penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

21
Laporan Kimia Fisik KI-3141 PERCOBAAN M-2 PENENTUAN LAJU REAKSI DAN TETAPAN LAJU REAKSI Nama : Kartika Trianita NIM : 10510007 Kelompok : 2 Tanggal Percobaan : 2 November 2012 Tanggal Laporan : 9 November 2012 Asisten : Liany Bella Laboratorium Kimia Fisik Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Upload: kartika-trianita

Post on 07-Aug-2015

1.166 views

Category:

Documents


32 download

DESCRIPTION

laporan pkf semester 5 kimia itb 2010

TRANSCRIPT

Page 1: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

Laporan Kimia Fisik KI-3141

PERCOBAAN M-2

PENENTUAN LAJU REAKSI DAN TETAPAN LAJU REAKSI

Nama : Kartika Trianita

NIM : 10510007

Kelompok : 2

Tanggal Percobaan : 2 November 2012

Tanggal Laporan : 9 November 2012

Asisten : Liany

Bella

Laboratorium Kimia Fisik

Program Studi Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Bandung

2012

Page 2: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

Penentuan Laju Reaksi dan Tetapan Laju Reaksi

I. Tujuan Percobaan

1. Membuktikan bahwa orde reaksi penyabunan etil asetat oleh ion hidroksida

adalah 2.

2. Menentukan tetapan laju reaksi penyabunan etil asetat oleh ion hidroksida.

II. Teori Dasar

Kinetika kimia adalah salah satu ilmu yang membahas tentang laju atau kecepatan dan

mekanisme reaksi. Secara kuantitatif kecepatan reaksi kimia ditentukan oleh orde reaksi,

yaitu jumlah dari eksponen konsentrasi pada persamaan laju reaksi.

Laju reaksi (Reaction Rate) atau kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi

konsentrasi pereaksi ataupun produk dalam satauan waktu. Laju suatu reaksi dapat

dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi, atau laju bertambahnya

konsentrasi suatu produk. Konsentrasi baisanya di nyatakan dalam mol per liter, tetapi untuk

reaksi fase gas, suatu tekanan atmosfer, milimeter merkurium, dapat di gunakan sebagai ganti

konsentrasi.

Orde reaksi adalah banyaknya faktor konsentrasi zat reaktan yang mempengaruhi

kecepatan reaksi. Penentuan orde reaksi tidak dapat diturunkan dari persamaan reaksi tetapi

hanya dapat ditentukan berdasarkan percobaan. Suatu reaksi yang diturunkan secara

eksperimen dinyatakan dengan rumus kecepatan reaksi:

v = k [A] [B] 2

Persamaan tersebut mengandung pengertian reaksi orde 1 terhadap zat A dan merupakan

reaksi orde 2 terhadap zat B. Secara keselurahan reaksi tersebut adalah reaksi orde 3. Tetapan

k yang muncul disebut juga sebagai tetapan laju atau koefisien laju. Satuan tetapan atau

koefisien laju bergantung pada orde reaksi.

Ada beberapa cara untuk mengukur laju dari suatu reaksi. Sebagai contoh, jika gas

dilepaskan dalam suatu reaksi. Kita dapat mengukurnya dengan menghitung volume gas yang

dilepaskan permenit pada waktu tertentu selama reaksi berlangsung. Definisi laju ini dapat

Page 3: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

diukur dengan satuan cm3s-1. Laju biasanya diukur dengan melihat beberapa cepat konsentrasi

suatu reaktan berkurang pada waktu tertentu. Dalam percobaan ini, pada metode titrasi, laju

reaksi ditentukan dari perubahan banyaknya jumlah basa yang bereaksi dengan etil asetat

untuk menghasilkan produk.

Konduktometri merupakan metode analisis kimia berdasarkan daya hantar listrik suatu

larutan. Daya hantar listrik (L) suatu larutan bergantung pada jenis dan konsentrasi ion di

dalam larutan. Daya hantar listrik  berhubungan dengan pergerakan suatu ion di dalam larutan

ion yang mudah bergerak mempunyai daya hantar listrik yang besar. Daya hantar listrik (L)

merupakan kebalikan dari tahanan (R), sehingga daya hantar listrik mempunyai satuan ohm-1.

