LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA III KETERGANTUNGAN LAJU REAKSI PADA KONSENTRASI REAKTAN
Oleh: Ita Hidayatus Sholihah 1008105025 Kelompok I
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2012
KETERGANTUNGAN LAJU REAKSI PADA KONSENTRASI REAKTAN
I.
TUJUAN
Adapun tujuan dari percobaan ini, yaitu: 1. Mempelajari dan memahami pengaruh perubahan konsentrasi reaktan terhadap laju reaksi. 2. Mengukur laju reaksi dan membuat kurva laju reaksi terhadap perubahan konsentrasi reaktan. 3. Menentukan orde reaksi terhadap tiosulfat.
II.
DASAR TEORI
Dibawah kondisi yang terkendali suatu bahan dirubah menjadi bentuk yang berbeda dan baru. Ini terjadi oleh penyusunan ulang dan penyebaran ulang zat-zat yang bereaksi menjadi zat-zat yang baru, dan kita mengatakan bahwa suatu r eaksi kimia telah te lah terjadi. Ilmu kimia mempelajari suatu reaksi mulai dari bentuk, mekanisme, perubahan energi, dan laju pembentukan produk. Ini adalah hal yang sangat penting dan kinetika kimia secara khusus mempelajarinya. Kinetika kimia adalah bagian dari kimia fisika yang mempelajari laju reaksi dan faktor-faktor
yang
mempengaruhi
laju
reaksi
tersebut.
Yang
pada
akhirnya
menghasilkan pemahaman tentang mekanisme reaksi, yaitu analisis tentang suatu reaksi menjadi rangkaian (tahap-tahap) reaksi dasar. Beberapa alasan pentingnya mempelajari kinetika kimia, yaitu: 1. Untuk kimia fisika, sebagai jalan untuk memahami lebih dalam sifat dari sistem reaksi, untuk memahami bagaimana pemutusan ikatan kimia dan terbentuknya ikatan kimia yang baru, dan untuk memperkirakan energi dan kestabilan suatu produk. 2. Untuk kimia organik, kinetika kimia sangat penting karena reaksi kimia akan memberikan petunjuk pada struktur molekul. Suatu sifat yang penting dari setiap reaksi organik adalah bagaimana pemutusan satu atau lebih ikatan kimia (pada reaktan) dan pembentukan ikatan kimia yang baru (pada produk). Kemudian dengan membandingkan struktur pada reaktan dan produk, akan dapat ditentukan ikatan yang
1
hilang dan ikatan yang terbentuk. Jadi kekuatan relatif ikatan kimia dan struktur molekul senyawa dapat ditelusuri dengan kinetika kimia. 3. Untuk teknik kimia, kinetika suatu reaksi harus diketahui jika kita ingin merancang peralatan untuk menghasilkan reaksi yang baik pada pada skala keteknikan. 4. Disamping itu, merupakan teori dasar yang penting dalam proses pembakaran dan pelarutan serta melengkapi proses perpindahan massa dan perpindahan panas, dan memberikan masukan pada metode pemecahan masalah penomena laju dalam studi yang lain. Reaksi kimia berlangsung dengan laju yang berbeda-beda. Ada yang cepat ada yang lambat. Reaksi yang cepat misalnya reaksi penetralan antara larutan asam klorida dan larutan natrium hidroksida, reaksi pengndapan perak klorida antara larutan perak nitrat dan larutan natrium klorida. Reaksi yang berlangsung lambat misalnya pengkaratan besi, reaksi – reaksi yang menyangkut proses geologi juga berlangsung – reaksi sangat lambat, misalnya pelapukan kimia batu karang yang disebabkan oleh pengaruh air dan gas-gas yang terdapat di atmosfir. Laju reaksi adalah kecepatan (laju) berkurangnya pereaksi (reaktan) atau terbentuknya produk reaksi. Dapat dinyatakan dalam satuan mol/L atau atm/s. Persamaan Laju Reaksi (Hukum Laju) Hukum laju adalah persamaan yang mengaitkan laju reaksi dengan konsentrasi molar atau tekanan parsial pereaksi dengan pangkat yang sesuai. Persamaan laju atau Hukum laju diperoleh dari hasil eksperimen. Persamaan laju reaksi dinyatakan dalam bentuk diferensiaal atau bentuk integral. Orde Reaksi Orde reaksi adalah pangkat konsentrasi dalam persamaan laju bentuk diferensial. Secara teoritis orde reaksi merupakan bilangan bulat, namun dari hasil eksperimen, dapat berupa bilangan pecahan atau nol. Konstanta laju reaksi adalah tetapan perbandingan antara laju reaksi dan hasil kali konsentrasi spesi yang mempengaruhi laju reaksi. Contoh, untuk reaksi: a A + b B → Produk
Jadi persamaan hukum lajunya adalah: -
= k
dimana : - = laju reaksi reaksi kompon komponen en A k = konstanta laju reaksi
2
[A] dan [B]: konsentrasi reaktan A dan B x dan y : orde reaksi terhadap A dan B
III.
