Hukum Laju Reaksi

Hukum laju menyatakan bagaimana kecepatan suatu reaksi bergantung pada konsentrasi reaktannya, dan bentuk terintegrasinya memprediksi bagaimana konsentrasi tersebut berkembang seiring waktu.

Definition

Hukum laju reaksi adalah persamaan empiris yang menghubungkan laju sesaat suatu reaksi dengan konsentrasi reaktan, masing-masing dipangkatkan dengan suatu bilangan yang mendefinisikan ordenya, dengan konstanta laju yang bergantung pada suhu.

Scope

Topik ini mencakup penentuan empiris hukum laju: definisi laju reaksi, konsep orde dan molekularitas, konstanta laju, dan metode seperti laju awal dan isolasi untuk menemukan orde. Ini mengembangkan persamaan laju terintegrasi untuk reaksi orde nol, orde pertama, dan orde kedua, waktu paruh yang sesuai, dan analisis reaksi reversibel, paralel, dan berurutan. Rekonstruksi mekanisme dari hukum laju dan asal teoritis konstanta laju dibahas dalam topik terpisah.

Core questions

• Bagaimana orde reaksi ditentukan secara eksperimental dari data konsentrasi-waktu?
• Apa saja persamaan laju terintegrasi dan waktu paruh untuk orde reaksi umum?
• Bagaimana molekularitas dan orde berbeda, dan mengapa keduanya tidak harus bertepatan?
• Bagaimana reaksi paralel dan berurutan dianalisis secara kinetik?

Key concepts

• Laju reaksi dan konstanta laju
• Orde dan molekularitas
• Persamaan laju terintegrasi
• Waktu paruh dan waktu karakteristik
• Metode laju awal dan isolasi

Key theories

Hukum laju terintegrasi

Mengintegrasikan hukum laju diferensial untuk orde tertentu menghasilkan hubungan konsentrasi-waktu yang eksplisit, plot linier yang mengidentifikasi orde, dan waktu paruh karakteristik yang konstan untuk reaksi orde pertama tetapi bergantung pada konsentrasi untuk reaksi lainnya.

Penentuan orde dengan isolasi dan laju awal

Dengan menjaga semua reaktan kecuali satu dalam jumlah berlebih, atau dengan mengukur laju pada awal sekali sebelum produk terakumulasi, ketergantungan pada setiap reaktan dapat diisolasi dan hukum laju keseluruhan dapat disusun.

Clinical relevance

Hukum laju menetapkan persamaan desain untuk reaktor kimia, memprediksi dekomposisi dan umur simpan obat dan reagen, mengatur waktu dosis dan pembersihan dalam farmakokinetik, dan mengukur persistensi polutan dalam sistem lingkungan.

History

Studi Wilhelmy tahun 1850 tentang inversi sukrosa memberikan hukum laju kuantitatif pertama; hukum aksi massa Guldberg dan Waage pada tahun 1860-an menghubungkan laju dengan konsentrasi, dan van't Hoff mensistematisasi orde dan molekularitas dalam studinya tahun 1884 tentang dinamika kimia.

Key figures

• Ludwig Wilhelmy
• Cato Maximilian Guldberg
• Peter Waage

Seminal works

• atkins2018
• laidler1987

Frequently asked questions

Dapatkah suatu reaksi memiliki orde pecahan atau bahkan nol?

Ya. Orde pecahan sering kali muncul dari mekanisme multi-langkah yang kompleks, dan orde nol terjadi ketika laju dibatasi oleh sesuatu selain konsentrasi reaktan, seperti permukaan katalis yang jenuh, sehingga laju tetap konstan sampai reaktan hampir habis.

Mengapa waktu paruh reaksi orde pertama tidak bergantung pada konsentrasi?

Untuk kinetika orde pertama, laju berbanding lurus dengan konsentrasi, sehingga penurunan fraksional per satuan waktu adalah konstan; waktu untuk berkurang menjadi setengahnya oleh karena itu sama terlepas dari jumlah awal, itulah sebabnya peluruhan radioaktif memiliki waktu paruh yang tetap.