Persamaan Arrhenius Dan Energi Aktivasi

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA Nama

: Arin Nur Suci H

Kelompok

:2

NIM

: 4301409008

Prodi/Jurusan

: Pend. Kimia/Kimia

Dosen

: Ir. Sri Wahyuni, M.Si

Tanggal Praktikum : 5 Oktober 2011 Teman kerja

: Stella Dila A Fina Haziratul Q

PERCOBAAN 3 PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

LAPORAN PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

A. Tujuan Percobaan

1. Mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi 2. Menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius B. Dasar Teori

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. 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 luarbuntuk mengaktifkan reaksi tersebut. 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 ). 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 reaktan yang cenderung kurang stabil, karena produk yang terbentuk dapat membentuk reaktan kembali. Keadaan ini memiliki energi yang cukup tinggi, karena sistem ti dak stabil. Proses untuk mencapai keadaan transisi kompleks membutuhkan energi yang disuplai dari luar sistem. Energi inilah yang disebut dengan energi aktivasi. Pada reaksi endoterm ataupun eksoterm, keduanya memiliki energi aktivasi yang positif, karena keadaan transisi kompleks memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dari reaktan. Pada tahun 1889 Arrhenius mengusulkan sebuah persamaan empirik yang menggambarkan pengaruh suhu terhadap konstanta laju reaksi. Persamaan yang diusulkan adalah :



    K = konstanta laju reaksi A = faktor freakuensi 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 s uhu dan laju reaksi dapat dianalisis dalam bentuk grafik ln k vs 1/T dengan gradien  – (Ea/RT) dan intersep ln A. Jika suatu reaksi memiliki reaktan dengan konsentrasi awal adalah a, dan pada konsentrasi pada waktu t adalah a-x, maka dapat ditulis dalam persamaan :

  

 



Setelah reaksi berlangsung 1/n bagian dari sempurna, x=a/n dan





       

Beberapa faktor yang mempengaruhi energi aktivasi adalah sebagai berikut : 1. Suhu Fraksi molekul-molekul mampu untuk bereaksi dua kali lipat dengan peningkatan suhu sebesar 10oC . 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. C.

Alat dan Bahan

1. Alat a. Rak tabung reaksi 1 buah  b. Tabung reaksi 4 buah c. Gelas piala 600 ml 1 buah

d. Pipet ukur 10 ml e. Stopwatch 2. Bahan a.  Na2S2O8 atau H2O2 0,04 M  b. KI 0,1 M c.  Na2S2O3 0,001 M d. Larutan amilum 1% e. Es batu D.

Cara Kerja

a. Menyiapkan sistem sesuai yang tertera di bawah ini : -

Tabung 1 berisi 5 ml H 2O2 dan 5 ml air

-

Tabung 2 berisi 10 ml KI, 1 ml Na 2S2O3 dan 1 ml amilum

 b. 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, untuk suhu pengamatan 0o-20oC dilakukan dengan bantuan es.

E. Hasil percobaan

No.

Suhu awal

Suhu

Rata-rata

Waktu

Tabung

Tabung

akhir

suhu

reaksi

1

2

1.

40oC

40oC

40oC

39oC

39,5oC

9 sekon

2.

35oC

35oC

35oC

36oC

35,5oC

11 sekon

3.

30o

30oC

30oC

29oC

29,5oC

14 sekon

4.

25oC

25oC

25oC

25oC

25oC

19,51 sekon

5.

20oC

20oC

20oC

19oC

19,5oC

23,68 sekon

6.

15oC

15oC

15oC

17oC

16oC

60,19 sekon

No.

Campuran

campuran

Rerata suhu

1/T

waktu

K

1.

39,5 oC



9 sekon



2.

35,5 oC



11 sekon

 

3.

29,5 oC



14 sekon

  

4.

25oC



19,51 sekon

  

5.

19,5 oC



23,68 sekon

  

6.

16oC



60,19 sekon

  

F. Analisis Data

1. Perhitungan 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 mgrek (pereaksi pembatas)

Mgrek H2O2 yang bereaksi = mgrek Na2S2O3

[  ] 

    

[  ]  2. Menghitung nilai k



  

   



 

   



[  ] [  ]  

a. t = 9 dt



     

 

 b. t = 11 dt

  



  

  

c. t = 14 dt



     

   

d. t = 19,51 dt

  



 

   

e. t = 23,68 dt



  

   

  

f. t = 60,19 dt



     

   

3. Menghitung nilai 1/T a. T = 39,5oC

 



   

 

 b. T = 35,5oC

 



   

 

c. T = 29,5oC

 



   

 

d. T = 25oC

 



   

 

e. T = 19,5oC

 



   

 

f. T = 16oC

  4.