ALAT DAN BAHAN
Alat-alat yang digunakan, yaitu:
1. Gelas ukur 50 mL 2. Gelas piala 3. Thermometer 4. Pipet volume 2 mL 5. Batang pengaduk 6. Stopwatch 7. Kertas putih dan spidol hitam
Bahan-bahan (zat kimia) yang digunakan, yaitu:
1. Larutan HCl 1 M 2. Larutan natrium tiosulfat (Na2S2O3) 0,25 M 3. Aquadest
IV.
PROSEDUR KERJA
Prosedur kerja untuk praktikum ini, yaitu: 1. Larutan Na2S2O3 0,25 M sebanyak 50 mL dimasukkan ke dalam gelas ukur yang memiliki alas yang rata. 2. Gelas ukur berisi larutan Na2S2O3 diletakkan tepat di atas tanda silang hitam yang telah dibuat pada kertas putih sehingga tanda silang hitam tersebut dapat terlihat melalui larutan tiosulfat yang bening. 3. Kemudian ditambahkan larutan HCl 2 M sebanyak 2 mL ke dalam larutan Na2S2O3 tersebut dan stopwatch dinyalakan tepat ketika penambahan larutan HCl dilakukan. Kemudian larutan diaduk agar pencampuran menjadi merata, dan pengamatan tetap dilakukan selama pengadukan pengadukan larutan dilakukan. 4. Selanjutnya dicatat waktu yang diperlukan sampai tanda silang hitam tidak dapat diamati lagi dari atas. 5. Suhu larutan (campuran) diukur dan dicatat.
3
6. Langkah-langkah nomor 2-6 diulangi lagi dengan komposisi larutan sesuai table berikut: 7.
Sistem
2-
Vol. S2O3 (mL)
Vol. H2O mL
Volume HCl (mL)
V.
1
50
0
2
2
40
10
2
3
30
20
2
4
20
30
2
5
10
40
2
6
5
45
2
DATA PENGAMATAN
Percobaan I: Konsentrasi Sistem
Relatif
2S2O3
Suhu Waktu (s)
-1
1/t (s )
0
( C)
(mL)
1.
0,250
15,00
0,0667
27
2.
0,200
21,50
0,0465
27
3.
0,150
28,96
0,0345
27
4.
0,100
50,16
0,0199
27
5.
0,050
101,35
0,0098
27
6.
0,025
304,98
0,0032
27
4
Percobaan II: Konsentrasi Sistem
Relatif
Suhu
2S2O3
-1
Waktu (s)
1/t (s )
0
( C)
(mL)
VI.
1.
0,250
15,83
0,0631
27
2.
0,200
22,10
0,0452
27
3.
0,150
29,33
0,0340
27
4.
0,100
52,10
0,0191
27
5.
0,050
102,33
0,0097
27
6.
0,025
305,86
0,0033
27
PERHITUNGAN Penentuan Laju Reaksi (1/t)
Percobaan I Diketahui: untuk sistem 1 t = 15 s Ditanya
: 1/t = ?
Jawab
:
Laju reaksi = 1/t = 1/15 = 0,0667 s -1 Dengan cara yang sama diperoleh: Vol. Sistem
2-
S2O3
(mL)
Vol. H2O
Vol. HCl
(mL)
(mL)
Waktu (s)
-1
1/t (s )
1.
50
0
2
15,00
0,0667
2.
40
10
2
21,50
0,0465
3.
30
20
2
28,96
0,0345
5
4.
20
30
2
50,16
0,0199
5.
10
40
2
101,35
0,0098
6.
