LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II PENENTUAN ORDE REAKSI DAN LAJU REAKSI
Oleh : Nama : Ni Made Susita Pratiwi Nim : 1008105005 Kelompok : II Tanggal Praktikum : 10 Oktober 2012
LABORATORIUM KIMIA FISIK JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2012
PENENTUAN ORDE REAKSI DAN LAJU REAKSI
I.
TUJUAN
Dalam percobaan ini akan ditunjukkan bahwa reaksi penyabunan etilasetat oleh ion hidroksida CH3COOC2H5
+ OH-
CH3COO- + C2H5OH
adalah orde kedua. Disamping itu akan ditentukan pula tetapan laju reaksinya. Penentuan ini dilakukan dengan cara titrasi. II. DASAR TEORI
Cepat lambatnya suatu reaksi berlangsung disebut laju reaksi. Laju reaksi dapat dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi persatuan waktu. Konsentrasi biasanya dinyatakan dalam mol perliter, tetapi untuk reaksi fase gas satuan konsentrasi dapat diganti dengan satuan tekanan, seperti Atmosfer (atm), millimeter merkorium (mmHg) atau pascal (Pa). satuan waktu dapat detik, menit, jam, hari, bulan bahkan tahun bergantung pada reaksi itu berjalan cepat atau lambat. Dapat dirumuskan sebagai berikut.
Laju reaksi =
peruba perubahan han konse konsentra ntrasi si satuan waktu
Untuk mengukur laju reaksi, perlu menganalisis secara langsung maupun tak langsung banyaknya produk yang terbentuk atau banyaknya pereaksi yang tersisa setelah penggal-penggal waktu tertentu. Reaksi kimia menyangkut perubahan dari suatu pereaksi (reaktan) menjadi hasil reaksi (produk), yang dinyatakan dalam persamaan reaksi:
Pereaksi (reaktan tan)
hasil reaksi (produk)
Seperi halnya contoh diatas, maka laju reaksi dapat dinyatakan sebagai berkurangnya jumlah pereksi untuk setiap satuan waktu atau bertambahnya jumlah hasil reaksi untuk setiap satuan waktu. Ukuran jumlah zat dalam reaksi kimia umumnya dinyatakan sebagai konsentrasi molar atau molaritas (M). Dengan demikian maka laju reaksi menyatakan berkurangnya konsentrasi pereaksi atau bertambahnya konsentrasi zat hasil reaksi setiap satuan waktu. Satuan laju reaksi umumnya dinyatakan dalam satuan mol.dm-3.det-1 atau mol/Liter detik. Satuan mol dm -3 atau molaritas, merupakan satuan konsentrasi larutan. Penentuan laju reaksi dapat dilakukan dengan cara fisika atau kimia. Dengan cara fisika, penentuan konsentrasinya dilakukan secara tidak langsung yaitu berdasarkan sifat-
sifat fisis campuran yang dipengaruhi oleh konsentrasi campuran, misalnya daya hantar listrik, tekanan (untuk reaksi gas). Adsorpsi cahaya dan lainnya. Penentuan secara kimia dilakukan dengan menghentikan reaksi secara tiba-tiba (reaksi dibekukan). Setelah selang waktu tertentu, kemudian konsentrasinya ditentukan dengan metode analisis kimia. Laju reaksi dapat ditentukan melalui percobaan yaitu dengan mengukur konsentrasi salah pereaksi atau salah satu produk. Dengan selang waktu tertentu selama reaksi berlangsung untuk reaksi yang berlangsung lambat, hal itu dapat dilakukan dengan mengeluarkan sampel dari campran reaksi lalu menganalisisnya. Misalnya reaksi hidrolisis etil asetat berikut in : CH3COOC2H5 + H2O
CH3COOH + C2H5OH
Etil asetat
Asam asetat
etanol
Reaksi itu berlangsung lambat sehingga konsentrasi asam asetat yang terbentuk dengan mudah dapat ditentukan dengan menggunakan suatu larutan basah. Cara yang lebih umum ialah menggunakan suatu alat yang dapat menunjukkan secara kontinu salah satu perubahan fisis yang menyertai reaksi, misalnya untuk reaksi yang membebaskan gas, alat dirancang agar dapat mencatat volume gas yang terbentuk ; untuk reaksi yang diserati perubahan warna, alat dirancang agar dapat mengukur perubahan itensitas warna, untuk reaksi gas yang disertai perubahan jumlah mol, alat dirancang agar dapat mengukur perubahan tekanan gas. Dalam laju reaksi dikenal juga laju reaksi sesat, yaitu laju reaksi rata-rata yang dihitung dalam selang waktu yang berbeda-beda dan diperlukan perhitungan laju reaksi yang berlaku dalam setiap saat. Lajureaksi juga dapat ditentukan melalui cara grafik. Laju reaksi sesaat merupkan gradient dari kurva antara waktu dengan perubahan konsentrasi pada selang waktu tertentu. Oleh karena itu, terdapat suatu bilangan tetap yang merupakan angka faktor perkalian terhadap konsentrasi yang disebut sebagai tetapan laju reaksi (K). dengan demikian, laju reaksi sesaat secara umum dapat dinyatakan sebagai : Laju reaksi ≈ K [Konsentrasi Zat] Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi yaitu : 1.
