Laporan Kimia Fisik KI-3141
Dinamika Kimia
PERCOBAAN M-3 LAJU INVERSI GULA
Nama : Kartika Trianita NIM : 10510007
Kelompok : 2
Tanggal Percobaan : 9 November 2012 Tanggal Laporan : 23 November 2012 Asisten : Ocky Bhimantara (10509004)
Arie Satya A. (10509033)
Laboratorium Kimia Fisik
Program Studi Kimia
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Teknologi Bandung
Laju Inversi Gula
I.
Tujuan
Menentukan tetapan laju reaksi orde pertama semu inversi gula sukrosa dengan metode polarisasi.
II.
Teori Dasar
Berbagai struktur transparan tidak simetris memutar bidang polarisasi radiasi. Materi tersebut dikenal sebagai zat optik aktif, misalnya kuarsa dan gula.Pemutaran dapat berupa dextro-rotary (+) bila arahnya sesuai dengan arah jarum jam atau levo-rotary (-) bila arahnya berlawanan dengan jarum jam. Derajat rotasi bergantung pada berbagai parameter seperti jumlah molekul pada lintasan radiasi, konsentrasi, panjangnya pipa polarimeter, panjangnya gelombang radiasi dan juga temperatur.
Polarisasi merupakan proses mengurung vibrasi vektor yang menyusun gelombang transversal menjadi satu arah. Dalam radiasi tak terkutubkan, vektor berosilasi ke semua arah tegak lurus pada arah perambatan. Polarisasi cahaya merupakan vektor gelombang cahaya ke satu arah. Dalam cahaya tak terpolarisasi, medan listrik bervibrasi ke semua arah, tegak lurus pada arah perambatan. Sesudah dipantulkan atau ditransmisikan melalui zat tertentu, maka medan listrik terkurung ke satu arah dan radiasi dikatakan sebagai cahaya terkutub-bidang. Bidang cahaya yang terkutub-bidang dapat diputar bila melewati zat tertentu.
Polarisasi dapat dibagi menjadi dua, yaitu polarisasi konsentrasi yang disebabkan oleh perubahan konsentrasi di sekitar elektroda dan polarisasi overvoltage atau tegangan lebih yang disebabkan oleh jenis elektroda dan proses yang terjadi di permukaan. Gelombang cahaya terpolarisasi terletak pada satu bidang yaitu bidang getar cahaya. Apabila cahaya terpolarisasi dilewatkan pada larutan salah satu enansiomer, maka bidang getarnya akan mengalami perubahan posisi, yaitu berputar ke arah kanan atau kiri. Proses pemutaran bidang getar cahaya terpolarisasi atau pemutaran cahaya terpolarisasi atau disebut juga rotasi optik, sedangkan senyawa yang dapat menyebabkan terjadinya pemutaran cahaya terpolarisasi itu dikatakan mempunyai aktivitas optik.
Untuk memperoleh cahaya terpolarisasi dapat dilakukan dengan 4 cara, yaitu polarisasi dengan penyerapan selektif, polarisasi dengan pemantulan, polarisasi dengan pembiasan cahaya, dan polarisasi dengan hamburan.
III.
Data Pengamatan
T ruang =
0 = 176,1
t (menit) terukur terukur+pemanasan
5 174,25 167,8 10 176,9 171,2 15 174,1 170,65 20 177,05 172,15 25 174,3 167,4 30 174,1 167,4
IV.
Pengolahan Data
t = terukur - 0
t+ = terukur+pemanasan - 0
t (menit) αterukur αt αterukur+pemanasan αt+Δ |αt - αt+Δ| ln(αt - αt+Δ)
5 174,25 -1,85 167,8 -8,3 6,45 1,864080131 10 176,9 0,8 171,2 -4,9 5,7 1,740466175 15 174,1 -2 170,65 -5,45 3,45 1,238374231 20 177,05 0,95 172,15 -3,95 4,9 1,589235205 25 174,3 -1,8 167,4 -8,7 6,9 1,931521412 30 174,1 -2 167,4 -8,7 6,7 1,902107526
Kurva diperoleh
Berdasarkan kurva di atas, diperoleh persamaan garis hasil regresi y = 0,006x + 1,599
m = -k k = -0,006 s-1
V.
Pembahasan
Suatu senyawa optis aktif akan memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan (dextrorotatory). Namun ketika dilakukan di dalam air, pemutaran ke kanan ini dapat berkurang dan dapat mengakibatkan bidang polarisasi cahaya berputar sedikit ke kiri. Proses inilah yang disebut inversi. Pada percobaan ini dilakukan inversi terhadap gula sukrosa. Dalam air, sukrosa akan mengalami reaksi hidrolisis seperti ditunjukkan sebagai berikut.
Sukrosa Fruktosa Glukosa Dalam hal ini, fruktosa lebih kuat dalam reverorotatory (pemutaran ke kiri).
