Laporan Kimia Fisik KI-3141
PERCOBAAN M-1 KINETIKA HALOGENASI ASETON DENGAN KATALISATOR ASAM
Nama : Kartika Trianita NIM : 10510007 Kelompok : 2 Tanggal Percobaan : 22 Oktober 2012 Tanggal Laporan : 2 November 2012 Asisten :
Ali Syari’ati (20512027) Sarah Fauzani (10508090)
Laboratorium Kimia Fisik Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung 2012
Kinetika Halogenasi Aseton dengan Katalisator Asam
I.
Tujuan Percobaan Menentukan persamaan laju reaksi iodisasi aseton dalam suasana asam.
II.
Teori Dasar Kinetika kimia adalah salah satu ilmu yang membahas tentang laju atau kecepatan dan
mekanisme reaksi.Berdasarkan penelitian yang mula-mula dilakukan oleh Wiilhelmy terhadap kecepatan inversi glukosa, ternyata reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi atau tekanan dari produk atau reaktan terhadap waktu.Secara kuantitatif kecepatan reaksi kimia ditentukan oleh oleh orde reaksi yaitu jumlah dari eksponen konsentrasi pada persamaan laju reaksi. Katalis adalah suatu zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi. Katalis yang memperlambat reaksi di sebut inhibitor. Pada umumnya yang di sebut katalis adalah zat yang mempercepat reaksi. Katalis di kelompokkan menjadi katalis homogen, katalis heterogen. Katalis homogen adalah katalis yang wujudnya sama dengan wujud zat-zat pereaksi. Katalis heterogen adalah katalis yang wujudnya berbeda dengan pereaksi. Laju reaksi (Reaction Rate) atau kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi konsentrasi pereaksi ataupun produk dalam satauan waktu. Laju suatu reaksi dapat di nyataka sebagai laju berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi, atau laju bertambahnya konsentrasi suatu produk. Konsentrasi baisanya di nyatakan dalam mol per liter, tetapi untuk reaksi fase gas, suatu tekanan atmosfer, milimeter merkurium, dapat di gunakan sebagai ganti konsentrasi. ( Muchtaridi,2006;103-107 ) Orde reaksi adalah banyaknya faktor konsentrasi zat reaktan yang mempengaruhi kecepatan reaksi. Penentuan orde reaksi tidak dapat diturunkan dari persamaan reaksi tetapi hanya dapat ditentukan berdasarkan percobaan. Suatu reaksi yang diturunkan secara eksperimen dinyatakan dengan rumus kecepatan reaksi : v = k [A] [B] 2
Persamaan tersebut mengandung pengertian reaksi orde 1 terhadap zat A dan merupakan reaksi orde 2 terhadap zat B. Secara keselurahan reaksi tersebut adalah reaksi orde 3.
III.
Data Pengamatan [Aseton]
=3M
[HCl]
=1M
[I2]
= 0,01 M
λ pengukuran = 546 nM Absorbansi pada tiap waktu
Aseton
HCl
I2
KI
(mL)
(mL)
(mL)
(mL)
0s
60 s
120 s
180 s
1
3
10
10
12
0.381
0.364
0.345
0.327
2
6
10
10
9
0.363
0.326
0.290
0.253
3
9
10
10
6
0.349
0.321
0.295
0.237
4
12
10
10
3
0.330
0.246
0.167
0.085
5
10
3
10
12
0.315
0.294
0.271
0.250
6
10
6
10
9
0.380
0.339
0.297
0.256
7
10
9
10
6
0.350
0.297
0.234
0.179
8
10
12
10
3
0.325
0.243
0.160
0.036
9
10
10
3
12
0.090
0.069
0.069
0.069
10
10
10
6
9
0.140
0.065
0.049
0.049
11
10
10
9
6
0.287
0.219
0.146
0.073
12
10
10
12
3
0.413
0.347
0.277
0.201
Run
III.
