laporan praktikum kimia fisika bab 3

8/13/2019 Laporan Praktikum Kimia Fisika Bab 3

1/12

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

PERCOBAAN III

PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

Cahyo Fajar Handayani, Aries Setyo Wibowo, Sasih Martiani

Program Studi Pendidikan Kimia, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang

Gedung D Kampus Sekaran Gunungpati Semarang 50229

[email protected]

Abstrak

Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap laju

reaksi dan menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan

Arrhenius. Praktikum ini dilakukan menggunakan larutan H2O25 ml dan 5 ml

air dalam tabung 1 serta larutan KI 10 ml, Na2S2O3 1 ml dan 1 ml amilum

dalam tabung 2, kemudian kedua tabung reaksi tersebut diletakkan dalam

gelas piala 600 ml yang berisi air yang disesuaikan dengan suhu pengamatan,

sampai masing-masing tabung 1 dan tabung 2 suhunya sama sesuai dengan

suhu pengamatan yaitu 20oC, 25oC, 30oC, 35oC, dan 40oC (untuk suhu

pengamatan 20oC dan 25oC dilakukan dengan bantuan es). Pada praktikum ini

didapatkan harga energi aktivasi sebesar 2.311292 J/mol dan nilai ln A yaitu -

4.7397 sehingga diperoleh nilai A sebesar 8.7413 x . Dan juga hasilpraktikum menunjukkan bahwa temperatur atau suhu berpengaruh pada laju

reaksi, jika suhu semakin tinggi maka laju reaksi juga akan semakin cepat. Hal

ini dibuktikan dengan dihasilkannya harga k yang lebih besar pada suhu yang

lebih tinggi.

Abstract

The lab aims to study the effect of temperature on reaction rate and calculate

the activation energy (Ea) using the Arrhenius equation. This lab is done using

5 ml H2O2 solution and 5 ml of water in one tube and 10 ml of KI solution,

Na2S2O31 ml and 1 ml of starch in tube 2, then the second test tube is placed in

a beaker containing 600 ml of water, adjusted to the temperature observations,

to each tube 1 and tube 2 at the temperature corresponding to the temperature

of observation is 20oC, 25oC, 30oC, 35oC, and 40oC (for temperatures of 20oC

and 25oC observations performed with the help of ice). At this lab activation

energy prices obtained by 2.311292 J / mol and ln A value is -4.7397 to obtaina value of 8.7413 x . And lab results also indicate that the temperature orthe temperature effect on the reaction rate, if the temperature is too high then

the reaction rate will be faster. This is evidenced by the production of a larger

value of k at higher temperatures.

Keywords: Activation Energy; Arrhenius equation; Rate of reaction
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]


2/12

1.PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat tumbukan antar molekul terjadi, sejumlah energi kinetik akan digunakan

untuk memutuskan ikatan. Jika energi kinetik molekul besar, tumbukan yang terjadi

mampu memutuskan sejumlah ikatan. Selanjutnya, akan terjadi pembentukan

kembali ikatan baru. Sebaliknya, jika energi kinetik molekul kecil, tidak akan terjadi

tumbukan dan pemutusan ikatan. Untuk memulai suatu reaksi kimia, tumbukan

antarmolekul harus memiliki total energi kinetik minimum sama dengan atau lebih

dari energi aktivasi(Ea). Saat molekul bertumbukan, terbentuk spesi kompleks

teraktifkan(keadaan transisi), yaitu spesi yang terbentuk sementara sebagai hasil

tumbukan antar molekul sebelum pembentukan produk.

