4. Di antara reaksi berikut yang mempunyai laju reaksi paling cepat adalah .... A. 2 g batang Mg dengan larutan HCl 0,01 M B. 2 g batang Mg dengan larutan HCl 0,1 M C. 2 g serbuk Mg dengan larutan HCl 0,01 M D. 2 g serbuk Mg dengan larutan HCl 0,001 M E. 2 g serbuk Mg dengan larutan HCl 0,1 M 

Pada soal ditanyakan mengenai laju reaksi yang paling cepat berdasarkan data yang diketahui pada tiap opsi, maka kita gunakan konsep faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi untuk menyelesaikan soal ini ya.

Identifikasi Konsep

Pernahkah kamu melarutkan gula pasir dalam air dingin dan air panas? Manakah yang lebih cepat? Umumnya dalam air panas, gula pasir akan lebih cepat larut dibandingkan dalam air dingin. Nah, dari sini kita jadi tahu cara yang lebih efektif untuk melarutkan gula. Hal yang sama juga terjadi pada reaksi kimia lho. Reaksi kimia ada yang berlangsung cepat dan ada yang lambat. Biasanya kecepatan reaksi kimia itu dikenal dengan istilah laju reaksi. Jadi, apa itu laju reaksi?


Laju reaksi bisa diartikan sebagai perubahan konsentrasi suatu zat tiap satuan waktu. Tentunya kita sudah tahu ya bahwa dalam reaksi kimia ada yang disebut sebagai pereaksi (zat-zat yang bereaksi) di sebelah kiri panah dan ada produk (zat-zat hasil reaksi) di sebelah kanan panah. Nah, jadi kalau laju reaksi ditinjau dari pereaksi, dapat dikatakan sebagai berkurangnya konsentrasi pereaksi tiap satuan waktu karena semakin lama zat-zat pereaksi terus bereaksi sehingga jumlahnya akan berkurang. Begitu juga sebaliknya, kalau kita mengartikan laju reaksi dari produk maka bisa dikatakan sebagai bertambahnya konsentrasi produk tiap satuan waktu. Hal ini tentunya karena semakin lama zat-zat yang bereaksi akan berubah menjadi produk. Supaya lebih praktis, laju reaksi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

\(v=\frac{\text{d[M]}}{\text{dt}}\)

dengan v = laju reaksi (M/s), dM = perubahan konsentrasi (M), dan dt = perubahan waktu (s)
yuk coba kita perhatikan contoh persamaan reaksi berikut:
A + B → AB
Dari persamaan reaksi di atas, kalau kita kelompokkan menjadi pereaksi dan produk maka A dan B adalah pereaksi atau zat-zat yang bereaksi, sedangkan AB adalah produk atau zat hasil reaksi. Nah, kita juga bisa memberikan persamaan laju reaksi untuk masing-masing zat tersebut lho. Persamaan laju reaksinya yaitu:

\(v=-\frac{\text{d}\left[A\right]}{\text{d}t}=-\frac{\text{d}\left[B\right]}{\text{d}t}=+\frac{\text{d}\left[AB\right]}{\text{d}t}\)

tanda negatif pada persamaan laju menunjukkan kalau perubahan konsentrasi pereaksi lama-kelamaan berkurang. Begitu juga tanda positif yang berarti semakin lama jumlah produk semakin bertambah.


Reaksi kimia bisa terjadi kalau partikel-partikel pereaksinya saling bertumbukan. Tentunya tumbukan yang efektif saja yang bisa menghasilkan reaksi. Tumbukan yang efektif bisa terjadi kalau partikel-partikel pereaksinya memiliki energi yang cukup untuk bereaksi serta orientasi partikel yang tepat untuk memutuskan ikatan pada partikel pereaksi agar terbentuk ikatan yang baru (produk). Disini ada teori yang membahas proses terjadinya reaksi berdasarkan tumbukan partikel yang disebut dengan teori kompleks teraktivasi. Coba yuk kita pahami penjelasan sederhananya berikut ini:


Suatu reaksi diawali dengan tumbukan yang terjadi antarpartikel pereaksi yang kemudian akan membentuk kompleks teraktivasi pada keadaan transisi (keadaan dimana kompleks teraktivasi berada dalam kesetimbangan dengan pereaksi dan produk yang akan terbentuk). Senyawa kompleks teraktivasi ini kondisinya sangat tidak stabil dan segera akan berubah menjadi produk jika dapat melewati energi aktivasi (Ea). Tapi jika tidak punya energi cukup untuk melewati Ea, maka kompleks teraktivasi bisa kembali menjadi pereaksi. Nah sebelum kita bahas lebih lanjut, kita perlu pahami energi aktivasinya dulu. Energi aktivasi itu adalah energi minimum yang dibutuhkan oleh pereaksi supaya bisa bereaksi membentuk kompleks teraktivasi yang kemudian segera berubah menjadi produk. Agar pereaksi bisa berubah menjadi kompleks teraktivasi maka partikel-partikel pereaksi yang bertumbukan harus punya energi yang sama besar atau melebihi energi aktivasinya (Ea). 


