KETERGANTUNGAN LAJU REAKSI PADA TEMPERATUR I Gede Dika Virga Saputra 1108105034 Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Udayana Abstrak Percobaan ini dilakukan untuk menunjukkan pengaruh perubahan temperatur pada laju reaksi dan untuk memperlihatkan kegunaan kegunaan pengukuran-pengukuran pengukuran-pengukuran volume-volume gas guna guna mengikuti kinetika penguraian katalitik H 2O2. Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi, atau laju bertambahnya konsentrasi suatu produk. Laju reaksi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah temperatur. Percobaan ini dilakukan dengan alat laju pengukuran reaksi peruraian hidogen peroksida dilakukan dengan menambahkan larutan FeCl 3 dan HCl lalu ditambahkan dengan cepat larutan H 2O2 dan dilakukan dengan waktu 10 menit dengan suhu konstan. Gelembung gas yang timbul diukur dari berkurangnya berkurangnya volume air dan percobaan percobaan ini dilakukan dengan variasi suhu 55 0C, 650C dan 750C. Dari percobaan ini diperoleh nilai k dari masing-masing variasi suhu dan diperoleh regresi linier yaitu y = -17,9728 x + 0,0545. Harga Ea yang diperoleh dari hasil perhitungan adalah Ea = 147,4258 J/mol dan harga A untuk praeksponensial adalah A = 1,0560. Keyword : laju reaksi, pengaruh temperatur, nilai k, regresi linier, harga Ea, harga A
tidak sama dengan laju berkurangnya
PENDAHULUAN
Laju reaksi (Reaction Rate) atau kecepatan
reaksi
B,
demikian
juga
laju
perubahan
bertambahnya konsentrasi C tidak sama
konsentrasi konsentrasi pereaksi ataupun
dengan laju bertambahnya konsentrasi D.
produk dalam satauan waktu. Laju suatu
Dari koefisien reaksi nampak bahwa setiap
reaksi
kebutuhan 1 mol A, maka B yang
dapat
adalah
konsentrasi
dinyatakan
sebagai
laju
berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi,
dibutuhkan
harus
atau laju bertambahnya konsentrasi suatu
menghasilkan 3 mol C dan 4 mol D. Jadi J adi B
produk. Konsentrasi biasanya di nyatakan
berkurang
dalam mol per liter, tetapi untuk reaksi fase
berkurangnya A atau Laju berkurangnya B
gas, suatu tekanan atmosfer, milimeter
= 2 x laju berkurangnya A, jadi untuk reaksi
merkurium, dapat di gunakan sebagai ganti
: A + 2 B → 3 C + 4 D d apat dinyatakan
konsentrasi(Atkin, 1990).
laju reaksi merupakan laju berkurangnya
dengan
2
laju
mol
dua
untuk
kali
Untuk reaksi : A + 2 B → 3 C +
konsentrasi
A,
laju
berkurangnya
4 D, laju reaksi dapat diartikan sebagai laju
konsentrasi
B,
laju
bertambahnya
berkurangnya konsentrasi A dan B atau laju
konsentrasi
C,
laju
bertambahnya
bertambahnya konsentrasi C dan D dalam
konsentrasi D(Bird, 1993)
satuan waktu. Untuk reaksi : A + 2B → 3C
Reaksi Kimia dapat berlangsung
+ 4D, laju berkurangnya konsentrasi A
dengan laju yang berbeda-beda, ada yang
cepat dan ada yang lambat tergantung pada
garam kasar yang dilarutkan dalam air yang
jenis pereaksi, situasi dan kondisi reaksi
sama, dan yang terakhir yaitu e) Katalis
kimia itu sendiri. Ada beberapa faktor yang
adalah zat yang dapat mengubah laju reaksi
dapat mempengaruhi laju reaksi yaitu : a)
tanpa mengalami perubahan secara kimiawi
Sifat zat Pereaksi, pada kondisi yang sama,
di akhir reaksi. Katalis yang mempercepat
Besi labih mudah mengalami perkaratan
laju reaksi disebut katalis positif atau lebih
dibanding Tembaga, alkohol sangat mudah
umum disebut Katalis, sedangkan katalis
terbakar
dapat
yang memperlambat laju reaksi disebut
terbakar. Dari uraian di atas jelas bahwa
katalis negatif atau lebih umum disebut
laju reaksi sangat tergantung pada sifat zat
Inhibitor. Katalis dapat dibedakan atas
pereaksi. b) Konsentrasi, pada umumnya
katalis Anorganik dan katalis Organik yang
reaksi
disebut
sedangkan
berlangsung
Air
tidak
lebih
cepat
jika
konsentrasi pereaksi lebih besar, dan
Biokatalis
atau
Enzim
(Sukardjo,1989)
sebaliknya reaksi akan lebih lambat jika konsentrasi
pereaksi
lebih
kecil.
