Dalam pembahasan materi pelajaran kimia kelas XI SMA atau Madrasah Aliyah terdapat satu pembahasan mengenai teori tumbukan. Teori ini mulanya dicetuskan secara swadaya oleh Max Trautz pada 1916 dan kemudian dilanjutkan oleh William Lewis pada tahun 1918. Teori tumbukan secara kualitatif menjelaskan bagaimana reaksi kimia terjadi dan bagaimana laju reaksi berbeda bagi reaksi yang berbeda pula.
Max Trautz dan William Lewis mengungkapkan bahwa ketika partikel reaktan yang sesuai saling bertumbukan, hanya persentase tertentu dari tumbukan yang menyebabkan perubahan kimia yang nyata atau signifikan; perubahan yang berhasil ini disebut sebagai tumbukan yang sukses. Hal tersebutlah yang menjadi ide dasar dalam proses pembentukan teori tumbukan.
Secara spesifik, tumbukan yang sukses memiliki energi yang cukup, selain itu juga dikenal sebagai energi aktivasi. Hal itu disebabkan pada saat tumbukan untuk memutus ikatan yang sudah ada sebelumnya dan membentuk semua ikatan baru. Hal ini menghasilkan produk reaksi. Meningkatkan konsentrasi partikel reaktan atau menaikkan suhu, sehingga menimbulkan lebih banyak benturan dan oleh karena itu banyak tumbukan yang lebih berhasil, meningkatkan laju reaksi.
Bila katalis terlibat dalam tumbukan antara molekul reaktan, diperlukan sedikit energi agar terjadi perubahan kimiawi, dan karenanya lebih banyak tumbukan memiliki energi yang cukup untuk reaksi terjadi. Sehingga menjadi penyebab laju reaksi menjadi meningkat.
Teori Tumbukan dan Reaksi Kimia
Menurut teori tumbukan suatu reaksi akan terjadi bila ada pertemuan antar tumbukan secara molekul. Namun menurut teori imi tidak semua tumbukan akan menghasilkan reaksi kimia. Hal tersebut dikarenakan setiap molekul yang bergerak memiliki energi kinetik, semakin cepat gerakan suatu molekul maka akan semakin besar pula energi kinetiknya. Jika di awal suatu molekul memiliki energi kinetik yang besar maka molekul akan bertumbukan semakin kuat sehingga akan memutuskan ikatan kimianya. Pemutusan ikatan kimia ini merupakan langkah awal dari pembentukan produk.
Jika suatu molekul memiliki energi kinetik yang kecil maka gerakan molekul akan semakin lambat, maka akan sulit untuk mengadakan pemutusan ikatan dalam rangka pembentukan produk.sehingga dapat disimpulkan bahwa harus ada semacam energi tumbukan minimum yang harus dicapai agar reaksi terjadi.
Agar dapat bereaksi suatu molekul harus memiliki energi kinetik total sama atau lebih besar dari energi aktivasi. Energi aktivasi sendiri adalah jumlah minimum energi yang dibutuhkan untuk mengawali reaksi kimia. Apabila energinya kecil maka molekul akan tetap utuh dan tidak ada perubahan akibat tumbukan.
Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa ada dua syarat untuk suatu tumukan agar dapat menghasilkan suatu reaksi. Pertama, tumbukan memiliki arah orientasi yang tepat dan juga memiliki energi kinetik yang sama ataupun melebihi energi aktivasi.
Baca Juga
Dilansir dari buku "Modul Pembelajaran SMA Kimia kelas XI" yang dilansir oleh Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, bahwa tumbukan memiliki makna sebagai teori yang menyatakan bahwa partikel-partikel pereaksi atau reaktan harus bertumbukan untuk terjadinya suatu reaksi.
Adapun laju reaksi ialah perubahan konsentrasi reaktan atu produk per satuan waktu. Untuk mengukur besaran laju dapat dilihat dari ukuran cepat atau lambat yang berpatokan pada suatu rekasi kimia. Laju reaksi mempunya satuan khusus yang bernama M/s (Molar per detik).
Peta Konsep Laju Reaksi
Sebagai salah satu sub pembahasan dalam laju reaksi, luas permukaan memiliki anak cabang yaitu tetapan laju reaksi hingga orde reaksi.
Orde reaksi memiliki empat anak cabang, pertama reaksi orde nol. Kedua, reaksi orde satu. Ketiga, reaksi orde tiga. Keempat, reaksi orde pecahan.