Kita tahu bahwa suatu reaksi hanya akan terjadi jika partikel pereaksi memiliki energi cukup untuk melampaui Ea nya. Dengan demikian, laju reaksi itu bisa dipengaruhi oleh beberapa faktor sehingga partikel-partikel pereaksi yang bertumbukan dapat memiliki tingkat energi tertentu. Beberapa faktor tersebut diantaranya:


1) Konsentrasi pereaksi
Semakin besar konsentrasi pereaksi artinya jumlah partikel pereaksi semakin banyak sehingga memungkinkan terjadinya tumbukan antarpartikel yang lebih banyak dengan energi cukup untuk bereaksi maka laju reaksinya akan semakin cepat.


2) Luas permukaan bidang sentuh
Jika ukuran partikel pereaksi besar maka luas permukaan bidang sentuhnya sedikit sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan pun sedikit. Sebaliknya, jika ukuran partikel pereaksi semakin kecil, artinya luas permukaan bidang sentuh dari partikel tersebut semakin banyak, sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan dengan energi cukup semakin banyak. Dengan demikian laju reaksi akan semakin cepat.


3) Suhu
Semakin tinggi suhu yang digunakan dalam reaksi, maka energi kinetik dari partikel-partikel pereaksi akan semakin besar. Akibatnya, kemungkinan tumbukan efektif antarpartikel pereaksi akan semakin banyak, sehingga laju reaksi menjadi lebih cepat.


4) Katalis
Reaksi dapat terjadi jika partikel pereaksi memiliki energi yang cukup untuk melampaui energi aktivasinya (Ea). Partikel-partikel pereaksi yang bertumbukan efektif akan segera berubah menjadi kompleks teraktivasi pada kondisi transisi. Jika energi partikel pereaksi lebih rendah daripada Ea maka kompleks teraktivasi dapat kembali menjadi pereaksi. Tetapi, jika energinya sama atau lebih besar maka kompleks teraktivasi akan segera berubah menjadi produk, mengingat kondisi senyawa kompleks teraktivasi ini sangat tidak stabil. Jika Ea besar, maka reaksi dapat berjalan lebih lama karena partikel pereaksi harus melewati energi yang besar tersebut. Karenanya kita perlu jalan reaksi lain yang punya Ea lebih kecil. Untuk mendapat jalan alternatif lain, maka dalam reaksi dibutuhkan yang namanya katalis. Jadi, katalis adalah zat yang dapat mempercepat reaksi dengan cara mencari jalan alternatif reaksi yang punya Ea lebih kecil. Yang perlu dipahami adalah pada akhir reaksi katalis akan didapatkan kembali. Pengaruh katalis bisa kita lihat pada gambar berikut:
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-3/ChapId-76/LessonId-52/ModuleId-2/QuestionCode-21GZJOINNAL/gambar_5_pengaruh_katalis_pada_laju_reaksi_kokim.png" />
Sumber: https://www.kokim.konsep-matematika.com/2016/11/pengaruh-katalis-pada-laju-reaksi.html

Pada soal ditanyakan reaksi yang berlangsung paling cepat dari lima pilihan. Reaksi yang terjadi adalah antara logam Mg padat dengan larutan HCl. Kalau kita lihat yang membedakan tiap pilihannya itu adalah bentuk/ukuran logam Mg dan konsentrasi HCl nya. Berarti ini ada kaitannya sama luas permukaan bidang sentuh dan konsentrasi pereaksi. Sebelumnya sudah dijelaskan kalau ukuran semakin kecil berarti luas permukaan bidang sentuhnya semakin besar akibatnya reaksi bakal lebih cepat. Lalu jika suatu pereaksi konsentrasinya semakin besar akan menyebabkan reaksi menjadi semakin cepat. Nah, kita cukup pilih opsi yang menunjukkan ukuran logam Mg nya kecil dan konsentrasi HCl nya besar. Opsi tersebut adalah E. Di opsi E logam Mg nya berbentuk serbuk dan konsentrasi HCl nya 0,1 M. Dibandingkan yang lain, kombinasi ini akan menghasilkan reaksi yang lebih cepat.

Pembahasan