c)
Temperatur, pengaruh temperatur sangat
BAHAN DAN METODE PERCOBAAN
Pada
percobaan
menggunakan
kenaikan
akan
pengaduk magnetik, b) pemanas, c) labu
menyebabkan laju reaksi bertambah besar 2
reaksi 100 mL, d) Pipet volume 25 mL dan
atau 3 kali. Kenaikan temperatur 1000C
10 mL, e) termometer, f) bola hisap, g)
menyebabkan
bertambah
buret gas dan h) gelas beker. Pada
sebesar 210 kali, namun keadaan ini bukan
percobaan ini juga menggunakan bahan-
merupakan
bahan seperti
kuantitatif
laju
reaksi
aturan dari
100C
baku,
pengaruh
perubahan
temperatur
terhadap laju reaksi hanya dapat diketahui
; a)
seperti
ini
besar terhadap laju reaksi. Umumnya setiap temperatur
alat-alat
kali :
a)
Larutan hidrogen
peroksida (H2O2), b) Ferri klorida (FeCl 3) 0,5 M, c) HCl dan d) aquadest
melalui eksperimen. d) Luas permukaan,
Percobaan ini dilakukan pertama
reaksi dalam sistim heterogen dapat terjadi
kali dengan menyusun alat seperti gambar
pada
berikut :
bidang permukaan zat-zat
yang
bereaksi. Oleh karena itu semakin halus zatzat yang bereaksi (semakin luas bidang permukaannya),
akan
semakin
cepat
reaksinya. Sebagai contoh, dalam jumlah yang sama garam halus akan lebih cepat larut dalam air bila dibandingkan dengan
Pemanas dihidupkan kemudian suhu diatur
82
2,5
pada posisi 550C dengan menggunakan
120
2,8
pengatur
249
3,7
suhu
dan
diukur
dengan
termometer, suhu dijaga agar tetap konstan. Lalu dalam labu reaksi ditambahkan 25 mL larutan FeCl3 dan 10 mL larutan HCl lalu
Dengan suhu 75 oC t (sekon)
dibiarkan beberapa menit sehingga sistem
Volume (mL)
berada dalam kesetimbangan termal dengan
5
0,5
badnya. Kemudian Ke dalam labu reaksi
10
0,8
ditambahkan secepatnya sebanyak 2 mL
13
1,1
larutan H2O2 20% volume, sumbat ditutup
18
1,7
22
2,5
29
3,5
36
4,0
45
4,8
70
5,5
94
6,3
150
7,5
191
8,0
266
8,5
kembali dan kran ditutup. Stopwatch (jam) dihidupkan dan diamati gelembung yang timbul pada buret gas selama 10 menit lalu
O2
0
dilakukan pengulangan pada suhu 65 C dan 0
75 C. Dilakukan
3
kali
pengulangan
terhadap pengukuran volume gas terhadap suhu. Suhu yang digunakan bervariasi, 0
0
0
yaitu 55 C, 65 C dan 75 C.
o
Dengan suhu 55 C t (sekon)
Volume
O2
HASIL DAN PEMBAHASAN
(mL) 326
0,5
405
1
Percobaan
kali
ini
yaitu
ketergantungan suhu terhadap laju reaksi, dimana tujuan dari dilakukannya percobaan ini yaitu untuk menunjukkan pengaruh
o
Dengan suhu 65 C t (sekon)
Volume (mL)
perubahan temperatur pada laju reaksi dan O2
untuk
memperlihatkan
pengukuran-pengukuran
kegunaan
volume-volume
19
0,5
26
1
katalitik
34
1,5
dilakukan pengukuran volume gas oksigen
53
2
yang terurai (dikeluarkan) pada tekanan
gas guna mengikuti kinetika penguraian H2O2. Pada
percobaan
ini
atmosfer dan temperatur kamar karena
hidrogen peroksida telah selesai sehingga
konsentrasi H2O2 tidak dapat langsung
tidak dihasilkan gelembung gas lagi.
diukur. Dari reaksi penguraian katalitik
Pengamatan volume gelembung gas
H2O2 akan diketahui orde reaksi, konstanta
yang timbul terhadap waktu diketahui
laju (k) dan waktu paruh pada temperatur
bahwa
tertentu. Dalam percobaan ini dilakukan
diperlukan
dua kali percobaan dengan satu kali
hidrogen peroksida maka volume gas
pengulangan. Untuk percobaan pertama
oksigen yang terurai juga semakin banyak.