5
45
2
304,98
0,0032
2-
Penentuan Konsentrasi Thiosulfat (S 2O3 )
Diketahui : M1 S2O32- = 0,25 M V1 = 50 ml (vol. Tiosulfat sistem 1) V2 = 50 ml (Vol S 2O32-) Ditanyakan : M2 =……? Jawab: Maka M2 = V1. M1 / V2 = 50 . 0,25 / 50 = 0,25 M Untuk system 2 (sampai system 6) terjadi pengenceran Diketahui : M1 S2O32- = 0,25 M V1 = 40 ml (vol. Tiosulfat system 2) V2 = (Vol S2O32- + H2O ) = 40 mL + 10 mL = 50 ml Ditanyakan : M 2 S2O32- = ? Jawab: V1. M1
= V2. M2
40 mL . 0,25 M = 50 mL . M 2 M2
=
40 0,25
M
50 = 0,200 M
Dengan menggunakan cara yang sama dengan perhitungan di atas maka, akan diperoleh:
6
Konsentrasi Sistem
Relatif
2S2O3
Suhu Waktu (s)
-1
1/t (s )
0
( C)
(M)
1.
0,250
15,00
0,0667
27
2.
0,200
21,50
0,0465
27
3.
0,150
28,96
0,0345
27
4.
0,100
50,16
0,0199
27
5.
0,050
101,35
0,0098
27
6.
0,025
304,98
0,0032
27
2-
Penentuan Orde Reaksi Terhadap [S 2O3 ].
Diketahui data sesuai tabel berikut: Konsentrasi Sistem
Relatif
2S2O3
Waktu (s)
-1
1/t (s )
+
[H ]
(mL)
1.
0,250
15,00
0,0667
1
2.
0,200
21,50
0,0465
1
3.
0,150
28,96
0,0345
1
4.
0,100
50,16
0,0199
1
5.
0,050
101,35
0,0098
1
6.
0,025
304,98
0,0032
1
Reaksi yang terjadi antara tiosulfat dan asam klorida saat pelarutan, yaitu: S2O32- (aq) + 2H+ (aq) H2O (l) + SO2 (aq) + S(s) Maka,
7
m + n = k . [S 2O3] . [H ]
Dengan harga [H +] tetap, yakni 2 M. Maka harga untuk orde reaksi reaktan [H +] sama dengan 0, karena konsentrasinya dibuat tetap di dalam percobaan ini. Orde reaksi S2O32- dapat dihitung dari data pada system 1 dan 2 log (0,0667 – 0,0465) = m {log 0,250 – log 0,200} ( ) m= ( )
= =
= 1,5979 data pada system 3 dan 4 log (0,0345 – 0,0199) = m {log 0,150 – log 0,100} ( ) m= ( )
= =
= 1,3569
data pada system 5 dan 6 log (0,0098 – 0,0032) = m {log 0,050 – log 0,025} ( ) m= ( )
= =
= 1,6148 Demikian pula dengan memakai data pada system yang lainnya diperoleh:
8
Sistem
2-
+
[S2O3 ] M
1. 2. 3. 4. 5.
-1
[H ] M
0,250
1
0,200
1
0,150
1
0,100
1
0,050
1
1/t (s )
m (orde reaksi) 2[S2O3 ]
0,0667 1,5979 0,0465 0,0345 1,3569 0,0199 0,0098 1,6148
1
0,025
6.
0,0032
Jadi dari perhitungan dari beberapa system yang mewakili kinetika reaksi tersebut dapat dilihat bahwa orde reaksi untuk perubahan [S 2O32-] adalah m ≈ 2 Penentuan konstanta laju reaksi Dik: pada system 1, v=
[S2O32-] = 0,25 M [H+] = 1 M Dit: k = ….? Jawab: k= =
= 0,2668
Sistem
1. 2. 3. 4.
2-
[S2O3 ] M
0,250
+
[H ] M
1
0,200
1
0,150
1
0,100
1
-1
1/t (s )
m (Orde reaksi 2[S2O3 ]
0,2668
0,0667 1,5979 0,0465
0,2325 0,2300
0,0345 1,3569 0,0199
K
0,1990
9
5. 6.
0,050
1
0,025
1
0,1960
0,0098 1,6148
0,1280
0,0032
Konstanta laju reaksi rata-rata dari keseluruhan system adalah: k=
=
= 0,2087 Percobaan II :
Diketahui: untuk sistem 1 t = 15,83 s Ditanya
: 1/t = ?
Jawab
:
Laju reaksi = 1/t = 1/15,83 = 0,0631 s -1 Dengan cara yang sama diperoleh: Vol. Sistem
2S2O3
(mL)
Vol. H2O
Vol. HCl
(mL)
(mL)
Waktu (s)
-1
1/t (s )
1.
