
Pembahasan: Laju reaksi lebih cepat pada awal reaksi (3 mL/s) dibanding akhir (1 mL/s). Hal ini karena konsentrasi pereaksi semakin berkurang seiring waktu.
Saya pribadi melihat praktikum seperti ini sangat efektif. Siswa jadi memahami bahwa teori laju reaksi memang sesuai dengan data eksperimen nyata.
Contoh Soal Terapan Sehari-hari
Soal 9
Mengapa buah apel yang dipotong dibiarkan di udara terbuka cepat berubah warna kecoklatan, dan bagaimana cara memperlambat reaksinya?
Pembahasan: Perubahan warna disebabkan reaksi enzimatis oksidasi. Cara memperlambat:
- Menutup apel dengan plastik (mengurangi oksigen)
- Menambahkan air lemon (asam memperlambat kerja enzim)
- Menyimpan dalam kulkas (suhu rendah memperlambat reaksi)
Soal 10
Mengapa nasi basi lebih cepat di daerah panas dibanding di daerah dingin?
Pembahasan: Karena pada suhu tinggi aktivitas mikroorganisme meningkat sehingga reaksi pembusukan lebih cepat. Hal ini sesuai faktor suhu dalam laju reaksi.
Latihan Soal Tambahan
- Reaksi: 2NO₂ → 2NO + O₂. Jika dalam 50 detik konsentrasi NO₂ berkurang 0,25 M, tentukan laju reaksi.
- Tentukan orde reaksi dari data percobaan berikut:
- [A] = 0,1 M, laju = 0,02 M/s
- [A] = 0,2 M, laju = 0,08 M/s
- Pada reaksi dengan katalis, konstanta laju meningkat 4 kali lipat. Apa yang bisa disimpulkan tentang peran katalis?
Menurut saya, dengan berlatih soal-soal yang bervariasi, siswa akan lebih percaya diri menghadapi ujian dan memahami konsep kimia secara mendalam.