suhu diatur dan dibiarkan konstan dari awal
Adapun dari data yang diperoleh tersebut
percobaan hingga akhir percobaan yaitu
dipergunakan
550C, untuk percobaan ke-2 suhu dibiarkan
konstanta laju (k) dan waktu paruh reaksi
konstan yaitu 65 0C dan percobaanke-3
penguraian katalitik hidrogen peroksida. .
yaitu 750C. Dalam pengukuran laju reaksi
Nilai k yang diperoleh pada percobaan pada
penguraian hidrogen peroksida (H 2O2) ini
variasi suhu 550C, 650C dan 75 0C dapat
digunakan larutan ferri klorida (FeCl 3) 0,5
dilihat pada tabel dibawah ini :
M dan ditambahkan dengan larutan HCl.
semakin
lama
dalam
untuk
waktu
reaksi
yang
penguraian
menentukan
nilai
Suhu 55 0C
Selanjutnya dilakukan pemanasan larutan
t
Vt
dan larutan diaduk dengan menggunakan
(sekon)
(mL)
pengaduk magnetik yang berfungsi untuk
900
0,5
mempercepat berlangsungnya reaksi dan
1200
1
k 2,13x10 -3
mempercepat homogenisasi larutan. Selain itu
pemanasan
percobaan
yang
juga
dilakukan
mempercepat
saat reaksi
Suhu 65 0C
t
Vt
penguraian katalitik hidrogen peroksida.
(sekon)
(mL)
Adapun reaksi yang terjadi yaitu :
19
0,5
0,76 x10 -2
26
1
1,21 x10 -2
34
1,5
1,53 x10 -2
53
2
1,47 x10 -2
82
2,5
1,37 x10 -2
120
2,8
1,18 x10 -2
249
3,7
Fe3+ / H+ H2O2 (aq)
H2O (l) + ½ O2 (g)
Pada percobaan ini, gelembung gas yang timbul pada waktu 10 menit dilihat dari
berkurangnya
volume
air.
Pada 0
percobaan pertama dengan suhu 55 C diperoleh volume konstan 1 mL. Nilai volume gas oksigen yang konstan tersebut kemungkinan
menunjukkan
penguraian
k
Suhu 75 0C
temperatur maka pembentukan volume oksigen juga semakin meningkat. Selain itu
t
Vt
(sekon)
(mL)
5
0,5
1,22 x10 -2
mempercepat laju reaksi dimana dalam
10
0,8
0,99 x10 -2
percobaan ini dipergunakan katalis Fe3+
13
1,1
1,06 x10 -2
yang berasal dari larutan FeCl 3.
18
1,7
1,24 x10 -2
22
2,5
1,58 x10 -2
KESIMPULAN
29
3,5
1,83 x10 -2
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat
36
4,0
1,77 x10 -2
disimpulkan bahwa :
45
4,8
1,85 x10 -2
1. Laju suatu reaksi berbanding lurus
70
5,5
1,49 x10 -2
dengan temperatur dimana semakin
94
6,3
1,44 x10 -2
tinggi temperatur yang dipergunakan
150
7,5
1,42 x10 -2
maka laju reaksi akan semakin cepat,
191
8
1,48 x10 -2
266
8,5
k
penggunaan
katalis
juga
dapat
demikian pula sebaliknya. 2. Jumlah
volume
hidrogen
peroksida
(H2O2) yang terurai sebanding dengan Pada
percobaan
ketergantungan
temperatur pada laju reaksi ini juga ditentukan persamaan regresi linier, nilai energi aktivasi (Ea) dan faktor praeksponensial (A). Berdasarkan data yang diperoleh persamaan regresi linier dapat dihitung dengan menggunakan persamaan regresi y=mx+c, dimana m merupakan gradient dan c adalah konstanta, sehingga diperoleh persamaan regresi linier untuk reaksi katalitik yaitu y = -17,9728 x + 0,0545. Harga Ea yang diperoleh dari hasil perhitungan adalah Ea =
147,4258 /
dan harga A untuk praeksponensial adalah A =
1,0560.
diketahui
Berdasarkan literatur dapat
bahwa
dengan
kenaikan
jumlah perubahan volume oksigen. 3. Waktu paruh reaksi penguraian katalitik hidrogen
peroksida
(H2O2)
tidak
dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan 4. Keadaan tak hingga merupakan keadaan dimana volume oksigen yang terbentuk dari reaksi penguraian sudah mencapai nilai
konstan
(tidak
mengalami
perubahan pada waktu yang cukup lama). 5. Persamaan regresi linier untuk reaksi katalitik
yang
diperoleh
dalam
percobaan ini yaitu y = 0,5938 x + 0,0011. 6. Harga Ea yang diperoleh dari hasil perhitungan adalah Ea =
147,4258 /
dan harga A untuk praeksponensial yang diperoleh adalah A = 1,0560.
