MAKALAH KINETIKA REAKSI KIMIA & KATALIS
REAKSI RANTAI
Disusun Oleh :
Kelompok 2 :
1. Dita Azzahra
(061840421429)
2. Eti Nurmahdani
(061840421430)
3. Jabborov Behzod
(061840421433)
4. Vina Oktarianti
(061840421436)
5. Raka Ade Dwi Cahaya
(061840421651)
Kelas
: 4 KIA
Dosen Pembimbing
: Dr. Ir. Rusdianasari, M. Si
JURUSAN TEKNIK KIMIA
PRODI DIV TEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
TAHUN AJARAN 2019/2020
i
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah kami ucapkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat dan karuniaNya kepada kami sehingga dapat menyelesaikan makalah
ini dengan sangat baik. Tak lupa kami selalu haturkan salam dan shalawat
kepada baginda Rasulullah SAW beserta sahabat dan pengikutnya hingga
akhir zaman yang tak henti-hentinya membawa kebenaran agama Islam ke
seluruh penjuru dunia.
Tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Hj. Rusdianasari,
M.Si. yang telah mempercayai kami untuk menyusun makalah ini dengan
lancar dan sangat baik. Serta kepada teman-teman sekalian yang berkat
partisipasinya makalah ini dapat terselesaikan dengan baik.
Makalah ini kami susun dengan sangat sistematis sesuai sajian dengan
bahasan kami yaitu “Reaksi Rantai”. Kami mengulas tema makalah ini dengan
wawasan yang kami dapatkan dari berbagai buku dan sumber informasi
lainnya.
Kami menyadari bahwa makalah yang kami susun ini masih banyak
kekurangan
baik
dari
segi
penulisan
maupun keterbatasan
sumber
pengetahuan kami. Kami telah berusaha untuk menyempurnakan penulisan
makalah ini namun sebagai manusia kami menyadari akan keterbatasan
maupun kekhilafan dan kesalahan yang tanpa disadari. Oleh karena itu, saran
dan kritik untuk perbaikan makalah ini akan sangat dinantikan. Akhir dari
pengantar ini penulis berharap semoga dari makalah ini kita dapat
memperoleh ilmu yang bermanfaat.
Akhir kata kami berharap makalah ini dapat bermanfaat dengan baik untuk
kehidupan kita dan kami ucapkan terimakasih.
Palembang, 23 Juni 2020
Penulis
2
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR………………………………………………………….. 2
DAFTAR ISI……………………………………………………………………. 3
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang……………………………………………………………… 4
1.2 Rumusan Masalah…………………………………………………………… 5
1.3 Tujuan dan Manfaat………………………………………………………… 5
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Reaksi Rantai…………………………………………………………….. 6
2.1.1 Pengertian Reaksi Rantai……………………………………………… 6
2.1.2 Tahapan Reaksi Rantai………………………………………………... 6
2.1 Reaksi Ledakan…………………………………………………………….. 9
2.2 Contoh Reaksi Rantai……………………………………………………… 9
2.3.1 Radikal Bebas pada Klorinasi Metana……………………………….. 9
2.3.1.1 Tahapan pada Klorinasi Metana………………….………….. 10
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan…………………………………………………………………. 13
3.2 Saran ………………………………………………………………………. 13
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………. 14
3
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada tahun 1913, ahli kimia Jerman Max Bodenstein pertama kali
mengajukan gagasan tentang reaksi berantai kimia . Jika dua molekul
bereaksi, tidak hanya molekul dari produk reaksi akhir terbentuk, tetapi
juga beberapa molekul tidak stabil yang selanjutnya dapat bereaksi dengan
molekul induk dengan probabilitas yang jauh lebih besar daripada reaktan
awal. (Dalam reaksi baru, molekul tidak stabil lebih lanjut terbentuk di
samping produk stabil, dan sebagainya.)
Pada tahun 1918, Walther Nernst mengusulkan bahwa reaksi fotokimia
antara hidrogen dan klorin adalah reaksi berantai untuk menjelaskan apa
yang dikenal sebagai fenomena hasil kuantum . Ini berarti bahwa satu
foton cahaya bertanggung jawab atas pembentukan sebanyak 10 6 molekul
produk HCl . Nernst menyarankan bahwa foton memisahkan molekul Cl 2
menjadi dua atom Cl yang masing-masing memulai rantai panjang
langkah-langkah reaksi membentuk HCl.
Pada tahun 1923, ilmuwan Denmark dan Belanda Christian
Christiansen dan Hendrik Anthony Kramers , dalam analisis pembentukan
polimer, menunjukkan bahwa reaksi berantai seperti itu tidak harus
dimulai dengan molekul yang tereksitasi oleh cahaya, tetapi dapat juga
dimulai dengan dua molekul bertabrakan dengan keras karena untuk energi
termal seperti yang diusulkan sebelumnya untuk memulai reaksi kimia
oleh van 't Hoff.