A + B -> AB* -> C + D

reaktan keadaan transisi produk

1.2 Landasan Teori

Istilah energi aktifasi (Ea) pertama kali diperkenalkan oleh Svante Arrhenius dan

dinyatakan dalam satuan kilojule per mol. Terkadang suatu reaksi kimia

membutuhkan energi aktivasi yang teramat sangat besar, maka dari itu dibutuhkan

suatukatalis agar reaksi dapat berlangsung dengan pasokan energi yang lebih

rendah. Jika terdapat suatu reaksi reaktan menjadi produk, maka jika reaksi diatas

berlangsung secara eksoterm. Persamaan Arrhenius mendefisinkan secara kuantitatif

hubungan antara energi aktivasi dengan konstantalaju reaksi, dimana A adalah

faktor frekuensi dari reaksi, R adalah konstanta universal gas, T adalah temperatur

dalam Kelvin dan k adalah konstanta laju reaksi. Dari persamaan diatas dapat

diketahui bahwa Ea dipengaruhi oleh temperatur (Atkins PW. 1999).

Dalam kinetika, suatu reaksi berlangsung melalui beberapa tahap. Diawali dengan

tumbukan antar partikel reaktan. Setelah reaktan bertumbukan, maka akan terjadi

penyusunan ulang ikatan dalam senyawa reaktan menjadi susunan ikatan yang

berbeda ( membentuk senyawa produk ). (Castellan GW. 1982).

Dalam penyusunan ini, akan ada pemutusan ikatan dan pembentukan ikatan yang

baru, yang membutuhkan sejumlah energi. Ketika beberapa ikatan reaktan putus dan

beberapa ikatan baru terbentuk, tercapailah suatu keadaan dimana dalam sistem

terdapat sejumlah reaktan dan produk. Keadaan ini kita sebut sebagai transisi

kompleks. Dalam keadaan transisi kompleks, memiliki campuran antara produk dan
http://id.wikipedia.org/wiki/Katalishttp://belajarkimia.com/pengenalan-kinetika-kimia-%E2%80%93-laju-reaksi/http://belajarkimia.com/pengenalan-kinetika-kimia-%E2%80%93-laju-reaksi/http://id.wikipedia.org/wiki/Katalis


3/12

reaktan yang cenderung kurang stabil, karena produk yang terbentuk dapat

membentuk reaktan kembali. Keadaan ini memiliki energi yang cukup tinggi, karena

sistem tidak stabil (Vogel. 1994)

Pada tahun 1889 Arrhenius mengusulkan sebuah persamaan empirik yang

menggambarkan pengaruh suhu terhadap konstanta laju reaksi. Konstanta laju reaksi

(k) bergantung pada temperatur (T) reaksi dan besarnya energi aktivasi(Ea).

Hubungan k, T, dan Eadinyatakan dalam persamaan Arrheniussebagai berikut:

k = A eEa / RT (Sukarjo : 1997)

Persamaan tersebut dalam bentuk logaritma dapat ditulis :

atau

Persamaan tersebut analog dengan persamaaan garis lurus, yang seringdisimbolkan 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 : 2013)

Beberapa faktor yang mempengaruhi energi aktivasi adalah sebagai berikut :

Suhu

Fraksi molekul-molekul mampu untuk bereaksi dua kali lipat dengan peningkatan

suhu sebesar 10oC . hal ini menyebabkan laju reaksi berlipat ganda.

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

Katalis

Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi aktivasi

yang lebih rendah. (Castellan : 1982)

1.3 Rumusan Masalah

a. Bagaimana pengaruh suhu terhadap laju reaksi?

b.Bagaimana cara energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius

1.4 Tujuan Praktikum

a. Mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi

b.Menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius


4/12

2. METODE

2.1Alat

a. Rak tabung reaksi (terbuat dari kayu, berbentuk seperti balok) 1 buah

b.Tabung reaksi (ukuran 15 x 150mm, terbuat dari kaca borosilikat tahan panas) 4

buah

c. Gelas piala 600 ml (Terbuat dari gela (polipropilen) atau plastik yang tahan panas

dan mempunyai volume 600 mL) 1 buah

d.Pipet ukur 10 ml (berupa pipa kecil terbuat dari plastik atau kaca dengan ujung

bawahnya meruncing serta ujung atasnya ditutupi karet)

