Praktikum Laju Reaksi dan Energi Aktivasi

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 S2O8^2- - 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 T (K) 1/T ln 1/waktu

1. 10˚C 37,08

2. 21,5˚C 31,87

3. 28˚C 25,23

4. 39,5˚C 16,26

5. 49˚C 3,06

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 , 04 22 M x ml 5 ml

= 0,0091 M

[Na2S2O8] bereaksi =

M

Valensi x V total = 2 0 x ,04 22 m ml

= 9,09 x 10⁻⁴ M

➢ Mencari nilai K

K = [

Na 2 S 2 O 8

]

bereaksi

[

Na 2 S 2 O 8

]

awal x waktu

● 37,08 detik

K

= 0,0091 9 ,09 M x x 10 37

⁻⁴

,08 M dtk

= 0,002693 ln K = -5,9170

● 31,87 detik

K =

9 ,09 x 10

⁻⁴

M 0,0091 M x 31 ,87 dtk

= 0,003134 ln K = -5,7654

● 25,23 detik

K =

9 ,09 x 10

⁻⁴

M 0,0091 M x 25 ,23 dtk

= 0,003959 ln K = -5,5317

● 16,26 detik

K =

9 , 09 x 10

⁻⁴

M 0,0091 M x 16 , 26 dtk

= 0,006143

ln K = -5,0924

● 3,06 detik

K =

9 , 09 x 10

⁻⁴

M 0,0091 M x 3 ,06 dtk

= 0,032643 ln K = -3,4221

➢ Menghitung nilai 1/T

● T = 10℃

1

T = 1

10

℃+273

=

0,003533

● T = 21,5℃

1

T = 21 , 5

_℃

1

+

273 =

^0,003395

● T = 28℃

1

T = 1

28

℃+273

=

0,003322

● T = 39,5℃

1

T = 39 ,5

_℃

1

+

273

^{= 0,0032}

● T = 49℃

1

T = 1

49

℃+273 ^{= 0,0031}

Kurva hubungan In K dengan 1/T

0.003 0.0031 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035 0.0036

-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

f(x) = − 5270.39665307419 x + 12.2992929216756 R² = 0.767289370707978

Kurva hubungan ln K dengan 1/T

1/T

ln K

➢ Perhitungan Ea

Dari kurva diperoleh persamaan m =

ln K =

- Ea R x T 1

+ ln A maka m = -Ea/R Ea = - ( m x R )

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 – 50

⁰

C. untuk suhu 10-20

⁰

C menggunakan bantuan es. Petama menyiapkan dua buah tabung reaksi untk setiap variasi suhu. Tabung pertama diisi dengan

mencampurkan antara larutan H

2

O

2

dan H

2

O. Sedangkan untuk tabung kedua diisi dengan KI, Na

2

S

2

O

3

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.

X. Kesimpulan XI. Daftar Pustaka

➢ 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 , 04 22 M x ml 5 ml

= 0,0091 M

[Na2S2O8] bereaksi =

M

Valensi x V total = 2 0 x ,04 22 m ml

= 9,09 x

10

^{−4 M}

➢ Mencari nilai K

K = [

Na 2 S 2 O 8

]

bereaksi

[

Na 2 S 2 O 8

]

awal x waktu

● 37,08 detik

K

= 0,0091 9 ,09 M x x 10 37

⁻⁴

,08 M dtk

= 0,002693 ln K = -5,9170

● 31,87 detik

K =

9 ,09 x 10

⁻⁴

M 0,0091 M x 31 ,87 dtk

= 0,003134 ln K = -5,7654

● 25,23 detik

K =

9 ,09 x 10

⁻⁴

M 0,0091 M x 25 ,23 dtk

= 0,003959 ln K = -5,5317

● 16,26 detik

K =

9 , 09 x 10

⁻⁴

M 0,0091 M x 16 , 26 dtk

= 0,006143 ln K = -5,0924

● 3,06 detik

K =

9 , 09 x 10

⁻⁴

M 0,0091 M x 3 ,06 dtk

= 0,032643 ln K = -3,4221

➢ Menghitung nilai 1/T

● T = 10℃

1

T = 1

10

℃+273

=

0,003533

● T = 21,5℃

1

T = 21 , 5

_℃

1

+

273 =

^0,003395

● T = 28℃

1

T = 1

28

℃+273

=

0,003322

● T = 39,5℃

1

T = 39 ,5

_℃

1

+

273

^{= 0,0032}

● T = 49℃

1

T = 1

49

℃+273 ^{= 0,0031}

kurva disini

➢ Perhitungan Ea

Dari kurva diperoleh persamaan m =

ln K =

- Ea R x T 1

+ ln A maka m = -Ea/R Ea = - ( m x R )

Dafpus

- 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