Christiansen dan Kramers juga mencatat bahwa jika, dalam satu rantai
rantai reaksi, dihasilkan dua atau lebih molekul tidak stabil, rantai reaksi
akan bercabang dan tumbuh. Hasilnya sebenarnya adalah pertumbuhan
eksponensial, sehingga menimbulkan kenaikan laju reaksi yang eksplosif,
dan memang untuk ledakan kimia itu sendiri. Ini adalah proposal pertama
untuk mekanisme ledakan kimia.
4
1.2 Rumusan Masalah
Atas dasar latar belakang tersebut, maka rumusan masalahnya yaitu:
1. Apa pengertian dari Reaksi Rantai?
2. Apa saja tahapan reaksi rantai ?
3. Apa pengertian reaksi ledakan ?
4. Penjelasan contoh reaksi rantai ?
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :
1. Memberikan informasi mengenai reaksi rantai.
2. Memberikan informasi mengenai tahapan pada reaksi rantai.
3. Memberikan informasi tentang reaksi ledakan.
4. Memberikan informasi mengenai contoh reaksi rantai.
Selain dari tujuan di atas, terdapat pula manfaat dari penyusunan makalah,
yaitu sebagai berikut.
1. Sebagai media pembelajaran dan latihan dalam penyusunan makalah.
2. Sebagai bahan bacaan tambahan mengenai reaksi rantai.
5
BAB II PEMBAHASAN
2.3 Reaksi Rantai
2.1.1 Pengertian Reaksi Rantai
Reaksi rantai atau chain reaction berlangsung dalam sederetan
reaksi elementer dan beberapa antaranya reaksi ini terjadi berulang
ulang. Reaksi rantai terdiri atas tiga tahap yaitu inisiasi (pembukaan
rantai), propagasi dan terminasi (pemutusan rantai). Reaksi berantai
adalah urutan reaksi di mana produk reaktif atau produk sampingan
menyebabkan reaksi tambahan terjadi. Dalam reaksi berantai, umpan
balik positif mengarah ke rantai peristiwa yang memperkuat dirinya
sendiri.
Reaksi berantai adalah salah satu cara sistem yang tidak berada
dalam kesetimbangan termodinamika dapat melepaskan energi atau
meningkatkan entropi untuk mencapai keadaan entropi yang lebih
tinggi. Misalnya, suatu sistem mungkin tidak dapat mencapai keadaan
energi yang lebih rendah dengan melepaskan energi ke lingkungan,
karena terhalang atau dicegah dalam beberapa cara dari mengambil
jalan yang akan menghasilkan pelepasan energi. Jika suatu reaksi
menghasilkan pelepasan energi kecil yang memungkinkan pelepasan
energi lebih banyak dalam rantai yang meluas, maka sistem biasanya
akan runtuh secara eksplosif sampai banyak atau semua energi yang
tersimpan dilepaskan.
2.1.2 Tahapan Reaksi Rantai
Reaksi Rantai umumnya mempunyai
1. Tahap Inisiasi (Pembukaan)
Insiasi adalah tahap pembentukan awal radikal- radikal bebas. Hal
ini menyebabkan jumlah radikal bebas meningkat pesat. Dalam
klorinasi metana, tahap inisiasi adalah pemutusan secara homilitik
ikatan Cl- Cl.
Cl2  Cl• + Cl•
6
Tahapan Insiasi :
-
Tahapan ini dicirikan melalui pembentukan radial bebas oleh suatu
agen pembentuk radikal (Intiator).
-
Reaksi diawali dengan pemecahan intiator yang dipicu :
o Peningkatan tenaga akibat tumbukan keras.
o Absorbsi foton (hѵ) misal dengan penyinaran sinar
matahari, lampu UV atau radiasi gelombang mikro
o Kenaikan temperatur sehingga melampaui titik reaktif
intiator.
-
Intiator akan mengalami peruraian menjadi radikal titik reaktif
intiator. Pembelahan homolitik atau heterolitik.
-
Intiator sangat reaktif dan harus diberikan dalam jumlah sangat
sedikit.
Contoh intiator,
-
Benzoil peroksida
-
AIBN- Azobisisobutyronitrile
-
Senyawa unsur halida murni (Cl2, I2, Br2)
Cl – Cl + energy  2 Cl•
7
2. Tahap Propagasi
Propagasi adalah reaksi yang melibatkan radikal bebas yang mana
jumlah radikal bebas akan tetap sama. Setelah terbentuk, radikal bebas
klor akan menjalani sederetan reaksi. Tahap propagasi yang pertama
adalah radikal bebas klor yang merebut sebuah atom hidrogen dari
dalam molekul metana, menghasilkan radikal bebas metil dan HCl.