Gede Bawa, I.G.A, dkk.2005. Kimia Dasar II .Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit Jimbaran. Sastrohamidjojo,
DAFTAR PUSTAKA
Atkin, P, W. 1990. Kimia Fisika Jilid 2
Tony.1993. Kimia
Fisika
untuk
Dogra, S dan S.K Dogra.1990. Kimia Fisik Soal-Soal .Universitas
Press: Jakarta.
Edisi ke-2. Gadjah Mada University
Sukardjo.1989. Kimia Fisika.Bina Aksara : Yogyakarta.
Universitas.Gramedia:Jakarta.
dan
Dasar
Press : Yogyakarta
Edisi ke-4. Jakarta: Erlangga Bird,
H.2001. Kimia
Indonesia
Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2014. Penuntun
Praktikum
Kimia
Fisika
II .Jurusan Kimia F.MIPA Universitas Udayana : Bukit Jimbaran.
LAMPIRAN-LAMPIRAN LAMPIRAN JAWABAN PERTANYAAN
1. Pada percobaan ini hanya digunakan dua jenis temperatur yaitu pada 700 C dan 800 C saja sehingga laju reaksi yang menjadi dua kalinya tidak dapat ditentukan. Dalam penentuan tersebut diperlukan nilai temperatur awal dan temperatur akhir. 2. Cara yang dapat digunakan untuk menaikkan laju penguraian hidrogen peroksida selain menaikkan temperatur adalah: a. Dengan menambah konsentrasi hidrogen peroksida sehingga volume oksigen yang terbentuk semakin banyak sehingga laju penguraian akan semakin cepat. b.
Dengan menggunakan katalis yang sesuai.
3. Diketahui
: V O2 = 30 mL = 0,03 L T
= 25 0C
R
= 0,082 L atm/mol K
= 298 K
Ditanya
: mol (n) H2O2 = . . . . . . ?
Jawab
: PV = n.R.T
n
= =
=
PV RT
1atmx0,03 L 0,082 Latm / molKx 298 K 0,03atmL 24,436atmL / mol
= 1,23 x 10-3 mol Jadi mol H2O2 yang terurai sebanyak 1,23 x 10 -3 mol
LAMPIRAN PERHITUNGAN
1.1 Penentuan Konstanta Laju (k) V
V t
V e
V Vt
V
e
kt
kt
V Vt kt V V
ln
ln1
Vt
kt
V
Untuk T = 55 0C Nilai k pada 326 detik pertama ( t = 326 s = 5,26 menit) Diketahui
: V
= 1 mL
Vt
= 0,5 mL
t
= 326 sekon
Ditanya
: k
Jawab
:
= . . . . . . .?
ln1 ∞ = ln1 ,= .326 ln(1 0,5) = .326 ln(0,5) = .326 -0,6931 = -326.k k
= 2,13x10-3
Jadi nilai k pada 326 detik pertama adalah -2,13x10 -3 Maka dengan cara yang sama dapat dihitung nilai konstanta laju (k) pada menit selanjutnya yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini. t (sekon)
Vt (mL)
V (mL)
900 1200
0,5 1
1
k 1 =
k pada
550C =
k
n
V
Vt 1 V
0,5 1
0,5 0
Vt
= 1,065 x 10 -3
Untuk T = 65 0C Nilai k pada 19 detik pertama ( t = 19 s = 0,19 menit)
ln1
Vt
V
k
-0,6931
2,13x10 -3
Diketahui
: V
= 3,7 mL
Vt
= 0,5 mL
t
= 19 sekon
Ditanya
: k
= . . . . . . .?