e. Stopwatch

2.2Bahan

Bahan Spesifikasi Perusahaan Pembuat

H2O20,04 M Bahan kimia oksidator PT Peroksida Indonesia Pratama

KI 0,1 M garam putih PT. Smart Lab Indonesia

Na2S2O3 satusebatianhablur yang jernih PT. Smart Lab Indonesia

Amilum karbohidrat kompleks yang

tidak larut dalam air,

PT. GP Farmasi

Es Batu air yang membeku, berbentuk

kristal

2.3Cara Kerja

Pertama siapkan tabung 1 berisi 5 ml H2O2dan 5 ml air serta tabung 2 berisi 10

ml KI, 1 ml Na2S2O3dan 1 ml amilum. Kemuadian kedua tabung reaksi diletakkan

dalam gelas piala 600 ml yang berisi air sesuai dengan suhu pengamatan, sampai

masing-masing tabung 1 dan tabung 2 suhunya sama sesuai dengan suhu

pengamatan yaitu 20oC, 25oC 30oC, 35oC, dan 40oC untuk suhu pengamatan 20o-

25oC dilakukan dengan bantuan es.

2.4Variabel Pengamatan

- Variabel bebas : suhu

- Variabel terikat : waktu reaksi
http://ms.wikipedia.org/wiki/Hablurhttp://id.wikipedia.org/wiki/Karbohidrathttp://id.wikipedia.org/wiki/Karbohidrathttp://ms.wikipedia.org/wiki/Hablur


5/12

2.5Cara Analisis Data

Mgrek H2O2 = M.V.val (mgrek)

Mgrek KI = M.V.val (mgrek)

Mgrek Na2S2O3 = M.V.val (mgrek) pereaksi pembatas

Mgrek H2O2yang bereaksi = mgrek tio

[H2O2]awal =

(M)

[H2O2]bereaksi =d [M]

Menghitung k

k = | | Menghitung ln K

Menghitung 1/T


6/12

3.HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Analisis Data

Setelah praktikan melakukan percobaan diperoleh waktu reaksi saat mulai

pencampuran sampai saat pertama kali larutan berubah warna menjadi biru

keunguan. Data tersebut dapat dilihat dalam table berikut :

Tabel 1. Hasil Pengamatan dalam Proses Praktikum

No

Suhu Awal (C)Suhu Akhir

Campuran (C)

Rata-rata Suhu

(C)

Waktu

Reaksi

(detik)

Tabung

1

Tabung

2Campuran

1 40 40 40 39 38.5 16

2 35 35 35 34 34.5 20

3 30 30 30 28 29.0 24

4 25 25 25 26 25.5 33

5 20 20 20 23 21.5 50

Mgrek H2O2 = M.V.val = 0,04 x 5 x 2 = 0,4 mgrek

Mgrek KI = M.V.val = 0,1 x 10 x 1 = 1 mgrek

Mgrek Na2S2O3 = M.V.val = 0,001 x 1 x 1 = 0,001 mgrekpereaksi pembatas

Mgrek H2O2yang bereaksi = mgrek tio

[H2O2]awal =

= 225.04,0

= 0,009091 M

[H2O2]bereaksi =d [M] = = 0,000909 M

Menghitung k

k =

|

|

Dari data 1 (t = 16 detik):

k1=

= 0.00625


k2=

= 0.005


k3= = 0.004166667


7/12


k4=

= 0.003030303Dari data 5 (t = 50 detik):

k5 = = 0.002

Menghitung ln K

Dari data 1 (k1 = 0.00625):

Ln k1 = -5.075173815

Dari data 2 (k2= 0.005):

Ln k2= -5.298317367

Dari data 3 (k3= 0.004166667):

Ln k3 = -5.480638923

Dari data 4 (k4= 0.003030303):

Ln k4 =-5.799092654

Dari data 5 (k5 = 0.002):

Ln k5 =

Menghitung 1/T

Dari data 1:

1/T = = 0,025974Dari data 2:

1/T =

= 0.028986

Dari data 3:

1/T =

= 0.034483

Dari data 4:

1/T =

= 0.039216

Dari data 5:

1/T =

= 0.046512

Dari data perhitugan diatas maka diperoleh table dengan rata-rata suhu yang

sebagai variable bebas dan waktu reaksi sebagai variable terikat yang telah


8/12

ditentukan diawal. Dari data tersebut maka diperoleh hasil perhitungan nilai 1/T, K,

dan ln K. Sehingga dari data dan perhitungan yang telah ada dapat dibuat table

sebagai berikut :

Tabel 2. Sumbu X (1/T) dan Sumbu Y (ln K)

Melalui proses perhitungan (analisa data pada lampiran) dapat digambarkan

grafik ln k vs 1/T sebagai berikut:

Gambar 1. Grafik Ln K vs TPerhitungan Ea

Dari kurva diperoleh persamaan: y = -0.278x4.7397 ( y = mx + b )

a. m = - 0.278, maka m = -

Ea = - ( m x R ) = - (-0.278 x 8,314) = 2.311292 J/mol

b. B = intercept = ln A = - 4.7397A = 8.7413 x

-5.075173815-5.298317367 -5.480638923

-5.799092654-6.214608098

y = -0.278x - 4.7397

R = 0.9724

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0.025974026 0.028985507 0.034482759 0.039215686 0.046511628

lnK

1/T

ln K vs 1/T

ln K vs 1/TLinear (ln K vs 1/T)

No.Rerata suhu

(oC)

1/T

(sumbu x)

waktu

(detik)K

Ln K

(sumbu y)

1. 38.50.025974

160.00625 -5.075173815

2. 34.50.028986

200.005 -5.298317367

3. 29.00.034483

240.004166667 -5.480638923

4. 25.50.039216

330.003030303 -5.799092654

5. 21.50.046512

500.002 -6.214608098


9/12

3.2 Pembahasan

Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi

yang sistemnya terdiri dari dua tabung yaitu tabung 1 dan tabung 2. Pertama- tama

suhu kedua tabung reaksi harus disamakan . Hal ini dilakukan karena kita akan

mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi. Percobaan ini juga bertujuan untuk

menghitung energi aktivasi menggunakan persamaan Arrhenius. Untuk mengetahui

hal tersebut, energi aktivasi ditentukan nilainya dengan mengolah data dari grafik

hubungan ln K dan 1/T berdasarkan persamaan Arrhenius.

Dalam percobaan ini reaksi yang diukur adalah reaksi hidrogen peroksida

dengan ion iodida. Dalam hal ini, hidrogen peroksida dicampurkan bersamaan

dengan iodide, ion tiosulfat dan amilum. Setelah dicampurkan, larutan yang

terbentuk akan berubah warna menjadi biru. Waktu yang diperlukan dari ketika

larutan dicampurkan sampai mulai berwarna biru dinyatakan sebagai waktu reaksi.

Penambahan larutan H2O2 berfungsi sebagai oksidator, yaitu mengubah I-

menjadi I2. I-kemudian berikatan dengan Na2S2O3yang berfungsi sebagai reduktor,

I2berubah kembali menjadi I-yang selanjutnya berikatan dengan larutan kanji. Ion

iodida dan hidrogen peroksida akan bereaksi membentuk gas I2, gas tersebut akan

bereaksi kembali dengan ion tiosulfat membentuk kembali ion iodida. Namun,

dalam reaksi ini, tidak akan ada yodium yang dibebaskan sampai semua ion tiosulfat

habis bereaksi. Dengan tambahan amilum, ion iodida yang terbentuk kembali akan

bereaksi dengan amilum dan menghasilkan warna biru pada larutan. Amilum yang

digunakan haruslah amilum yang baru dibuat, karena amilum yang telah lama dibuat

memiliki kemungkinan perubahan struktur karena pengaruh luar. Oleh karena itu,

sesaat setelah larutan amilum dibuat sebaiknya larutan dipanaskan terlebih dahulu

sebelum digunakan.

