PENGARUH SUHU TERHADAP KONVERSI, KONSTANTA LAJU REAKSI dan KONSTANTA KESETIMBANGAN PADA REAKSI ESTERIFIKASIBella Anggita, Erdita Yugo P, Farhan Ramadhan, Muhammad RizaJurusan Teknik Kima, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Smarang Jl. Prof Soedarto 50239 Semarang, Telp./Fax. 024-7460058AbstrakEsterifikasi merupakan suatu cara untuk pembentukan ester dengan cara mereaksikan antara asam asetat dengan alkohol yang akan menghasilkan ester dan air. Reaksi ini bersifat eksotermis, reversible dan umumnya berjalan sangat lambat sehingga memerlukan katalis agar diperoleh ester yang maksimal sehingga perlu dipelajari faktor-faktor menurut berbagai tinjauan dan melakukan berbagai percobaan guna mengetahui berbagai variable proses yang berpengaruh terhadap proses esterifikasi tersebut. Variabel berubah pada percobaan ini adalah suhu yaitu 50o C dan 60oC. Berdasarkan data hasil percobaan diketahui bahwa semakin bertambah waktu, konversi reaksi akan semakin besar, namun akan tercapai kondisi steady state dimana konversi tidak lagi berubah terhadap waktu. Secara keseluruhan konversi pada suhu 60o lebih tinggi daripada reaksi pada suhu 50o C, hal ini menunjukkan semakin tinggi suhu maka semakin tinggi pula konversi ester yang terbentuk karena konstanta laju reaksinya besar. Laju reaksi pada suhu 60C menunjukkan nilai yang lebih besar bila dibandingan dengan laju reaksi pada suhu 50C. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar konstanta laju reaksinya karena molekul yang bertumbukan semakin banyak. Konstanta kesetimbangan pada suhu 60C lebih besar bila dibandingkan dengan konstanta kesetimbangan pada suhu 50C. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu maka konstanta kesetimbangan reaksinya akan meningkat karena laju reaksinya makin besar.Kata Kunci: Esterifikasi, konversi, konstanta laju reaksi, konstanta kesetimbangan, suhuAbstractEsterification is a method to produce ester. The reaction is exothermic and reversible. Genarally the reaction is too slow so it needs catalyst in order to obtain a maximal results. So it is needed to learn about the factors of esterifiction from many consideration and doing experiments in order to find out the deciding process variable of estirification. The independent variable in this experiment is temperature. Based on the experimental data it is known that increasing reaction time made the conversion greater, but the steady state will be reached where the conversion is no longer changed with time. Overall conversion at temperature 60oC is higher than at temperature 50oC because overall conversion at temperature 60oC has a higher ester conversion due to has a high reaction rate constant . The value of the reaction rate constant at temperature 60C is higher than the reaction at temperature 50C. This refer that higher reaction rate constant because many molecules pounded. The equilibrium constant at temperature 60C is higher than at temperature 50C. This refer that higher temperature make the equilibrium constant would increase because high reaction rate constant.Keyword: Esterification, conversion, rate constant, equilibrium constant, temperaturePENDAHULUANEsterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dari asam karboksilat dan alkohol. Contoh reaksinya adlah asam asetat dengan butanol. Persamaan umum reaksinya adalah sebagai berikut :R-COOH + HO-R* R-COOR* + H2OProduk turunan dari asam asetat ini memiliki banyak kegunaan serta pasar yang cukup luas. Senyawa ini berwujud cairan tak berwarna, memiliki aroma khas. Mekanisme katalis asam pada hidrolisa ester adalah oksigen karbonil diprotonasi oleh asam, alkohol nukleofilik menyerang ester kemudian Eliminasi molekul air diikuti penarikan H+ dari H2O akan menghasilkan ester. Salah satu jenis produksi industri kimia yang dibutuhkan adalah industri n-butanol. n-Butanol yang memiliki rumus kimia C4H9OH, merupakan produk hasil reaksi n-butiraldehid dengan hidrogen, n-Butanol merupakan cairan putih jernih dan berbau tajam.Faktor yang mempengaruhi proses esterifikasi adalah suhu. Bila