Konsentrasi Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi adalah khas untuk setiap reaksi. Semakin tinggi konsentrasi berarti makin banyak molekul-molekul dalam setiap satuan luas ruangan, dengan demikian tumbukan antar molekul makin sering
terjadi. Semakin banyak tumbukan yang terjadi berarti kemungkinan untuk menghasilkan tumbukan efektif semakin besar dan reaksi berlangsung lebih cepat. 2.
Luas Permukaan Reaksi yang berlangsung dalam system homogen sangat berbeda dengan reaksi yang berlangsung dalam system heterogen. Pada reaksi yang homogen, campuran zatnya bercampur seluruhnya. Hal ini dapat mempercepat berlangsungnya reaksi kimia karena molekul-molekul ini dapat bersentuhan satu sama lainnya. Dalam sistem heterogen, reaksi hanya berlangsung pada bidang-bidang perbatasan dan pada bidang-bidang yang bersentuhan dari kedua fase. Reaksi kimia dapat berlangsung jika molekul-molekul, atom-atom atau ion-ion dari zat-zat yang bereaksi terlebih dahulu bertumbukan. Makin halus suatu zat maka makin luas permukaannya sehingga makin besar kemungkinan bereaksi dan makin cepat reaksi itu berlangsung.
3.
Temperatur Harga tetapan laju reaksi (K) akan berubah bila suhunya berubah. Laju reaksi meningkat dengan naiknya suhu. Biasanya kenaikkan suhu sebesar 10 0C akan menyebabkan kenaikan laju reaksi dua atau tiga kali. Kenaikkan laju reaksi ini disebabkan dengan kenaikkan suhu akan menyebabkan makin cepatnya molekulmolekul pereaksi bergerak, sehingga memperbesar kemungkinan terjadinya tabrakan antar molekul. Energi yang diperlukan untuk menghasilkan tabrakan yang efektif atau untuk menghasilkan suatu reaksi disebut energi pengaktifan kinetik. Perumusan laju reaksi sebagai berikut: t t 0
10 . 2 V V 0 t
Dimana:
4.
Vt = laju reaksi akhir
t
= suhu akhir
Vo = laju reaksi awal
to = suhu awal
Katalisator Beberapa reaksi kimia yang berlangsung lambat dapat dipercepat dengan menambahkan suatu zat kedalamnya, tetapi zat tersebut setelah reaksi selesai ternyata tidak berubah. Katalisator adalah suatu zat yang dapat mempercepat laju reaksi, tanpa dirinya mengalami perubahan yang kekal. Suatu katalisator mungkin akan terlibat dalam proses reaksi atau mengalami perubahan selama reaksi berlangsung, tetapi setelah reaksi itu selesai maka katalisator akan diperoleh
kembali dalam jumlah yang sama. Katalisator mempercepat reaksi dengan cara mengubah jalannya reaksi. Jalur reaksi yang ditempuh tersebut mempunyai energi aktivasi yang lebih rendah dari pada jalur reaksi yang biasa ditempuh. Jadi dapat dikatakan bahwa katalisator berperan dalam menurunkan energi aktivasi. 5.
Tekanan gas Jika tekanan gas diperbesar, maka volume gas itu diperkecil, sehingga letak partikel makin berdekatan dan makin mudah bertumbukkan. Jadi, makin besar tekanan gas gas maka makin cepat reaksinya.
6.
Teori tumbukan Pengaruh dari berbagai faktorterhadap laju reaksi dapat dijaleaskan dengan teori tumbukan. Menurut teori ini, suatu reaksi berla ngsung sebagai hasil tumbukan antar partikel pereaksi. Akan tetapi, tidaklah setiap tumbukan menghasilkan reaksi, melainkan hanya tumbukan antar partikel yang memiliki energi cukup serta arah tumbukan yang tepat. Tumbukan yang menghasilkan reaksi, kita sebut tumbukan efektif. Energi minimum yang harus dimiliki oleh partikel pereaksi sehingga menghasilkan tumbukan efektif disebut energi pengaktifan (Ea = energi aktivasi). Faktor-faktor yang mempengaruhi suatu tumbukan adalah sebagai berikut :
Jumlah partikel atau konsentrasi,
Temperatur
Luas permukaan
Menambah katalisator
Dari percobaan penentuan laju reaksi menunjukkan bahwa laju reaksi akan menurun dengan bertambahnya waktu. Hal itu berari ada hubungan antara konsentrasi zat yang tersisa saat itu dengan laju reaksi. Umumnya laju reaksi tergantung pada konsentrasi awal dari zat-zat pereaksi. Pernyataan ini dikenal sebagai hukum laju reaksi atau persamaan laju reaksi . Secara umum untuk reaksi pA
qB
+
rC
V = K[A]m[B]n dengan,
V