Bila arus listrik dialirkan dalam suatu larutan mempunyai dua elektroda, maka daya hantar

listrik (L) berbanding lurus dengan luas permukaan elektroda (A) dan berbanding terbalik

dengan jarak kedua elektroda (l).

L= l/R = k (A/ l)

dengan k adalah daya hantar jenis dalam satuan ohm-1 cm-1. Kuat lemahnya larutan

elektrolit sangat ditentukan oleh partikel- partikel bermuatan di dalam larutan elektrolit.

Larutan elektrolit akanmengalami ionisasi, dimana zat terlarutnya terurai menjadi ion positif

dan negatif. Adanya muatan listrik inilah yang menyebabkan larutan memiliki daya hantar

listrik. Proses ionisasi sangat penting untuk menunjukkan kemampuan daya hantarnya,

semakin banyak zat yang terionisasi semakin kuat daya hantarnya. Demikian pula sebaliknya

semakin sulit terionisasi semakin lemah daya hantar listriknya

III. Data Pengamatan

1. Metode Titrasi

[NaOH] = 0,0169 M

[HCl] = 0,0205 M

[etil asetat] = 0,02 M

[KCl] = 0,1 M

Page 4: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

Untuk vol. NaOH = vol. etil asetat

= 50 ml

t (menit) V titran (ml)

5 18,4

10 18,5

20 19,8

35 20,1

55 21,5

Untuk vol. NaOH = 40 ml dan vol.

etil asetat = 50 ml

Page 5: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

t (menit) V titran (ml)

5 18,7

10 20,5

20 20,6

35 21,5

55 21,7

2. Metode Konduktometri

Truang = 27oC

Nilai hantaran pada 40oC

L air = 175 s/cm

L NaOH = 1753 s/cm

L KCl = 12,22 ms/cm

t (menit) Hantaran

(s/cm)

5 1531

10 1522

20 1485

35 1438

55 1402

Dipanaskan 70oC lalu didinginkan 1308

Page 6: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

III. Pengolahan Data

1. Metode Titrasi

Etilasetat : NaOH (50 mL : 50 mL)

V x=V b –(20 .

[ HCl ][ NaOH ]

−V T) . V campuran

10

Vx =0,05 – (20 .0.02050.0169

−0,1).0,1

10 = -0,1924 L

x = [ NaOH ] . V x

V campuran

x = 0,0169 .−0,1924

0,1 = -0,0325 M

a = [ Etilasetat ] . V a

V T

= 0,02 .0,05

0,1 = 0,01 M

b = [ NaOH ] . V b

V T

= 0,0169 .0,05

0,1 = 0,00845 M

t (menit) Vtitran (L) Vx (L) x (M) a (M) b (M) c = x/(a(a-x))10 0,184 -0,1924 -0,0325 0,01 0,00845 -76,470520 0,185 -0,1924 -0,0325 0,01 0,00845 -76,470535 0,198 -0,1924 -0,0325 0,01 0,00845 -76,470655 0,201 -0,1924 -0,0325 0,01 0,00845 -76,470665 0,215 -0,1924 -0,0325 0,01 0,00845 -76,4706

Page 7: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

0 10 20 30 40 50 60 70

-76.47065

-76.4706

-76.47055

-76.4705

-76.47045

f(x) = 2.06572769959909E-06 x − 76.4706164319249R² = 0.757433489802281

Titrasi 50 mL Etilasetat : 50 mL NaOH

t

c

Page 8: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

Dari kurva di atas, diperoleh persamaan garis

y = 2.10-6x - 76,47

Maka, k = slope = 2.10-6

Etilasetat : NaOH (60 mL : 40 mL)

Dengan menggunakan cara yang sama, diperoleh hasil sebagai berikut.

t (menit) Vtitran (mL) Vx (L) x (M) a (M) b (M) c = [1/(a-b)] . ln[b(a-x)/a(b-x)]5 18,7 -0,2024 -0,0342084 0,012 0,00676 -86,5502270110 20,5 -0,2024 -0,03420536 0,012 0,00676 -86,5486199920 20,6 -0,2024 -0,03420519 0,012 0,00676 -86,5485307135 21,5 -0,2024 -0,03420367 0,012 0,00676 -86,5477271155 21,7 -0,2024 -0,03420333 0,012 0,00676 -86,54754852