Ada faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi, diantaranya adalah konsentrasi, katalis, suhu, luas permukaan, dan energi aktivasi. Semakin besar konsentrasi, maka semakin cepat pula laju reaksi. Hal ini bersesuaikan dengan persamaan laju reaksi yang menunjukkan hubungan sebanding antara konsentrasi dan laju reaksi. Semakin luas
y = 0.0064x + 1.5995 R² = 0.051 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 ln (α t - α t+ Δ ) t (menit) +H2O
permukaan zat, maka semakin banyak atau besar bidang sentuh zat yang dapat bereaksi, sehingga laju reaksi meningkat. Katalis merupakan zat yang mempengaruhi kecepatan reaksi tanpa mengalami perubahan secara kimia pada akhir reaksi. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi dengan mengubah mekanisme reaksi sehingga reaksi dapat berlangsung lebih cepat karena energi yang dibutuhkan untuk terbentuknya produk lebih kecil. Katalis dapat dibagi atas dua, yaitu katalis homogen (sefasa dengan pereaksi) dan katalis heterogen (beda fasa dengan pereaksi). Pada percobaan ini digunakan asam klorida (HCl) yang berfungsi sebagai katalis homogen yang akan mempercepat laju reaksi. Katalis yang digunakan adalah katalis asam karena fruktosa dan glukosa tidak stabil dalam suasana basa. Dalam suasana netral, reaksi tersebut memiliki waktu paruh 10 minggu. Selain itu, dilakukan pula pemanasan yang akan mempercepat laju reaksi. Pada percobaan ini dilakukan pemanasan pada suhu sekitar 40oC. Suhu yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan terurainya zat, misalnya fruktosa pada 60oC. Dengan adanya asam sebagai katalis dan pemanasan, reaksi dapat berlangsung lebih cepat.
Inversi sukrosa mengikuti hukum laju berikut. [ ]
[ ][ ][ ]
Berdasarkan hukum laju di atas, maka seharusnya inversi sukrosa merupakan reaksi orde tiga. Namun, karena konsentrasi ion H+ dan H2O tetap selama reaksi berlangsung, maka
nilai k, [H+], dan [H2O] dapat menjadi sebuah konstanta yang baru sehingga hukum laju
menjadi mengikuti hukum laju orde pertama. Oleh karena itu, reaksi ini menjadi reaksi orde pertama semu, yaitu reaksi yang berasal dari orde kedua atau lebih (dalam hal ini reaksi orde 3) tetapi mengikuti reaksi orde pertama.
Nilai tetapan laju dapat diperoleh dari hasil regresi kurva ln(αt - αt+Δ) terhadap
waktu. Kurva yang diperoleh tidak linier, namun berbentuk kurva. Hal ini dikarenakan data yang diperoleh tidak valid. Kesalahan ini mengakibatkan hasil regresi tidak tepat. Hal ini dapat dilihat dari nilai R2 kurva yang sangat jauh dari 1. Kesalahan yang terjadi dapat disebabkan karena proses pengukuran sudut pemutaran bidang polarisasi sangat subjektif dan proses pengukuran dengan polarimeter tidak jelas terlihat. Disebabkan kesalahan ini maka diperoleh nilai tetapan yang negatif, yaitu -0,006. Oleh karena reaksi
yang terjadi merupakan reaksi orde satu semu, maka satuan dari tetapan laju reaksi diperoleh adalah s-1.
VI. Kesimpulan
Nilai tetapan laju reaksi orde satu semu untuk inversi sukrosa adalah -0,006 s-1.
VII. Daftar Pustaka
http://staff.ui.ac.id/internal/130674809/material/PENGARUHKATALISISTERHADAP TETAPANLAJU.pdf (23 November 2012; 1.00)
http://www.scribd.com/doc/39382326/polarisasi2 (23 November 2012; 2.20)
Rachma, Annisa. 2006. Kajian Pengaruh Suhu, pH, Waktu, dan Konsentrasi Inhibitor Akar Kawao (Milletia Sericea) Pada Degradasi Sukrosa Oleh Invertase. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
VIII. Lampiran
Jawaban Pertanyaan
1. Mekanisme katalisis oleh ion H+
2. Bila digunakan larutan asam yang konsentrasinya 2 kali lebih besar, maka nilai tetapan laju inversi tetap karena tidak bergantung konsentrasi asam.
3. a. Penentuan orde reaksi
– Metoda coba-coba merupakan penentuan orde reaksi dengan perhitungan dari data konsentrasi dan laju reaksi suatu zat. Pada metoda ini dilakukan trial and error dengan membandingkan data 1 dengan suatu data lainnya dan diperkirakan berapa orde reaksi yang tepat untuk bisa menghasilkan perbandingan laju dari kedua data yang sesuai. - Metoda isolasi: orde reaksi A dilakukan dengan menggunakan data saat B tetap
sehingga dapat diketahui pengaruh A pada laju reaksi. Begitupun sebaliknya untuk B. - Metoda kecepatan awal: menggunakan persamaan log v = log k + n,log C. Tangen
dari awal reaksi sebagai laju awal. Dibuat kurva log v vs log C sehingga dapat diperoleh orde reaksi dan tetapan laju.
b. Tabung katalisa asam-asam
- spesific hydrogen ion catalysis: menggunakan tabung berisi campuran zat dengan asam spesifik yang digunakan dan dikocok-kocok atau dicampurkan keduanya.
