Prak Penentuan Energi Aktivasi Reaksi

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA I

PERCOBAAN IX

PENENTUAN ENERGI AKTIVASI REAKSI

(K1-9)

LABORATORIUM KIMIA FISIKA

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2006

(2)

I. TUJUAN

• Dapat menentukan tenaga pengaktifan reaksi ion persulfat dengan ion iodida

• Dapat menentukan tenaga pengaktifan reaksi hidrogen peroksida dengan ion iodida.

II. LANDASAN TEORI

Pada percobaan untuk menentukan tenaga pengaktifan pada reaksi ion persulfat dengan ion iodida, terjadi stokiometri reaksi persulfat dengan ion iodida, yaitu

S2O8= + 2 I_ I2 + 2SO4=

Jika reaksi di atas dijalankan pada kondisi konsentrasi ion iodida yang

konstan, maka reaksi yang terjadi adalah reaksi tingkat satu terhadap persulfat dan laju reaksinya dapat dinyatakan dengan

      =       − = = 8 2 8 2 O S k dt O S d

Jika konsentrasi persulfat awal adalah a dan konsentrasi pada waktu t adalah a-x, maka integrasi persamaan memberikan

            − = n t k n i ₁ 1 1 ln 1 / (1)

Waktu untuk menyelesaikan 1/n bagian reaksi itu dapat diamati dengan menambahkan sejumlah ion tiosulfat dan larutan amilum dalam campuran reaksi. Tiosulfat memberikan efek regenerasi iodida karena terjadi reaksi

2S2O3= + I2 2 I_ + 2S4O6=

Konsentrasi ion iodida dengan demikian adalah konstan dan karena reaksi ini demikian cepat, maka tidak ada yodium yang dibebaskan sampai semua ion tiosulfat telah habis yaitu pada waktu larutan berubah menjadi biru.

Pengaruh temperatur terhadap laju reaksi dinyatakan oleh persamaan Arhenius

(3)

dimana A adalah faktor frekuensi, E adalah tenaga pengaktivan dan T adalah temperatur mutlak.

Dari persamaan (1) dan (2)

B RT E t n)= + ln( 1/ Dimana             − + = n A B 1 1 1 ln ln 1 ln

Waktu untuk berlangsungnya reaksi 1/n bagian dapat diamati untuk konsentrasi-konsentrasi reaktan yang sama pada variasi temperatur T dan grafik ln t 1/n lawan 1/T akan memberikan garis lurus dengan kemiringan E/R

III. ALAT DAN BAHAN

a. Alat :

1. Tabung 100 mL 2 buah

2. Gelas Piala besar atau termostat 3. Pipet Ukur

4. Termometer 5. Pengaduk

b. Bahan :

1. Larutan KI 0,5 M

2. Larutan Kalium Persulfat 0,01 M 3. Larutan H2O2 3%

4. Lempung Na2S2O3 0,1 M

5. Larutan Indikator amilum (segar) 6. Aquades

7. Larutan H2SO4

c. Susunan Alat dan bahan :

Termometer

Termostat

Air es / air hangat Pengaduk

(4)

a. Untuk larutan K2S2O8 0,01 M

b. Untuk larutan H2O2 3%

V. HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

Tabung 2 20 mL K₂S₂O₈ 0,01 M 5 tetes amilum Tabung 1 20 mL KI 0,5 M 1 mL Na₂S₂O₃ 0,01 M

Gelas Piala Besar Di isi air + es + garam

atau air hangat

Di biarkan sampai temperature thermostat

Larutan dalam tabung 1 dimasukan dalam tabung 2

Diaduk dan diukur waktu yang dibutuhkan agar larutan berubah warna

menjadi biru

Diulangi prosedur itu pada temperature 5O_{C, 10} O_C,15 O_C, 20 O_C,25 O_C,30 O_C Tabung 2 20 mL H 2O2 3% 5 tetes amilum Tabung 1 20 mL KI 0,5 M 1 mL Na₂S₂O₃ 0,01 M 2 mL H₂SO₄ 2 M

