PERCOBAAN 3 PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

Transkripsi

1

2 LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA Nama : Any Kurniawati Kelompok : 6 NIM : Prodi/Jurusan : Pend. Kimia/Kimia Dosen : Ir. Sri Wahyuni, M.Si Tanggal Praktikum : 19 September 2012 Teman kerja : Fitriya Karima Ahmad Nasrulloh Fransisca Ditawati N. P. PERCOBAAN 3 PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

3 LAPORAN PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI I. Tujuan Percobaan a. Mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi b. Menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius II. Dasar Teori Energi aktivasi merupakan energi minimum yang dibutuhkan oleh suatu reaksi kimia agar dapat berlangsung. Energi aktivasi memiliki simbol Ea dengan E menotasikan energi dan a yang ditulis subscribe menotasikan aktivasi. Kata aktivasi memiliki makna bahwa suatu reaksi kimia membutuhkan tambahan energi untuk dapat berlangsung. Dalam reaksi endoterm, energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan dan sebagainya disuplai dari luar sistem. Pada reaksi eksoterm, yang membebaskan energi, ternyata juga membutuhkan suplai energi dari luarbuntuk mengaktifkan reaksi tersebut. Dalam kinetika, suatu reaksi berlangsung melalui beberapa tahap. Diawali dengan tumbukan antar partikel reaktan. Setelah reaktan bertumbukan, maka akan terjadi penyusunan ulang ikatan dalam senyawa reaktan menjadi susunan ikatan yang berbeda ( membentuk senyawa produk ). (Vogel : 1994) Pada tahun 1889 Arrhenius mengusulkan sebuah persamaan empirik yang menggambarkan pengaruh suhu terhadap konstanta laju reaksi. Persamaan yang diusulkan adalah : K = konstanta laju reaksi A = faktor freakuensi Ea = energi aktivasi Persamaan tersebut dalam bentuk logaritma dapat ditulis : Persamaan tersebut analog dengan persamaaan garis lurus, yang sering disimbolkan dengan y = mx +c, maka hubungan antara energi aktivasi suhu dan laju

4 reaksi dapat dianalisis dalam bentuk grafik ln k vs 1/T dengan gradien (Ea/RT) dan intersep ln A. (Tim Dosen Kimia Fisik : 2012) Jika suatu reaksi orde 1 memiliki reaktan dengan konsentrasi awal adalah a, dan konsentrasi pada waktu t adalah a-x, maka dapat ditulis dalam persamaan : Setelah reaksi berlangsung 1/n bagian dari sempurna, x=a/n dan (Atkins : 1999) Beberapa faktor yang mempengaruhi energi aktivasi adalah sebagai berikut : 1. Suhu Fraksi molekul-molekul mampu untuk bereaksi dua kali lipat dengan peningkatan suhu sebesar 10oC. hal ini menyebabkan laju reaksi berlipat ganda. 2. Faktor frekuensi Dalam persamaan ini kurang lebih konstan untuk perubahan suhu yang kecil. Perlu dilihat bagaimana perubahan energi dari fraksi molekul sama atau lebih dari energi aktivasi 3. Katalis Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi aktivasi yang lebih rendah. (Castellan : 1982) III. Alat dan Bahan 1. Alat a. Rak tabung reaksi 1 buah b. Tabung reaksi 4 buah c. Gelas piala 600 ml 1 buah d. Pipet ukur 10 ml e. Stopwatch 2. Bahan a. Na 2 S 2 O 8 atau H 2 O 2 0,04 M b. KI 0,1 M c. Na 2 S 2 O 3 0,001 M d. Larutan amilum 1% e. Es batu

5 IV. Cara Kerja a. Menyiapkan sistem sesuai yang tertera di bawah ini : - Tabung 1 berisi 5 ml H 2 O 2 dan 5 ml air - Tabung 2 berisi 10 ml KI, 1 ml Na 2 S 2 O 3 dan 1 ml amilum b. Kedua tabung reaksi diletakkan dalam gelas piala 600 ml yang berisi air sesuai dengan suhu pengamatan, sampai masing-masing tabung 1 dan tabung 2 suhunya sama sesuai dengan suhu pengamatan, untuk suhu pengamatan 0o-20oC dilakukan dengan bantuan es. V. Hasil Percobaan dan Pembahasan No. Rerata suhu 1/T Ln K waktu K (sumbu x) (sumbu y) 1. 14,5 o C 96,06 sekon -4, ,5 o C 54,53 sekon -5, o C 32,98 sekon -5, ,5 o C 14,92 sekon -6, ,5 o C 12,20 sekon -6,8687

6 0-1 ln K vs 1/T 1/T ln K ln K vs 1/T Linear (ln K vs 1/T) y = x R² = Perhitungan Ea Dari kurva diperoleh persamaan y = -0,542x - 4,129 ( y = mx + b ) m = -0,542 Maka m = - Ea/R Ea = - ( m x R ) = - (-0,542 x 8,314) = 4, J/mol B = intercept = ln A = - 4,129 A = 0, Pada percobaan ini, energi aktivasi ditentukan nilainya dengan mengolah data dari grafik hubungan ln K dan 1/T berdasarkan persamaan Arrhenius. Untuk mendapatkan data- data yang akan diolah dalam grafik, praktikan melakukan percobaan berulang dengan mengukur ln K reaksi dari temperatur yang bervariasi Reaksi yang diukur adalah reaksi hidrogen peroksida dengan ion iodida. Dalam hal ini, hidrogen peroksida dicampurkan bersamaan dengan iodide, ion tiosulfat dan amilum. Penambahan larutan H 2 O 2 berfungsi sebagai oksidator, yaitu mengubah I - menjadi I 2. I - kemudian berikatan dengan Na 2 S 2 O 3 yang berfungsi sebagai reduktor, I 2 berubah kembali menjadi I - yang selanjutnya berikatan dengan larutan kanji. Ion iodida dan hidrogen peroksida akan bereaksi membentuk gas I 2, gas tersebut akan bereaksi kembali dengan ion tiosulfat membentuk kembali ion iodida. Namun, dalam reaksi ini, tidak akan ada yodium yang dibebaskan sampai semua ion tiosulfat habis bereaksi.