50
0
2
15,83
0,0667
2.
40
10
2
22,10
0,0452
3.
30
20
2
29,33
0,0340
4.
20
30
2
52,10
0,0191
5.
10
40
2
102,33
0,0097
6.
5
45
2
305,86
0,0033
2-
Penentuan Konsentrasi Thiosulfat (S 2O3 )
Diketahui : M1 S2O32- = 0,25 M V1 = 50 ml (vol. Tiosulfat sistem 1) V2 = 50 ml (Vol S 2O32-) 10
Ditanyakan : M2 =……? Jawab: Maka M2 = V1. M1 / V2 = 50 . 0,25 / 50 = 0,25 M Untuk system 2 (sampai system 6) terjadi pengenceran Diketahui : M1 S2O32- = 0,25 M V1 = 40 ml (vol. Tiosulfat system 2) V2 = (Vol S2O32- + H2O ) = 40 mL + 10 mL = 50 ml Ditanyakan : M 2 S2O32- = ? Jawab: V1. M1
= V2. M2
40 mL . 0,25 M = 50 mL . M 2 M2
=
40 0,25
M
50 = 0,200 M Dengan menggunakan cara yang sama dengan perhitungan di atas maka, akan diperoleh: Konsentrasi Sistem
Relatif
2S2O3
Suhu Waktu (s)
-1
1/t (s )
0
( C)
(mL)
1.
0,250
15,83
0,0631
27
2.
0,200
22,10
0,0452
27
3.
0,150
29,33
0,0340
27
4.
0,100
52,10
0,0191
27
5.
0,050
102,33
0,0097
27
6.
0,025
305,86
0,0033
27
11
2-
Penentuan Orde Reaksi Terhadap [S 2O3 ].
Diketahui data sesuai table berikut: Konsentrasi 2-
Sistem
Relatif S2O3
Waktu (s)
-1
1/t (s )
+
[H }
(mL)
1.
0,250
15,83
0,0631
1
2.
0,200
22,10
0,0452
1
3.
0,150
29,33
0,0340
1
4.
0,100
52,10
0,0191
1
5.
0,050
102,33
0,0097
1
6.
0,025
305,86
0,0033
1
Reaksi yang terjadi antara tiosulfat dan asam klorida saat pelarutan, yaitu: 2-
S2O3
(aq) +
+
2H
(aq)
H2O (l) + SO2 (aq) + S(s)
Maka,
= k . [S 2O3]m . [H+]n
Dengan harga [H +] tetap, yakni 2 M. Maka harga untuk orde reaksi reaktan [H +] sama dengan 0, karena konsentrasinya dibuat tetap di dalam percobaan ini. Orde reaksi S2O32- dapat dihitung dari data pada system 1 dan 2 log (0,0631 – 0,0452) = m {log 0,250 – log 0,200} ( ) m= ( )
= =
= 1,4743
12
data pada system 3 dan 4 log (0,0340 – 0,0191) = m {log 0,150 – log 0,100} ( ) m= ( )
= =
= 1,3569
data pada system 5 dan 6 log (0,0097 – 0,0033) = m {log 0,050 – log 0,025} ( ) m= ( )
= =
= 1,5559 Demikian pula dengan memakai data pada system yang lainnya diperoleh:
Sistem
1. 2. 3. 4. 5.
2-
[S2O3 ] M
0,250
+
[H ] M
1
0,200
1
0,150
1
0,100
1
0,050
1
-1
1/t (s )
m (Orde reaksi 2[S2O3 ]
0,0631 1,4743 0,0452 0,0340 1,3569 0,0191 0,0097 1,5559
6.
0,025
1
0,0033
Jadi dari perhitungan dari beberapa system yang mewakili kinetika reaksi tersebut dapat dilihat bahwa orde reaksi untuk perubahan [S 2O32-] adalah m ≈ 2
Penentuan konstanta laju reaksi
13
Dik: pada system 1, v=
[S2O32-] = 0,25 M [H+] = 1 M Dit: k = ….? Jawab: k= =
= 0,2524
Sistem
1. 2. 3. 4. 5. 6.