Pengolahan Data 1. Grafik A terhadap t
Run 1
Run 4
0.390 y = -0.0003x + 0.3814 R² = 0.9996
0.380 0.360
A
A
0.370 0.350 0.340 0.330 0.320 0
50
100
150
0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 0.000
y = -0.0014x + 0.3291 R² = 0.9999
0
200
50
Run 5
Run 2 0.400
0.400
0.300 A
0.300 A
200
r = 0,0014
r = -m = 0,0003
0.200
50
100
150
y = -0.0004x + 0.3152 R² = 0.9997
0.000
0.000 0
0.200 0.100
y = -0.0006x + 0.3629 R² = 1
0.100
0
200
50
100
150
200
t (sekon)
t (sekon)
r = 0,00036
r = 0,0061
Run 6
Run 3
0.400
0.400
0.300 A
0.300 A
150
t (sekon)
t (sekon)
0.200 y = -0.0006x + 0.3548 R² = 0.9586
0.100
0.200 y = -0.0007x + 0.3801 R² = 1
0.100
0.000
0.000 0
50
100
150
200
0
t (sekon)
r = 0,0006
100
50
100 t (sekon)
r = 0,00069
150
200
A
Run 7
Run 10 0.150
0.300
0.100
y = -0.0005x + 0.1191 R² = 0.7359
A
0.400
0.200
0.050
0.100
0.000
y = -0.001x + 0.3514 R² = 0.999 50 100 150 200
0.000 0
0
50
100
150
200
t (sekon)
t (sekon)
r = 0,0005 r = 0,00096
Run 8
Run 11
0.400
0.400 y = -0.0016x + 0.3335 R² = 0.9886
0.200
y = -0.0012x + 0.2885 R² = 0.9997
0.300 A
A
0.300
0.100
0.200 0.100
0.000 0
50
100 t (sekon)
150
0.000
200
0
50
100
150
200
t (sekon)
r = 0,00158
r = 0,00119
0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0
Run 12 0.600
y = -0.0012x + 0.4154 R² = 0.999
0.400 A
Absorban
Run 9
y = -0.0001x + 0.0837 R² = 0.6
0.200 0.000
0
50
100
150
0
200
r = 0,00118
2. Penentuan Orde Reaksi
[M]’ =
100 t (sekon)
Waktu (s)
r = 0,0001
50
150
200
Run ke-
r
ln r
[Aseton]'
ln [Aseton]'
1
0.0003
-8.1117
0.25714
-1.358123484
2
0.00061
-7.4021
0.51429
-0.664976304
3
0.0006
-7.4186
0.77143
-0.259511195
4
0.0014
-6.5713
1.02857
0.028170877
Aseton 0
ln r
-1.5
-1
-0.5
0 -5
y = 0.9689x - 6.8298 R² = 0.8543 ln [Aseton]'
0.5
-10
m = orde reaksi aseton = 0,968 ≈ 1 Run ke-
r
ln r
[HCl]'
ln [HCl]'
5
0.00036
-7.9294
0.08857
-2.4239
6
0.00069
-7.2788
0.17143
-1.7636
7
0.00096
-6.9486
0.25714
-1.3581
8
0.00158
-6.4503
0.34286
-1.0704
HCl 0
ln r
-3
-2
-1
-2 -4
y = 1.0476x - 5.419 R² = 0.9822
-6 -8
ln [HCl]'
-10
m = orde reaksi HCl = 1,047 ≈ 1
0
Run ke-
r
ln r
[I2]'
ln [I2]'
9
0.0001
-9.2103
0.00086
-7.0619
10
0.0005
-7.6009
0.00171
-6.3688
11
0.00119
-6.7338
0.00257
-5.9633
12
0.00118
-6.7422
0.00343
-5.6756
Iodin 0 -8
-6
-4
-2
-2
0
ln r
-4
y = 1.8913x + 4.2816 R² = 0.9514
-6 -8 -10
ln [I2]'
m = orde reaksi I2 = 1,891 ≈ 2
3. Penentuan nilai k Run ke-
r
[Aseton]1 M
[HCl]1 (M)
[I2]2 (M)
k (M-3,s-1)
1
0,0003
3
1
0,0001
1
2
0,00061
3
1
0,0001
2,033333
3
0,0006
3
1
0,0001
2
4
0,0014
3
1
0,0001
4,666667
5
0,00036
3
1
0,0001
1,2
6
0,00069
3
1
0,0001
2,3
7
0,00096
3
1
0,0001
3,2
8
0,00158
3
1
0,0001
5,266667
9
0,0001
3
1
0,0001
0,333333
10
0,0005
3
1
0,0001
1,666667
11
0,00119
3
1
0,0001
3,966667
12
0,00118
3
1
0,0001
3,933333
k rata-rata = 2,630556 r = 2,630556 [Aseton][HCl][I2]2
IV.
