Soal Latihan Kimia Fisika Iii

8

SOAL nomor 1:

Bagaimanakah hukum laju pembentukan produk dari Mekanismse hidrolisis asam dari epoksida berikut?

k1

(Bamford, 1997, hal 39)

Jawab:

Pendekatan Kesetimbangan

(1)

(2)

Persamaan (2) disubtitusikan ke dalam persamaan (1), sehingga

(3)

Persamaan (3) disubtitusikan ke dalam persamaan awal, sehingga

Dimana , maka

Kesimpulan

Reaksi ini dikatalisis oleh asam, maka laju bergantung pada konsentrasi asam yang mengkatalis yaitu

Soal nomor 2:

Tulislah mekanisme reaksi hidrolisis asam dari ester, kemudian tentukan pendekatan yang digunakan, katalis yang digunakan, serta reaksi mana yang termasuk reaksi asam Arhenius Protolitik !

Penyelesaian

k1

CH3COOCH3 + H3O+[CH3-CO(OH)CH3]+ + H2O

k-1

fast

k2

OH

[CH3-CO(OH)CH3]+ + H2O CH3- C = O + H3O+

Slow

Melalui pendekatan kesetimbangan

(1)

(2)

(3)

Persamaan (2) dan (3) disubtitusikan ke dalam persamaan (1)

(4)

Jika substrat >> katalis, maka

(5)

(6)

Persamaan (5) disubtitusikan ke dalam persamaan (6)

Jika , maka

Jadi, Laju pembentukan produk tidak bergantung pada konsentrasi awal substrat dan bergantung konsentrasi katalis

Jika , maka

Jadi, laju pembentukan produk bergantung pada konsentrasi awal dan bergantung konsentrasi katalis

Jika substrat << katalis, maka

(7)

Persamaan (7) disubstitusi ke dalam persamaan (6)

jika, maka

jika, maka

Jadi, laju pembentukan produk bergantung pada konsentrasi awal dan bergantung konsentrasi katalis

Soal nomor 3:

Berikut ini mekanisme katalitik pada senyawa aseton

k1

+ B + (Slow)

k-1

O-

O

k2

+ (Fast)

OH

O-

Rate

Pertanyaan :

  1. Termasuk mekanisme apakah pada mekanisme reaksi katalitik di atas? (mekanisme katalitik asam / mekanisme katalitik basa) dan berikan alasannya!

Jawab: mekanisme katalitik basa

  1. Tentukan manakah yang bertindak sebagai katalis, dan senyawa intermediet!

Jawab: sebagai katalis =

  1. Termasuk katalis prototropik ataukah protolitik pada mekanisme reaksi di atas?

Jawab: katalis protolitik

  1. Turunkan mekanisme reaksi diatas sehingga didapatkan hukum laju yang sesuai. Kemudian tentukan termasuk kompleks apakah reaksi diatas (vant hoff/ Arrhenius)

Termasuk kompleks vant hoff

Soal nomor 4:

Tuliskan mekanisme reaksi untuk katalis asam prototropik dengan pendekatan steady state (vant hoff)

Jawab:

H2O + S HS+ + OH-

k-1

SH+ + B P + BH+

K2

Soal nomor 5:

Perhatikan reaksi hidrolisis 1,3,5 trimetoksibenzena berikut :

  1. Tentukan katalis yang digunakan dalam reaksi hidrolisis 1,3,5 trimetoksibenzena!

  2. Tuliskan penurunan laju reaksi hidrolisis 1,3,5 trimetoksibenzena, bila ditinjau dari: (1) Pendekatan steady state dan (2) Pendekatan kesetimbangan bila Substrat > Katalis dan bila Substrat < Katalis

Jawab:

  1. Katalis Asam Protolitik vant hoff

Soal nomor 6:

Hidrolisis ester dapat terjadi baik dalam suasana asam lemah maupun asam kuat.

Mekanisme reaksi dalam suasana asam lemah (CH3COOH) adalah

Dengan pendekatan steady state dengan [S]o >> [HA]o, Hukum lajunya adalah

Keterangan: HA adalah katalis asam lemah CH3COOH, S adalah substrat ester CH3COOR. Klarifikasilah hukum laju tersebut !

Jawab:

6. Dengan pendekatan steady state di mana k2>> k-1dan k1tidak samadengan k-1.

zat antara

.. (2)

[HA] = [HA]o [SH+] . (3)

Daripersamaan 2 dan 3 dapat diperoleh:

Jika kasusnya [S]o>> [HA]omaka:

Jika [HA]oadalah kecil, maka [SH+] juga kecil, karena besarnya [SH+] = [HA]o

HA, asam asetat merupakan asam lemah, sehingga mengalami protonasi di dalam air:

HA + H2O H3O+ + A -(K)

Persamaan 4 disubstitusikan ke dalam persamaan 5, menjadi:

Persamaan di atas merupakan persamaan akar kuadrat, di mana:

Rumus Abc:

Persamaan 6 disubstitusikan ke persamaan 1:

Jika [S]o>>,laju reaksinya besar dan nilai [HA]0dapat diabaikan, sehingga menjadi:

Laju reaksi bergantung pada[S]odan keasaman katalisnya spesifik.

