KINETIKA REAKSI HIDROGEN PEROKSIDA DAN ASAM IODIDA
KINETIKA REAKSI HIDROGEN PEROKSIDA DAN ASAM IODIDA
1.
I. TUJUAN PERCOBAAN
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk me mpelajari kinetika reaksi dari hidrogen peroksida dengan asam iodida. 1.
II. PRINSIP PERCOBAAN
Reaksi hidrogen peroksida dengan kalium iodida dapa t terjadi dalam suasana asam dan dengan de ngan adanya natrium tiosulfat, dimana peroksida akan membebaskan iodium yang berasal dari Kalium Iodida. Kinetika kimia adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari laju reaksi secara kuantitatif dan juga mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi tersebut. Sedangkan jumlah mol reaktan persatuan volume yang bereaksi dalam satuan waktu tertentu dikenal dengan laju reaksi kimia. Laju reaksi terukur, sering kali disebut dengan konsentrasi reaktan suatu pangkat. III.
TINJAUAN PUSTAKA
Dalam ilmu kimia kita tentu sering mendengar istilah laju reaksi. dalam pe nerapannya, jika laju reaksi tersebut sebanding dengan konsentrasi dua reaktan A dan B sehingga: v = k [A][B] koefisien k disebut konstanta laju, yang tidak bergantung pada konsentrasi (tetapi bergantung pada temperatur). Lain halnya dengan ordo dari suatu reaksi kimia, ordo reaksi nilainya ditentukan secara percobaan dan tidak dapat diturunkan s ecara teori, walaupun stokhiometrinya telah diketahui (Atkins, 1996). Besar kecilnya nilai dari laju dari suatu reaksi kimia dapat ditentukan dalam beberapa faktor, antara lain sifat pereaksi, pereaksi, suhu, katalis dan konsentrasi pereaksi. Dalam sifat pereaksinya, ada yang reaktif dan ada yang kurang reaktif, misalnya bensin lebih cepat terbakar daripada minyak tanah. Berdasarkan suhunya, hampir semua pereaksi menjadi lebih cepat bila suhu dinaikkan, karena kalor yang diberikan akan menambah energi kinetik p artikel pereaksi, akibatnya, jumlah energi tabrakan bertambah besar. Dalam katalis, laju reaksi dapat dipercepat dengan menambah zat yang disebut katalis. Katalis sangat diperlukan dalam reaksi organik, termasuk dalam organisme. Sedangkan pada konsentrasi pereaksi, dua molekul yang akan bereaksi harus bertabrakan langsung. Jika konsentrasi pereaksi diperbesar, berarti kerapatannya bertambah dan akan memperbanyak kemungkinan tabrakan sehingga akan mempercepat reaksi (Syukri, 1999). Dalam percobaan ini volume tiosulfat yang dititrasikan sebesar b adalah jumlah peroksida yang bereaksi selama t detik, maka konsentrasi peroksida setelah t detik adalah sebesar (a -b). Jika a adalah banyaknya tiosulfat yang setara dengan peroksida saat t o atau mula-mula. Dengan membuat grafik ln (a-b) terhadap t maka akan didapatkan –k sebagai slope sehingga harga k dapat ditentukan. Dengan persamaan sebagai berikut: ln (a – b) = -kt + ln a (Atkins, 1996). Kecepatan reaksi sangat bergantung pada ion peroksida, kalium iodida dan asamnya. Reaksi hidrogen peroksida dengan kalium iodida dalam suasana asam dan dengan adanya natrium tiosulfat, maka peroksida akan membebaskan iodium yang berasal dari kalium iodida yang telah diasamkan dengan asam sulfat. Bila reaksi ini merupakan reaksi irreversibel (karena adanya natrium tiosulfat yang akan merubah iodium bebas menjadi m enjadi asam iodida kembali) kecepatan reaksi yang terjadi besarnya seperti pada reaksi pembentukannya, sampai konsentrasi terakhir tak b erubah (Bird,1993).
