Lab Virtual Kimia: Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju Reaksi
Description: Simulasi interaktif pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi dengan visualisasi 3D, mikroskopis, teori lengkap, KPS, dan asesmen.

## Lab Virtual Kimia

Menyiapkan simulasi reaksi...

## Selamat Datang!

Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju Reaksi

Laboratorium virtual ini membantu Anda memahami bagaimana konsentrasi memengaruhi laju reaksi antara natrium tiosulfat (Na2S2O3) dan asam klorida (HCl) melalui pendekatan multi-representasi.

MAKROSKOPIS

Eksperimen labu Erlenmeyer 3D interaktif

MIKROSKOPIS

Simulasi partikel & tumbukan tingkat atom

TEORI

Konsep ilmiah lengkap & diagram energi

KPS & KUIS

Lembar kerja & evaluasi pemahaman

### Persamaan Reaksi

Na₂S₂O₃ + 2HCl → S↓ + 2NaCl + SO₂ + H₂O

Endapan belerang (S) membuat larutan keruh — digunakan untuk mengukur laju reaksi.

##
Riwayat Percobaan

Belum ada percobaan tersimpan.
Jalankan eksperimen untuk mengisi riwayat.
Langkah 1/8

### Selamat Datang!

Deskripsi langkah...

Na
Natrium
22.99 g/mol
Info element...

# Reaksi Kimia

Na₂S₂O₃ + 2HCl → S↓ + 2NaCl + SO₂ + H₂O

### Legenda Molekul

Reaktan A — Na₂S₂O₃
Na (ungu) + S₂O₃ (teal)
Reaktan B — HCl
H (putih) + Cl (hijau)
Produk P — S (Belerang)
Endapan kuning
Tumbukan orientasi salah
Tumbukan energi < Eₖ
Reaksi berhasil (efektif)

### Teori Tumbukan

Laju reaksi bergantung pada frekuensi tumbukan efektif antar partikel reaktan. Konsentrasi memengaruhi jumlah partikel per satuan volume.

### Keterampilan Proses Sains

Latih kemampuan ilmiah Anda: mengamati, mengklasifikasi, memprediksi, merumuskan hipotesis, melakukan eksperimen, menginterpretasi data, dan menyimpulkan.

### Asesmen Pemahaman

Uji pemahaman Anda dengan 10 soal pilihan ganda. Setiap jawaban dilengkapi penjelasan untuk pembelajaran.

Konsentrasi
1.0
M
Stopwatch
00:00.00
Larutan Keruh
Tanda X Hilang
Laju (1/t) — s⁻¹
0
Tumbukan
0
Reaksi
Efektivitas: 0%
Energi Aktivasi 50
Partikel ≥ Eₖ 0.0%

Pelajari konsep lengkap di panel bawah.

Konsentrasi ⇄ Frekuensi Tumbukan

Ikuti langkah-langkah KPS di panel bawah.

Proses Ilmiah

Progress Kuis

0/10
Seret memutar • Scroll zoom | `Space` Mulai/Stop `P` Jeda `1-5` Tab `H` Riwayat `T` Tur
Kamera
Kamera

#### Tujuan (Variabel Bebas)

Pengaruh Suhu
Pengaruh Konsentrasi

#### Pilih Alat

Erlenmeyer
Stopwatch
Gelas Ukur
Termometer

#### Bahan Kimia

Na₂S₂O₃ 0,1–2,0 M
HCl 1 M (tetap)
Akuades (pengencer)

#### Variabel Kontrol

• Volume larutan (50 mL)
• Suhu (25°C)
• Konsentrasi HCl (1 M)
• Pengadukan (konstan)

### Langkah Kerja

1. Pastikan tujuan: Pengaruh Konsentrasi.
2. Atur konsentrasi Na₂S₂O₃ dengan slider.
3. Campurkan HCl ke dalam labu.
4. Tekan Mulai Reaksi & mulai stopwatch.
5. Amati perubahan warna di labu 3D.
6. Tekan STOP saat tanda 'X' tak terlihat.
7. Catat data → ulangi dengan konsentrasi berbeda.
8. Analisis grafik & tentukan orde reaksi.

### Tips Pengamatan

Reaksi menghasilkan endapan belerang (S) yang membuat larutan keruh. Saat keruh cukup pekat, tanda "X" di bawah labu tidak terlihat — itulah indikator akhir reaksi.

