PERCOBAAN III

PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

  1. TUJUAN

  1. Memperlihatkan bagaimana kebergantungan laju reaksi pada suhu

  2. Menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius

  1. DASAR TEORI

Laju reaksi menyatakan besarnya perubahan konsentrasi pereaksi (reaktan) atau hasil reaksi (produk) dalam satuan waktu. Atau laju pengurangan konsentrasi molar salah satu pereaksi atau pertambahan konsentrasi molar salah satu produk per satuan waktu.

Reaktan produk

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi:

  1. Konsentrasi

konsentrasi zat berkaitan dengan jumlah partikel zat terlarut. makin besar konsentrasi zat, maka jumlah partikel zat terlarut akan makin banyak dan jarak antar partikel makin dekat, sehingga kemungkinan tumbukan makin sering terjadi dan reaksi berlangsung lebih cepat. dengan demikian makin besar konsentrasi zat, makin cepat terjadinya reaksi.

  1. Suhu

pada umumnya jika suhu dinaikkan, laju reaksi bertambah cepat. hal ini disebabkan makin tinggi suhunya kecepatan gerak partikel-partikel pereaksi dan energi kinetik partikel akan ikut meningkat, sehingga makin banyak partikel yang memiliki energi kinetik di atas energi pengaktifan.

  1. Luas permukaan

zat yang berbentuk serbuk akan mempunyai permukaan yang lebih luas bila dibandingkan dengan zat yang berbentuk kepingan atau butiran, sehingga bidang sentuhnya lebih banyak untuk bertumbukan dengan zat lain. akibatnya zat yang berbentuk serbuk, reaksinya lebih cepat daripada zat yang berbentuk kepingan atau butiran.

  1. Katalisator

katalisator adalah zat yang dapat mempercepat laju reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi, sehingga kompleks teraktivasi lebih cepat terbentuk dan laju reaksimenjdi lebih cepat. (Buku Ajar Kimia : 2008)

Di dalam ilmu kimia, energi aktivasi merupakan sebuah istilah yang diperkenalkan oleh Svante Arrhenius, yang didefinisikan sebagai energi yang harus dilampaui agar reaksi kimia dapat terjadi. Energi aktivasi bisa juga diartikan sebagai energi minimum yang dibutuhkan agar reaksi kimia tertentu dapat terjadi. Energi aktivasi sebuah reaksi biasanya dilambangkan sebagai Ea, dengan satuan kilo joule per mol (KJ/mol).

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). Tercapainya suatu keadaan dimana dalam sistem terdapat sejumlah reaktan dan produk. Keadaan ini disebut sebagai transisi kompleks. (Vogel : 1994)

Proses untuk mencapai keadaan transisi kompleks membutuhkan energi yang disuplai dari luar sistem. Energi inilah yang disebut dengan energi aktivasi. Pada reaksi endoterm ataupun eksoterm, keduanya memiliki energi aktivasi yang positif, karena keadaan transisi kompleks memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dari reaktan.

Pada tahun 1889 Arrhenius mengusulkan sebuah persamaan empirik yang memberikan nilai dasar dari hubungan antara energi aktivasi dengan rate proses reaksi. Persamaan Arrhenius menggambarkan pengaruh suhu terhadap konstanta laju reaksi.

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 reaksi dapat dianalisis dalam bentuk grafik ln k vs 1/T dengan gradien –(Ea/RT) dan intersep ln A. (Tim Dosen Kimia Fisik : 2012)

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.

  1. 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

  1. Katalis

Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi aktivasi yang lebih rendah. (Castellan : 1982)

  1. ALAT DAN BAHAN

  1. Alat

  1. Rak tabung reaksi 1 buah

  2. Tabung reaksi 8 buah

  3. Gelas piala 600 mL 1 buah

  4. Pipet ukur 10 mL 1 buah

  5. Stopwatch 1 buah

  6. Pembakar spiritus 1 buah

  7. Kaki tiga 1 buah

  8. Kasa 1 buah

  9. Termometer 2 buah

  10. Pipet tetes 4 buah

  1. Bahan

  1. H2O2 0,04 M

  2. KI 0,1 M

  3. Na2S2O3 0,001 M

  4. Larutan kanji 1% (dibuat pada saat digunakan)

  5. Es Batu

  1. CARA KERJA

  1. 2

1 2

5 ml H2O2 0,04 M + 5 ml H2O 10 ml KI 0,1 M+1 ml Na2S2O3 0,001M+1 ml kanji

Menyamakan suhu larutan di dalam kedua tabung reaksi. Untuk suhu dibawah 200c dengan menggunakan es, sedangkan untuk suhu diatas 200c dengan menggukan pemanasan.

