ARRHENIUS
I. Tujuan Praktikum
- Menjelaskan hubungan kecepatan reaksi dengan suhu
- Menentukan energi aktivasi dengan menggunakan persamaan Arrhenius II. Perincian Kerja
- Melakukan pengamatan terhadap kecepatan reaksi berdasarkan suhu - Melakukan perhitungan energi aktivasi pada reaksi
III. Alat
- Gelas kimia 1000, 500, 250, 100 ml - Erlenmeyer 100 ml
- Labu ukur 100 ml - Corong kaca - Termometer - Pipet ukur 5, 10 ml - Batang pengaduk - Spatula
- Bola hisap - Tabung reaksi - Penjepit - Penangas air IV. Bahan
- Larutan Na2S2O8 0,04 M - Larutan KI 0,1 M
- Larutan tio sulfat 0,001 M - Larutan kanji/Amilum 3%
- Es batu
V. Dasar Teori
Proses untuk mencapai keadaan transisi kompleks membutuhkan energi yang disuplai dari luar sistem. Energi inilah yang disebut dengan energi aktivasi (dalam kimia, disebut juga sebagai energi permulaan). Pada reaksi endoterm ataupun eksoterm, keduanya memiliki energi aktivasi yang positif, karena keadaan transisi kompleks memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dari reaktan
(Castellan, 1982).
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 (Vogel,1994).
Dalam reaksi endoterm, energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan dan sebagainya disuplai dari luar sistem. Pada reaksi eksoterm, yang
membebaskan energi, ternyata juga membutuhkan suplai energi dari luar untuk mengaktifkan reaksi tersebut (Atkins,1999).
Energi aktivasi biasanya dinotasikan dalam Ea, dan diberikan dalam satuan kj/mol. Menurut Arrhenius, tetapan laju bergantung pada suhu dan energi aktivasi berdasarkan persamaan berikut.
K = konstanta laju reaksi A = faktor frekuensi Ea = energi aktivasi
Persamaan tersebut dalam bentuk logaritma dapat ditulis :
Persamaan tersebut analog dengan persamaaan garis lurus, yang sering disimbolkan dengan y = mx + c, maka 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 (Tim Dosen Kimia Fisik,2011) III.
Suatu reaksi kimia dapat terjadi apabila terdapat tumbukan antar molekul zat-zat yang bereaksi. Tidak semua tumbukan menyebabkan
berlangsungnya reaksi. Dalam teori tumbukan, diasumsikan bahwa laju reaksi berbanding lurus dengan jumlah tumbukan antar molekul. Hal ini menjelaskan pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi (Chrysand, 2012).
Setiap molekul yang bergerak memiliki energi kinetik. Semakin cepat bergerak, semakin besar energi kinetiknya. Ketika molekul bertumbukan, bagian dari energi kinetik diubah menjadi energi getaran. Jika energi kinetik awal besar maka molekul yang bertumbukkkan akan bergetar sangat kuat sehingga mampu memecahkan ikatan kimia. Jika energi kinetik awal kecil, maka molekul hanya akan terpental satu sama lain. Reaksi kimia dapat berlangsung apabila molekul yang bertumbukan memiliki energi kinetik total yang sama atau lebih besar dari energi aktivasi. Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan oleh suatu reaksi kimia agar dapat berlangsung (Castellan, 1982).
Apabila energi kinetik kurang dari energi aktivasi, molekul yang merupakan reaktan akan tetap utuh dan tidak ada perubahan dari hasil
tumbukan. Energi aktivasi pertama kali diperkenalkan oleh Svante Arrhenius.
Energi aktivasi mempunyai lambing Ea dengan satuan kilo joule per mol.
Tahun 1889, Arrhenius mengusulkan persamaan yang menjelaskan pengaruh temperatur terhadap konstanta laju reaksi. Persamaan tersebut, yaitu: Ea.
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◦C. Hal ini menyebabkan laju reaksi berlipat ganda.
2. Faktor frekuensi
Dalam persamaan ini kurang lebih konstan untuk perubahan suhu yang kecil.
Perlu dilihat bagaimana perubahan energi dari fraksi molekul sama atau lebih dari energi aktivasi.
3. Katalis
Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi aktivasi yang lebih rendah (Castellan : 1982).