Pada larutan yang mempunyai keasaman tinggi atau kadar iodida yang tinggi akan didapatkan kecepatan reaksi yang lebih besar. Untuk menghitung kecepatan reaksi, yang dapat dihitung adalah penjabaran kecepatan reaksi yang memerlukan besarnya konstanta kecepatan reaksi. Hukum laju orde pertama untuk konsumsi reaktan adalah (Syukri, 1999). IV.
METODOLOGI PERCOBAAN
4.1 Alat dan Bahan 4.1.1 Alat
Alat-alat yang digunakan adalah buret 50 mL, erlenmeyer 250 mL, gelas ukur 100 mL, stop watch, gelas piala 250 mL, pengaduk magnetik, pipet volume, la bu takar 100 mL. 4.1.2 Bahan Bahan-bahan yang digunakan adalah H 2O2 3%, H2SO4 2 N, KMnO 4 0,1 N, kristal KI, H 2SO4pekat, Na2S2O3 0,1 N, larutan kanji encer. 4.1 PROSEDUR KERJA 4.1.1 Mencari kesetaraan mL H 2O2 dengan Na2S2O3
· · ·
Mengencerkan 10 mL H 2O2 menjadi 100 mL. Mengambil 10 mL kemudian menambahkan 10 mL H 2SO4 2 N dan dititrasi dengan larutan KMnO 4 0,1 N. Mengambil 10 mL KMnO 4 0,1 N memasukkan ke dalam erlenmeyer 100 mL yang telah berisi 2 g KI dalam 20 mL air dan 1 mL H 2SO4 pekat kemudian menitrasi dengan Na 2S2O3 0,1 N. 4.1.2 Laju Reaksi
·
Menuangkan 100 mL aquades ke dalam erlenmeyer 250 mL.
·
Menambahkan 7,5 mL H2SO4 2 N, menambahkan 0,75 mL larutan kanji dan menambahkan pula
· ·
1.
0,375 g KI. Mengaduk larutan hingga homogen. Menambahkan 0,5 mL Na 2S2O3 0,1 N dari buret, kemudian menambahkan 25 mL larutan (5 mL H2O2 3% mengencerkan 100 mL). Mencatat waktunya hingga terbentuk warna biru. Menambahkan lagi Na 2S2O3 0,1 N sampai warna menjadi bening, Mencatat volumenya dan dicatat waktu hingga terbentuk warna biru lagi. Mengulangi hingga Na 2S2O3 0,1 N dalam buret habis. V. HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 HASIL
No. Langkah Percobaan 1. 10 ml H2O2 + 10 ml 2. H2SO4 dititrasi dengan KMnO 4 2 gram KI + 20 ml air + 10 ml H2SO4 + 10 ml KMnO4 Dititrasi dengan Na 2S2O3 Volume larutan yang di(+) kan Na2S2O3 : 1 ml à 35 ml à 7 ml à 3 ml à 5.2 PERHITUNGAN
Hasil V KMnO4 = 10, 3 ml Larutan kuning Larutan merah kecoklatan V = 10 ml Waktu yang diperlukan : 22 s 8:34 menit 50 menit 24 s
5.2.1 Mencari Kesetaraan mL H 2O2 dengan Larutan Thiosulfat
·
Standarisasi H2O2 dengan KMnO4 Diketahui : N KMnO4 = 0,1 N V H2O2 = 10 mL V KMnO4 = 10,3 mL Ditanya : N H 2O2 = ………….? Jawab
:
(N.V) H2O2 = (N.V) KMnO4 N H2O2 = = = 0,103 N 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+
Reaksi : ·
→
2Mn2+ + SO2 + 8H2O
Standarisasi Na 2S2O3 dengan KMnO4 Diketahui : N KMnO4 = 0,1 N V Na2S2O3= 10 mL V KMnO4 = 10 mL Ditanya : N Na 2S2O3 =………..? Jawab
:
(N.V) Na2S2O3 = (N.V) KMnO 4 N Na2S2O3 = = = 0,1 N Reaksi : 2MnO4- + 10I- + 16H+ I2 + 2S2O322I- + S4O62-
→
5I2 + 2Mn2+ + 8H2O
→
5H2O2 ~ 2Mn2+ 10I- ~ 2Mn2+ 2S2O32-~ 2I5H2O2 ~ 2Mn2+ ~ 10I- ~ 10S2O3 5H2O2 ~ 10S2O3 H2O2 ~ 2S2O3 = 1 : 2 5.2.2 Laju Reaksi
Tabel Hasil Perhitungan :
Waktu (detik) 22 514 50 24 Persamaan