   

 

Perhitungan Ea Dari kurva diperoleh persamaan y = -6297 x + 15,75( y = mx + b ) m = -6297

   







 



Maka m = - Ea/R Ea = - ( m x R ) = - (-6297 x 8,314) = 52353,258 J/mol = 52,353258 kJ/mol B = intercept = ln A

= 15,75

G. Pembahasan

Energi aktivasi dapat ditentukan dengan mengolah data dari grafik hubungan 1/T dan ln k berdasar persamaan Arrhenius yang didapat dar dasar teori. Maka praktikan dapat melakukan percobaan berulang dengan mengukur ln k reaksi dari temperatur yang bervariasi untuk memperoleh data yang akan diolah dalam persamaan tersebut. Reaksi yang diukur adalah reaksi hidrogen peroksida dengan ion iodida. Dalam hal ini, hidrogen peroksida dicampurkan bersamaan dengan iodide, ion tiosulfat dan amilum. Penambahan larutan H2O2 berfungsi sebagai oksidator, yaitu mengubah I - menjadi I2. I- kemudian berikatan dengan Na 2S2O3 yang berfungsi sebagai reduktor, I 2 berubah kembali menjadi I-  yang selanjutnya berikatan dengan larutan kanji. Ion iodide dan hidrogen  peroksida akan bereaksi membentuk gas I2, gas tersebut akan bereaksi kembali dengan ion tiosulfat membentuk kembali ion iodide. Namun, dalam reaksi ini, tidak akan ada yodium yang dibebaskan sampai semua ion tiosulfat habis bereaksi. Dengan tambahan amilum, ion iodide 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. Perubahan warna yang terjadi akan semakin cepat apabila reaksi berlangsung pada temperatur yang lebih tinggi. 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.

Disini terlihat adanya penambahan energi kinetik partikel yang dilakukan dengan menaikkan temperatur reaksi, inilah energi yang diberikan dari luar sistem untuk mencapai kondisi transisi seperti yang dijelaskan teori. Energi tersebut akan diukur besarnya ( energi aktivasi ).

Persamaan Arrhenius 0 0.00315 -1

0.0032

0.00325

0.0033

0.00335

0.0034

0.00345

0.0035

-2    K    n     l

-3 -4 -5 -6 -7

1/T

y = -6297.3x + 15.757 R² = 0.8838

Dari hasil pengamatn, dapat diketahui pada suhu tinggi warna biru lebih cepat terlihatdaripada suhu rendah. Dapat dikatakan bahwa semakin tinggi suhunya maka reaksi akan berjalan semakin cepat. Sehingga grafik yang terbentuk adalah garis linear. Selain untuk menunjukkan kebergantungan laju reaksi terhadap temperature, percobaan ini juga dilakukan untuk menentukan energy aktivasi (Ea) yang dibutuhkan untuk reaksi dengan  persamaan Arrhenius serta semakin tinggi suhu maka waktu yang diperlukan untuk bereksi semakin cepat. Sebenarnya pada grafik terjadi penyimpangan pada suhu lebih dari 40 oC. Hal ini dimungkinkan karena jika suhunya lebih dari 40 oC maka amilum yang ada pada larutan akan rusak atau rusak sebagian, sehingga ion iodide yang terbentuk dari perubahan yodium tidak dapat terdeteksi dengan baik. Pada percobaan yabg dilakukan, didapatkan nila Ea sebesar 52,353258 kJ/mol dan nilai ln A yaitu 15,75 Reaksi yang terjadi: 2H2O2 I2 + 2S2O322H2O2 + 2I- + S4O62-

2H2O + O2 2I- + S4O62I2 + 2H2S2O3 + 2O2

Hasil percobaan ini masih jauh dari sempurna. Hal ini terjadi karena beberapa kesalahan. Antara lain:

1. Pembuatan larutan yang kurang tepat 2. Alat yang digunakan kurang standart 3. Kurang teliti dalam pengamatan 4. Kurang memahami cara kerja percobaan H. Simpulan dan Saran

-

Simpulan

1. Persamaan Arrhenius terbukti bahwa laju reaksi akan meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur larutan yang bereaksi. 2. Energi aktivasi dari percobaan ini adalah 52,353258 kJ/mol 3. Penyimpangan hukum Arrhenius mengenai hubungan laju reaksi dan temperatur dapat terjadi apabila -

Saran Sebaiknya praktikan benar-benar mendalami materi praktikum sehingga dapat

melaksanakan praktikum dengan baik dan dapat memahami proses dan hasil yang diperoleh. I. Daftar Pustaka

Vogel. 1994.  Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik . Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran (EGC). Castellan GW. 1982.  Physichal Chemistry. Third Edition. New York : General Graphic Services. Atkins PW. 1999.  Kimia Fisika.

“Ed ke-2

Kartahadiprodjo Irma I, penerjemah;Indarto

Purnomo Wahyu, editor. Jakarta : Erlangga. Terjemahan dari : Physichal Chemistry. Tim Dosen Kimia Fisik. 2011.  Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik . Semarang : Jurusan Kimia FMIPA UNNES Semarang, 10 Oktober 2011 Mengetahui, Dosen Pengampu

Praktikan

Ir. Sri Wahyuni, M.Si

Arin Nur Suci H  NIM. 4301409008

Jawaban Pertanyaan

Alasan yang mungkin menyebabkan terjadinya penyimpangan apabila suhu diatas 40oC adalah hal ini dimungkinkan karena jika suhunya lebih dari 40 oC maka amilum yang ada pada larutan akan rusak atau rusak sebagian , sehingga ion iodide yang terbentuk dari  perubahan yodium tidak dapat terdeteksi dengan baik.