VI. Prosedur Kerja
1. Disiapkan system sesuai yang tertera dibawah ini :
● Sistem 1 :
Tabung 1 : - 5 ml S2O82- - 5 ml H2O
● Sistem 2 :
Tabung 2 : - 10 ml I- - 1 ml S2O3-
- 1 ml kanji/amilum
2. Kedua tabung reaksi diletakkan dalam gelas piala 500 ml yang berisi air sesuai dengan suhu pengamatan, sampai masing-masing tabung 1 dan tabung 2 suhunya sama dengan suhu pengamatan. Untuk pengamatan suhu 0˚C-20˚C dilakukan dengan bantuan es.
3. Ketika larutan mulai dicampurkan dari tabung 2 ke tabung 1, dinyalakan stopwatch
4. Dimatikan stopwatch ketika larutan bereaksi menjadi warna biru untuk pertama kali
5. Dicatat waktu yang didapatkan
6. Dilakukan lagi prosedur dengan variasi suhu 0˚C-50◦C
VII. Data Pengamatan
No. Suhu, ˚C Waktu reaksi, dtk
K ln K 1/T
1. 10˚C 37,08 0,00269
3
-5,9170 0,003533
2. 21,5˚C 31,87 0,00313
4
-5,7654 0,003395
3. 28˚C 25,23 0,00395
9
-5,5317 0,003322
4. 39,5˚C 16,26 0,00614
3
-5,0924 0,0032
5. 49˚C 3,06 0,03264
3
-3,4221 0,0031
VIII. Perhitungan
➢ Mencari nilai Mgrek Mgrek = M . V . Valensi
● Mgrek NaS2O8
Mgrek = 0,04 M . 5 ml . 2
= 0,4 Mgrek
● Mgrek KI
Mgrek = 0,1 M . 10 ml . 1
= 1 Mgrek
● Mgrek Na2S2O3
Mgrek = 0,001 M . 1 ml . 2
= 0,002 Mgrek
➢ Mgrek Na2S2O8 yang bereaksi = Mgrek Na2S2O3 [Na2S2O8] awal = M x ml
V total = 0,04M x5ml 22ml
= 0,0091 M
[Na2S2O8] bereaksi = M
Valensi x V total = 0,04m 2x22ml
= 9,09 x 10−4 M
➢ Mencari nilai K
K = [Na2S2O8]bereaksi [Na2S2O8]awal x waktu
● 37,08 detik
K = 9,09x10−4M 0,0091M x37,08dtk
= 0,002693 ln K = -5,9170
● 31,87 detik
K = 9,09x10−4M 0,0091M x31,87dtk
= 0,003134 ln K = -5,7654
● 25,23 detik
K = 9,09x10−4M 0,0091M x25,23dtk
= 0,003959 ln K = -5,5317
● 16,26 detik
K = 9,09x10−4M 0,0091M x16,26dtk
= 0,006143
ln K = -5,0924
● 3,06 detik
K = 9,09x10−4M 0,0091M x3,06dtk
= 0,032643 ln K = -3,4221
➢ Menghitung nilai 1/T
● T = 10℃
1
T = 1
10℃+273 = 0,003533
● T = 21,5℃
1
T = 1
21,5℃+273 = 0,003395
● T = 28℃
1
T = 1
28℃+273 = 0,003322
● T = 39,5℃
1
T = 1
39,5℃+273 = 0,0032
● T = 49℃
1
T = 1
49℃+273 = 0,0031
Kurva hubungan In K dengan 1/T
Dari kurva didapatkan persamaan y = -5270 x +12,299 (y = mx + b)
➢ Perhitungan Ea
Dari kurva diperoleh persamaan y = -5270x +12,299 (y = mx + b) m = -5270
ln K = - Ea R x1
T + ln A maka m = -Ea/R Ea = - ( m x R )
= - (-5270 x 8,314J/mol)
= 43814,78 J/mol
= 43,81478 kj/mol IX. Pembahasan
Dalam praktikum kali ini, praktikan melakukan percobaan persamaan Arrhenius dan energi aktivasi. Pada percobaan Arrhenius dan energi aktivasi ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap laju reaksi dan dapat menghitung energi aktivasi dari data hasil percobaan yang didapat dengan menggunakan persaman Arrhenius.