= Laju reaksi (mol dm-3 det-1)
K
= tetapan laju reaksi
m
= tingkat reaksi (orde reaksi) terhadap A
n
= tingkat reaksi (orde reaksi) terhadap B
[A]
= Konsentrasi awal A (mol dm-3)
[B]
= Konsentrasi awal B (mol dm-3)
Tingkat reaksi total adalah jumlah total dari tingkat reaksi semua pereaksi. Tingkat reaksi nol (0) berarti laju reaksi tersebut tidak terpengaruh oleh konsentrasi pereaksi, tetapi hanya tergantung pada harga tetapan laju reaksi (K). Pangkat konsentrasi pereaksi pada persamaan laju reaksi reak si disebut orde atau tingkat pereaksi. Pada reaksi diatas berorde X terhadap A dan berorde Y terhadap B, orde reaksi keseluruhan X+Y. Jadi, jika disebut orde reaksi maka yang dimaksud adalah orde reaksi keseluruhan. Orde reaksi juga bisa dikatakan sebagai besarnya pengaruh konsentrasi pereaksi pada laju reaksi. Orde reaksi memiliki beberapa makna diantaranya : a. Orde Nol Reaksi dikatakan berorde nol terhadap salah satu pereaksinya apabila perubahan konsentrasi tersebut tidak mempengaruhi laju reaksi. Artinya, asalkan terdapat dalam jumlah tertentu, perubahan konsentrasi pereaksi itu tidak mempengaruhi laju reaksi. Reaksi yang berorde nol dapat dijelaskan juga seperti gambar grafik berikut :
V
[X] Untuk reaksi ini jarang ditemukan. Secara matematis hukum kecepatan reaksi berorde nol ini adalah: V
0
k A
V = k b. Orde satu Suatu reaksi berorde satu dapat dinyatakan dengan: A
produk
Sehingga
V
A = t
k A
Dalam hukum laju terintegrasi, diketahui bahwa untuk reaksi berorde satu: dC dt
k C
1
dt
C
t
1
dt
k
dt
t
k
0
dt 0
ln C – C – ln ln C = - k t
ln
C C 0
k
t
C = Co e-k t Suatu reaksi dikatakan berorde satu terhadap salah satu pereaksinya jika laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi itu. Jika konsentrasi pereaksi itu dilipat-tigakan maka laju reaksi akan menjadi 3 1 atau 3 kali lebih besar. Orde satu dapat dijalaskan dengan grafik dibawah :
V
[X]
c. Orde Dua Suatu reaksi dikatakan berorde dua terhadap salah satu pereaksi jika laju reaksi merupakan pangkat dua dari konsentrasi pereaksi itu. Apabila konsentrasi zat itu dilipat-tigakan, maka laju pereaksi akan menjadi 3 2 atau 9 kali lebih besar.orde dua dapat juga dijelaskan seperti grafik berikut :
V
[X] Reaksi berorde dua memiliki dua tipe yaitu:
a. Reaksi umum : A
Maka:
produk
V
A 2 = k A t
b. Reaksi umum: A + B
Maka :
V
V
produk
A B t t
k A B
d. Orde Negatif Laju reaksi berbanding terbalik terhadap konsentrasi pereaksi.
V
[X]
V
[X]
Dalam menentukan orde reaksi dapat dilakukan dengan beberapa metode, diantaranya
Metode Integral Dengan metode ini, harga k dihitung k dihitung dengan persamaan laju bentuk integral dari data konsentrasi dan waktu. Misal untuk reaksi orde dua, k orde k orde dua =
Metode Grafik
1
x
t a ( a
x)
Orde suatu reaksi dapat ditentukan dengan cara membuat grafik dari data eksperimen.
Metode Laju-Awal (Cara Titrasi) Dalam metode ini dilakukan sederet eksperimen dengan konsentrasi awal yang berbeda-beda. Kemudian dengan membandingkan laju awal, maka dapat ditarik kesimpulan tentang orde reaksi. Untuk reaksi penyabunan etil asetat oleh ion hidroksida dengan cara titrasi dapat dapat dibuat persamaan persamaan reaksinya yaitu: CH3COOC2H5
+ OH-
CH3COO- + C2H5OH
Meskipun reaksi diatas bukan reaksi sederhana, namun ternyata reaksi tersebut merupakan reaksi orde kedua dengan hukum laju reaksinya yaitu: -
d ester dt
k 1 ester OH
(1)
atau sebagai: dx dt
k 1 a xb x
(2)
dimana: a
= konsentrasi awal ester (M)
b
= konsentrasi awal ion OH- (M)
x
= jumlah ester atau basa yang bereaksi (M)
k 1
= tetapan laju reaksi
Persamaan (2) dapat diintergasi dengan memperhatikan konsentrasi awal yaitu: 1. Jika a = b Bila konsentrasi kedua pereaksi sama maka persamaan (2) dapat ditulis menjadi:
dx dt
k (a x) 2 dx
(a x ) 2 1 (a - x)
k dt
k t tetapan
Jika x = 0, t = 0, maka tetapan = k t
k t
1 (a x)
x
a (a x)
1 a
1 a
k 1t
Persamaan
x a ( a x)
mengungkapkan bahwa aluran
x / a(a x) terhadap
t merupakan garis lurus dengan arah lereng sama dengan k 1.