Mencampurkan kedua larutan dalam tabung setelah suhu keduanya sama. Kemudian menjalankan stopwatch dan mengukur suhu campuran.mencatat suhu akhir dan waktu pasa saat campuran tampak berwarba biru

 

Lakukan prosedur tersebut untuk 6 sistem lainnya dengan variasi suhu antara (0-40)oC

  1. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

No

Rerata

Suhu

1/T

(sumbu x)

Waktu

K

ln K (sumbu y)

1 38,5 oC 0,00321 7 s -4,2495
2 34 oC 0,00326 13 s -4,8686
3 29,5 oC 0,0033 24 s -5,4817
4 26 oC 0,00334 33 s -5,8002
5 21 oC 0,0034 39 s -5,9673
6 16,50C 0,00345 58 s -6,3642

Percobaan persamaan Arrhenius dan energi kativasi ini dilakukan dengan mereaksikan dua tabung reaksi. Tabung yang pertama terdiri atas 5 mL H2O2 0,04 M dan 5 mL H2O, sedangkan tabung kedua terdiri atas 10 mL KI 0,1 M, 1 mL Na2S2O3 0,001 M, dan 1 mL larutan kanji. Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi dan menghitung energi aktivasi menggunakan persamaan Arrhenius.

Kedua tabung reaksi disesuaikan suhunya. Dalam precobaan ini menggunakan rentang suhu 150C sampai dengan 400C, yaitu 150C, 200C, 250C, 300C, 350C, dan 400C. Setelah kedua larutan dalam dua tabung reaksi sama, kedua larutan dicampurkan. Kemudian mengukur waktu yang dibutuhkan campuran sampai tampak warna biru untuk pertama kalinya.

Dari percobaan diperoleh pada suhu 40°C, waktu yang diperlukan 7 sekon, pada suhu 35°C = 13 sekon, pada suhu 30°C = 24 sekon, pada suhu 25°C = 33 sekon, pada suhu 200C = 39 sekon dan pada suhu 15°C = 58 sekon. Dari enam percobaan diatas dengan variasi waktu, dapat diketahui bahwa temperatur berbanding terbalik dengan waktu. Semakin tinggi suhu, kecepatan gerak partikel-partikel pereaksi dan energi kinetik partikel ikut meningkat. Hal ini menyebabkan tumbukan akan lebih sering terjadi dan reaksi akan lebih cepat berlangsung.

Perubahan suhu umumnya mempengaruhi harga tetapan laju K. Jika suhu dinaikan maka harga K akan meningkat dan begitu sebaliknya. Dari data hasil percobaan dapat dibuat grafik ln K vs 1/T, dan diperoleh grafik berbentuk linier dengan persamaan y = -8325x + 22,26. Dari grafik ln k dan 1/T diperoleh Ea = 69,21405 kj/mol dan ln A = 22,26.

Hubungan energi aktivasi dengan laju reaksi adalah berbanding terbalik. Semakin besar energi aktivasi maka laju reaksinya semakin lambat karena energi minimum untuk terjadi reaksi semakin besar. Semakin kecil harga ln K maka harga 1/T rata-rata semakin besar. Ini membuktikan bahwa semakin tinggi temperatur maka energi aktivasinya akan semakin kecil dan semakin sedikit waktu yang diperlukan sehingga akan memperbesar harga laju reaksi. Hal ini sesuai dengan teori dimana energi aktivasi berbanding terbalik dengan laju reaksi.

Larutan amilum dalam percobaan ini digunakan sebagai indikator adanya I2. H2O2 berfungsi sebagai oksidator, yaitu mengubah I menjadi I2. Kemudian I2 akan berikatan dengan Na2S2O3 yang berfungsi sebagai reduktor.