### Kontrol Eksperimen

Suhu (Tetap) 25°C
Konsentrasi Na₂S₂O₃ 1.0 M
0.5 M1.0 M1.5 M2.0 M

### Quick Preset

### Data Pengamatan

No | T (°C) | K (M) | t (s) | 1/t (s⁻¹)
--- | --- | --- | --- | ---

Orde Reaksi (estimasi): —
R² (linearitas): —
Grafik Laju (1/t) vs Konsentrasi

### Kesimpulan

### Kontrol Simulasi

Energi Aktivasi (Eₖ) 50

Energi minimum agar tumbukan menghasilkan reaksi

Jumlah Partikel (Konsentrasi) 50

Lebih banyak partikel = konsentrasi lebih tinggi

Temperatur 25°C

Suhu lebih tinggi = partikel lebih cepat & energik

Kecepatan Simulasi

### Statistik Real-time

Laju Tumbukan
0/s
Laju Reaksi
0/s
Distribusi Energi (Maxwell-Boltzmann)
■ < Eₖ (inert) ■ ≥ Eₖ (reaktif)

### Tumbukan vs Waktu

Biru: Total tumbukan/s | Kuning: Reaksi sukses/s

### Konsep Kunci

Tekan Mulai untuk menjalankan simulasi.
1. Konsentrasi

Naikkan jumlah partikel → jarak antar molekul menurun → frekuensi tumbukan meningkat → laju reaksi naik.

2. Energi Aktivasi

Hanya tumbukan dengan energi kinetik total ≥ Eₖ yang menghasilkan reaksi. Turunkan Eₖ atau naikkan suhu.

3. Orientasi Molekul

Atom reaktif (S₂O₃ & H) harus saling berhadapan saat tumbukan. Orientasi salah → tumbukan tidak efektif.

## Teori Tumbukan (Collision Theory)

Teori Tumbukan, yang dikembangkan oleh Max Trautz (1916) dan William Lewis (1918), menjelaskan bahwa reaksi kimia terjadi akibat tumbukan antar partikel reaktan. Namun, tidak semua tumbukan menghasilkan reaksi — hanya tumbukan yang memenuhi syarat tertentu yang akan menghasilkan produk.

1

#### Energi Cukup

Energi kinetik tumbukan ≥ Energi aktivasi (Eₐ)

2

#### Orientasi Tepat

Partikel harus bertumbukan dengan sudut/orientasi yang benar

3

#### Frekuensi Tinggi

Semakin sering tumbukan efektif, semakin cepat reaksi

Tumbukan yang memenuhi kedua syarat disebut tumbukan efektif. Laju reaksi sebanding dengan frekuensi tumbukan efektif per satuan waktu:

\( v = Z \times f \times P \)

di mana: Z = frekuensi tumbukan, f = fraksi partikel dengan energi ≥ Eₐ, P = faktor probabilitas orientasi (faktor sterik).

## Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju Reaksi

Konsentrasi menyatakan jumlah partikel zat terlarut dalam satuan volume tertentu (mol/L atau M). Pada reaksi homogen, peningkatan konsentrasi reaktan akan mempercepat laju reaksi melalui mekanisme berikut:

1. Jumlah Partikel per Volume Bertambah

   Pada konsentrasi 2 M, jumlah partikel reaktan per liter dua kali lipat dibanding 1 M. Dalam volume yang sama, kerapatan partikel meningkat.

2. Jarak Antar Partikel Menurun

   Partikel yang lebih rapat berarti jarak tempuh antar tumbukan lebih pendek, sehingga frekuensi tumbukan per satuan waktu meningkat.

3. Frekuensi Tumbukan Meningkat

   Lebih banyak partikel × jarak lebih dekat → lebih banyak tumbukan per detik. Secara matematis, frekuensi tumbukan sebanding dengan hasil kali konsentrasi reaktan.

4. Tumbukan Efektif Bertambah

   Karena distribusi energi partikel tidak berubah, fraksi tumbukan efektif tetap. Namun karena total tumbukan naik, jumlah tumbukan efektif juga naik proporsional.

5. Waktu Reaksi Menurun

   Lebih banyak tumbukan efektif per detik → reaksi selesai lebih cepat → waktu yang dibutuhkan untuk membentuk jumlah produk tertentu menjadi lebih singkat.

#### Analogi Visual

Bayangkan dua ruangan berukuran sama. Ruangan A berisi 10 orang, ruangan B berisi 50 orang. Jika setiap orang berjalan acak, peluang dua orang bertabrakan di ruangan B jauh lebih tinggi dibanding ruangan A. Begitu pula partikel reaktan — semakin pekat, semakin tinggi peluang tumbukan.

## Hukum Laju Reaksi (Rate Law)

Untuk reaksi umum: aA + bB → produk, hukum laju dinyatakan sebagai:

\( v = k \cdot [A]^m \cdot [B]^n \)

di mana v = laju reaksi, k = konstanta laju, [A], [B] = konsentrasi reaktan, m, n = orde reaksi terhadap A dan B.

Orde Nol (m=0)

Laju tidak dipengaruhi konsentrasi. v = k

Grafik [A] vs t: linier
Orde Satu (m=1)

Laju ∝ [A]. v = k[A]

Grafik ln[A] vs t: linier
Orde Dua (m=2)

Laju ∝ [A]². v = k[A]²

Grafik 1/[A] vs t: linier

#### Reaksi Na₂S₂O₃ + HCl

Untuk reaksi yang disimulasikan di lab ini, laju dapat diamati melalui waktu yang dibutuhkan untuk membentuk endapan belerang:

v = Δ[S] / Δt ≈ 1 / t

Karena jumlah endapan yang diamati konstan (saat X menghilang), maka laju berbanding terbalik dengan waktu: v = 1/t. Dengan mengukur t pada berbagai [Na₂S₂O₃], kita dapat menentukan orde reaksi.