0 10 20 30 40 50 60

-86.5505-86.55

-86.5495-86.549

-86.5485-86.548

-86.5475-86.547

-86.5465-86.546

f(x) = 4.41010490833826E-05 x − 86.5496331946124R² = 0.713788166411155

Titrasi 60 mL Etilasetat : 40 mL NaOH

t

c

Dari kurva di atas, diperoleh persamaan garis

y = 4.10-5x - 86,55

Maka, k = slope = 4.10-5

2. Metode Konduktometri

Lsel = LH2 O + LKCl

Lsel = 0,175 mS/cm + 12,22 mS/cm = 12,395 mS/cm

Ksel = X literatur

L sel = 1,337 Ω−1m−1

0,12395 mS .m−1 = 12,7866Ω−1mS−1

Page 9: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

t (menit) Lo (mS/cm) Lt (mS/cm) Lc (mS/cm) a (1/a)(Lo-Lt/Lt-Lc)5 1,753 1,531 1,308 0,01 99,5515695110 1,753 1,522 1,308 0,01 107,943925220 1,753 1,485 1,308 0,01 151,412429435 1,753 1,438 1,308 0,01 242,307692355 1,753 1,402 1,308 0,01 373,4042553

0 10 20 30 40 50 600

100

200

300

400f(x) = 5.61088010128457 x + 54.6519718170349R² = 0.986518934785186

Konduktometri

t

(1/a

)(Lo-

Lt/L

t-Lc

)

Dari kurva di atas diperoleh persamaan garis

y = 5,610x + 54,65

k = slope = 5,610

Page 10: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

IV. Pembahasan

Pada percobaan ini dibuktikan bahwa orde reaksi penyabunan etil asetat oleh

ion hidroksida adalah 2, serta ditentukan nilai tetapan laju reaksi tersebut (k).

Parameter yang terukur adalah pengurangan konsentrasi ester yang diukur dengan

cara titrasi dengan basa kuat terhadap asam asetat yang dihasilkan serta waktu reaksi.

Pada metode titrasi, larutan NaOH yang diberikan sudah distandardisasi

sehingga dapat langsung digunakan. Larutan NaOH merupakan larutan baku sekunder

yang tidak stabil dalam penyimpanannya sehingga perlu dilakukan standardisasi

terlebih dahulu sebelum digunakan.

Pada percobaan ini digunakan labu erlenmeyer tertutup yang bertujuan agar

tidak terdapat kontaminasi terhadap larutan yang dianalisis. Selain itu juga agar suhu

dalam labu dapat konstan lebih lama. Larutan NaOH dan etil asetat yang akan

dicampurkan, sebelumnya perlu dilakukan penyamaan suhu terlebih dahulu. Pada

percobaan ini digunakan suhu 40oC. Hal ini dilakukan agar laju reaksi yang dihasilkan

tidak mengalami perubahan yang besar. Laju reaksi dipengaruhi oleh suhu. Kenaikan

suhu akan menyebabkan tumbukan antarpartikel berlangsung lebih cepat dikarenakan

energi kinetiknya meningkat. Pengocokan dilakukan agar campuran kedua larutan

homogen. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

CH3COOC2H5 (aq) + NaOH (aq) → CH3COONa (aq) + C2H5OH (aq)

Campuran reaksi dimasukkan ke dalam 20 ml HCl sebelum dititrasi dengan

NaOH. Pencampuran dengan HCl dimaksudkan untuk menetralkan campuran reaksi

yang bersifat basa seperti ditunjukkan oleh reaksi di atas. Maka, yang dititrasi adalah

kelebihan HCl yang tidak digunakan untuk menetralkan basa. Digunakan phenoftalein

sebagai indikator. Oleh karena mulanya larutan yang dititrasi bersifat asam, maka

perubahan warna yang diamati adalah dari tidak berwarna menjadi pink. Reaksi yang

terjadi saat titrasi adalah sebagai berikut.

NaOH (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2O (l)

Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin lama, volume titran semakin

besar. Hal ini berarti banyaknya HCl yang tidak digunakan untuk menetralkan larutan

basa semakin banyak, artinya jumlah OH- yang digunakan untuk membentuk produk

larutan basa semakin sedikit.