7 Dengan tambahan amilum, ion iodida yang terbentuk kembali akan bereaksi dengan amilum dan menghasilkan warna biru pada larutan. Amilum yang digunakan haruslah amilum yang baru dibuat, karena amilum yang telah lama dibuat memiliki kemungkinan perubahan struktur karena pengaruh luar. Oleh karena itu, sesaat setelah larutan amilum dibuat sebaiknya larutan dipanaskan terlebih dahulu sebelum digunakan. Perubahan warna yang terjadi akan semakin cepat apabila reaksi berlangsung pada temperatur yang lebih tinggi. Pada temperatur yang lebih tinggi, ion-ion pereaksi akan memiliki energi kinetik yang lebih besar. Berdasarkan teori tumbukan, energi kinetik yang lebih besar akan membuat tumbukan antar partikel akan menjadi lebih sering, sehingga reaksi akan lebih cepat berlangsung. Disini terlihat adanya penambahan energi kinetik partikel yang dilakukan dengan menaikkan temperatur reaksi, inilah energi yang diberikan dari luar sistem untuk mencapai kondisi transisi seperti yang dijelaskan teori. Energi tersebut akan diukur besarnya ( energi aktivasi ). Selain untuk menunjukkan kebergantungan laju reaksi terhadap temperatur, percobaan ini juga dilakukan untuk menentukan energi aktivasi (Ea) yang dibutuhkan untuk reaksi dengan persamaan Arrhenius serta semakin tinggi suhu maka waktu yang diperlukan untuk bereksi semakin cepat. Pada percobaan yang dilakukan, didapatkan nila Ea sebesar 4, J/mol dan nilai ln A yaitu - 4,129. Dan nilai A = 0, Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut: 2H 2 O 2 2H 2 O + O I 2 + 2S 2 O 3 2I- + S 4 O 6 2H 2 O 2 + 2I S 4 O 6 I 2 + 2H 2 S 2 O 3 + 2O 2 VI. Simpulan dan Saran - Simpulan 1. Berdasarkan data percobaan, diperoleh grafik yang linier sehingga percobaan yang kami lakukan sesuai dengan persamaan Arrhenius. 2. Energi aktivasi dari percobaan ini adalah 4, J/mol dan nilai ln A yaitu - 4,129, nilai A = 0, Temperatur berpengaruh pada laju reaksi, jika suhu semakin tinggi maka laju reaksi akan semakin cepat. Hal ini dibuktikan dengan dihasilkannya harga k yang lebih besar pada suhu yang lebih tinggi.

8 - Saran Sebaiknya praktikan benar-benar mendalami materi praktikum sehingga dapat melaksanakan praktikum dengan baik dan dapat memahami proses dan hasil yang diperoleh. VII. Daftar Pustaka Atkins PW Kimia Fisika. Ed ke-2 Kartahadiprodjo Irma I, penerjemah;indarto Purnomo Wahyu, editor. Jakarta : Erlangga. Terjemahan dari : Physichal Chemistry. Castellan GW Physichal Chemistry. Third Edition. New York : General Graphic Services. Tim Dosen Kimia Fisik Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang : Jurusan Kimia FMIPA UNNES Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran (EGC). Mengetahui, Dosen Pengampu Semarang, 25 September 2012 Praktikan Ir. Sri Wahyuni, M.Si Any Kurniawati NIM

9 Lampiran Jawaban Pertanyaan Alasan yang mungkin menyebabkan terjadinya penyimpangan jika suhu diatas 40 o C adalah jika suhunya lebih dari 40 o C maka larutan amilum akan rusak atau rusak sebagian, sehingga ion iodida yang terbentuk dari perubahan yodium tidak dapat terdeteksi dengan baik. Data Pengamatan No. Suhu awal Suhu Rata-rata Tabung Tabung akhir Campuran suhu 1 2 campuran Waktu reaksi o C 15 o C 15 o C 14 o C 14,5 o C 96,06 sekon o C 18 o C 18 o C 17 o C 17,5 o C 54,53 sekon o C 21 o C 21 o C 21 o C 21 o C 32,98 sekon o C 24 o C 24 o C 23 o C 23,5 o C 14,92 sekon o C 27 o C 27 o C 27 o C 27,5 o C 12,20 sekon Perhitungan mgrek H 2 O 2 = M. V. val = 0,04 x 5 x 2 = 0,4 mgrek mgrek KI = M. V. val = 0,1 x 10 x 1 = 1 mgrek mgrek Na2S2O3 = M. V. val = 0,001 x 1 x 1 = 0,001 mgrek (pereaksi pembatas) Mgrek H2O2 yang bereaksi = mgrek Na 2 S 2 O 3 [ ] [ ] 1. Menghitung nilai k a. t = 96,06 dt [ ] [ ]

10 b. t = 54,53 dt c. t = 32,98 dt d. t = 14,92 dt e. t = 12,20 dt 2. Menghitung nilai 1/T a. T = 14,5 o C b. T = 17,5 o C c. T = 21 o C d. T = 23,5 o C e. T = 27,5 o C