LAPORAN PRAKTIKUM

 PERCOBAAN III

PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

A.  PENDAHULUAN

1.    Tujuan Praktikum

a.    Mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi.

b.    Menghitung energi aktivitas (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius.

2.    Landasan Teori

Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan oleh suatu reaksi kimia agar dapat berlangsung. Energi aktivasi memiliki simbol Ea dengan E menotasikan energi dan a yang ditulis subscribe menotasikan aktivasi. Kata aktivasi memiliki makna bahwa suatu reaksi kimia membutuhkan tambahan energi untuk dapat berlangsung.

Dalam kinetika, suatu reaksi berlangsung melalui beberapa tahap. Diawali dengan tumbukan antar partikel reaktan. Setelah reaktan bertumbukan, maka akan terjadi penyusunan ulang ikatan dalam senyawa reaktan menjadi susunan ikatan yang berbeda ( membentuk senyawa produk ). Dalam penyusunan ini, akan ada pemutusan ikatan dan pembentukan ikatan yang baru, yang membutuhkan sejumlah energi. Ketika beberapa ikatan reaktan putus dan beberapa ikatan baru terbentuk, tercapailah suatu keadaan dimana dalam sistem terdapat sejumlah reaktan dan produk. Keadaan ini kita sebut sebagai transisi kompleks. Proses untuk mencapai keadaan transisi kompleks membutuhkan energi yang disuplai dari luar sistem. Energi inilah yang disebut dengan energi aktivasi. (Atkins, 1994)

Pada tahun 1889 Arrhenius mengusulkan sebuah persamaan empirik yang menggambarkan pengaruh suhu terhadap konstanta laju reaksi. Persamaan yang diusulkan adalah :

K = konstanta laju reaksi

A = faktor freakuensi

Ea = energi aktivasi

Persamaan tersebut dalam bentuk logaritma dapat ditulis :

Dari persamaan di atas terlihat bahwa kurva ln K sebagai fungsi dari 1/T akan berupa garis lurus dengan perpotongan (intersep) ln A dan gradien –Ea/R (Tim Dosen Kimia Fisik, 2013).

Kedua faktor A dan Ea dikenal sebagai parameter Arrhenius. Plot dari log K terhadap T^-1 adalah linear untuk sejumlah besar reaksi dan pada temperatur sedang., hubungan antara energi aktivasi suhu dan laju reaksi dapat dianalisis dalam bentuk grafik ln k vs 1/T dengan gradien –(Ea/RT) dan intersep ln A.       

(Sri Mulyani,dkk,2003)

Beberapa faktor yang mempengaruhi energi aktivasi adalah sebagai berikut :

1.    Suhu : Fraksi molekul-molekul mampu untuk bereaksi dua kali lipat dengan peningkatan suhu sebesar 10^oC .

2.    Faktor frekuensi : Dalam persamaan ini kurang lebih konstan untuk perubahan suhu yang kecil.

3.    Katalis : Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi aktivasi yang lebih rendah (Castellan, 1982).

B.  Metode

3.    Alat dan Bahan

-       Alat                                                 - Bahan

a.    Rak tabung reaksi 1 buah          a. Na2S2O8 atau H2O2 0,04M           

b.    Tabung reaksi 10 buah               b. KI 0,10M

c.    Gelas piala 600 ml 1 buah          c. Na2S2O3 0,001M

d.   Gelas kimia kecil 2 buah            d. Larutan amilum 1%

e.    Pipet ukur 10 ml                        e. Es Batu

f.     Stopwatch

g.    Termometer 2 buah

h.    Pengaduk 1 buah

i.      Gelas ukur 2 buah

j.      Pipet tetes 2 buah

4.    Cara Kerja

a.    Menyiapkan sistem sesuai yang tertera di bawah ini :

                                                                   

 

                                                                             

menjalankan stopwatch dan mencatat waktu yang diperlukan campuran sampai warna biru pertama kali tampak. (mencatat suhu awal dan akhir dan suhu reaksi yang merupakan rata-rata kedua suhu). Mengulangi percobaan untuk suhu yang lain

5.        Data Pengamatan

No	Suhu Awal (OC)			Suhu Akhir	Rerata Suhu (K)	Waktu (detik)
	Tbg 1	Tbg 2	camp
1	20	20	20	23	21,5	29,4
2	25	25	27	25	26	27,50
3	30	30	30	29	29,5	24,07
4	35	35	35	33	34	21,12
5	40	40	39	39	39,5	19,11

6.        Cara analisis data

a.    Perhitungan

mgrek H₂O₂     = M . V . val

                              = 0,04 x 5 x 2 = 0,4 mgrek

mgrek KI         = M . V . val

                             = 0,1 x 10 x 1 = 1 mgrek

mgrek Na₂S₂O₃ = M . V . val

                               = 0,001 x 1 x 2 = 0,002 mgrek (pereaksi pembatas)