2-
[S2O3 ] M
0,250
+
[H ] M
1
0,200
1
0,150
1
0,100
1
0,050
1
0,025
1
-1
1/t (s )
m (Orde reaksi 2[S2O3 ]
K
0,2524
0,0631 1,4743 0,0452
0,2260 0,2222
0,0340 1,3569 0,0191
0,1991 0,1940
0,0097 1,5559 0,0033
0,1250
Konstanta laju reaksi rata-rata dari keseluruhan system adalah: k=
=
= 0,2031
14
VII.
PEMBAHASAN
Pada praktikum ini dipelajari pengaruh perubahan reaktan, dalam hal ini
terhadap laju reaksi pembentukan sulfur. Seiring dengan berjalannya
waktu, endapan sulfur akan semakin banyak terbentuk sesuai reaksi: S2O32- (aq) + 2H+ (aq) H2O (l) + SO2 (aq) + S(s)
Pembentukan endapan sulfur yang berwarna putih dapat diamati dengan cara meletakkan tanda silang hitam pada kertas putih di bawah gelas beaker. Ketika tanda silang hitam tidak dapat terlihat lagi dari atas, maka dianggap pembentukan S (belerang) sudah selesai. Waktu yang dibutuhkan hingga tanda silang hitam menghilang digunakan untuk menentukan laju reaksi. Pada penambahan 50 mL Na 2S2O3 0,25 M diperoleh laju reaksi 0,048 s -1, lalu untuk sistem selanjutnya sel anjutnya dilakukan penambahan Na2S2O3 sebanyak 40 mL ; 30 mL ; 20 mL ; 10 mL ; dan 5 mL. Dan ditambahkan dengan aquades sebanyak 10 mL; 20 mL; 30 mL; 40 mL; dan 45 mL. Dari hasil perhitungan diperoleh bahwa penambahan
aquades
mempengaruhi
konsentrasi
dari
Na 2S2O3
sehingga
mempengaruhi juga laju reaksi. Dan dari hasil perhitungan untuk konsentrasi konsentrasi dari [S2O32-] pada system 2 0,200 M ; 0,150 M; 0,100 M; 0,050 M; dan 0,025 M. – 6, secara berurutan adalah 0,200 Laju reaksi dari system 2- 6 secara berurutan adalah 0,036 s-1; 0,027 s -1; 0,018 s -1; 7,75x10-3 s-1; dan 2,54x10 -3 s-1. Dari hasil perhitungan, didapat laju reaksi terhadap perubahan tiosulfat adalah: v = k . [S 2O32-]m . [H+]n v = 0,09 . [S 2O32-]1 . [H+]0 v = 0,09 [S 2O32-] . 1 v = 0,09 [S 2O32-] Berdasarkan data hasil perhitungan yang telah dilakukan, maka diperoleh kurva perbandingan antara laju reaksi perubahan Na 2S2O3 terhadap perubahan konsentrasi reaktan Na2S2O3 sebagai berikut:
15
VIII. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dari praktikum ini adalah: 1. Laju
reaksi
berbanding
lurus
terhadap
perubahan
konsentrasi
reaktan,dalam hal ini S2O322. Waktu yang diperlukan di dalam suatu reaksi kimia berbanding terbalik dengan perubahan konsentrasi reaktan (S 2O32-) . 3. Harga orde reaksi dari (S 2O32-) = 1 4. Harga tetapan laju reaksi percobaan ini adalah 0,09 5. Pada reaksi orde 1, kurva antara konsentrasi (S 2O32-) terhadap laju reaksi berbentuk garis linear.
16
DAFTAR PUSTAKA
Bird, Tony, 1993 , Kimia Fisika untuk Universitas, Gramedia, Jakarta. Dogra, S.K dan S. Dogra, 1990, Kimia Fisika dan Soal-Soal Soal-Soal , Cetakan Pertama, Universitas Indonesia Press, Jakarta. Karlohadiprodjo, Irma, 1990, Kimia Fisik Jilid 1, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta. Tim Laboratorium Kimia Fisika, 2010, Penuntun Praktikum Kimia Fisika III, Jurusan Kimia F.MIPA Universitas Udayana, Bukit Jimbaran.
17
IX.
JAWABAN PERTANYAAN
Bagaimana menentukan orde reaksi secara keseluruhan? Jawab: Orde reaksi dari beberapa system dapat digunakan untuk mencari orde ratarata reaksi yang menjadi orde reaksi secara keseluruhan.
Orde reaksi rata-rata = =
= 1,30 ≈ 1
Maka, orde reaksi secara keseluruhan untuk [S2O32-] adalah 1
18
19