a
b
a-b
ln (a-b)
5 5 5 5
1 2 3 4
4 3 2 1
1,386 1,099 0,693 0
: ln (a – b)
=
–
kt + ln a
y = – kx + c dimana : a = volume Na2S2O3 pada t = 0 b = volume Na2S2O3 pada t detik dari persamaan : y = -0,0008x, maka : k = 0,6676 mol L -1 det-1. VI. PEMBAHASAN 6.1 Mencari Kesetaraan mL H2O2 dengan Na 2S2O3
Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari kinetika reak si dari hidrogen perosida dengan asam iodida. Untuk mencari nilai ekivalen dari H 2O2 dilakukan standarisasi dengan Na 2S2O3. Namun karena hidrogen peroksida tidak dapat dititrasi langsung dengan tiosulfat, maka H 2O2 terlebih dahulu distandarisasi dengan KMnO 4, baru kemudian Na2S2O3distandarisasi dengan KMnO 4, sehingga melalui
perbandingan molnya dapat ditentukan ekivalen dari hidrogen peroksida dengan ion tiosulfat. Dalam praktikum ini yang mengindikasikan telah habisnya tiosulfat yang ditambahkan dari bu ret ke gelas beker adalah perubahan warna larutan. Karena tiosulfat habis maka iod hasil reaksi hidrogen peroksida dan kalium iodida berlebih karena tidak ada spesies lain yang menangkapnya. Perubahan warna larutan dari bening akan menjadi biru. Inilah yang digunakan dalam mengukur waktu habisnya tiosulfat yang ditambahkan, dimana tiosulfat setara dengan peroksida.. Untuk mencari ekivalen antara H 2O2 dengan Na2S2O3, hidrogen peroksida direaksikan dengan kalium permanganat pada suasana asam, sehingga penambahan asam (H2SO4) ini akan dapat mengoksidasi MnO4- menjadi Mn2+ dan mempercepat terjadinya reaksi. Asam sulfat yang digunakan memepunyai konsentrasi cukup tinggi yaitu 2 N dan laju penambahan volum titran dilakukan cukup lambat, hal ini dilakukan untuk mencegah terbentuknya mangan dioksida yang merupakan katalis yang aktif untuk penguraian hidrogen peroksida. Reaksi : 2 MnO4- + 5H2O2 + 6 H+ 2MN2+ + 5O2 + 8H2O Larutan hidrogen peroksida dalam suasana asam tidak berwarna atau bening, akibatnya pada proses titrasi sedikit saja kelebihan reagen permanganat akan memunculkan warna pada larutan . Pada percobaan ini titik ekivalen ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari b ening menjadi merah muda pada volum titran sebesar 10,3 ml. Dan dari hasil perhitungan diperoleh konsentrasi hidrogen peroksida sebesar 0,103 N. Pada standarisasi thiosulfat, kalium permanganat terlebih dahulu direaksikan dengan KI dalam suasana asam (H2SO4) sehingga akan membebaskan I 2. Di sini juga dilakukan penambahan amilum sehingga larutan yang semula berwarna kuning berubah menjadi hitam. Adanya indikator amilum dapat digunakan untuk mendeteksi apakah iodium habis bereaksi dengan tiosulfat. Karena reaksi antara iodium dan tiosulfat selalu menghasilkan ion iodida, maka reaksi kembali berulang dengan terjadinya perubahan warna menjadi seperti semula. Penambahan indikator amilum di lakukan pada awal reaksi, padahal akibat penambahan ini dapat terbentuk kompleks I 2-amilum yang menyebabkan penggunaan volum thiosulfat secara berlebih. I 2-amilum bereaksi dengan thiosulfat dan membebaskan ion I - yang tidak berwarna.Reaksi : 2 MnO4- + 10 I- + 16 H+ 5I2 + 2Mn2+ + 8H2O I2 +