2. Jika a ≠ b dx dt
k (a x ) (b x ) dx
(a - x)(b - x)
k dt
1 1 dx k dt (a b) b x a x (a b) k t ln (a x ) ln (b x ) tetapan 1
Jika x = 0, t = 0, maka tetapan = ln k t
1 (a b)
ln
b a
b (a x) a (b x)
atau ln
(a x) (b x)
k (a b)t ln
a b
Menurut persamaan diatas, jika ln (a x) /(b x) dialurkan terhadap t maka akan diperoleh garis lurus dengan arah lereng k (a-b)
III. ALAT DAN BAHAN
3.1 Alat: 1. Botol timbang 2. Labu volumetris 250 mL 3. Pipet volume 1 mL ; 10 mL dan 20 mL 4. Labu erlenmeyer bertutup 250 mL dan 100 mL mL 5. Labu erlenmeyer 250 mL 6. Buret 10 mL 7. Botol semprot 8. Pipet tetes 9. Stopwatch 3.2 Bahan: 1. Etil asetat p.a
2. Larutan NaOH 0,02 M 3. Larutan HCl 0,02 M 4. Indikator fenolftalein 5. Akuades IV. CARA KERJA
1. Sebanyak 5 mL larutan etil asetat 1 M dipipet ke dalam labu volumetris 250 mL lalu diencerkan sampai tanda batas untuk mendapatkan larutan etil asetat dengan konsentrasi 0,02 M sebanyak 250 mL. 2. Larutan NaOH dengan konsentrasi tepat 0,02 M disediakan sebanyak 200 mL dan Larutan HCl dengan konsentrasi tepat 0,02 M disediakan sebanyak 150 mL. 3. Dengan menggunakan pipet, sebanyak 50 mL larutan NaOH 0,02 M dan 50 mL etil asetat 0,02 M dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer bertutup. Sementara itu sebanyak 20 mL larutan HCl 0,02 M dipipet ke dalam masing-masing 5 buah labu erlenmeyer lainnya. 4. Selanjutnya larutan etil asetat ditambahkan dengan cepat ke dalam larutan NaOH dan dikocok dengan baik. Pada saat kedua larutan tersebut bercampur, stopwatch dijalankan. 5. Lima menit setelah reaksi dimulai, 10 mL dari campuran reaksi dipipet dan dimasukkan ke dalam salah satu labu yang berisi 20 mL larutan HCl itu dan diaduk dengan baik. Kelebihan HCl segera dititrasi secepat mungkin dengan larutan standar NaOH 0,02 M. 6. Pengerjaan pada no.5 dilakukan pada waktu 5, 15, 30,45 dan 60 menit setelah waktu reaksi. 7. Sisa campuran reaksi dalam erlenmeyer bertutup dipanaskan hingga mendidih untuk mempercepat reaksi. Konsentrasi OH− kemudian ditentukan seperti pada pengerjaan no. 5.
V. DATA PENGAMATAN
Massa piknometer awal
= 11,55 gram
Massa piknometer + etil asetat
= 20,37 gram
Massa etil asetat
= 8,82 gram
Volume HCl (mL) 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL
t (menit) 5 15 30 45 60 Panas
Volume camp. (mL) 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL
Volume NaOH (mL) 10,00 10,55 11,00 11,05 11,10 20,80
VI. PERHITUNGAN 6.1 Pembuatan Larutan Etilasetat 0,02 M
Diketahui : Mr etil asetat = 88,00 g/mol Massa piknometer awal = 11,55 gram Massa piknometer + etil asetat = 20,37 gram Massa etil asetat = 8,82 gram
Ditanya
: V1 = . . . . . . . . ?
Jawab
:
Mol etil asetat =
0,0882 gram 88 gram / mol
= 0,01 mol M etilasetat dalam 1000 1000 mL =
0,01mol 10mL
x1000
= 1M V1 . M1 V1
= V2 . M2 =
=
V 2 M 2 M 1 250mLx0,02 M 1 M
= 5 mL
Jadi, volume etil asetat yang harus dipipet untuk membuat larutan etil asetat 0,02 M sebanyak 250 mL adalah 5 mL. m L. 6.2 Penentuan Konsentrasi Konsentrasi Awal dari Larutan Etil Asetat
Diketahui
:
[NaOH]
= 0,02 M
[HCl]
= 0,02 M
V NaOH
= 50 mL
V HCl
= 10 mL
V NaOH titrasi Ditanya
= 20,80 mL
: Konsentrasi etil asetat awal = . . . . . . .?