Pada temperature yang relative tinggi yaitu pada percobaan ini 40oC perubahan

warna yang terjadi sangatlah cepat hanya membutuhkan waktu 16 detik, dan untuk

temperature dibawah 40oC atau temperature rendah waktu reaksi yang dibutuhkan

semakin lama. Hal ini membuktikan bahwa pada temperatur yang lebih tinggi, ion-

ion pereaksi akan memiliki energi kinetik yang lebih besar. Berdasarkan teori

tumbukan, energi kinetik yang lebih besar akan membuat tumbukan antar partikel

akan menjadi lebih sering, sehingga reaksi akan lebih cepat berlangsung. Sehingga

berdasarkan hasil percobaan terlihat adanya penambahan energi kinetik partikel

yang dilakukan dengan menaikkan temperatur reaksi, inilah energi yang diberikan


10/12

dari luar sistem untuk mencapai kondisi transisi seperti yang dijelaskan teori. Energi

tersebut akan diukur besarnya ( energi aktivasi ). Oleh karena itu semakin tinggi

suhu maka waktu yang diperlukan untuk bereksi semakin cepat

Pada percobaan ini, didapatkan nila Ea sebesar 2.311292 J/mol dan nilai ln A

yaitu - 4.7397 serta nilai A = 8.7413 x .Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

2H2O2 2H2O + O2

I2+ 2S2O32- 2I- + S4O6

2-

2H2O2+ 2I-+ S4O6

2- I2+ 2H2S2O3 + 2O2

4. SIMPULANBerdasarkan data percobaan, diperoleh grafik yang linier sehingga percobaan yang

kami lakukan sesuai dengan persamaan Arrhenius. Dari analisis data yang terdapat pada

bab hasil dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa energi aktivasi dari percobaan ini

adalah 2.311292 J/mol dan nilai ln A yaitu -4.7397, nilai A = 8.7413 x Dan jugadapat disimpulkan bahwa temperatur berpengaruh pada laju reaksi, jika suhu semakin

tinggi maka laju reaksi akan semakin cepat. Hal ini dibuktikan dengan dihasilkannya

harga k yang lebih besar pada suhu yang lebih tinggi.

5. DAFTAR PUSTAKAAtkins 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.

Sukarjo.1997.Kimia Fisika. Jakarta : Rineka Cipta.

Tim Dosen Kimia Fisik. 2012.Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang :

Jurusan Kimia FMIPA UNNES

Vogel. 1994.Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran

(EGC).


11/12

Semarang, 24 September 2013

Mengetahui,

Dosen Pengampu Praktikan

Ir. Sri Wahyuni, M.Si Cahyo Fajar Handayani

NIM. 4301411113


12/12

JAWABAN PERTANYAAN

1. Alasan yang mungkin menyebabkan terjadinya penyimpangan jika suhu diatas 40oC

adalah jika suhunya lebih dari 40oC maka larutan amilum akan rusak atau rusak

sebagian , sehingga ion iodida yang terbentuk dari perubahan yodium tidak dapat

terdeteksi dengan baik.

2. Ya, karena Hubungan energi aktivasi dengan laju reaksi adalah berbanding terbalik.

Semakin besar energi aktivasi maka laju reaksinya semakin lambat karena energi

minimum untuk terjadi reaksi semakin besar. 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.

3. Ya, karena temperatur berbanding terbalik dengan waktu. Semakin tinggi suhu,

kecepatan gerak partikel-partikel pereaksi dan energi kinetik partikel ikut meningkat.

Hal ini menyebabkan tumbukan akan lebih sering terjadi dan reaksi akan lebih cepat

berlangsung.Perubahan suhu umumnya mempengaruhi harga tetapan laju K. Jika suhu

dinaikan maka harga K akan meningkat dan begitu sebaliknya. Sehingga kurva energy

aktifasi selalu linier.

laporan praktikum kimia fisika bab 3

Documents