Soal nomor 7:

  1. Berikut ini adalah mekanisme reaksi hidrolisis etilen oksida yang dikatalisis oleh asam.

C2H4O + H3O+ C2H4OH+ + H2O (Fast)

C2H4OH+ + H2O HOCH2CH2OH2+(Slow)

HOCH2CH2OH2++ H2O HOCH2CH2OH + H3O+ (Fast)

Bagaimana hukum laju reaksi pembentukan produk dari mekanisme reaksi tersebut?

Apa saja yang mempengaruhi hukum laju tersebut?

Jawab:

Dengan menggunakan pendekatan steady state HOCH2CH2OH

= k3[HOCH2CH2OH2+] ………………………………(1)

= k2[C2H4OH+] k3[HOCH2CH2OH2+] 0

[HOCH2CH2OH2+] = ………………………………(2)

= k1[C2H4O] [H3O+] k-1[C2H4OH+] k2[C2H4OH+] 0

[C2H4OH+] = .(3)

Persamaan 3 disubstitusikan ke persamaan 2, menjadi:

[HOCH2CH2OH2+] =

[HOCH2CH2OH2+] = .(4)

Mensubstitusikan persamaan 4 ke persamaan 1, menjadi:

= k3

=

Karena merupakan katalis protolitik, maka k2>> k-1 sehingga nilai k-1 bisa diabaikan dan persamaan di atas menjadi:

. (5)

Persamaan 5 merupakan laju pembentukan produk. Persamaan lajunya sudah sesuai dengan persamaan laju yang sebenarnya yaitu Rate = k1 [S] [H3O+], dimana C2H4Omerupakan substrat yang dilambangkan S.

Sehingga, dapat disimpulkan bahwa laju reaksi bergantung pada kosentrasi reaktan dan konsentrasi katalisnya.

Soal nomor 8:

Berikut ini adalah mekanisme reaksi katalis asam lemah Vant Hoff Prototropik:

Diambil dari: Laidler, Keith J. 1980. Chemical Kinetics. New Delhi : TATA McGRAW-WILL PUBLISHING COMPANY LTD. Halaman 505.

Turunkan hukum laju pembentukan produk dan kesimpulannya!

dengan:

Konsentrasi = [Reaktan]

Konsentrasi = [X]

Konsentrasi = [P]

Soal nomor 9:

Tentukan mekanisme reaksi laju pembentukan CH3CONH2 dari reaksi berikut:

k-1

k2

k3

(Sumber : Bamford, C.H. dan Tipper, C.F.H. 1977. Comprehensive Chemical Kinetics Proton Transfer. Volume 8. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company.)

Penyelesaian sama dengan nomor 10

Soal nomor 10:

Tuliskan lajun pembentukan produk pada mekanisme reaksi di bawah ini!

CH3CONH-CH2OH + OH- CH3CONH CH2O- + H2O

CH3CONH CH2O- CH3CONH- + CH2O

CH3CONH- + H2O CH3CONH2 + OH-

Jawab:

Soal nomor 11:

Tuliskan mekanisme reaksi dari

k1

R2CHCOR + B R2C-.COR + BH+ (K)

k2

k-1

R2C-.COR + Br2 R2CBrCOR + Br-

jika dianggap [R2CHCOR]o >> [B]o dan k2 << k-1

dan faktor apa sajakah yang mempengaruhi laju tersebut!

Penyelesaian

Laju pembentukan

(1)

Melalui steady state

(2)

(3)

Persamaan (2) disubtitusikan ke dalam persamaan (3)

(4)

Persamaan (4) disubtitusikan ke dalam persamaan (1)

(5)

Jika , maka

Soal nomor 12:

Tuliskan mekanisme reaksi katalis basa protolitik dari reaksi kondensasi aldol berikut ini:

CH3COH + OH- = CH3CO- + H2O

CH3COH + CH3CO- = CH3CHOCH2COH-

CH3CHOCH2COH- + H2O = CH2CHOHCH2COH + OH-

Penyelesaian

Laju pembentukan CH2CHOHCH2COH

(1)

Melalui pendekatan steady state

(2)

(3)

Persamaan (3) disubtitusikan ke dalam persamaan (2)

(4)

Persamaan (4) disubtitusi ke dalam persamaan (1)

Pendekatan steady state , maka

Kesimpulan

  • Laju reaksi dipengaruhi oleh pH lingkungan

  • Laju reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi substrat

  • Katalis dalam reaksi ini tidak ikut bereaksi secara keseluruhan sehingga disebut katalis generik

Soal nomor 13:

Tentukan laju pembentukan dari reaksi katalis basa berikut!

K1

k3

k2

Jawab:

Laju pembentukan CH3COCH3

Jika melalui pendekatan steday states

Subtitusi persamaan (2) ke persamaan (1)

Jika persamaan (1) setimbang :

Subtitusi persamaan (4) ke persamaan (3)

Soal nomor 14:

Reaksi pembentukan

Tulislah penurunan laju pembentukan P dari rekasi di bawah ini!

SH + OH- S- + H2O

k-1

S- TS

k2

TS P-

Keterangan:

Dimisalkan Ph

Dimisalkan J

SH:

S- :

TS :

P- :

Soal nomor 15:

Tentukan hukum laju reaksi dari mekanisme reaksi beikut ini jika []>>>[]0

(ada tanda reaksi bolak balik di dekat tulisan fast)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>