Gelas Piala Besar Di isi air + es + garam

atau air hangat

Di biarkan sampai temperature thermostat

Larutan dalam tabung 1 dimasukan dalam tabung 2

Diaduk dan diukur waktu yang dibutuhkan agar larutan berubah warna

menjadi biru

Diulangi prosedur itu pada temperature 5O_{C, 10} O_C,15 O_C,

(5)

a. Data Eksperimen

Tabel pengamatan lama waktu reaksi kalium persulfat

No. Suhu t1/n (dalam sekon)

I II Rata-rata 1. 5O_C ₄₇₉ ₄₅₀ _464,5 2. 10O_C ₄₁₂ ₄₂₀ ₄₁₆ 3. 15O_C ₂₅₇ ₂₈₂ _269,5 4. 20O_C ₂₂₅ ₂₆₁ ₂₄₃ 5. 25O_C ₁₀₀ ₂₁₀ ₁₅₅ 6. 30O_C ₉₇ ₁₂₄ ₁₁₀

Tabel pengamatan lama waktu reaksi hidrogen peroksida

No. Suhu t1/n (dalam sekon)

I II Rata-rata 1. 5O_C _27,41 _36,4 _31,905 2. 10O_C _20,38 _24,1 _22,24 3. 15O_C _14,94 _15,2 _15,07 4. 20O_C _9,62 _12,8 _11,21 5. 25O_C _7,32 _10,8 _9,06 6. 30O_C _2,71 ₉ _5,855 b. Hasil Perhitungan

• Untuk percobaan dengan larutan K2S2O8 didapat energi aktivasi

sebesar 40,95 KJ mol-1_{dengan faktor frekuensi sebesar 2,63 .10}4_s-1

• Untuk percobaan dengan larutan H2O2 didapat energi aktivasi

sebesar 45,89 KJ mol-1 _{dengan faktor frekuensi sebesar 3,5. 10}5_s-1

c. Pembahasan

Setelah dilakukan percobaan sesuai dengan prosedur serta di lakukan perhitungan, didapatkan harga-harga Ea dan A seperti yang telah tercantum diatas dimana Ea merupakan energi aktivasi dan A adalah faktor frekuensi.

Dari data pengamatan, tampak bahwa dengan bertambahnya suhu, bertambah cepat pula reaksi terjadi. Kenaikan suhu akan meningkatkan energi-energi dari molekul sehingga makin banyak molekul yang mencapai energi pengaktifan. Selain itu, pengaruh suhu juga menyebabkan partikel begerak lebih cepat sehingga meningkatkan frekuensi tumbukan. Panas merupakan gerak ketidak teraturan suatu zat. Ketika suatu partikel bergerak makin cepat (akibat naiknya suhu) maka kemungkinan bertumbukan dengan molekul lain semakin besar. Namun tidak semua tumbukan akan menghasilkan suatu reaksi. Partikel harus bertumbukan dengan Energi yang lebih tinggi dari energi aktivasi untuk menjamin berlangsungnya suatu reaksi.

Energi aktivasi adalah energi minimum yang diperlukan untuk melangsungkan terjadinya suatu reaksi. Jika partikel-partikel bertumbukan dengan energi yang lebih rendah dari energi aktivasi, tidak akan terjadi

(6)

reaksi. Mereka akan kembali ke keadaan semula. Kita dapat membayangkan energi aktivasi sebagai tembok dari reaksi. Hanya tumbukan yang memiliki energi sama atau lebih besar dari energi aktivasi yang dapat menghasilkan terjadinya reaksi. Walaupun partikel-partikel itu berorientasi dengan baik, kita tidak akan mendapatkan reaksi jika partikel-partikel tersebut tidak dapat bertumbukan melampui energi minimum yang disebut dengan energi aktivasi reaksi. Di dalam reaksi kimia, ikatan-ikatan diceraikan (membutuhkan energi) dan membentuk ikatan-ikatan baru (melepaskan energi). Umumnya, ikatan-ikatan harus diceraikan sebelum yang baru terbentuk. energi aktivasi dilibatkan dalam menceraikan beberapa dari ikatan-ikatan tersebut. Ketika tumbukan-tumbukan tersebut relatif lemah, dan tidak cukup energi untuk memulai proses penceraian ikatan. mengakibatkan partikel-partikel tersebut tidak bereaksi.