Jawab : mol NaOH titrasi
= [NaOH] x V NaOH titrasi = 0,02 M x 20,80 mL = 0,4160 mmol
mol HCl sisa = mol NaOH titrasi = 0,4160 mmol mol HCl total total = [HCl] x V HCl = 0,02 M x 10 mL = 0,20 mmol mol HCl bereaksi = mol HCl total - mol HCl sisa = 0,20 mmol – mmol – 0,4160 0,4160 mmol = -0,2160 mmol Reaksi penghentian dari reaksi etil asetat + NaOH : OH-sisa + HCl mol OH-sisa
bereaksi
Cl- + H2O
= mol HCl bereaksi = - 0,2160 mmol
mol NaOH total
= mol NaOH yang direaksikan dengan etil asetat
mol NaOH total
=
[NaOH] x V NaOH
=
0,02 M x 50 mL
=
1 mmol
=
mol NaOH total - mol OH-sisa
=
1 mmol – mmol – (-0,2160) (-0,2160) mmol mmol
=
1,2160 mmol
mol NaOH bereaksi
Reaksi : etil asetat (100 mL) mL) + NaOH (100 (100 mL) Sehingga mol etil asetat mula-mula
= mol NaOH bereaksi = 1,2160 mmol
mol etil asetat mula-mula
Na asetat + etil OH
= 1,2160 mmol
Volume campuran = 100 mL Konsentrasi etil asetat mula-mula =
mol V campuran
=
1,2160 100
mmol mL
= 0,0122 M (sebagai a) Jadi, konsentrasi etil asetat mula-mula adalah 0,0122 M -
6.3 Harga k dari Konsentrasi OH yang Bereaksi pada Waktu (t)
Untuk t1 = 5 menit = 300 s
V NaOH titrasi = 10,00mL mol OH-titrasi = V NaOH titrasi x [NaOH] = 10,00 mL x 0,02 M = 0,2000 mmol mol HCl sisa = mol OH-titrasi = 0,2000 mmol mol HCl bereaksi
= mol HCl total - mol HCl sisa = 0,20 mmol - 0,20 mmol = 0 mmol
mol OH-sisa
= mol HCl bereaksi = 0 mmol
mol OH- bereaksi = mol NaOH total - mol OH-sisa = 1 mmol – mmol – 0 0 mmol = 1,00 mmol -
x (konsentrasi OH bereaksi) =
=
mol OH bereaksi V
campuran
1,00 mmol 100 mL
= 0,0100 M k 1
=
=
=
=
x
x
t a a
0,01 M 300 s 0,0122 M 0,0122 0,01 M
0,01 3,66 (0,0022 ) 0,01 8,052 x10
3
mol 1 Ls 1
mol 1 Ls 1
= 1,2419 mol
-1
L s-1
Untuk t2 = 15 menit = 900 s
V NaOH titrasi = 10,55mL mol OH-titrasi = V NaOH titrasi x [NaOH] = 10,55 mL x 0,02 M = 0,2110 mmol mol HCl sisa = mol OH-titrasi = 0,2110 mmol mol HCl bereaksi
= mol HCl total - mol HCl sisa = 0,20 mmol - 0,2110 mmol = -0,0110 mmol
mol OH-sisa
= mol HCl bereaksi = -0,0110 mmol
mol OH- bereaksi = mol NaOH total - mol OH-sisa = 1 mmol – mmol – (-0,0110) (-0,0110) mmol = 1,0110 mmol -
x (konsentrasi OH bereaksi) =
=
mol OH bereaksi V
campuran
1,0110 mmol 100 mL
= 0,0101 M K 2
=
=
=
=
x
x
t a a
0,0101 M 900 900 s 0,0122 M 0,0122 0,0101 M
0,0101 10 ,98(0,0021 )
0,01 0,0231
mol 1 Ls 1
= 0,4329 mol
mol 1 Ls 1
-1
L s-
Untuk t3 = 30 menit = 1800 s
V NaOH titrasi = 11,00 mL mol OH-titrasi = V NaOH titrasi x [NaOH]
= 11,00 mL x 0,02 M = 0,2200 mmol mol HCl sisa = mol OH-titrasi = 0,2200 mmol mol HCl bereaksi
= mol HCl total - mol HCl sisa = 0,20 mmol - 0,2200 mmol = -0,0200 mmol
mol OH-sisa
= mol HCl bereaksi = -0,0200 mmol
mol OH- bereaksi = mol NaOH total - mol OH-sisa = 1 mmol – mmol – (-0,0200) (-0,0200) mmol = 1,0200 mmol -
x (konsentrasi OH bereaksi) =
=
mol OH bereaksi V
campuran
1,0200 mmol 100 mL
= 0,0102 M K 3
=
=
=
=
x
x
t a a
0,0102 M 1800 s 0,0122 M 0,0122 0,0102 M
0,0101 21,96 (0,0020 ) 0,01 0,0439
mol 1 Ls
= 0,2278 mol
mol 1 Ls 1
-1
1
L s-
Untuk t4 = 45 menit = 2700 27 00 s
V NaOH titrasi = 11,05 mL mol OH-titrasi = V NaOH titrasi x [NaOH] = 11,05 mL x 0,02 M = 0,2210 mmol mol HCl sisa = mol OH-titrasi = 0,2210 mmol mol HCl bereaksi
= mol HCl total - mol HCl sisa
= 0,20 mmol - 0,2210 mmol = -0,0210 mmol mol OH-sisa
= mol HCl bereaksi = -0,0210 mmol
mol OH- bereaksi = mol NaOH total - mol OH-sisa = 1 mmol – mmol – (-0,0210) (-0,0210) mmol = 1,0210 mmol -
x (konsentrasi OH bereaksi) =
=
mol OH bereaksi V
campuran
1,0210 mmol 100 mL
= 0,0102 M K 4
=
=
=
=
x
x
t a a
0,0102 M 2700 s 0,0122 M 0,0122 0,0102 M
0,0101 32 ,94 (0,0020 )
0,0101 0,0659
mol 1 Ls 1
= 0,1533 mol
mol 1 Ls 1
-1
L s-
Untuk t5 = 60 menit = 3600 36 00 s
V NaOH titrasi = 11,10 mL mol OH-titrasi = V NaOH titrasi x [NaOH] = 11,10 mL x 0,02 M = 0,2220 mmol mol HCl sisa = mol OH-titrasi = 0,2220 mmol mol HCl bereaksi
= mol HCl total - mol HCl sisa = 0,20 mmol - 0,2220 mmol = -0,0220 mmol
mol OH-sisa
= mol HCl bereaksi = -0,0220 mmol
mol OH- bereaksi = mol NaOH total - mol OH-sisa
= 1 mmol – mmol – (-0,0220) (-0,0220) mmol = 1,0220 mmol mol OH bereaksi
-
x (konsentrasi OH bereaksi) =
V
campuran
1,0220 mmol
=
100 mL
= 0,0102 M K 5
=
=
=
=
x
x
t a a
0,0102 M 3600 s 0,0122 M 0,0122 0,0102 M
0,0102 43,92 (0,0020 ) 0,0102
mol 1 Ls 1
0,0878
= 0,1162 mol
Tabel yang berisi harga
mol 1 Ls 1
-1
L s-
x
x
a a
dengan waktu
Dimana : a = b = 0,01220 T