Selain metode titrasi, dilakukan pula penentuan orde reaksi dan tetapan laju

reaksi dengan metode konduktometri. Metode ini digunakan untuk mempelajari reaksi

Page 11: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

yang melibatkan ion-ion yang memiliki daya hantar listrik cukup tinggi, seperti ion H+

dan OH-. Daya hantar listrik suatu larutan bergantung pada jenis dan konsentrasi ion

dalam larutan tersebut. Daya hantar listrik berhubungan dengan pergerakan suatu ion

dalam larutan yang mudah bergerak. Daya hantar listrik merupakan kebalikan dari

tahanan. Oleh karenanya daya hantar listrik memiliki satuan ohm-1.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa daya hantar listrik larutan menurun

seiring dengan bertambahnya waktu. Hal ini terjadi dikarenakan selama percobaan

terjadi penggantian ion OH- dari larutan dengan ion CH3COO- seperti ditunjukkan

pada reaksi sebelumnya. Semakin bertambahnya waktu, maka semakin banyak

penggantian ion OH- dari larutan dengan ion CH3COO-. Ion OH yang awalnya

memiliki nilai hantaran yang besar jumlahnya menjadi lebih sedikit, sedangkan

jumlah CH3COO- menjadi lebih banyak sehingga nilai hantaran larutan menjadi lebih

kecil karena ch3coo- memiliki nilai hantaran yang lebih kecil.

Nilai tetapan laju reaksi yang diperoleh dari metode titrasi dengan metode

konduktometri memberikan hasil yang berbeda. Hal ini bisa terjadi karena prinsip

keduanya berbeda. Metode konduktometri lebih baik dibandingkan metode titrasi.

Metoda konduktometri didasarkan pada adanya ion-ion dalam larutan yang dapat

menghantarkan listrik sehingga hanya dilakukan pengukuran nilai hantaran, tidak

menggunakan indikator. Sedangkan metode titrasi berdasarkan pada titik akhir titrasi

yang ditunjukkan oleh perubahan warna larutan. Metode titrasi ini kurang akurat

dikarenakan penentuan titik akhir titrasi yang tidak jelas.

Kesalahan pada hasil percobaan dapat terjadi disebabkan suhu larutan tidak

benar2 konstan pada 40oC. Jika tidak dilakukan pada suhu konstan, maka hasil yang

diperoleh tidak hanya dipengaruhi konsentrasi, namun juga pada suhu larutan saat

percobaan.

Bila arus listrik dialirkan ke dalam suatu larutan melalui dua electrode, maka daya hantar listrik (G)

berbanding lurus dengan luas bidang luas bidang electrode, maka daya hantar listrik (G) berbanding

lurus dengan luas bidang electrode (A) dan berbanding terbalik dengan jarak kedua electrode (l).

jadi,

G= 1/R=k A/l

Dimana k adalah daya hantar jenis dalam satuan ohm-1cm-1

Page 12: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

V. Kesimpulan

Orde reaksi penyabunan etil asetat oleh ion hidroksida terbukti merupakan reaksi

orde 2 karena diperoleh kurva linier dengan nilai R2>0,9 atau mendekati 1. Sedangkan

dengan metode titrasi tidak terbukti dikarenakan kurva yang diperoleh tidak linier

(R2<0,9).

Dengan metode titrasi, tetapan laju reaksi penyabunan etil asetat oleh ion

hidroksida pada saat volume etil asetat sama dengan volume NaOH adalah 4.10-5,

sedangkan pada saat volume etil asetat:NaOH = 3:2 tetapan laju reaksi adalah 4.10-5.

Dengan metode konduktometri, tetapan laju reaksi saat volume etil asetat sama dengan

NaOH sebesar 5,610.

