Kinetika Kimia adalah studi tentang laju reaksi, faktor-faktor yang memengaruhinya, dan mekanisme (langkah-langkah) yang dilalui reaksi untuk berpindah dari reaktan menjadi produk.

4.1. Laju Reaksi

Laju reaksi didefinisikan sebagai perubahan konsentrasi reaktan atau produk per satuan waktu.

Untuk reaksi umum: $\mathbf{aA + bB \rightarrow cC + dD}$

Laju reaksi (rata-rata) dinyatakan sebagai:

$$\text{Laju} = -\frac{1}{a} \frac{\Delta [A]}{\Delta t} = -\frac{1}{b} \frac{\Delta [B]}{\Delta t} = \frac{1}{c} \frac{\Delta [C]}{\Delta t} = \frac{1}{d} \frac{\Delta [D]}{\Delta t}$$

• Tanda negatif ($\mathbf{-}$) digunakan untuk reaktan karena konsentrasinya berkurang seiring waktu.
• Koefisien stoikiometri ($a, b, c, d$) digunakan untuk memastikan laju yang dinyatakan bersifat tunggal (independen dari spesies yang diukur).

4.2. Hukum Laju (Rate Law) dan Orde Reaksi

Hukum Laju adalah persamaan yang menghubungkan laju reaksi dengan konsentrasi reaktan pada suhu tertentu.

$$\mathbf{\text{Laju} = k [A]^m [B]^n}$$

• $k$: Konstanta Laju (bergantung pada suhu).
• $[A]$ dan $[B]$: Konsentrasi reaktan.
• $m$ dan $n$: Orde Reaksi terhadap reaktan $A$ dan $B$. Orde ini harus ditentukan secara eksperimental dan tidak harus sama dengan koefisien stoikiometri $a$ dan $b$.
• Orde Reaksi Total adalah jumlah eksponen: $\mathbf{m + n}$.

Orde Reaksi Integral

Untuk memprediksi konsentrasi seiring waktu, Hukum Laju diintegralkan. Persamaan terintegrasi yang paling umum adalah:

Orde	Hukum Laju	Persamaan Terintegrasi
0	$\text{Laju} = k$	$[A]_t = -kt + [A]_0$
1	$\text{Laju} = k[A]$	$\mathbf{\ln[A]_t = -kt + \ln[A]_0}$
2	$\text{Laju} = k[A]^2$	$\mathbf{\frac{1}{[A]_t} = kt + \frac{1}{[A]_0}}$

4.3. Pengaruh Suhu: Persamaan Arrhenius

Konstanta laju ($k$) meningkat secara dramatis seiring kenaikan suhu. Hubungan ini dijelaskan oleh Persamaan Arrhenius:

$$\mathbf{k = A e^{-E_a / RT}}$$

• $E_a$: Energi Aktivasi. Energi minimum yang harus dimiliki molekul yang bertumbukan agar menghasilkan reaksi. Energi ini merupakan “penghalang” energi yang harus dilompati sistem.
• $R$: Tetapan gas.
• $T$: Suhu dalam Kelvin.
• $A$: Faktor frekuensi, yang berhubungan dengan frekuensi tumbukan.

Dalam bentuk logaritma natural, persamaan ini sering digunakan untuk mencari $E_a$:

$$\mathbf{\ln k = \ln A – \frac{E_a}{RT}}$$

4.4. Mekanisme Reaksi

Mekanisme Reaksi adalah urutan langkah-langkah dasar (disebut langkah elementer) yang dilalui molekul untuk bereaksi.

• Langkah Elementer: Reaksi yang terjadi persis seperti yang tertulis (tidak ada perantara). Orde reaksi dapat ditentukan dari stoikiometri pada langkah elementer.
• Molekularitas: Jumlah molekul yang terlibat dalam langkah elementer (misalnya, unimolekular, bimolekular).
• Tahap Penentu Laju (Rate-Determining Step / RDS): Langkah elementer yang paling lambat dalam mekanisme reaksi. Laju reaksi total ditentukan oleh laju langkah paling lambat ini.

4.5. Katalis

Katalis adalah zat yang meningkatkan laju reaksi tanpa dikonsumsi secara permanen.

• Katalis bekerja dengan menyediakan jalur reaksi alternatif dengan Energi Aktivasi ($E_a$) yang lebih rendah.
• Penting: Katalis mempercepat reaksi maju dan balik pada tingkat yang sama, sehingga mempercepat pencapaian Kesetimbangan, tetapi tidak mengubah posisi kesetimbangan (tidak mengubah $K$).