Karena energi aktivasi memegang peranan penting dalam menentukan suatu tumbukan menghasilkan reaksi, hal ini sangat berguna untuk menentukan bagaimana macam bagian partikel berada untuk mendapatkan energi yang cukup ketika mereka bertumbukan. Di dalam berbagai sistem, keberadaan partikel-partikel akan memiliki berbagai variasi besar energi. Agar reaksi berlangsung, partikel-partikel harus bertumbukan guna memperoleh energi yang sama atau lebih besar daripada aktivasi energi.

Pada percobaan menggunakan larutan hidrogen peroksida, di gunakan katalis H2SO4. Hidrogen peroksida adalah cairan bening, agak lebih kental

daripada air, yang merupakan oksidator kuat. Katalis adalah suatu zat yang mempercepat suatu laju reaksi, namun ia sendiri, secara kimiawi, tidak berubah pada akhir reaksi. Katalisator dapat mengubah mekanisme reaksi dengan membuat tahapan reaksi yang memiliki energi pengaktifan yang lebih rendah Ketika reaksi selesai, kita akan mendapatkan massa katalasis yang sama seperti pada awal kita tambahkan. Katalisator bereaksi pada satu tahap kemudian dibebaskan pada tahap berikutnya. Karena itulah reaksi yang terjadi pada larutan ini berlangsung relatif cepat.

d. Sumber kesalahan

• Larutan yang di sediakan pada waktu praktikum sudah terkontaminasi sehingga praktikan harus mengulang eksperimen dengan larutan yang berbeda.

• Termometer yang digunakan hanya satu sehingga suhu pada tabung yang lain hanya dalam prediksi.

• Suhu kurang bisa dijaga konstan selama berlangsungnya reaksi akibat mengalirnya panas dari tubuh kita ke tabung, serta gesekan pengaduk yang pasti akan menimbulkan panas.

(7)

VI. KESIMPULAN

Hasil dari percobaan ini dapat disimpulkan :

• Untuk percobaan dengan larutan K2S2O8 didapat energi aktivasi sebesar

40,95 KJ mol-1_{dengan faktor frekuensi sebesar 2,63 . 10}4_s-1

• Untuk percobaan dengan larutan H2O2 didapat energi aktivasi sebesar

45,89 KJ mol-1 _{dengan faktor frekuensi sebesar 3,5. 10}5_s-1

VII. DAFTAR PUSTAKA

•Alberty, R.A. & Daniels, F., 1984, KIMIA FISIKA, jilid 2 (terjemahan), Penerbit Erlangga, Jakarta

•Atkins, P.W., 1990, Physical Chemistry, edisi 4, Oxford University Press. Oxford

•Castellan, G. W., 1983, Physical Chemistry, edisi 3, Adison-Wesley Publishing Company, Singapore

•Hamroy, Muchlas.1999. Kimia fisika I. Yogyakarta: MIPA UGM

•Moore & Pearson, 1987, Chemical Kinetics, John Wiley & sons, New York

VIII. LAMPIRAN

1. Menentukan 1/n

a. Untuk larutan K2S2O8

(8)

S2O8= + 2 I_ I2 + 2SO4=

2S2O3= + I2 2 I_ + 2S4O6=

S2O8= + 2S2O3=_ 2SO4= + S4O6=

Mula-mula 0,2 mmol 0,1 mmol -

-Reaksi 0,05 mmol 0,1 mmol 0,1 mmol 0,05 mmol Setimbang 0,15 mmol - 0,1 mmol 0,05 mmol

awal

O

mmolS

bereaksi

O

mmolS

n

= =

=

8 2 8 2

1

=₀0_,,₂₀05_mmolmmol 4 1 = Jadi nilai n 1

untuk larutan K2S2O8 adalah

4 1

b. Untuk larutan H2O2

Mencari konsentrasi hiderogen peroksida

ρ x x Mr massa i konsentras 100 1000 % = M i konsentras x x i konsentras 97 , 0 1 , 1 100 1000 34 3 = =