ditinjau dari segi kesetimbangan jika suatu sistem dalam kesetimbangan, diganggu dari luar sistem, maka system tersebut akan berusaha menghilangkan gangguan sampai dicapai kesetimbangan baru. Katalis berfungsi untuk menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi berjalan lebih cepat. Pengadukan dilakukan untuk memperbesar kemungkinan terjadinya tumbukan molekul pereaksi, sehingga kecepatan reaksinya bertambah besar. Dalam rentang suhu yang diinginkan, jika suhu reaksi semakin tinggi maka kecepatan reaksi akan semakin besar, sehingga reaksi akan berjalan semakin cepat.Reaksi bersifat endotermis, reversible dan umumnya berjalan sangat lambat sehingga memerlukan katalis agar diperoleh ester yang maksimal sehingga perlu dipelajari faktor-faktor menurut berbagai tinjauan dan melakukan berbagai percobaan guna mengetahui berbagai variable proses yang berpengaruh terhadap proses esterifikasi tersebut. Tujuan percobaan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap konversi, konstanta laju reaksi dan konstanta kesetimbangan.METODE PERCOBAANBahan yang digunakan antara lain asam asetat, butanol, NaOH, indikator PP, HCl 0,1 N, dan H2SO4 0,41 N. Alat yang digunakan antara lain labu leher tiga, buret, pipet, statif dan klem, erlenmeyer, pendingin balik, kompor listrik, magnetic stirrer, termometer, dan pengaduk.Variabel Operasi pada percobaan adalah katalis HCl 0,1 N, volume total 300 ml, volume titrat 5 ml, dan butanol. Selang waktu analisa sampel 11 menit. Perbandingan mol butanol dan asam asetat adalah 2,8:1. Waktu reaksi 44 menit. Sedangkan variabel berubah adalah suhu 50C dan 60C.Gambar 3.1 Rangkaian alat esterifikasi dan TitrasiPada variabel 1 pada suhu 50o C, rangkai alat esterifikasi. Kemudian mencampurkan asam asetat 55,360 ml dan katalis HCl 4,009 ml. Panaskan sampai suhu 50C. Panaskan butanol 240,640 ml.Pada variabel 2 pada suhu 60oC, rangkai alat esterifikasi kemudian mencampurkan asam asetat 55,360 ml dan katalis HCl 4,009 ml. Panaskan sampai suhu 50C. Panaskan butanol 240,640 ml sampai suhu 50C. Setelah suhu kedua reaktan sama campurkan kedua reaktan tersebut ke dalam labu leher tiga. Amati suhu campuran. Setelah tercapai suhu 50C kembali, analisa sampel mulai dati t0 dengan waktu pengambilan setiap 11 menit selama 44 menit dan lakukan analisa sampel.Untuk analisa sampel 5 ml sampel yang diambil dari labu leher tiga ditambahkan 3 tetes indikator PP. Titrasi dengan NaOH 0,41N. Amati perubahan warna yang terjadi yaitu dari tidak berwarna menjadi warna merah muda hampir hilang. Catat kebutuhan titran.HASIL PERCOBAAN dan PEMBAHASANPengaruh Suhu terhadap KonversiGambar 4.1 Hubungan Waktu dan Konversi Reaksi EsterifikasiMelihat dari fenomena pada grafik diatas saat suhu semakin tinggi konversi pembentukan ester juga akan meningkat hal ini disebabkan karena tumbukan partikel akan lebih sering terjadi dan menyebabkan naiknya konstanta kecepatan reaksi. Pada suhu 50oC dari awal reaksi hingga waktu 44 menit dengan rentang waktu 11 menit, konversi mengalami peningkatan dari 0,0986; 0,017; 0,1282; 0,1529; dan 0,185. Begitupun pada suhu 60oC. Konversi meningkat dari 0,1282 0,1455; 0,1825; 0,1899; dan 0,1949. Selain itu, tumbukan yang lebih sering terjadi menyebabkan Ea (Energi Aktivasi) akan menurun dan mempercepat reaksi dari pembentukan ester itu sendiri. Hal tersebeut juga sebanding dengan persamaan arhenius di mana semakin tinggi suhu maka konstanta kecepatan reaksi juga akan meningkat. k: konstanta kecepatan reaksiA: Faktor frekuensi tumbukanEa: Energi AktivasiR: konstantaT: suhu(Hikmah dan Zuliyana, 2008)(Martutik et.al, 2008)Pengaruh Suhu terhadap Konstanta Kecepatan ReaksiGambar 4.1 Pengaruh Suhu terhadap Konstanta Kecepatan ReaksiBerdasarkan grafik di atas, dapat dilihat bahwa semakin meningkatnya suhu maka semakin besar pula konstanta laju reaksi. Hal ini diperkuat dengan alasan bahwa laju reaksi kimia bertambah dengan naiknya temperatur (Keenan, et. al., 1984). Seperti kebanyakan reaksi lain, kecepatan esterifikasi kira-kira meningkat dua kali dengan kenaikan suhu 10oC. Oleh