Setelah ion tiosulfat habis bereaksi kemudian I2 dan I akan membentuk I3 yang akan berikatan dengan amilum menghasilkan warna biru pada larutan. 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.

  1. KESIMPULAN DAN SARAN

  1. Kesimpulan

  1. Berdasarkan data hasil percobaan diperoleh grafik ln K vs 1/T yang berbentuk linier, dimana naiknya temperatur berbanding lurus dengan naiknya laju reaksi sehingga bersesuaian dengan persamaan Arrhenius.

  2. Energi aktivasi dari percobaan ini adalah69,21405 kj/mol ln A = 22,26.

  3. Variasi suhu akan berpengaruh pada laju reaksi, jika suhu semakin tinggi maka laju reaksi akan semakin cepat.

  1. Saran

  1. Praktikan harus berhati-hati dan teliti dalam melakukan praktikum, sehingga akan memperkecil kesalahan.

  2. Berhati-hati dalam menggunakan alat dan bahan di laboratorium.

  3. Dapat berkerjasama dengan baik antar anggota kelompok, sehingga praktikum akan benjalan lancar.

  4. Sebelum praktikum dilaksanakan, harus dipersiapkan semuanya baik bahan maupu alat.

  5. Harus memperhatikan petunjuk dosen dengan baik.

  1. DAFTAR PUSTAKA

Castellan GW. 1982. Physichal Chemistry. Third Edition. New York : General Graphic Services.

Isnardiyanti dan Marfuatun. 2008. Buku Ajar Kimia. Solo: CV. Sindhunata.

Tim Dosen Kimia Fisik. 2012. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang : Jurusan Kimia FMIPA UNNES.

Vogel. 1994. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran (EGC).

Mengetahui,                                                         Semarang, 9 Oktober 2012

Dosen Pengampu                                                 Praktikan,

Ir. Sri Wahyuni, M.Si                                            Widiyanti

NIP.                                                                      NIM. 4301410001

  1. JAWABAN PERTANYAAN

  1. Bila reaksi di atas dilakukan pada suhu di atas 400C ternyata akan terdapat penyimpangan dari persamaan Arrhenius. Berikan alasan yang mungkin menyebabkan penyimpangan di atas!

Alasan yang mungkin menyebabkan terjadinya penyimpangan apabila suhu diatas 40˚C karena jika suhunya lebih dari 40˚C maka amilum yang ada pada larutan akan rusak atau rusak sebagian, sehingga ion iodide yang terbentuk dari perubahan yodium tidak dapat terdeteksi dengan baik.

  1. energi aktivai apakah dipengaruhi oleh temperatur? jelaskan!

energi aktivasi dipengaruhi oleh temperatur karena fraksi molekul-molekul mampu untuk bereaksi dua kali lipat dengan peningkatan suhu sebesar 100C.

  1. apakah kurva energi aktivasi selalu linier pada setiap rentanf temperatur?

kurva selalu linier pada temperatur 0-400C, hal ini dikarenakan persamaan empirik pengaruh temperatur terhadap konstanta laju reaksi.

  1. LAMPIRAN

No

Suhu awal

Suhu Akhir Campuran

Rata-rata Suhu

Waktu Reaksi (detik)

Tabung 1

Tabung 2

Campuran

1

400C

400C

400C

370C

38,50C

7

2

350C

350C

350C

330C

340C

13

3

300C

300C

300C

290C

29,50C

24

4

250C

250C

250C

270C

260C

33

5

200C

200C

200C

220C

210C

39

6

150C

150C

150C

180C

16,50C

58

Perhitungan

mgrek H2O2 = 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 Na2S2O3

  1. Menghitung nilai K

  1. t = 7 s

  1. t = 13 s

  1. t = 24 detik

  1. t = 33 detik

  1. t = 39 detik

  1. t = 58 detik

  1. Menghitung nilai 1/T

  1. T = 38,5oC

  1. T = 34 oC

  1. T = 29,5 oC

  1. T = 26 oC

  1. T = 21 oC

  1. T = 16,5 oC

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s