x
x
(menit)
x
a a
5
0,0100 M
372,5782
15
0,0101 M
394,2233
30
0,0102 M
98,0392
45
0,0102 M
98,0392
60
0,0102 M
98,0392
5. Menghitung harga k rata-rata k rata-rata (untuk HCL = 10mL) k rata-rata =
k 1
k 2 k 3 k 4 k 5 5
1,2419 0,4329 0,2278 0,1533 0,1162 1 1 mol . L. s 5
=
2,1721 1 1 mol . L. s 5
=
= 0,4344 mol 1 . L. s 1 VII.PEMBAHASAN VII.PEMBAHASAN
Praktikum kali ini yaitu penentuan orde reaksi dan laju reaksi. Laju reaksi adalah cepat lambatnya suatu reaksi berlangsung atau dapat juga dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi per satuan waktu. Konsentrasi biasanya dinyatakan dalam mol per liter. Orde reaksi adalah bilangan pangkat yang menyatakan naiknya laju reaksi akibat naiknya reaksi. Menentukan orde reaksi dari suatu reaksi kimia pada prinsipnya menentukan seberapa besar pengaruh perubahan konsentrasi pereaksi terhadap laju reaksinya.tumbukan efektif merupakan tumbukan yang menghasilkan reaksi, dan energi minimum yang diperlukan supaya reaksi dapat berlangsung disebut energi aktifasi(Ea). Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui orde reaksi dan tetapan laju reaksi yang terjadi pada reaksi penyabuan antara etil asetat (C 2H5COOH) dengan ion hidroksida (OH-). Adapun reaksi yang terjadi adalah: CH3COOC2H5
+ OH-
CH3COO- + C2H5OH
Berdasarkan reksi diatas dapat dilihat bahwa reaksi yang terlibat adalah reaksi orde 2. Suatu reaksi dikatakan berorde dua terhadap salah satu pereaksi jika laju reaksi merupakan pangkat dua dari konsentrasi pereaksi itu. Untuk mengetahui tetapan laju reaksi pada reaksi penyabunan tersebut, dilakukan percobaan dengan menggunakan metode titrasi yaitu titrasi asam basa. Reaksi yang akan diamati dalam percobaan kali ini adalah reaksi penyabunan etil asetat oleh ion hidroksida. Percobaan ini dimulai dengan melakukan penimbangan, dimana massa piknometr yang telah berisi etil asetat dikurangi dengan massa piknometer awal sehingga memperoleh berat dari etil asetat sebesar 8,82 gram. Etil asetat kemudian diencerkan sampai volumenya 250 mL. Dalam percobaan ini, konsentrasi awal etil asetat dengan konsentrasi awal NaOH sama (a = b). Volume NaOH dan Etil Asetat yang dipergunakan dipergunakan dalam praktikum ini juga sama yaitu 50 mL berbanding 50 mL. Larutan etil asetat 0,02 M direaksikan dengan dengan larutan NaOH 0,02 M masing-masing sebanyak 50 mL. Larutan etil asetat dibiarkan bereaksi dengan larutan NaOH, setelah 3 menit campuran larutan direaksikan dengan 20 mL HCL hal itu dilakukan juga selama selang waktu 5 menit, 15 menit, 30 menit, 45menit dan 60 menit. Selama selang waktu tersebut, etil asetat akan bereaksi dengan NaOH, dan selanjutnya setelah selang waktu yang ditentukan, NaOH
yang tersisa dalam campuran direaksikan dengan la rutan HCl 0,02 M. Setelah sisa NaOH dalam campuran dinetralkan oleh larutan HCl, maka kelebihan HCl dititrasi dengan menngunakan basa kuat yaitu larutan NaOH 0,02. Pada titrasi Larutan NaOH bertindak sebagai titran, sedangkan campuran campuran yang mengandung sisa HCl sebagai titrat. Dalam proses titrasi ditambahkan indikator fenolftalein yang berguna untuk mendeteksi titik akhir titrasi, dimana akan terjadi perubahan warna dari bening menjadi merah muda. Proses titrasi dilakukan pada selang waktu reaksi 5, 15, 30, 45, dan 60 menit serta setelah pemanasan (waktu tak terhingga), tujuannya untuk megetahui jumlah HCl yang telah bereaksi dalam campuran etil asetat-NaOH pada selang waktu tersebut. Apabila terlalu lama, maka etil asetat dalam campuran dapat menguap, sehingga volume NaOH yang didapat dalam titrasi tidak tepat. Pemanasan pada campuran etil asetat-NaOH setelah selang waktu 60 menit untuk waktu tak terhingga bertujuan untuk mempercepat reaksi sehingga reaksi penyabunan cepat selesai dan mengetahui konsentrasi awal etil asetat dalam campuran. Etil asetat memiliki sifat yang mudah menguap, sehingga proses titrasi harus dilakukan secepat mungkin. Demikian pula saat proses memipet maupun saat mereaksikan larutan tersebut harus dilakukan secepat mungkin agar tidak terjadi penguapan yang dapat menurunkan volume etil asetat. Pada proses pemanasan sebaiknya indikator PP ditambahkan setelah dilakukan proses pemanasan, hal ini bertujuan agar dapat menunjukkan titik akhir titrasi karena apabila PP ditambahkan sebelum pemanasan maka PP akan menguap. Adapun volume NaOH yang diperlukan untuk