karena itu, panas digunakan untuk mempercepat reaksi esterifikasi (Groggins, 1958) .Selama suhu naik tidak hanya tumbukan molekul lebih sering, tetapi mereka bertumbukan dengan dampak yang lebih besar karena mereka bergerak lebih cepat. Pada suhu tinggi prosentase hasil tumbukan dalam sebuah reaksi kimia lebih luas karena prosentase molekul yang memiliki energi aktivasi yang dibutuhkan untuk bereaksi lebih besar, Hubungan antara konstanta kecepatan reaksi dengan suhu reaksi ditunjukkan dengan persamaan : k = 3,1143 e(-1079/R) *1/T (Setyawardhani dkk., 2005)Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat nilai k2 lebih besar dibandingkan dengan nilai k1, disebabkan reaksi peruraian Butil Asetat (reaksi ke kiri) berjalan lebih cepat dibandingkan reaksi pembentukannya (reaksi ke kanan) (Rachmaniah, 2011).Hubungan Waktu dengan Konversi Butil AsetatGrafik 4.3. Hubungan waktu dengan konversi Butil AsetatBerdasarkan grafik di atas, dapat dilihat konversi butil asetat mengalami perubahan yang semakin meningkat seiring dengan perubahan waktu. Hal ini terjadi karena semakin lama waktu reaksi semakin banyak produk yang dihasilkan. Waktu tinggal yang semakin lama memberikan kesempatan yang lebih luas kepada molekul-molekul zat pereaksi untuk saling bertumbukan (Setyawardhani dkk., 2008). Namun setelah kesetimbangan tercapai, tambahan waktu reaksi tidak mempengaruhi reaksi (Mardiansyah, 2012). Oleh karena itu, semakin lama waktu reaksi yang terjadi maka konversi Butil Asetat yang diperoleh akan semakin besar.Hubungan Variabel Suhu dengan Konstanta Kesetimbangan ReaksiDari grafik Hubungan Variabel Suhu dengan konstanta kesetimbangan reaksi diatas pengaruh suhu terhadap konstanta keseimbangan diatas dapat dilihat bahwa konstanta keseimbangan meningkat dengan meningkatnya suhu. Hal tersebut sesuai dengan persamaan Arrhenius, yaitu r = AoCACB exp (-E/RT) Dimana dari persamaan diatas saat suhu dinaikkan, maka laju reaksi akan meningkat, sehingga reaksi ke kanan akan lebih cepat terjadi atau Cc.CD meningkat:A + B C + DMenurut persamaan , apabila Cc ( konsentrasi C) dan CD (konsentrasi D) meningkat, maka nilai K akan meningkat pula. Sehingga konstanta kesetimbangan meningkat seiring meningkatnya suhu (Hikmah dan Zuliyana, 2012).KESIMPULANSemakin lama waktu reaksi, akan meningkatkan konversi asam asetat menjadi ester karena kesempatan bertumbukan (kontak) antara molekul-molekul zat pereaksi yaitu asam asetat serta alkohol jenis etanol semakin besar. Semakin tinggi suhu akan meningkatkan frekuensi tumbukan antara molekul asam asetat dan etanol yang bereaksi, semakin besar tumbukan antara molekul-molekul asam asetat dan etanol, semakin cepat pula jalannya reaksi esterifikasi. Maka konversi yang dihasilkan juga semakin besar. Harga k1 dari variabel 1 sebesar 2,2882.10-4 dan k2 sebesar 0.01315. Sedangkan harga k1 dari variabel 2 sebesar 3,2218 . 10-4 dan k2 sebesar 0,016446. Nilai konstanta kesetimbangan reaksi esterifikasi pada variabel suhu 50C sebesar 0,0174. Sedangkan nilai konstanta kesetimbangan reaksi untuk variabel suhu 60C sebesar 0,01959. DAFTAR PUSTAKAHikmah, Maharani Nurul dan Zuliyana. 2008. Pembuatan Metil Ester (Biodiesel) dari Minyak Dedak dan Metanol dengan Proses Esterifikasi dan Transesterifikasi. Skripsi. Semarang : Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Uiversitas Diponegoro.Setyawardhani, Dwi Ardiana., dkk. 2005. Kinetika Reaksi Esterifikasi Asam Formiat dengan Etanol pada Variasi Suhu dan Konsentrasi Katalis. Ekulibrium. Vol. 4. No. 2: 64-70.Rachmaniah, Orchidea. 2011. Studi Kinetika Transesterifikasi dengan Katalis Asam (HCl) Minyak Mentah Dedak Padi menjadi Biodiesel. Skripsi. Surabaya : Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri ITS.Setyawardhani, Dwi Ardiana., dkk.2005. Pengaruh Rasio Metanol/ Minyak terhadap Parameter Kecepatan Reaksi Metanolisis Minyak Jelantah dan Agka Setana Biodiesel. Ekulibrium. Vol. 7. No. 1: 23-27.Mardiansyah. 2012. Pembuatan Biodiesel dengan Metode Transesterifikasi dan Trnasesterifikasi. Skripsi. Universitas Sumatera Utara.