Pembahasan
Pada percobaan ini dilakukan penentuan persamaan laju reaksi iodisasi aseton dalam suasana asam. Pereaksi yang digunakan dalam percobaan ini adalah aseton, HCl, KI, dan iodium. Larutan HCl berfungsi sebagai katalis asam, yaitu katalis homogen dikarenakan wujudnya sama dengan pereaksi. Sedangkan KI berfungsi sebagai pelarut dan I2 yang akan menghalogenisasikan aseton. Oleh karena akan ditentukan pengaruh suatu zat dalam laju reaksi, maka dibuat keadaan dimana volume aseton tetap, volume HCl tetap, dan volume iodium tetap. Ketika volume aseton tetap, maka pada saat itu aseton tidak mempengaruhi laju reaksi, begitupun untuk HCl dan iodium. Ketika suatu zat volumenya tetap atau tidak mempengaruhi laju reaksi, maka yang dilihat adalah pengaruh dari dua zat lainnya dalam laju reaksi. Larutan KI tidak mempengaruhi laju reaksi karena fungsinya hanya sebagai pelarut Laju reaksi pada percobaan ini menggunakan spektrofotometer Spectronic-20 untuk mengukur perubahan absorbansi larutan setiap 60 detik selama 3 menit. Perubahan absorbansi terhadap waktu inilah yang disebut laju reaksi. Metoda pengukuran dengan spektrofotometer didasarkan pada serapan sinar monokromatis oleh larutan berwarna pada panjang gelombang tertentu, yaitu panjang gelombang dimana larutan dapat memberikan penyerapan maksimal. Skema alatnya adalah sebagai berikut. Bagian gambar: 1. tempat kuvet 2. display digital 3. pengatur transmitan/absorbans (100%T / 0 A) 4. tombol pengurangan 5. tombol menaikkan 6. pengatur panjang gelombang
Tempat kuvet merupakan tempat larutan yang dianalisis berada. Pertama-tama dilakukan kalibrasi terlebih dahulu dengan memilih panjang gelombang pengukuran yang diinginkan
dengan menggunakan tombol untuk menaikkan dan mengurangkan, kemudian memasukkan aqua dm sebagai blanko dan absorban diatur pada angka 0. Setelah itu dilakukan analisis terhadap sampel dengan memasukkan larutan yang akan dianalisis ke dalam kuvet. Nilai absorban akan ditunjukkan pada display digital. Pada percobaan ini dilakukan pengukuran pada panjang gelombang 546 nm dikarenakan pada panjang gelombang tersebut larutan menyerap warna komplementernya. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa absorbansi zat akan berkurang seiring bertambahnya waktu. Hal ini dikarenakan terjadi reaksi antara aseton dengan I2 yang semula berwarna coklat menghasilkan hasil reaksi yang bening. Semakin memudarnya warna akan menunjukkan penurunan absorbansi karena larutan semakin tidak menyerap panjang gelombang. Pada run 10 grafik yang diperoleh kurang linear (nilai R2 tidak mendekati 1) dikarenakan listrik pada saat percobaan sempat padam sehingga percobaan run 10 diulang ketika listrik telah nyala kembali dan hasil yang diperoleh menjadi kurang tepat. Pada run 9 dan 10 diperoleh nilai absorban yang tetap pada waktu yang berbeda. Hal ini terjadi dikarenakan kandungan I2 dalam larutan hanya sedikit sehingga I2 lebih cepat habis bereaksi. Stoikiometri reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut. O ||
O acid
||
CH3-C-CH3 + I2 ---------> CH3-C-CH2–I + HI Hasil percobaan menunjukkan bahwa laju reaksi naik seiring dengan bertambahnya konsentrasi H+ (asam). Dalam suasana asam, pada hasil reaksi diperoleh pula H+ seperti ditunjukkan pada reaksi di atas, sehingga dalam larutan yang tidak dibuffer, kecepatan awal reaksi akan terus bertambah selama reaksi berlangsung. Berdasarkan fakta di atas, dapat diramalkan mekanisme reaksi halogenisasi aseton yang terjadi, yaitu sebagai berikut.
Oleh karena aseton merupakan basa sangat lemah, maka kesetimbangan reaksi (1) akan bergeser ke kiri. Orde reaksi hanya dapat ditentukan melalui percobaan. Dari perhitungan diperoleh bahwa laju reaksi aseton dan HCl sama dengan 1, sedangkan laju reaksi iodin sama dengan 2. Ada faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi, diantaranya adalah konsentrasi, katalis, suhu, luas permukaan, dan energi aktivasi. Semakin besar konsentrasi, maka semakin cepat pula laju reaksi. Hal ini bersesuaikan dengan persamaan laju reaksi yang menunjukkan hubungan sebanding antara konsentrasi dan laju reaksi. Katalis berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi, karena semakin kecil energi aktivasi, maka semakin sedikit energi yang dibutuhkan untuk terbentuknya produk. Semakin luas permukaan zat, maka semakin banyak atau besar bidang sentuh zat yang dapat bereaksi, sehingga laju reaksi meningkat.
V.
Kesimpulan Persamaan laju reaksi iodisasi aseton dalam suasana asam adalah r = 2,630556
[Aseton][HCl][I2]2.
VI.
Daftar Pustaka Z Daniels cs. “Eksperimental Physical Chemistry” International Student Edition, edisi 7. Hal 152-155 http://www.utc.edu/Faculty/Tom-Rybolt/372LAB/Ex08KI-order.pdf
(31
Oktober 2012; 19.00) http://www.kwantlen.ca/science/chemistry/faculty/pduffy/2310/labs/iodination .pdf (1 November 2012; 19.15) http://usupress.usu.ac.id/files/Kinetika%20Kimia;%20Reaksi%20Elementer_N ormal_bab%201.pdf (1 November 2012; 20.15) http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_sma1/kelas-1/orde-reaksi/ (2 November 2012; 5:25)
VII. LAMPIRAN