## Persamaan Arrhenius

Persamaan Arrhenius menghubungkan konstanta laju (k) dengan suhu dan energi aktivasi:

\( k = A \cdot e^{-E_a / RT} \)

di mana A = faktor frekuensi (pre-exponential factor), Eₐ = energi aktivasi (J/mol), R = konstanta gas (8,314 J/mol·K), T = suhu absolut (K).

#### Bentuk Logaritmik

ln k = ln A − Eₐ / RT

Dengan memplot ln k terhadap 1/T, diperoleh garis lurus dengan kemiringan −Eₐ/R. Inilah dasar penentuan energi aktivasi eksperimen.

### Diagram Profil Energi

Tanpa katalis (Eₐ tinggi)
Dengan katalis (Eₐ lebih rendah)
ΔH negatif → reaksi eksoterm

### Distribusi Maxwell-Boltzmann

Pada suhu lebih tinggi (T₂), kurva lebih lebar dan lebih banyak partikel memiliki energi ≥ Eₐ (area oranye). Inilah mengapa kenaikan suhu mempercepat reaksi secara eksponensial.

### Faktor Lain yang Memengaruhi Laju

Suhu ↑T → ↑v

Energi kinetik partikel naik, lebih banyak melewati Eₐ

Konsentrasi ↑[ ] → ↑v

Frekuensi tumbukan meningkat

Luas Permukaan ↑A → ↑v

Lebih banyak partikel terekspos untuk bereaksi

Katalis +kat → ↑v

Menurunkan Eₐ, menyediakan jalur alternatif

### Aplikasi Nyata

🏭 Industri Kimia

Pemilihan konsentrasi optimal reaktan dalam sintesis amonia (Haber-Bosch) untuk efisiensi produksi.

🍞 Pengawetan Makanan

Lemari es menurunkan suhu → menurunkan laju reaksi pembusukan. Kadar garam/vinegar menghambat mikroba.

💊 Farmasi

Konsentrasi obat dalam darah menentukan kecepatan metabolisme dan efektivitas terapi.

🔋 Baterai & Sel Bahan Bakar

Konsentrasi elektrolit memengaruhi laju reaksi elektrokimia dan daya output.

### Ringkasan Rumus

v = k[A]ᵐ[B]ⁿ
k = A·e^(−Eₐ/RT)
v = 1/t (untuk eksperimen ini)
ln k = ln A − Eₐ/(RT)

## Lembar Kerja KPS

Keterampilan Proses Sains - Pengaruh Konsentrasi terhadap Laju Reaksi

Petunjuk: Lengkapi setiap tahap KPS dengan menjawab pertanyaan atau melakukan tugas. Jawaban Anda dapat diunduh sebagai berkas teks menggunakan tombol "Download Jawaban".
1

### Mengamati

Amati simulasi pada tab Makroskopis. Apa yang terjadi setelah larutan Na₂S₂O₃ dan HCl dicampur? Jelaskan minimal 3 perubahan yang Anda amati.

0/60 kata minimal
2

### Mengklasifikasi Variabel

Identifikasi variabel-variabel dalam eksperimen pengaruh konsentrasi ini.

Variabel Bebas:
Variabel Terikat:
Variabel Kontrol (pilih 2):
Suhu
Volume larutan
Jenis larutan
3

### Memprediksi

Jika konsentrasi Na₂S₂O₃ diperbesar menjadi dua kali lipat, apa yang terjadi pada waktu reaksi?

Waktu reaksi lebih singkat karena partikel per volume bertambah. Waktu reaksi bertambah lama karena larutan lebih pekat. Waktu reaksi tetap karena suhu tidak berubah.
4

### Merumuskan Hipotesis

Lengkapi hipotesis berikut dengan memilih kata yang tepat:

"Jika konsentrasi Na₂S₂O₃ diperbesar, maka laju reaksi akan ...(1)... karena frekuensi tumbukan efektif antar partikel ...(2)...."
5

### Melakukan Eksperimen

Lakukan minimal 3 percobaan dengan konsentrasi berbeda di tab Makroskopis. Catat hasilnya pada tabel di bawah, lalu pindahkan ke kotak ini.

6

### Menginterpretasi Data

Berdasarkan data yang Anda peroleh, pola hubungan seperti apa antara konsentrasi dan laju (1/t)?

Berbanding lurus: konsentrasi naik → laju naik Berbanding terbalik: konsentrasi naik → laju turun Tidak ada hubungan yang jelas
7

### Mengomunikasikan / Menyimpulkan

Tulis kesimpulan akhir eksperimen dengan struktur: tujuan, hasil utama, dan hubungan konsep. Minimal 80 kata.

0/80 kata minimal — belum lengkap —

## Asesmen Pemahaman

10 soal pilihan ganda • Setiap jawaban dilengkapi pembahasan

### Hasil Asesmen

0
dari 10
Benar: 0
Salah: 0
Belum dijawab: 10
Belum mulai
Jawab semua soal untuk melihat nilai