Mgrek H₂O₂ yang bereaksi = mgrek Na₂S₂O₃

b.    Menghitung nilai k

c.    Menghitung nilai 1/T

d.   Perhitungan Ea

Dari kurva diperoleh persamaan y = -2054,5x + 1.3048

R² = 0.9915

m = 2054,5

Maka m = Ea/RT

Ea = - (m x R) = - (2054,5 x 8,314) = 17081/1000 = 17,081 kJ/mol

7.    Hasil Analisis data

No.	Rerata suhu (K)	1/T	K	Ln K
1.	21,5	0,00341	0,00339	-5,685925358
2.	26	0,00336	0,00363	-5,618522631
3.	29,5	0,00330	0,00415	-5,484646945
4.	34	0,00325	0,00473	-5,353830076
5.	39,5	0,00319	0,00523	-5,253344001

8.    Analisis data dan Pembahasan

Pada praktikum kimia fiska, percobaan yang dilakukan oleh kelompok 3 adalah percobaan tentang persamaan Arrhenius dan energi aktivasi. Praktikum ini bertujuan agar mahasiswa dapat mengetahui bagaimana pengaruh suhu terhadap laju reaksi, dan mahasiswa dapat menghitung energy aktivasi dari hasil pengamatan yang telah dilakukan dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Dalam percobaan yang kami lakukan kali ini yaitu mengamati terjadinya pengaruh suhu terhadap suatu reaksi, di mana suhu dalam percobaan ini kami variasikan. Suhu yang kami variasikan yaitu antara (20^oC - 40^oC). Larutan yang digunakan dalam percobaan ini adalah larutan H₂O₂, larutan H₂O_, larutan KI, larutan Na₂SO₄, dan larutan Kanji atau amilum.

Energi aktivasi merupakan energi minimum yang dibutuhkan oleh suatu reaksi kimia agar dapat berlangsung. Energy aktivasi dapat ditentukan dengan mengolah data dari grafik hubungan  ln k dan 1/T dengan berdasarkan persamaan Arrhenius yang didapat dari data percobaan. Sehingga praktikan dapat melakukan percobaan berulang dengan mengukur ln k reaksi dari temperatur yang bervariasi untuk memperoleh data yang akan diolah dalam persamaan tersebut.

Percobaan ini dilakukan dengan mereaksikan antara larutan H₂O₂ yang diencerkan dengan aquades pada tabung 1 dan campuran KI, Na₂S₂O₃ dan larutan amilum 1% pada tabung 2. Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi dan menghitung energi aktivasi menggunakan persamaan Arrhenius. Sistem yang terdiri dari tabung 1 dan tabung 2 pertama kali harus disamakan suhunya. Suhu pengamatan dalam percobaan ini yaitu 0-40˚C dan kita memilih suhu 20˚C , 25˚C, 30˚C, 45˚C dan 40˚C. Suhu pengamatan dalam percobaan ini adalah 40^oC Suhu kedua larutan dibuat sama karena kita akan mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi.

Larutan amilum dalam percobaan ini digunakan sebagai indikator adanya I₂. I₂ akan bereaksi dengan amilum setelah Na₂S₂O₃ pada campuran habis bereaksi dan hal ini dijadikan sebagai waktu akhir reaksi, waktu dimana muncul warna biru pertama kali (waktu awal reaksi saat kedua tabung dicampur). Larutan amilum yang digunakan dibuat sesaat sebelum percobaan karena larutan ini mudah rusak. Penyebab terbentuknya warna biru adalah karena penambahan H₂O_2.  H₂O₂ berfungsi sebagai oksidator yang akan menjadi H₂O sedangkan KI sebagai penghasil I₂ jika direaksikan dengan H₂O₂. Dengan kata lain, penambahan H₂O₂ pada percobaan ini bertugas untuk mengoksidasi I^- menjadi I₂, lalu I₂ ini akan diikat oleh S₂O₃^2-, pada pengikatan ini warna larutan masih belum biru, namun setelah S₂O₃^2- ini habis bereaksi, maka I₂ akan lepas dan akan berikatan dengan I^- yang akan membentuk I₃^-. Warna biru mulai terbentuk saat I₃^- berikatan dengan amilum. Amilum yang digunakan haruslah amilum yang baru dibuat, karena amilum yang telah lama dibuat memiliki kemungkinan perubahan struktur karena pengaruh luar.

 Dari percobaan tersebut, variabel bebasnya adalah suhu sedangkan variabel terikatnya adalah waktu. Sehingga didapat semakin tinggi suhunya maka waktu reaksinya akan semakin cepat dan perubahan warna yang terjadi akan semakin cepat pula. Hal ini terjadi karena semakin tinggi suhu maka energy kinetik suatu patikel akan meningkat. Sehingga pergerakan partikel untuk menimbulkan tumbukan efektif semakin besar juga. Dan sebaliknya jika reaksi dilakukan pada suhu rendah, reaksi akan semakin lambat. Suhu maksimum yang digunakan dalam percobaan ini adalah 40^OC sebab pada suhu lebih dari 40^OC, larutan amilum yang ada akan menjadi rusak, sehingga ion iodide yang terbentuk dari perubahan iodium tidak dapat terdeteksi dengan baik.