Jawab
:
ln1 ∞ = ln1 , ,= .19 ln(1 0,135) = .19 ln(0,865) = .19 = 7,63 x10 -3
k
Jadi nilai k pada 19 detik pertama adalah 7,63 x 10 -3. Maka dengan cara yang sama dapat dihitung nilai konstanta laju (k) pada menit menit selanjutnya yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini. t (sekon)
Vt (mL)
19 26 34 53 82 120 249
0,5 1 1,5 2 2,5 2,8 3,7
k 1 =
k pada
650C =
V
Vt 1 V
0,135 0,270 0,405 0,541 0,676 0,757 1
0,865 0,730 0,595 0,459 0,324 0,243 0
Vt
V (mL)
3,7
k
n
, -2 = 1,07 x 10
Untuk T = 75 0C Nilai k pada 5 detik pertama ( t = 5 s = 0,05 menit) Diketahui
: V
= 8,5 mL
Vt
= 0,5 mL
t
= 5 sekon
Ditanya
: k
Jawab
:
= . . . . . . .?
ln1 ∞ = ln1 , , = .5 ln(1 0,059) = .5 ln(0,941) = .5
ln1
Vt
V
k
-0,145 -0,315 -0,519 -0,779 -1,127 -1,415
0,76 x10 -2 1,21 x10 -2 1,53 x10 -2 1,47 x10 -2 1,37 x10 -2 1,18 x10 -2
= 1,22 x10 -2
k
Jadi nilai k pada 5 detik pertama adalah 1,22 x 10 -2 Maka dengan cara yang sama dapat dihitung nilai konstanta laju (k) pada menit menit selanjutnya yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini. t (sekon)
Vt (mL)
5 10 13 18 22 29 36 45 70 94 150 191 266
0,5 0,8 1,1 1,7 2,5 3,5 4,0 4,8 5,5 6,3 7,5 8 8,5
k 1 =
k pada
750C =
V
Vt 1 V
0,059 0,094 0,129 0,200 0,294 0,412 0,471 0,565 0,647 0,741 0,882 0,941 1
0,941 0,906 0,871 0,800 0,706 0,588 0,529 0,435 0,353 0,259 0,118 0,059 0
Vt
V (mL)
8,5
k
n
ln1
Vt
V
k
-0,061 -0,099 -0,138 -0,223 -0,348 -0,531 -0,637 -0,834 -1,041 -1,351 -2,137 2,830
1,22 x10 -2 0,99 x10 -2 1,06 x10 -2 1,24 x10 -2 1,58 x10 -2 1,83 x10 -2 1,77 x10 -2 1,85 x10 -2 1,49 x10 -2 1,44 x10 -2 1,42 x10 -2 1,48 x10 -2
, -2 = = 1,34 x 10
1.2 Mencari persamaan regresi linier Diketahui: k 1 = 1,065x10 -3; T1 = 550C = 328 K k 2 = 1,07x10-2 ; T2 = 650C = 338 K k 3 = 1,34x10 -2 ; T2 =750C = 345 K Ditanya : persamaan regresi linearnya? Perhitungan:
ln= . 1 +ln
= + , (persamaan gradient
Bila persamaan tersebut diubah ke dalam bentuk suatu garis) Maka
= ; − = ; = ; = .
Koordinat
k
T (K)
ln k (sebagai y)
1 2 3
1,065x10-3 1,07x10-2 1,34x10-2
328 338 345
6,297x10-5 6,766x10-4 2,927x10-3
(sebagai x) 3,049x10-3 2,958x10-3 2,898x10-3
Dengan menggunakan program regresi linear pada kalkulator, maka harga m (gradient), c (konstanta), r (regresinya) dapat kita hitung dengan cara memasukkan harga x dan y sebagai titik koordinat (x, y) Koordinat
ln k (sebagai y)
(sebagai x)
1 2 3
6,297x10 -5 6,766x10 -4 2,927x10 -3
3,049x10-3 2,958x10-3 2,898x10-3
Maka, persamaan regresi
Nilai r
m (gradient)
c (konstanta)
0,906
-17,9728
0,0545
=+
Menjadi y = -17,9728 x + 0,0545 1.3 Mencari nilai Ea Dari persamaan y = -17,9728 x + 0,0545; dimana Harga
– =
Dan dari hasil perhitungan dengan memakai program kalkulator diperoleh harga m = -17,9728 Maka,
– =
17,9728 = = 17,9728 = 17,9728 8,314 J / molK = 149,4258 / = 147,4258 / 1.4 Mencari nilai A (praeksponensial) Dari persamaan y = -17,9728 x + 0,0545; dimana harga
ln=
Dan berdasarkan hasil perhitungan kalkulator yang ditampilkan pada table sebelumnya diperoleh bahwa harga c = 0,0545
ln= ln = 0,0545 = , = 1,0560
Maka,
LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II KETERGANTUNGAN LAJU REAKSI PADA TEMPERATUR
Oleh : Nama
: I Gede Dika Virga Saputra
NIM
: 1108105034
Kelompok
: III.B
LABORATORIUM KIMIA FISIK JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2014