Pada percobaan ini dilakukan variasi untuk suhu yang digunakan antara 10 – 500C. untuk suhu 10-200C menggunakan bantuan es. Petama menyiapkan dua buah tabung reaksi untk setiap variasi suhu. Tabung pertama diisi dengan
mencampurkan antara larutan H2O2 dan H2O. Sedangkan untuk tabung kedua diisi dengan KI, Na2S2O3 dan larrutan amilum. Suhu pada sistem yang ada pada tabung 1 dan tabung 2 disamakan terlebih dahulu. Setelah suhu masing-masing tabung sama lalu mencampurkan kedua larutan hingga terbentuk warna biru untuk pertama kalinya dan mencatat waktunya dengan stopwatch. Waktu ketika terjadi perubahan warna ini yang digunakkan sebagai waktu reaksi. Waktu reaksi ini digunakan untuk menghitung nilai K dan ln K, serta suhu campuran yang terbentuk akan digunakan untuk menghitung 1 / T dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Setelah memperoleh harga dari masing-masing variabel dapat diperoleh suatu grafik persamaan Arrhenius dengan hubungan antara 1/ T pada sumbu x dan ln K pada sumbu Y.
Dari hasil percobaan, pada saat mencampurkan larutan tabung 1 dan tabung 2 terjadi reaksi perubahan warna biru pertama kali. Perubahan warna tersebut sangat dipengaruhi oleh suhu yang digunakan. Semakin tinggi temperatur yang
digunakan, maka semakin cepat reaksi yang terjadi. Berdasarkan teori tumbukan, energi kinetik yang lebih besar akan membuat tumbukan antar partikel akan menjadi lebih sering, sehingga reaksi akan lebih cepat berlangsung. Pada temperatur yang lebih tinggi, ion-ion pereaksi akan memiliki energi yang lebih besar. Faktor yang mempengaruhi energi aktivasi (Ea) yaitu suhu, faktor frekuensi (A), katalis. Semakin kecil harga Ln k maka harga 1/T rata-rata semakin besar. Ini membuktikan bahwa semakin tinggi temperatur maka energi aktivasinya akan semakin kecil dan semakin sedikit waktu yang diperlukan sehingga akan
memperbesar harga laju reaksi. Hal ini sesuai dengan teori dimana energi aktivasi berbanding terbalik dengan laju reaksi.
Berdasarkan data yang diperoleh, pada suhu 10˚C waktu yang diperoleh 37,08 detik, K = 0,002693, ln K = -5,9170, 1/T = 0,003533 ; suhu 21,5˚C waktu yang diperoleh 31,87 detik, K = 0,003134, ln K = -5,7654, 1/T = 0,003395 ; suhu 28˚C waktu yang diperoleh 25,23 detik, K = 0,003959, ln K = -5,5317, 1/T = 0,003322 ; suhu 39,5˚C waktu yang diperoleh 16,26 detik, K = 0,006143, ln K = -5,0924, 1/T
= 0,0032 ; Suhu 49˚C diperoleh waktu 3,06 detik, K = 0,032653, ln K = -3,4221, 1/T = 0,0031. Dari data tersebut dapat diketahui bahawa semakin Dari data tersebut dapat diketahui bahwa semakin suhunya naik maka waktu yang
diperlukan untuk bereaksi adalah semakin sedikit atau suhu berbanding terbalik dengan waktu. Perubahan suhu umumnya mempengaruhi harga tetapan laju k.
Jika suhu dinaikan maka harga k akan meningkat dan sebaliknya. Dari harga k tersebut maka akan dapat dihitung energi aktivasi. Energi aktivasi yang
didapatkan dari persamaan kurva yaitu 43,81478 kj/mol.
X. Kesimpulan
Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
- Hubungan kecepatan reaksi dengan suhu berbanding lurus, semakin tinggi suhu, semakin cepat reaksi yang terjadi
- Energi aktivasi menggunakan persamaan Arrhenius yaitu 43,81478 kj/mol.
XI. Daftar Pustaka
- Atkins PW. 1999. Kimia Fisika. “Ed ke-2 Kartahadiprodjo Irma I, penerjemah
; Indarto Purnomo Wahyu, editor. Jakarta : Erlangga. Terjemahan dari : Physichal Chemistry.
- Castellan GW. 1982. Physichal Chemistry. Third Edition. New York : General Graphic Services.
- Vogel. 1994. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran (EGC).
- Tim Dosen Kimia Fisik. 2011. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik.
Semarang : Jurusan Kimia FMIPA UNNES.
- Oktarian, Chrysand. 2012. Teori Tumbukan dan Energi Aktivasi.
Diakses dihttp://indoherbals.co.id/demo/skripsikimia/page/detail/37/72/teori- tumbukan-dan-energi-aktivasi.html pada tanggal 1 Mei 2023.
- Melykhatun, dkk. 2010. KIMIA FISIKA PERSAMAAN ARRHENIUSDAN ENERGI AKTIVASI. Diakses https://adoc.pub/laporan-persamaan-arrhenius- dan-energi-aktivasi.html pada tanggal 1 Mei 2023