Selain orde reaksi, ada juga katalis yang memiliki anak cabang dalam peta konsep. Pertama, menurunkan energi aktivitas. Kedua, homogen. Ketiga, heterogen. Terakhir ditutup dengan biokatalis.
Faktor- faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi
Peta konsep di atas menjadi awal dalam penjelasan mengenai faktor yang mempengaruhi laju rekasi.
1. Orde reaksi adalah tingkat reaksi terhadap suatu komponen merupakan pangkat dari konsentrasi komponen tersebut dalam hukum laju. Konsentrasi merupakan salah satu faktor yang dapat mempercepat laju reaksi.
2. Luas permukaan sentuh memiliki fungsi dan peranan yang sangat penting, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu pula, apabila semakin kecil luas permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, oleh karenanya laju reaksi pun semakin kecil. Karakteristik kepingan yang direaksikan juga turut berpengaruh, yaitu semakin halus kepingan itu, maka semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi; di sisi lain semakin kasar kepingan itu, maka semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.
3. Suhu yang turut berperan serta dalam mempengaruhi laju reaksi. Jika suhu pada suatu reaksi yang berlangsung 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.
Suhu sendiri merupakan properti fisik dari materi yang kuantitatif mengungkapkan gagasan umum dari panas dan dingin.
Baca Juga
4. katalis yang merupakan zat dengan fungsi mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Sebuah katalis berperan dalam reaksi tetapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.
Katalis memiliki peluang untuk 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.
Katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya, sedangkan katalis homogen berada dalam fase yang sama. Satu contoh sederhana untuk katalisis heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-pereaksi (atau substrat) untuk sementara terjerat. Ikatan dalam substrat-substrat menjadi lemah sedemikian sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan antara produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.
Pada umumnya, kalais homogen bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu perantarakimia yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi, dalam suatu proses yang memulihkan katalisnya. Berikut ini merupakan skema umum reaksi katalitik, di mana C melambangkan katalisnya:
A=C>AC...(1)
B+AC>AB+C
Dari rumusan tersebut dapat disimpulkan menjadi sebuah pola tersendiri, yaitu:
A+B+C>AB+C
Hal itu disebabkan oleh katalis (C) yang termakan reaksi 1, kemudian selanjutnya dihasilkan kembali oleh reaksi 2, oleh karenanya menghasilkan rumus seperti di atas.
4. Molaritas. Pada pola ini ada banyak mol zat terlarut tiap satuan volum zat pelarut. Adapun korelasinya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi.
5. Konsentrasi. Persamaan laju reaksi selalu didefinsikan dengan bentuk konsentrasi reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan reaksinya. Artinya semakin tinggi konsentrasi, maka semakin banyak molekul reaktan yang tersedia, dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat. Jadi semakin tinggi konsentrasi, semakin cepat pula laju reaksinya.
Pengertian Teori Tumbukan Reaksi Kimia. Menurut teori tumbukan, reaksi kimia terjadi karena adanya partikel-partikel yang saling bertumbukan. Jumlah tumbukan antara molekul-molekul per satuan waktu disebut frekuensi tumbukan
Tumbukan terjadi jika dua molekul atau lebih permukaannya saling bersentuhan pada satu titik. Pengertian satu titik disini adalah jika dianggap bentuk molekul bulat seperti bola, maka pada pertemuan tersebut jarak antarpusat inti sama dengan diameternya untuk jenis molekul yang mempunyai ukuran sama.
Tumbukan Efektif
Tetapi, tidak semua tumbukan akan menghasilkan reaksi kimia. Tumbukan yang dapat menghasilkan reaksi kimia dikenal dengan istilah tumbukan efektif. Tumbukan efektif adalah tumbukan yang mempunyai energi yang cukup untuk memutuskan ikatan- ikatan pada zat yang bereaksi.
Orientasi Tumbukan
Agar terjadi tumbukan yang efektif diperlukan syarat, yaitu orientasi tumbukan molekul harus tepat. Orientasi merupakan arah atau posisi antarmolekul yang bertumbukan. Untuk molekul berbentuk bulat orientasi tidak begitu penting, karena semua posisi akan mengakibatkan tumbukan dengan orientasi sesuai. Tetapi, untuk molekul yang berbentuk dua bola terpilin orientasi sangatlah penting.
Energi Aktivasi
Sebelum suatu tumbukan terjadi, partikel -partikel memerlukan suatu energi minimum yang dikenal sebagai energi pengaktifan atau energi aktivasi (Ea). Energi pengaktifan atau energi aktivasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi.