Maka kuantitas H2O2 yang digunakan

mmol n mmol x n 4 , 19 ) 20 97 , 0 ( = = Reaksi H2O2 + 2 I_ + 2H+ I2 + 2H2O 2S2O3= + I2 2 I_ + 2S4O6= H2O2 + 2S2O3=_ 2H2O + S4O6=

Mula-mula 19,4 mmol 0,1 mmol -

-Reaksi 0,05 mmol 0,1 mmol 0,1 mmol 0,05 mmol Setimbang 18,9 mmol - 0,1 mmol 0,05 mmol

awal O mmolH bereaksi O mmolH n 2 2 2 2 1 ₌ =₁₉0,05_,₄_mmolmmol =0,0258 Jadi nilai n 1

untuk larutan H2O2 adalah 0,0258

+

-+

(9)

-2. Menentukan Ea dan A

Dari data percobaan t1/n dan T dibuat grafik ln t1/2 dimana T adalah suhu dalam

satuan Kelvin. Dari grafik tersebut akan didapat garis dengan kemiringan tertentu. Persamaan garis tersebut

y = m x +c analog ln t1/n = B T R Ea + 1 dimana             − + = n A B 1 1 1 ln ln 1 ln

Dari rumusan di atas kita akan mendapatkan nilai Ea yang merupakan tenaga pengaktifan reaksi dan A yaitu faktor frekuensi.

a. Untuk Grafik ln t1/n Vs 1/T K2S2O8 dari 5OC sampai 30OC

No. T (K) 1/T(1/K) t(s) ln t 1 278 0,003597 464,5 6,140962 2 283 0,003534 416 6,030685 3 288 0,003472 269,5 5,596568 4 293 0,003413 243 5,493061 5 298 0,003356 155 5,043425 6 303 0,0033 110 4,70048

Grafik ln t1/n Vs 1/T dengan Larutan

K₂S₂O₈ y = 4926x - 11,471 R2_{= 0,9666} 0 1 2 3 4 5 6 7 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034 0,00345 0,0035 0,00355 0,0036 0,00365 1/T (1/K) ln t 1/ n Didapat y = mx +c y= 4926 x-11,417 R E m= a Ea = m.R = 4926 . 8,314 J mol -1_K-1 = 40954,764 J mol-1 = 40,95 KJ mol-1 B = c

(10)

            − + = n A B 1 1 1 ln ln 1 ln             − − = n B A ₁ 1 1 ln ln 1 ln ( )           − − = 4 1 1 1 ln ln 11,417 -1 ln A = -11,417 _-(-1,246) = -10,171 1 ₌₃_,₈_.₁₀−6 A A = 2,63.104_s-1

b. Untuk Grafik ln t1/n Vs 1/T H2O2 dari 5OC sampai 30OC

No. T (K) 1/T(1/K) t(s) ln t 1 278 0,003597 31,905 3,462763 2 283 0,003534 22,24 3,101892 3 288 0,003472 15,07 2,712706 4 293 0,003413 11,21 2,416806 5 298 0,003356 9,06 2,203869 6 303 0,0033 5,855 1,767296

Grafik ln t_1/n Vs 1/T dengan Larutan H₂O₂

y = 5519,6x - 16,406 R2 = 0,9938 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0,0033 0,0033 0,0034 0,0034 0,0035 0,0035 0,0036 0,0036 0,0037 1/T (1/K) ln t 1/ n Didapat y = mx +c = 5519,6x-16,406 R E m= a Ea = m.R = 5519,6 . 8,314 J mol -1_K-1 = 45889,95 J mol-1 = 45,89 KJ mol-1 B = c

(11)

            − + = n A B 1 1 1 ln ln 1 ln             − − = n B A ₁ 1 1 ln ln 1 ln

(

)

      − − = 0258 , 0 1 1 ln ln 16,406 -1 ln A = -16,406 _-(_-3,64434₎ = -12,76166 1 ₌₂_,₆₇_.₁₀−6 A A = 348592,9 s-1 = 3,5. 105_s-1