menetralkan sisa HCl selama selang waktu reaksi 5, 15, 30, 45 dan 60 menit serta setelah pemanasan (waktu tak terhingga) secara berturut-turut adalah 10,00 mL, 10,55 mL , 11,00 mL , 11,05 mL, 11,10 mL dan 20,80 mL. Kondisi ini menunjukkan bahwa semakin banyak sisa asam (HCl) dalam campuran maka volume NaOH yang diperlukan untuk menetralkan asam tersebut juga semakin banyak, demikian juga apabila semakin sedikit sisa asam (HCl) dalam campuran makan volume NaOH yang diperlukan untuk menetralkan asam tersebut semakin sedikit. Berdasarkan perhitungan dengan menggunakan data yang telah diperoleh, maka diketahui bahwa konsentrasi etil asetat mula-mula yang akan bereaksi dengan NaOH adalah sebesar 0,0122 M. Nilai ini merupakan nilai a yang akan digunakan dalam perhitungan selanjutnya, dimana nilai a = b. Dari perhitungan selanjutnya, diperoleh nilai x (konsentrasi OH - bereaksi) selama selang waktu yang ditentukan yaitu yaitu berturut-turut sebesar 0,0100 M; 0,0101 M; 0,0102 M; 0,0102 0,0102 M dan 0;0102 M. Dari nilai x ini dapat dihitung tetapan laju reaksi (k) yang merupakan jumlah molar (M) konsentrasi ion OH− yang bereaksi pada waktu t. Adapun
nilai tetapan k ini dihitung dengan menggunakan persamaan : k = k =
x
x
t a a
. Dari persamaan
ini diperoleh nilai tetapan k untuk waktu 5, 15, 30, 45 dan 60 menit secara berturut-turut adalah sebesar 1,2419; 0,4329; 0,4329; 0,2278; 0,1533 dan dan 0,1162 mol nilai tetapan k rata-rata sebesar 0,4344 mol
-1
-1
L s -1. Sehingga diperoleh
L s-1 . x
Dari perhitungan, juga diperoleh harga
untuk membuat grafik hubungan antara
x
a a x
x
a a
yang nantinya dipergunakan
(sebagai ordinat) terhadap waktu
(sebagai absis) seperti yang terlihat dibawah ini. 70 60 50 40 30 20 10 0 372.5782 394.2233 98.0392 98.0392 98.0392 98.0392 98.0392
Dalam praktikum ini ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi laju reaksi antara ion hidroksida dengan etil asetat yaitu konsentrasi, luas permukaan, teori tumbukan, waktu serta temperatur. Dengan bertambahnya suatu konsentrasi zat maka laju reaksinya akan semakin cepat pula, sehingga waktu yang diperlukan pun lebih sedikit dibandingkan dengan kecilnya konsentrasi suatu zat. Karena zat yang konsentrasinya kecil atau rendah mengandung jumlah pertikel yang lebih sedikit, sehingga partikel-partikelnya lebih renggang dibandingkan dengan zat yang konsentrasinya besar. Partikel yang susunannya lebih renggang akan jarang bertumbukan sehingga kemungkinan terjadi reaksi kecil. Dapat dilihat perbedaan antara larutan yang dipanaskan dan lautan yang tidak dipanaskan atau antara yang dipengaruhi oleh konsentrasi atau temperatur. Pada larutan yang tidak dipanaskan (dipengaruhi konsentrasi), reaksi larutan berlangsung lambat dan laju reaksinya pun lebih kecil, sebaliknya pada larutan yang dipanaskan (dipengaruhi oleh
temperatur), reaksi larutan berlangsung dengan cepat dan laju reaksinya pun lebih besar. Dalam melakukan percobaan laju reaksi terdapat berbagai kesalahan yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu kurang teliti dalam melakukan perhitungan waktu yang menggunakan stopwatch dan saat memanaskan larutan tidak sesuai dengan suhu yang ditentukan. VIII. KESIMPULAN
1. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi yaitu luas permukaan, konsentrasi, temperatur, waktu dan teori tumbukan. 2. Laju reaksi menyatakan ukuran kelajuan berlangsungnya reaksi kimia, dan dapat ditentukan dengan mengukur laju berkurangnya salah satu pereaksi atau laju terbentuknya suatu produk. 3. Reaksi penyabuan antara etil asetat (C2H5COOH) dengan ion hidroksida (OH -) merupakan reaksi orde reaksi dua. 4. Titrasi asam basa dilakukan bertujuan untuk mengetahui tetapan laju reaksi pada reaksi penyabunan tersebut. 5. Semakin banyak sisa asam (HCl) dalam campuran maka volume NaOH yang diperlukan untuk menetralkan asam tersebut juga semakin banyak, demikian pula sebaliknya. 6. Konsentrasi awal etil asetat ase tat yang digunakan sebesar 0,01220 M 7. Nilai x (konsentrasi OH- bereaksi) selama selang waktu yang ditentukan yaitu berturut-turut sebesar 0,0121 M; 0,0121 M; 0,01275 0,01275 M; 0,0129 0,0129 M dan 0,01298 M 8. Nilai tetapan k untuk waktu 5; 15; 30; 45 dan 60 menit secara berturut-turut berturut -turut adalah sebesar 1,2419; 0,4329; 0,2278; 0,1533 dan 0,1162 mol diperoleh nilai tetapan k rata-rata sebesar 0,4344 mol -1 L s-1.