amilum
I2-amilum 2-
I2-amilum + 2S2O3 2I2 + amilum + S4O62Pada titik ekivalen titrasi, larutan berubah dari kuning menjadi merah kecoklatan dan dari hasil perhitungan didapatkan konsentrasi natrium thiosulfat sebesar 0,1 N. Indikator amilum digunakan untuk mendeteksi apakah iodium habis bereaksi dengan tiosulfat. Karena reaksi antara iodium dan tiosulfat selalu menghasilkan ion iodida, maka reaksi kembali berulang dengan terjadinya perubahan warna menjadi seperti semula. Dari hasil perhitungan didapatkan hasil bahwa kesetaran antara H2O2 dan 2S2O3 adalah 1 : 2. 6.2 Laju Reaksi Reaksi antara hidrogen peroksida dengan asam iodida merupakan s uatu reaksi redoks dimana hidrogen peroksida merupakan oksidator sedangkan asam iodida bertindak sebagai reduktornya. Dan tergolong sebagai reaksi orde pertama dimana kecepatan reaksi hanya bergantung pada satu pereaksi saja, yaitu konsentrasi hidrogen peroksida. Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut: H2O2 + 2 HI I2 + 2 H2O Asam iodida terbentuk karena pengasaman kristal KI dengan asam sulfat pekat. Iodium yang terbentuk bereaksi dengan tiosulfat yang ditambahkan hingga terjadi perubahan warna dari yang semula berwarna biru menjadi bening. Apabila tiosulfat habis bereaksi maka larutan kembali
menjadi berwarna biru. Reaksi yang terjadi antara hidrogen peroksida dengan a sam iodida selama proses titrasi: Dari grafik yang dibuat dapat ditentukan nilai konstanta kecepatan reaksi (k). Nilai k merupakan slope yang terbentuk dari grafik ln (a-b) terhadap waktu, dimana a merupakan konsentrasi awal tiosulfat dan b konsentrasi tiosulfat pada titrasi detik. Nilai k yang diperoleh sebesar 0,6676 mol L 1 det-1. VII. KESIMPULAN
Kesimpulan pada percobaan ini adalah : 1.
Kecepatan reaksi hanya bergantung pada berkurangnya konsentrasi hidrogen peroksida sehingga
reaksi mengikuti reaksi orde satu. 2. Kinetika reaksi merupakan suatu besaran dimana hu bungan perubahan konsentrasi spesies reaksi yang terlibat terhadap waktu, diperlihatkan d engan rumusan orde reaksi. 3.
Konsentrasi hidrogen peroksida hasil standarisasi dengan menggunakan KMnO 4 adalah 0,16 N sedangkan konsentrasi tiosulfat adalah 0,103 N.
4.
Perbandingan ekivalen H2O2 dengan Na2S2O3 ialah 1 : 2.
5. 6.
5. Persamaan grafik ln (a-b) vs t adalah persamaan y = 0,0008x + 0,6676; R 2 = 0,1116. 6. Nilai konstanta kecepatan reaksi (k) adalah 0,6676 mol L -1 det-1.
DAFTAR PUSTAKA Atkins, P.W. 1996. Kimia Fisika Jilid 2 Edisi Keempat. Erlangga. Jakarta. Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. PT Gramedia. Jakarta. Syukri, 1999, Kimia Dasar 2, ITB Press, Bandung.
