11 - Cara Diferensial

7/26/2019 11 - Cara Diferensial

1/21

Fakultas : Teknologi Industri Pertemuan ke : sepuluh

Jurusan/Program Studi : Teknik Kimia Modul ke : 1

Kode Mata Kuliah : 52113404 Jumlah Halaman : 21

Nama Mata Kuliah : Teknik Reaksi Kimia I Mulai Berlaku : 2013

Dosen : Dra. Kamariah Anwar, MS

UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA FM-UII-AA-FKA-07/R2

MATERI/BAHAN MATA KULIAH

Analisa Data Kinetika Reactor Batchdengan cara differensial


2/21

Data laboratorium hubungan antara konsentrasi

dan waktu :

dt

dCr A

dt

dCr AA

loglogT CA log CA

0

t1t2t3t4t5

.

.

CAoCA1CA2CA3CA4CA5

.

.

log CAolog CA1log CA2log CA3log CA4log CA5

.

.

(-rA)o(-rA)1(-rA)2(-rA)3(-rA)4(-rA)5

.

.

log (-rAo)

log (-rA1)

log (-rA2)log (-rA3)

log (-rA4)

log (-rA5)

.

.


3/21

Untuk mengetahui apakah reaksi reversible,

dapat dilihat dari harga CA pada t = ~

Jika CA= 0 pada t = ~ , berarti reaksi irreversible

Jika CA= CA kesetimbangan pada t = ~ , berati reaksi

yang terjadi merupakan reaksi kesetimbangan

atau reversible.


4/21

Urutan-urutan penyelesaian dengan cara

diferensial sebagai berikut:

a. Buatlah grafik hubungan antara konsentrasi zat

pereaksi kunci (key component) vs t reaksi.b. Cari harga (dCA/dt) pada to, t1, t2, t3, t4, t5, dan t6

seperti terlihat pada gambar

c. Misalkan persamaan laju reaksi yang terjadi :

nAA

A kCdt

dCr


5/21

AA

A Cnkdt

dCr loglogloglog

Atau :

Jika dibuat grafik log (-rA) terhadap log CA, akan

diperoleh garis lurus

d. Buatlah grafik hubungan antara log (-dCA/dt)

dengan log CA, maka kemiringan garis itu = n

dan titik potong dengan sumbu = log k, seperti

pada gambar di bawah ini:


6/21

log CA log(-rA)

t log CA

log k

tg = n

Andaikata grafik log (-rA) terhadap log CAbukanmerupakan garis lurus, ini menunjukkan reaksi

yang terjadi bukan merupakan reaksi yang

sederhana tetapi kompleks


7/21

e. Andaikata reaksi yang terjadi merupakan

reaksi kesetimbangan :

dt

dCA- rA = = k1 CACB k2 CDCE

Dengan persamaan reaksi :

k1

A + B D + Ek2


8/21

Untuk mengurangi jumlah konstanta yang tidak

diketahui, maka persamaan ini dapat dituliskan

menjadi :

KCCCCk

dtdC EDBA

A1

K = k1/k2= konstanta kesetimbangan reaksi yang

dapat dihitung dari data termodinamika :

Gr=HrTSr= -RT lnK


9/21

atau :

dihitung dari harga CD, CE, CA, dan CBpada

keadaan kesetimbangan dengan persamaan :

BA

ED

CC

CCK

Jika persamaan di atas digambarkan dengan

(dCA/dt) terhadap (CACB CDCE/K), akan

diperoleh garis lurus dengan kemiringan = k1.


10/21

Sehingga k2dapat dihtung dari persamaan :

k2= k1/K

Komponen A dipilih sebagai komponen kunci,

karena mol A yang ada dalam campuran paling

kecil ditinjau dari stoikiometri zat pereaksi.

Jumlah A yang bereaksi setelah t jam :

CAoCA= XCAo= XA

CB= CBo(CAoCA) = CBoCAoXA= CBo- XA


11/21

CD= CDo+ (CAoCA) = CDo+ CAoXA= CDo+ XA

CE= CEo+ (CAoCA) = CEo+ CAoXA= CEo+ XA

Jadi pada prinsipnya persamaan laju reaksi yang

dimisalkan harus diubah menjadi persamaan

garis lurus, agar mudah menentukan apakah

permisalan betul atau tidak, dan mudahmenentukan harga tangent arah titik potong

dengan sumbu.


12/21

Kerugian cara diferensial, hasilnya kurang telliti,

karena sulit untuk menghitung harga (dCA/dt)

dengan tepat dari grafik CAterhadap t, maka cara

integral lebih banyak dipakai karena hasilnya lebih

teliti.


13/21

3. Mengamati Waktu Setengah Umur

Yang dimaksud waktu setengah umur (t0.5 )

adalah waktu yang diperlukan supaya 50%

dari zat A yang ada mula-mula habis bereaksi,

atau

CA= 0,5 CAo;

XA= 0,50


14/21

CAo 1

tg=k/CAotg=-k XA

CA

t t CAo/k

Kurva untuk uji reaksi orde 0


15/21

12)1(

5,0)1(

1 11

11

5,0

nn

Aon

Ao

n

Aonk

CCC

nkt

_1(

2 1

nk

n

Dari persamaan reaksi(-rA) = k CAn,dapat

dituliskan :

Atau :

Log (t0,5

) = (1-n) log CAo

+ log

; n 1


16/21

Orde 3 : 3A hasil; t0,5= 3/2k CAo2

Orde 2 : 2A hasil; t0,5= 1/k CAo

k

CAo

2

k

2ln

Harga t0,5

untuk bermacam-macam n :

Orde 0 : t0,5=

Orde 1 : t0,5

= ; t0,5

f (CAo

)


17/21

Untuk reaksi tingkat n :

Grafik log (t0,5) vs log CAo, diperoleh garis lurus ;

tg = (1-n) dan titik potong dengan sumbu

log

)1(

12 1

nk

n

maka n dan k dihitung.


18/21

Untuk menentukan tingkat reaksi masing-masing

komponen jika zat pereaksinya lebih dari satu

macam, dengan cara :

1. membuat percobaan dengan salah satu zat

pereaksi divariasi.,

2. Zat pereaksi yang lain dibuat jauh berlebihan

dibanding perbandingan stokiometri, sehingga

konsentrasi zat pereaksi yang sangat

berlebihan dianggap konstan selama reaksi

berlangsung.


19/21

P

AC q

BC

Misalnya untuk reaksi :

a A + b B hasil

-rA= -dCA/dt = k

Tingkat reaksi seluruhnya = p + q

q

BC

qBC PACPAC

Karena CBtetap, maka k = k

-rA= -dCA/dt = (k ) = k


20/21

Harga kdan p dapat dihitung dengan :

- cara diferensial,

- cara integral maupun dengan

- mengamati waktu setengah umur

pada bermacam-macam konsentrasi CAo.

Untuk mengetahui tingkat reaksi terhadap B

diadakan percobaan dengan mengubah-ubah

harga CB, tetapi A berlebihan, sehingga

konsentrasi A dianggap tetap


21/21

q

BC

P

AC

q

BC P

AC

P

A

q

B C

k

C

kk

'''

maka :

-rA= -dCA/dt = (k ) = k

Persamaan diatas dapat diselesaikan dengan

cara analog dengan menyelesaikan persamaan

k

selanjutnya kdan q dapat diketahui dan k dapat

dihitung dari persamaan :

Documents

11 - Cara Diferensial