A. Teori Tumbukan
Pengaruh dari berbagai faktor terhadap laju reaksi dapat dijelaskan dengan teori tumbukan. Menurut teori ini, suatu reaksi berlangsung sebagai hasil tumbukan antar partikel pereaksi. Akan tetapi, tidaklah setiap tumbukan menghasilkan reaksi melainkan hanya tumbukan antar partikel saja. Suatu tumbukan akan menghasilkan reaksi jika pada saat tumbukan, partikel-partikel yang bertumbukan pada posisi yang baik dan memiliki sejumlah energy tertentu. Makin banyak kemungkinan terjadinya tumbukan, makin cepat kemungkinan terjadinya reaksi. Makin baik posisi partikel, makin cepat kemungkinan terjadinya reaksi dan makin rendah energy kinetic minimum yang diperlukan, makin cepat pula kemungkinan terjadinya reaksi.
Teori tumbukan menggambarkan pertemuan partikel-partikel pereaksi sebagai suatu tumbukan. Tumbukan yang dapat menghasilkan partikel-partikel produk reaksi disebut tumbukan yang efektif. Ada dua yang menentukan terjadinya suatu tumbukan yang efektif, yaitu:
1. Orientasi atau arah partikel yang bertumbukan
Suatu tumbukan efektif dapat terjadi jika partikel-partikel pereaksi juga mempunyai orientasi yang tepat pada saat bertumbukan. Contohnya reaksi antara gas nitrogen oksida (NO) dengan ozon (O3)
NO(g) + O3 → NO2(g) + O2(g)
2. Energi kinetik partikel
Suatu tumbukan efektif dapat terjadi jika partikel-partikel pereaksi memiliki energi kinetik yang cukup untuk mengatasi gaya tolak menolak sewaktu kedua partikel mengendap. Dengan denikian, terjadi penetrasi partikel-partikel satu sama lain sehingga terjadi pemutusan ikatan partikel-partikel pereaksi dan pembentukkan ikatan partikel-partikel produk reaksi. Energi kinetik minimum yang diperlukan partikel untuk menghasilkan tumbukan efektif disebut energi pengaktifan ( Ea ). Energi pengaktifan ditafsirkan sebagai energi penghalang (barrier) antara pereaksi dan produk. Pereaksi harus didorong, sehingga dapat melewati energi penghalang tersebut baru. Kemungdian dapat berubah menjadi produk.
Dari penjelasan di atas, sekarang dapat dipahami bahwa laju reaksi ditentukan oleh banyak sedikitnya tumbukan efektif yang terjadi. Selanjutnya berdasarkan teori tumbukan ini akan dijelaskan bagaimana faktor kosentrasi, luas permukaan, suhu, dan katalis dapat mempengaruhi laju reaksi
1. Konsentrasi
Semakin besar konsentrasi pereaksi, maka semakin besar jumlah partikel pereaksi sehingga semakin banyak peluang terjadinya tumbukan. Hal ini menyebabkan semakin besar peluang untuk terjadinya tumbukan efektif antar-partikel. Semakin banyak tumbukan efektif berarti laju reaksi semakin cepat.
2. Luas Permukaan
Semakin luas permukaan, semakin banyak peluang terjadinya tumbukan antar pereaksi. Semakin banyak tumbukan yang terjadi mengakibatkan semakin besar peluang terjadinya tumbukan yang menghasilkan reaksi (tumbukan efektif). Akibatnya, laju reaksi semakin cepat.
3. Suhu
Pada suhu tinggi, partikel-partikel yang terdapat dalam suatu zat akan bergerak (bergetar) lebih cepat daripada suhu rendah. Oleh karena itu, apabila terjadi kenaikan suhu, partikel-partikel akan bergerak lebih cepat, sehingga energi kinetik partikel meningkat. Semakin tinggi energi kinetik partikel yang bergera, jika saling bertabrakan akan menghasilkan energi yang tinggi pula, sehingga makin besar peluang terjadinya tumbukan yang dapat menghasilkan reaksi (tumbukan efektif)
4. Katalis
Energi minimal yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi disebut energi pengaktifan atau energi aktivasi. Tiap reaksi mempuyai energi aktivasi yang berbeda-beda. Jika energi suatu aktivasi rendah, reaksi tersebut akan lebih mudah terjadi. Semakin rendah energi aktivasi, semakin mudah reaksi berlangsung. Katalis mempercepat reaksi dengan cara mengubah jalannya reaksi, dimana jalur reaksi yang ditempuh tersebut mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah daripada jalur reaksi yang biasanya ditempuh. Jadi dapat dikatakan bahwa katalis berperan dalam menurunkan energi aktivasi.
B. Penggunaan Katalis di Bidang Industri
Katalis adalah sebuah zat yang memiliki fungsi untuk meningkatkan kecepatan laju reaksi kimia terhadap suhu yang tidak menentu tanpa mengalami perubahan maupun terpakai oleh reaksi itu sendiri. Sebuah katalis memiliki fungsi dalam reaksi namun bukan sebagai pereaksi maupun produk. Katalis sangat penting digunakan dalam industri. Kebanyakan industri kimia menggunakan katalis dalam proses produksinya. Berikut ini beberapa penggunaan katalis dalam industri:
1. Industri Amonia
Bahan dasar amonia adalah nitrogen yang tersedia melimpah di udara. Bahkan, nitrogen merupakan gas yang paling banyak di atmosfer, yaitu kira-kira 78%. Walaupun demikian, nitrogen sukar bereaksi sehingga senyawanya tidak banyak ditemukan di alam. Satu-satunya senyawa nitrogen yang ada di alam adalah sendawa chili (NaNO3).
Di sisi lain, permintaan terhadap senyawa nitrogen semakin hari semakin tinggi, senyawa nitrogen biasanya digunakan untuk industri pupuk dan bahan peledak. Karena hal itulah, sintesis senyawa nitrogen adalah suatu proses yang sangat penting untuk dilakukan dan diterapkan. Senyawa nitrogen yang paling penting adalah amonia yang merupakan hasil reaksi antara nitrogen dan hidrogen. Selanjutnya, amonia dapat diubah menjadi senyawa nitrogen yang lain, misalnya asam nitrat dan garamnya.
Katalis Fe2O3 digunakan dalam pabrik amonia. Katalis tersebut menyebabkan terjadinya reaksi antara nitrogen dan hidrogen.
N2(g) + 3 H2(g) → 2NH3(g)
2. Industri Asam Nitrat
Asam nitrat merupakan salah satu asam anorganik yang sangat penting. Asam nitrat digunakan untuk membuat pupuk, pewarna obat-obatan, dan bahan peledak. Dalam pembuatan asam nitrat (HNO3), amonia bereaksi dengan oksigen membentuk nitrogen monoksida (NO) dan uap air (H2O) dengan bantuan katalis platina (Pt). Gas NO dalam keadaan kontak udara dilarutkan kedalam air membentuk asam nitrat.
4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(l)
2 NO(g) + O2(g) → 2 NO2(g) (tanpa katalis)
4 NO2(g) + O2(g)
+ H2O(l) → 4 HNO3(aq)
3. Industri Asam Sulfat
Dalam pabrik asam sulfat (H2SO4), gas SO2 dibuat dengan membakar bijih belerang (FeS). Pada proses kontak, gas SO2 dan udara dipanaskan kemudian dilewatkan pada katalis vanadium (V) oksida (V2O5). Asam sulfat dibuat dengan cara melarutkan gas SO3 dalam H2SO4 dan kemudian diencerkan dengan air.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar