Judul: Kinetika Reaksi Ion Permanganat dengan Asam Oksalat
Tujuan Percobaan : Menentukan orde reaksi dengan Dasar Teori:
Kinetika Reaksi / Laju Reaksi Kinetika reaksi adalah jumlah mol zat yang bereaksi per liter yang diubah menjadi zat lain dalam suatu satuan waktu tertentu. (Luluk, 2007) Satuan laju reaksi adalah mol/L atau atm/s. Laju reaksi suatu reaksi kimia dinyatakan diny atakan sebagai fungsi konsentrasi zat-zat pereaksi yang berperan serta dalam reaksi tersebut. Persamaan laju atau hukum laju merupakan persamaan yang mengaitkan laju reaksi dengan konsentrasi molar atau tekanan parsial pereaksi dengan pangkat yang sesuai. Persamaan laju diperoleh dari hasil eksperimen. Persamaan laju reaksi dinyatakan dalam bentuk diferensiaal atau bentuk integral. Laju keseluruhan dari suatu reaksi kimia pada umumnya bertambah jika konsentrasi satu pereaksi atau lebih dinaikkan. Hubungan antara laju dan konsentrasi dapat diperoleh dari data eksperimen. Untuk reaksi, aA
+
bB
Produk x
dapat diperoleh bahwa laju reaksi dapat berbanding lurus dengan [A] dan [B] ungkapkan
:
Laju
=
x
[A] [B]
y
y
disebut hukum laju atau persamaan laju, dengan k adalah tetapan laju x dan y merupakan bilangan bulat, pecahan atau nol. Yang menjadi pokok pembahasan dalam teori laju reaksi adalah penentuan orde reaksi(atau, dalam general, Hukum Laju) dari informasi eksperimental. Orde reaksi itu sendiri merupakan pangkat konsentrasi dalam persamaan laju bentuk diferensial. Secara teoritis orde reaksi merupakan bilangan bulat, namun dari hasil eksperimen dapat berupak bilangan pecahan atau nol. Mekanisme reaksi adalah rangkaian realsi setingkat demi setingkat yang terjadi berurutan. (Luluk, 2007). Kandungan setiap langkah dari mekanisme kesatuan reaksi disebut reaksi elementer, yang terdiri dari beberapa reaksi sederhana. Suatu reaksi elementer menyajikan suatu proses pada tingkat molekul, dapat pula dinyatakan sebagai molekularitas reaksi. Terdiri dari sejumlah spesi terlibat dalam reaksi yang datang bersamaan membentuk keadaan kritis, keadaan transisi. Umumnya, reaksi elementer adalah bermolekul satu atau bermolekul dua,tergantung pada keterlib keterlibatannya atannya dalam reaksi, reaksi, apakah apakah berspesi berspesi satu satu atau atau dua. dua. Kadang-kadan Kadang-kadangte gterj rjad adii dari da ri tiga ti ga molekul, terutama antara beberapa atom atau molekul kecil dalam fasa gas. Mekanisme reaksi tidak hanya ditentukan dengan meninjau reaksi saja, melainkan harus ditentukan secara eksperimental, demikian pula orde reaksi yang harus ditentukan secara ekperimental. Dalam percobaan ini akan ditentukan orde reaksi .
dengan
Jika reaksi ini merupakan reaksi tingkat m terhadap H 2C2O4 dan tingkat n tehadap KMnO4, maka laju reaksi dinyatakan dalam persamaan: m
n
r = K [H2C2O4] [KMnO4]
Andaikan suatu reaksi mempunyai tingkat reaksi n terhadap suatu zat pereaksi, maka laju pereaksinya akan sebanding dengan konsentrasi n dan berbanmding terbalik dengan waktu (t). n
r∞ C
r∞ 1/t
dimana C = konsentrasi n = tingkat reaksi t = Waktu Penelitian yang Berkaitan dengan Kinetika Reaksi / Laju Reaksi
Pada tahun 1864, Peter Waage merintis pengembangan kinetika reaksi dengan memformulasikan hukum aksi massa, yang menyatakan bahwa kecepatan suatu reaksi kimia proporsional dengan kuantitas zat yang bereaksi. Pada tahun 1836, Berzelius mengonversi pati menjadi gula yang dipengaruhi oleh asam dan melakukan dekomposisi amoniak dan alkohol dengan adanya logam platinum Substansi tersebut yang akhirnya disebut katalisator. Pada tahun 2007 Desnelli dan Zainal Fanani pada jurnal penelitiannya (Volume 12 Nomer 1(C) 12107) yang berjudul “Kinetika Reaksi Oksidasi Asam Miristat, Stearat, dan Oleat dalam Medium Minyak Kelapa, Minyak Kelapa Sawit, serta Tanpa Medium”, mereka menyimpulkan bahwa: a. Reaksi oksidasi asam miristat, asam oleat, dan asam stearat merupakan reaksi orde satu, orde reaksi tak tergantung pada medium nya. b. Energi aktivasi asam oleat lebih kecil daripada asam miristat maupun asam stearat, baik dalam medium minyak kelapa, minyak kelapa sawit, maupun tanpa medium. Energi aktivasi asam oleat terkecil pada medium minyak kelapa sawit yaitu 1,80534 kJ/mol
Metode Penelitian
Alat dan Bahan 1. Alat a. b. c. d.
Erlenmeyer Gelas ukur Pipet tetes Botol semprot
2. Bahan a. Larutan 0,1 M KmNO4 b. Larutan 0,7 M H2C2O4 c. Aquades Cara Kerja
1. Pada kelompok pertama, erlenmeyer pertama dicampurkan 8,0 ml H2C2O4 dengan 10,0 ml akuades, dan digoyang-goyangkan hingga membentuk larutan homogen 2. Setelah tercampur, dimasukkan 2 ml KMnO4 sedikit demi sedikit men ggunakan pipet dan warna campuran berubah menjadi ungu 3. Erlenmeyer digoyang-goyangkan sampai warna ungu berubah menjadi orange/kuning sambil dihitung waktu yang dibutuhkan campuran untuk berubah warna 4. Erlenmeyer kedua dicampurkan 8,0 ml H2C2O4 dengan 9,0 ml akuades, dan digoyang-goyangkan hingga membentuk larutan homogen 5. Setelah tercampur, dimasukkan 3 ml KMnO4 sedikit demi sedikit menggunakan pipet dan warna campuran berubah menjadi ungu 6. Erlenmeyer digoyang-goyangkan sampai warna ungu berubah menjadi orange/kuning sambil dihitung waktu yang dibutuhkan campuran untuk berubah warna 7. Erlenmeyer ketiga dicampurkan 8,0 ml H2C2O4 dengan 8,0 ml akuades, dan digoyang-goyangkan hingga membentuk larutan homogen 8. Setelah tercampur, dimasukkan 4 ml KMnO4 sedikit demi sedikit men ggunakan pipet dan warna campuran berubah menjadi ungu 9. Erlenmeyer digoyang-goyangkan sampai warna ungu berubah menjadi orange/kuning sambil dihitung waktu yang dibutuhkan campuran untuk berubah warna 10. Pada kegiatan kedua, dicampurkan 8,0 ml H2C2O4 dengan 9,0 ml akuades, dan digoyang-goyangkan hingga membentuk larutan homogen 11. Setelah tercampur, dimasukkan 3 ml KMnO4 sedikit demi sedikit menggunakan pipet dan warna campuran berubah menjadi ungu 12. Erlenmeyer digoyang-goyangkan sampai warna ungu berubah menjadi orange/kuning sambil dihitung waktu yang dibutuhkan campuran untuk berubah warna 13. Erlenmeyer kedua dicampurkan 10,0 ml H2C2O4 dengan 7,0 ml akuades, dan digoyang-goyangkan hingga membentuk larutan homogen 14. Setelah tercampur, dimasukkan 3 ml KMnO4 sedikit demi sedikit men ggunakan pipet dan warna campuran berubah menjadi ungu 15. Erlenmeyer digoyang-goyangkan sampai warna ungu berubah menjadi orange/kuning sambil dihitung waktu yang dibutuhkan campuran untuk berubah warna 16. Erlenmeyer ketiga dicampurkan 12,0 ml H2C2O4 dengan 5,0 ml akuades, dan digoyang-goyangkan hingga membentuk larutan homogen 17. Setelah tercampur, dimasukkan 3 ml KMnO4 sedikit demi sedikit menggunakan pipet dan warna campuran berubah menjadi ungu
18. Erlenmeyer digoyang-goyangkan sampai warna ungu berubah menjadi orange/kuning sambil dihitung waktu yang dibutuhkan campuran untuk berubah warna Pembahasan:
Percobaan ini dilakukan dengan bahan asam oksalat, aquades dan kalium permanganat. Asam oksalat terlebih dahulu dicampur dengan aquades hingga homogen sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan. Hal ini bertujuan untuk memudahkan pencampuran ketika penambahan kalium permanganat. Ketika larutan yang sudah homogen tadi dicampurkan dengan kalium permanganat warna berubah menjadi ungu setelah itu erlenmayer digoyang-goyangkan agar terjadi perubahan dan tidak terjadinya endapan. Setelah selang beberapa menit terjadi perubahan warna dari ungu menjadi coklat dan lama kelamaan berubah menjadi orange/kuning.
Persamaan reaksi ion permanganat dengan asam oksalat 5H2C2O4(aq) + 2KMnO4(l)
10CO2(g) + 5H2O(l) + 2MnO(s) + 2K
+ (aq)
Saat reaksi berlangsung, asam oksalat yang awalnya dicampur dengan aquades berwarna jernih. Saat sedikit demi sedikit ditambahkan kalium permanganat (KMnO4), warnanya berubah menjadi ungu. Campuran tersebut pun digoyanggoyangkan beberapa menit, sampai akhirnya berubah warna menjadi coklat dan lama kelamaan menjadi orange/kuning dan semakin jernih. Perubahan warna dari ungu menjadi semakin jernih ini dikarenakan kalium permanganat (KMnO4) mengoksidasi asam oksalat menjadi CO 2 (karbon dioksida) dan H2O (air), di mana terjadi perubahan bilangan oksidasi pada Mn dari +7 menjadi +2. Selain terjadi perubahan warna, juga pada reaksi terdapat gelembung-gelembung gas. Gelembung-gelembung gas tersebut merupakan gas karbondioksida (CO 2) yang juga merupakan hasil rekasi dari kalium permanganat (KMnO4) dengan asam oksalat.
Hubungan orde reaksi dengan mekanisme reaksi Order reaksi selalu ditemukan melalui percobaan. Kita tidak dapat menentukan apapun tentang order reaksi dengan hanya mengamati persamaan dari suatu reaksi. Orde reaksi itu sendiri merupakan pangkat konsentrasi dalam persamaan laju bentuk diferensial. Secara teoritis orde reaksi merupakan bilangan bulat, namun dari hasil eksperimen dapat berupak bilangan pecahan atau nol. Laju reaksi berhubungan dengan konsentrasi tiap zat yang digunakan dalam reaksi. Laju reaksi dipengaruhi oleh pangkat-pangkat dari konsentrasi zat yang bereaksi, di mana pangkat tersebut disebut orde reaksi. Jika orde reaksi suatu senyawa nol, maka konsentrasi senyawa tersebut tidak akan berpengaruh terhadap orde reaksi. Dengan kata lain, laju reaksi akan berlangsung konstan. Jika orde reaksi satu, maka akan membentuk persamaan linier. Hal ini berarti laju reaksi berbanding lurus terhadap konsentrasinya pereaksinya. Jika konsentrasi
pereaksinya dinaikkan misalnya 4 kali, maka laju reaksi juga akan menjadi 4 kali le bih besar. Jika orde reaksi dua terhadap suatu pereaksi berarti laju reaksi itu akan berubah secara kuadrat terhadap perubahan konsentrasinya. Apabila konsentrasi 2 dinaikkan misalnya 2 kali, maka laju reaksi akan menjadi 2 atau 4 kali lebih besar. Dari uraian di atas, maka dapat disimpulkan bahwa orde reaksi mempengaruhi mekanisme reaksi terutama pada besarnya laju reaksi. Semakin besar orde reaksi, maka memungkinkan laju reaksi akan semakin cepat, demikian pula sebaliknya.
Pengaruh konsentrasi, temperature, dan katalis terhadap laju reaksi Beberapa faktor yang mempengaruhi laju reaksi, diantaranya: a. Konsentrasi Jika konsentrasi pereaksi diperbesar, berarti kerapatannya bertambah dan akan memperbanyak kemungkinan tabrakan partikel-partikel penyusun molekul sehingga akan mempercepat reaksi. Hal ini di buktikan dengan semakin kecil selisih jumlah larutan KMnO 4 dengan H2C2O4 maka waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi semakin cepat. Dengan kata lain semakin besar konsentrasinya maka kinetika reaksi semakin cepat dan waktu yang dbutuhkan selama bereaksi semakin sedikit. Sebaliknya, jika semakin kecil konsentrasinya maka kinetika reaksi juga semakin lambat dan waktu yang dibutuhkan selama bereaksi semakin lama. b. Termperatur (suhu) Percobaan kali ini tidak dilakukan variasi suhu, sehingga tidak dapat dibuktikan apakah perbedaan suhu mempengaruhi laju reaksi. Tetapi pada literature dijelaskan bahwa suhu juga turut berperan dalam mempengaruhi laju reaksi. Apabila suhu pada suatu rekasi yang berlangsung dinaikkan, maka menyebabkan gerakan partikel molekulnya semakin aktif bergerak, sehingga kemungkinan terjadinya tabrakan antar molekul juga meningkat, menyebabkan laju reaksi semakin besar. Sebaliknya, apabila suhu diturunkan, maka partikel semakin tak aktif, sehingga laju reaksi semakin kecil. Penjelasan lebih lengkapnya yaitu, saat menaikan temperatur berarti juga menambah energi. Energi yang diserap oleh molekul-molekul sehingga energi kinetik molekul menjadi lebih besar. Akibatnya, molekul bergerak lebih cepat dan tabrakan dengan benturan yang lebih besar makin sering terjadi. Dengan demikian, tabrakan antar molekul yang mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi itu menyebabkan reaksi kimia juga semakin banyak terjadi. Ini berarti bahwa laju reaksi kimia akan semakin tinggi. c. Katalis Katalis adalah suatu zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri. Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.
Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi. Ada dua jenis katalis, yaitu katalis homogen dan katalis heterogen. Katalis homogen merupakan katalis yang mempunyai fase yang sama dengan pereaksi (reaktan), sedangkan katalis heterogen merupakan katalis yang mempunyai fase berbeda dengan pereaksi dalam reaksi yang dikatalisinya. Pada umumnya, katalis heterogen adalah padatan, sedangkan pereaksi terbanyak adalah gas dan ada juga cairan. -
Percobaan kali ini MnO 4 dan KMnO4 bersifat katalis sehingga sebagai katalis warna campuran bening atau kuning. MnO 4 merupakan oksidator yang digunakan untuk bereaksi dengan reduktor H 2C2O4 dalam suasana asam. Reaksi antara KMnO4 dengan asam oksalat dapat dikatakan sebagai autokatalisator + karena ion Mn2 yang terbentuk sebagai katalis. Kemudian reaksi ini tidak perlu indikator secara khusus untuk menentukan titik ekuivalen karena laju ditentukan dari perubahan warna proses tersebut. Berdasarkan penjelasan dari literatur katalis dapat mempercepat terjadinya reaksi namun katalis tidak ikut bereaksi. Artinya, katalis akan dihasilkan kembali setelah terjadinya reaksi.
Hasil orde reaksi ion permanganat dengan asam oksalat yang diperoleh dibandingkan dengan literatur/hasil yang dilakukan kelompok lain
Dalam melakukan suatu percobaan kinetika reaksi ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk memperoleh hasil percobaan yang akurat. Beberapa hal tersebut yaitu: Metode dalam menggoyang-goyangkan erlenmeyer Saat menggoyang-goyang erlenmeyer sebaiknya menggunakan tangan kanan. Hal ini dikarenakan karena tangan kanan terbukti memiliki otot-otot yang kuat, sehingga saat menggoyangkan erlenmeyer bisa maksimal. Penggoyangan erlenmeyer juga berpengaruh dalam proses laju reaksi. Semakin kuat dan semakin cepat penggoyangan dapat mempercepat laju reaksi. Kecepatan dalam memasukkan KMnO4 Saat memasukkan larutan KMnO4 ke dalam campuran H2C2O4 dan akuades sebaiknya memiliki kecepata yang sama di setiap percobaannya mengingat larutan KMnO4 dimasukkan menggunakan pipet. Ketidaksamaan kecepatan dalam memasukkan KMnO4 dapat mempengaruhi waktu yang dibutuhkan dalam reaksi, karena waktu sudah dimulai saat tetesan pertama larutan KMnO4. Perbedaan standar warna orange/kuning yang menunjukkan telah bereaksi, antara praktikan 1 dengan pranktikan yang lain. Maksudnya yaitu dalam menentukkan bahwa reaksi ini telah selesai tercampur (perubahan warnanya) atau belum sebaiknya disamakan warnanya. Mengusahakan kita memiliki pedoman warna (standar warna) yang pasti saat menghentikan reaksi. Keletitian saat mengukur volume larutan Ketelitian dan kecermatan saat mengukur volume asam oksalat, akuades, dan kalium permanganat sangat dibutuhkan demi keakuratan percobaan yang akan dilakukan. Apalagi dalam kecermatan dalam melihat meniskus saat mengukur volume.