Cl• + H:CH3 + 1 kkal/mol  H:Cl + •CH3
Radikal bebas metil juga sangat reaktif. Dalam tahap propagasi
kedua, radikal bebas metil merebut sebuah atom klor dari dalam
molekul Cl2.
Tahapan Propagasi dan Inhibisi :
-
Tahapan
penyerangan
radikal
pada
molekul
lain
untuk
menghasilkan radikal baru lainnya.
-
Apabila jumlah reaktan dalam bentuk molekul netral masih tersedia
cukup banyak, maka reaksi akan berlangsung semakin lama
semakin cepat  tahapan propagasi.
-
Seiring waktu, jumlah reaktan dalam bentuk molekul netral akan
semakin terbatas maka laju reaksi akan berkurang dan radikal akan
menyerang molekul produk  tahapan inhibisi.
3. Tahap Terminasi
Terminasi adalah reaksi yang berujung pada turunnya jumlah
radikal bebas. Umumnya, penurunan ini diakibatkan oleh adanya
penggabungan radikal bebas yang masih tersisa.
Cl• + CH3  CH3Cl
Tahapan terminasi :
-
Reaksi berantai berhenti setelah satu atau kedua reaktan habis
digunakan.
-
Pada
tahapan
ini
radikal-
radikal
akan
saling
bereaksi
menghasilkan molekul baru yang relatif stabil dan disebut sebagai
tahapan terminasi.
8
-
Tahapan ini dapat terjadi melalui proses dimerisasi radikal.
Contoh :
CH3CH2• + •CH2CH3  CH3CH2CH2CH3.
Tahapan terminasi dapat dimanipulasi dengan penambahan agen
pendeaktivasi radikal  nitrogen dioksida (NO2).
Contoh :
Reaksi pembentukan HCl dari gas hidrogen dan gas klorida maka
dengan adanya cahaya akan terjadi reaksi :
Cl• + H2  HCl + H•
H• + Cl2  HCl + Cl• dan seterusnya
Reaksi berhenti apabila radikal klorida menjadi tidak reaktif lagi
(menjadi Cl2). Atau jika ditambahkan gas NO2 yang akan dapat
menghentikan reaksi tersebut.
2.4 Reaksi Ledakan
Reaksi ledakan adalah reaksi berantai yang berlangsung sangat
cepat dan mengakibatkan efek pelepasan energi (panas, suara). Kenaikan
temperatur selama reaksi berlangsung secara eksponensial dan apabila
energi dari reaksi eksotermis tersebut tidak dapat dikeluarkan dari sistem
maka energi tadi akan mempercepat reaksi. Sampai batas tertentu maka
sistem akan tidak kuat lagi maka akan timbul ledakan.
2.5 Contoh Reaksi Rantai
2.3.2
Radikal Bebas pada Klorinasi Metana
Salah satu contoh reaksi rantai adalah reaksi Radikal Bebas Klorinasi
Metana. Reaksi methana yang dicampurkan dengan khlor dan terkena
sinar matahari atau energi akan menyebabkan reaksi berantai berupa
ledakan dan menghasilkan produk berupa methana terkhlorinasi dan HCl.
9
2.3.1.1 Tahapan pada Klorinasi Metana
1. Tahap Inisiasi
Pada tahap ini terjadi proses pembukaan atau pemutusan ikatan
antara molekul klor (Cl2) atau disebut dengan fisi homolitik dan
membentuk dua buah atom Cl radikal. Untuk melakukan hal
tersebut dibutuhkan energi berupa cahaya matahari atau sinar UV
maupun panas sehingga energi akan diinput pada proses klorinasi
metana ini. Setelah energi diinput, reaksi akan terjadi terus
menerus selama reaktan masih tersedia jadi tidak diperlukan input
energi lagi setelahnya. Input energi sangat penting dikarenakan
awal dari proses klorinasi metana ini adalah pemutusan ikatan
molekul Cl2 yang membutuhkan energi dan jika tidak diinput
energi maka reaksi tidak bisa terjadi.
Cl2  Cl• + Cl•
Pada reaksi bahwa ikatan Cl2 pada reaktan dikenakan energi
akan membuat ikatan tersebut putus dan menjadi molekul radikal
yang ditandai dengan titik. Molekul radikal ini sangat reaktif dan
akan
terus
mencari
pasangan
untuk
melengkapi
elektron
tunggalnya.