Faktor yang Mempengaruhi Terjadinya Tumbukan Reaksi Kimia
Pengaruh Luas Permukaan Sentuhan Pada Tumbukan
Semakin luas permukaan sentuhan antara zat- zat pereaksi, semakin banyak molekul- molekul pereaksi yang bertumbukan. Dengan demikian, kemungkinan terjadi reaksi semakin besar sehingga reaksi lebih cepat berlangsung.
Pengaruh Sifat Kimia Pereaksi Pada Tumbukan
Senyawa- senyawa ion lebih cepat bereaksi daripada senyawa- senyawa kovalen. Pada setiap tumbukan yang terjadi antara ion positif dan ion negatif selalu dihasilkan reaksi. Hal ini disebabkan tidak ada energi tumbukan yang diperlukan untuk memutuskan ikatan terlebih dahulu. Hal ini berbeda dengan reaksi antara senyawa- senyawa kovalen yang tidak setiap tumbukan dapat menghasilkan reaksi.
Pengaruh Konsentrasi Pada Tumbukan
Dalam konsentrasi yang relative besar, maka jumlah partikel per satuan volume juga besar. Sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan antarpartikel di dalamnya menjadi lebih besar jika dibandingkan dengan yang terjadi pada konsentrasi yang lebih rendah.
Dengan demikian semakin besar konsentrasi zat yang bereaksi, semakin banyak partikel yang bereaksi per satuan waktu dan semakin besar laju reaksinya.
Pada beberapa jenis reaksi, peningkatan konsentrasi pereaksi tidak selalu mempercepat reaksi atau peningkatan konsentrasi tidak sebanding dengan peningkatan laju reaksinya.
Pengaruh Temperatur Pada Tumbukan
Kenaikkan temperature akan mempercepat reaksi, karena dengan kenaikkan temperatur gerakan partikel semakin cepat. Energi kinetik partikel- partikel semakin bertambah sehingga semakin banyak terjadi tumbukan yang efektif. Dengan demikian, semakin banyak partikel- partikel yang bereaksi.
Pengaruh Katalis Pada Tumbukan
Katalis adalah zat yang dapat meningkatkan laju reaksi tanpa mengakibatkan perubahan kimia yang kekal bagi zat itu sendiri. Setelah reaksi kimia berlangsung, katalis diperoleh kembali dalam keadaan dan jumlah yang sama seperti sebelum terjadi reaksi.
Agar terjadi suatu reaksi, maka partikel partikel zat harus memiliki energi minimum tertentu yang disebut energi pengaktifan. Dalam hal ini, katalis berfungsi untuk menurunkan sejumlah energi pengaktifan agar reaksi dapat berlangsung.
Pengaruh Jenis Katalis Pada Tumbukan
Katalis dapat digolongkan menjadi katalis homogen dan heterogen.
Pengaruh Katalis Homogen Pada Tumbukan
Katalis homogen adalah katalis yang memiliki fase yang sama dengan pereaksi dan bekerja melalui penggabungan dengan molekul atau ion pereaksi membentuk keadaan ‘antara’.
Keadaan antara ini bergabung dengan pereaksi lainnya membentuk produk dan setelah produk dihasilkan, katalis melakukan regenerasi sebagai zat semula.
Pengaruh Katalis Heterogen Pada Tumbukan
Katalis heterogen adalah katalis yang berbeda fase dengan pereaksi dan produk. Katalis ini biasanya padatan dalam pereaksi gas atau cairan, dan reaksi terjadi pada permukaan katalis heterogen. Untuk alasan ini, katalis biasanya dipecah- pecah menjadi butiran halus.
Daftar Pustaka
Teori Tumbukan Reaksi Kimia dan Pengertian Teori Tumbukan Reaksi Kimia dengan frekuensi tumbukan dan Pengertian satu titik tumbukan. Tumbukan Efektif dan Orientasi Tumbukan beserta posisi antarmolekul yang bertumbukan. Energi Aktivasi dan energi minimum untuk suatu reaksi serta Faktor Mempengaruhi Terjadinya Tumbukan Reaksi Kimia.
Pengaruh Luas Permukaan Sentuhan terhadap tumbukan dan Pengaruh Sifat Kimia Pereaksi terhadap tumbukan. Pengaruh Konsentrasi terhadap tumbukan dengan Pengaruh Temperatur terhadap tumbukan. Pengaruh Katalis terhadap tumbukan dan Pengaruh Jenis Katalis terhadap tumbukan. Katalis Homogen dan Katalis Heterogen.