-1
L s-1.
Sehingga
DAFTAR PUSTAKA
Atkin, P, W. 1990. Kimia 1990. Kimia Fisika Jilid Fisika Jilid 2 Edisi ke-4. ke-4. Jakarta: Erlangga.
Bird, Tony. 1993. Kimia 1993. Kimia Fisika untuk Universitas. Universitas. Jakarta: Gramedia.
Sukardjo. 1989. Kimia 1989. Kimia Fisika. Fisika. Yogyakarta: Bina Aksara.
Karlohadiprodjo, Irma. 1990. Kimia 1990. Kimia Fisik Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta: Gramedia.
Keenan, CW. 1991. Ilmu Kimia Untuk Universitas Jilid 1. 1. Jakarta: Erlangga.
Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Fisika III . Bukit Jimbaran: Jurusan Kimia F.MIPA Universitas Udayana.
LAMPIRAN A. Jawaban Pertanyaan Pertanyaan
1. Karena harga k konstan, maka reaksi penyabunan etil asetat oleh ion hidroksida adalah reaksi orde kedua. 2. Pada suatu sistem yang dapat mengalirkan listrik (kawat atau larutan elektrolit) akan memiliki tahanan,(resistance, R) yang mengikuti Hk. Ohm R Ohm R= =
i
Pada umumnya tahanan hanya bergantung pada temperatur dan jenis media dan tidak tergantung pada besarnya potensial dan arus yang diberikan, tahanan seperti ini disebut sebagai tahanan yang bersifat ohmic. ohmic. Beberapa tahanan dalam elektrokimia bersifat non-ohmic, namun untuk kemudahan dalam pendekatan maka tahanan dalam suatu sistem elektrolit dianggap bersifat ohmic. ohmic. Tahanan adalah suatu besaran yang bersifat ekstensif : karena tahanan merupakan fungsi dari ukuran (dan bentuk). Untuk sistem yang memiliki penampang yang seragam (uniform) dapat berlaku tahanan
jenis, (resistivity, resistivity, ) yang besarnya adalah , dengan A adalah luas area, L
adalah panjang, dan R adalah tahanan. Tahanan jenis adalah suatu besaran yang bersifat intensif. Pada sistem elektrolit lebih mudah bila digunakan pengertian
hantaran (conductance (conductance,, S ) yang merupakan kebalikan dari tahanan, dan juga hantaran jenis, (conductivity (conductivity,, K) yang merupakan kebalikan dari tahanan jenis. Hantaran jenis di rumuskan sebagai
Satuan yang digunakan: Tahanan : Ω (ohm) Tahanan jenis : Ω.m Hantaran : S (siemens) S (siemens) Hantaran jenis : S.m-1 3. Agar tidak menguap, jika ditunda maka tutup labu ukur dengan aluminium foil atau penutupnya. 4. Cara penentuan orde dari suatu reaksi kimia antara lain:
Metode Integral Dengan metode ini, harga k dihitung k dihitung dengan persamaan laju bentuk integral dari data konsentrasi dan waktu.
Metode Grafik Orde suatu reaksi dapat ditentukan dengan cara membuat grafik dari data eksperimen.
Metode Laju-Awal Dalam metode ini dilakukan sederet eksperimen dengan konsentrasi awal yang berbeda-beda. Kemudian dengan membandingkan laju awal, maka dapat ditarik kesimpulan tentang orde reaksi.
5. Energi pengaktifan merupakan energi minimum yang harus dimiliki molekul-molekul pereaksi agar menghasilkan reaksi jika saling bertabrakan. Penentuan energi pengaktifkan secara eksperimen umumnya hampir sama dengan penentuan tetapan laju reaksi pada suhu tertentu. Dari data tetapan laju yang diperoleh akan didapatkan nilai energi pengaktifannya dengan dengan persamaan berikut.
ln k
E A RT
log k
ln A E A
2,303 RT
log A