2. Tahap Propagasi
Merupakan tahap perbanyakan. Terdapat dua langkah dalam
tahap propagasi ini. Pada langkah propagasi pertama, radikal klorin
bergabung dengan hidrogen pada metana. Kemudian meghasilkan
asam klorida (HCl) yang merupakan produk organik dan radikal
metil. Pada langkah propagasi kedua lebih banyak bahan awal yang
digunakan yaitu atom klor menjadi radikal dan yang lainnya
bergabung menjadi radikal metil. Radikal bebas sangat reaktif
karena berusaha mencari pasangan untuk elektron tunggalnya. Hal
itu dilakukan dengan cara menarik atom hidrogen pada metana
terbentuk radikal metil. Radikal metil juga sangat reaktif karena
10
menyerang molekul klorin. Maka terbentuklah radikal klorin dan
keseluruhan proses akan terulang lagi.
Langkah propagasi pertama adalah endotermik yang berarti
membutuhkan panas yakni membutuhkan 2 kkal/mol dan tidak
menguntungkan secara energetik. Sebaliknya, langkah propagasi
kedua adalah eksoterm yakni melepaskan 27 kkal/mol dan terjadi
sangat cepat. Langkah propagasi kedua ini menggunakan produk
dari langkah propagasi pertama yaitu radikal metil dan mengikuti
prinsip Le Chateller ketika produk dari langkah pertama dihapus
keseimbangan bergeser ke arah produknya. Prinsip ini adalah yang
mengatur terjadinya langkah propagasi yang tidak menguntungkan.
3. Tahap Terminasi
Reaksi berantai berhenti setelah satu atau kedua reaktan habis
digunakan. Pada tahapan ini radikal-radikal akan saling bereaksi
menghasilkan molekul baru yang relatif stabil dan disebut sebagai
11
tahapan terminasi. Tahapan ini dapat terjadi melalui proses
dimerisasi radikal.
Pada contoh tahap ini :
1. Radikal Cl bergabung dengan radikal Cl sehingga membentuk
Cl2
2. Radikal Cl bergabung dengan radikal metil (CH3) sehingga
membentuk CH3Cl)
3. Radikal CH3 bergabung dengan radikal metil (CH3) sehingga
membentuk etana atau CH3CH3)
Dalam langkah-langkah penghentian, semua radikal yang
tersisa bergabung (dalam semua cara yang mungkin) untuk
membentuk lebih banyak produk (CH3Cl), lebih banyak reaktan
(Cl2) dan bahkan kombinasi dari dua radikal metil untuk
membentuk produk samping etana (CH3CH3). Hilangnya radikal
yang reaktif membentuk molekul baru yang stabil mengakibatkan
reaksi berakhir.
12
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Reaksi rantai atau chain reaction berlangsung dalam sederetan
reaksi elementer dan beberapa antaranya reaksi ini terjadi berulang ulang.
Reaksi rantai terdiri atas tiga tahap yaitu inisiasi (pembukaan rantai),
propagasi dan terminasi (pemutusan rantai). Reaksi ledakan adalah reaksi
berantai yang berlangsung sangat cepat dan mengakibatkan efek pelepasan
energi (panas, suara). Salah satu contoh reaksi rantai adalah reaksi Radikal
Bebas Klorinasi Metana. Reaksi methana yang dicampurkan dengan khlor
dan terkena sinar matahari atau energi akan menyebabkan reaksi berantai
berupa ledakan dan menghasilkan produk berupa methana terkhlorinasi
dan HCl.
3.2 Saran
13
DAFTAR PUSTAKA
books.google.co.id.(20 Juni 2020). Prinsip-2 Kimia Modern/2 Ed.4.
Dikutip 20 Juni 2020 dari :
https://books.google.co.id/books?id=sfHquVdOGSAC&pg=PA121
&lpg=PA121&dq=reaksi+berantai+metana+dan+klor&source=bl&o
ts=SzzJgcQt3B&sig=ACfU3U2VtORFFzSJWiYNpeLAT6DkyUEQ
gw&hl=id&sa=X&ved=2ahUKEwii7Zb5rJLqAhUY73MBHVBAq4Q6AEwAHoECAcQAQ#v=snippet&q=reaksi%20rantai&f=fals
e
chem.libretexts.org.(2020, 21 Juni).Chlorination of Methane : Radical
Chain
Mechanism.
Dikutip
21
Juni
2020
dari
:
https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Map%3
A_Organic_Chemistry_(Vollhardt_and_Schore)/03._Reactions_of_
Alkanes%3A_BondDissociation_Energies%2C_Radical_Halogenation%2C_and_Relati
ve_Reactivity/304_Chlorination_of__Methane%3A_The__Radical_Chain__Mechan
ism
Putri, Denara (2020, 21 Juni). Kimia Organik Pengantar. Dikutip 21 Juni
2020
dari
:
https://www.slideshare.net/denasha52/pertemuan-1-
pendahuluan-45725124
Tahir,Iqmal (2020, 20 Juni). Kinetika Kimia Kinetika Reaksi Berantai.
Dikutip 21 Juni 2020 dari :
https://iqmaltahir.files.wordpress.com/2018/08/iqmal-kinetika-07kinetika-reaksi-berantai.pdf
14