Dari percobaan suhu kamar adalah 28^oC dan suhu campuran air dan es adalah 20^oC dan diperoleh bahwa untuk suhu 20^oC waktu yang diperlukan yaitu  29,4 detik, suhu 25^oC = 27,50 detik, suhu 30^oC = 24,07 detik, suhu 35^oC = 21,12  detik dan suhu 40^oC = 19,11 detik. Dari lima sistem dapat disimpulkan bahwa suhu berbanding terbalik dengan waktu sesuai dengan teori karena reaksi berlangsung lebih cepat jika suhu tinggi akibat tumbukan semakin banyak karena gerakan semakin cepat dan komposisi H₂O₂ yang berubah menyebabkan waktu yang diperlukan lebih sedikit. Percobaan suhu umumnya memperngaruhi harga tetapan laju k. Jika suhu dinaikkan maka harga k akan meningkat dan sebalikknya jika suhu diturunkan maka harga k akan menurun. Dari harga k akan dapat dihitung energy aktivasinya.

Dari grafik Ln k dan 1/T tersebut diperoleh Ea = 17,081  kJ/mol. Hubungan energi aktivasi dengan laju reaksi adalah berbanding terbalik. Semakin besar energy aktivasi maka laju reaksinya semakin lambat karena nergi minimum untuk terjadi reaksi semakin besar

Faktor yang mempengaruhi energy aktivasi (Ea) yaitu suhu, factor frekuensi (A), katalis. Semakin kecil harga ln k maka harga 1/T rata-rata semakin besar. Ini membuktikan bahwa semakin tinggi temperature maka energy aktivasinya akan semakin kecil dan semakin sedikit waktu yang diperlukan sehingga akan memperbesar harga laju reaksi. Hal ini sesuai dengan teori di mana energy aktivasi berbanding terbalik dengan laju reaksi.

Reaksi yang terjadi:

2H₂O₂       +2I^-                              2H₂O + O₂ + I₂ + 2e

I₂ + 2S₂O₃^2-                                   2I^- + S₄O₆^2-

I₂ + I^-                                            I₃^-

I₃^- + amilum                                   warna biru

C.       PENUTUP

9.    Simpulan dan Saran

§  Kesimpulan

1.    pada percobaan ini, untuk suhu yang dipelajari, reaksi itu berbanding lurus dengan temperature sehingga mengalami persamaan Arrhenius.

2.    Semakin besar suhu maka waktu yang diperlukan adalah semakin kecil

3.    Energi aktivasi dari percobaan ini adalah dengan intersep

§  Saran

1.      Sebelum melakukan percobaan, hendaknya praktikan menyiapkan alat dan bahan terlebih dahulu dan mengecek apakah alatnya ada yang rusak atau tidak.

2.      Praktikan harus menguasai materi sebelum melakukan praktikum.

3.      Praktikan teliti dan cermat dalam melakukan pengukuran.

10.      Daftar Pustaka

Tim Dosen Kimia Fisik.2013. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik.Semarang: Jurusan Kimia FMIPA UNNES

Castellan GW.1982.Physichal Chemistry. Third Edition. New York : General Graphis Services.

Atkin PW. 1999.Kimia Fisika. Edisi ke 2 Kartahadiprodjo Irma I, penerjemah; Indarto Purnomo Wahyu, editor Jakarta : Erlangga. Terjemahan dari : Physichal Chemistry

Sri Mulyani dan Hendrawan.2003. Kimia Fisika II. Common Textbook Edisi Revisi. IMSTEP.

                                                                                  Semarang, 27 September 2013

Mengetahui

Dosen Pengampu                                                                  Praktikan

Ir. Sri Wahyuni,M.Si                                                            Etika Rosiani

                                                                                              NIM. 4301411051

11.         Jawaban Pertanyaan

1.      Alasan yang mungkin menyebabkan terjadinya penyimpangan apabila suhu diatas 40^oC adalah dikhawatirkan amilum yang ada pada larutan akan mengalami perubahan struktur yang dapat menyebabkan kerusakan, sehingga ion iodide yang terbentuk dari perubahan yodium tidak dapat terdeteksi dengan baik.

2.      Energi aktivasi dipengaruhi oleh temperature karena fraksi molekul-molekul mampu untuk bereaksi dua kali lipat dengan peningkatan suhu sebesar 10oC

3.      Kurva selalu linier pada temperatur 0-40^oC hal ini dikarenakan persamaan empirik pengaruh temperature terhadap konstanta laju reaksi