VI. Daftar Pustaka

Daniels, et al. 1970. Eksperimental Physical Chemistry, ed.7. Hal 144-149

Findlay. 1967. Practical Physical Chemistry, ed. 8. Hal 307

Shoemaker, et al. 1974. Eksperiments in Physical Chemistry, ed. 3. Hal 3

http://www.scribd.com/doc/57070405/52692056-Konduktometri (8 November

2012; 20.45)

http://www.scribd.com/doc/87426970/Kimia-Fisika-III-Kinetika-Reaksi-

Saponifikasi-Etil-Asetat (8 November 2012; 20.55)

Page 13: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

VII. LAMPIRAN

Jawaban Pertanyaan

1. Kenyataan yang membuktikan bahwa reaksi penyabunan etil asetat ini adalah

orde 2 dapat dilihat pada kurva yang diperoleh. Liniernya kurva yang memiliki

nilai R2>0,9 atau mendekati 1 menunjukkan bahwa reaksi tersebut merupakan

reaksi orde 2.

2. Turunan satuan-satuan SI untuk hantaran jenis dan hantaran molar.

Hantaran jenis larutan ialah hantaran ‘sebatang’ larutan yang panjangnya 1

meter dan luas penampang lintang 1 m2. Maka untuk dua permukaan sejajar

seluas A m2 dan berjarah 1 m satu sama lain berlaku hubungan : L = к A/1 atau

к = L 1/A

К = [siemens][m] / [m2] sehingga satuan к adalah siemens.m-1.

Hantaran molar didefinisikan jika terdapat dua buah elektroda yang cukup luas

dan sejajar dan berjarak 1 m, ditempatkan sejumlah larutan yang mengandung

1 mol elektrolit, dinyatakan dengan Λ. Λ= к / C dengan C adalah konsentrasi

larutan dalam mol m-3 sehingga Λ = [siemens][m-1] / [mol][m-3] sehingga Λ

memiliki satuan siemens.m2.mol-1.

3. Akibat bila titrasi HCl tidak segera dilakukan, berarti titrasi dilakukan ketika

suhunya sudah menurun. Hal ini akan mempengaruhi laju reaksi yang

diperoleh menjadi lebih lambat karena pada suhu rendah energi kinetik kecil

sehingga laju reaksi pun akan kecil. Seandainya titrasi harus ditunda sampai

semua percobaan selesai, maka harus dilakukan pemanasan agar laju reaksi

yang diperoleh lebih besar dan sesuai dengan harapan.

4. Tiga cara untuk menentukan orde reaksi adalah sebagai berikut.

1.             Metode Integrasi

Pada metode ini dC/dt ditentukan langsung dengan memplot konsentrasi

terhadap waktu. Nilai tangen menunjukkan kecepatan pada daat t. Orde

reaksi dan tetapan laju reaksi ditentukan dari kurva log v terhadap log C.

Page 14: penentuan laju reaksi dan tetapan laju reaksi

Masalah yang timbul dalam metode ini adalah adanya reaksi samping dan

reaksi kebalikan yang dapat mempengaruhi hasil percobaan. Namun cara ini

merupakan cara penentuan orde reaksi yang paling tetap.

2.             Metode laju reaksi Awal (Initial Rates Method)

Pada metode ini, masalah reaksi samping dan reaksi kebalikan dapat

ditiadakan. Cara yang dilakukan adalah mengukur laju reaksi awal dengan

konsentrasi awal reaktan yang berbeda-beda.

3.             Metode waktu paruh

Secara umum, untuk reaksi yang berorde n, waktu paruh sebanding dengan

1/Con-1, dimana Co adalah konsentrasi awal reaktan. Data hasil percobaan

dimasukkan ke dalam persamaan di atas, kemudian dibuat kurva yang

berbentuk garis lurus dengan cara yang sama seperti pada metode integrasi.

Seperti halnya pada metode integrasi, adanya reaksi samping mempengaruhi

ketepatan metode ini.

5. Prinsip penentuan energi pengaktifan secara percobaan dan persamaan-

persamaan yang digunakan.

Energi pengaktifan dapat ditentukan secara ekperimen dengan menentukan

nilai tetapan laju reaksi (k) pada berbagai suhu. Dengan mengalurkan ln k

terhadap 1/T akan diperoleh kurva. Dari hasil regresi akan diperoleh

persamaan garis linear dimana nilai dari kemiringan garis (gradien) sebanding

dengan –Ea/R sedangkan intersep sebanding dengan 1/A.

Digunakan persamaan empiris Arhenius yaitu

k = A e-Ea/RT

sehingga ln k = - EaR

1T

+ ln A