LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKAPERCOBAAN III

PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

Aries Setyo Wibowo, Cahyo Fajar Handayani, Sasih MartianiProgram Studi Pendidikan Kimia, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Negeri SemarangGedung D Kampus Sekaran Gunungpati Semarang 50229

ariessetyowibowo@gmail.com 085641596290

Abstrak

Praktikum ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi dan menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius. praktikum ini dilakukan dengan melakukan variasi suhu dimana kita dapat mengetahui pengaruh suhu terhadap keccepatan reaksi. Praktikum ini dilakukan menggunakan larutan H2O2 dan air dalam tabung 1 serta larutan KI, Na2S2O3 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. 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 10−3. Dan juga hasil praktikum dapat disimpulkan 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.

AbstractThe lab aims to study the effect of temperature on reaction rate and calculate the activation energy (Ea) using the Arrhenius equation. This practice is done by varying the temperature at which we can determine the effect of temperature on reaction keccepatan. This lab is done using H2O2 solution and water in one tube and the solution of KI, Na2S2O3 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 temperature observations, to each tube 1 and 2 tubes same temperature according to the temperature observations. At this lab activation energy prices obtained by 2.311292 J / mol and ln A value is -4.7397 to obtain a value of 8.7413 x 〖10〗 ^ (-3). And lab results can be concluded that the temperature or the 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

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi aktivasi merupakan 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

percobaan yang dilakukan dalam laboraturium kimia fisik yaitu kita akan mengetahui

pengaruh suhu terhadap laju reaksi, dalam buku literatur yang telah dibaca mengatakan

bahwa semakain tinggi suatu suhu pada reaksi maka akan mempercepat terjadinya reaksi

dan waktu yang diperlukan dinamakan waktu reaksi.

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 ). (Vogel : 1994)

Percobaan ini tidak hanya mengetahui pengaruh suhu terhadap k tetpai juga dilakukan

untuk menentukan energi aktivasi (Ea) yang dibutuhkan untuk reaksi dengan

persamaan Arrhenius

1.2 Landasan Teori

Laju dari suatu reaksi umumnya sangat dipengaruhi oleh kenaikan

suhu,kebanyakan laju reaksi, lajunya meningkat 2 sampai 3 kali pada kenaikan suhu

sebesar 10 derajat celsius. Hal ini berhubungan dengan meningkatnya energi kinetik

rata-rata pereaski karena naikna suhu sehingga memperkecil energi tintangan reaksi

dan reaksi mudah berlangsung.

Dari hasil beberapa eksperimen arrhenius menyimpulkan bahwa berubahnya

tetpan laju reaksi oleh perubahan suhu bersesuaian dengan hasil eksperimen.

Arrhenius kemudian mengemukakan sebuah persamaan empiriknya yang diturunkan

dari persamaan termodinamika. Perubahan tetapan kesetimbangan oleh suhu yaitu

d (lnk)dt

= eR T 2 dimana k adalah tetapan laju dan e berhubungan dengan energi

Semestara dari kajian kinetika teori, jika dianggap laju reaksi bergantung pada

jumlah tumbukan antar partikel pereaksi dan jumlah partikel teraktivasi maka laju

reaksi dapat dinyatakan dengan

K=A e−ERT2Dengan A sebagai faktor frekuensi. Dalam bentuk logaritma

persamaan tadi menjadi

lnK=−ERT

+ lnA

Persaman diatas mensyaratkan bahwa satuan E harus merupakan (energi)(mol-1). Adapun

hubungan antara konstanta laju pada dua temperatur adalah:

lnk 1k 1

=EaR

( 1T 1

− 1T 2

)

plot E terhadap dari perkembangan dari koordinat reaksi diperlihatkan pada gambar

dibawah ini

lengkungan dalam kurva diatas memberikan energi aktivasi. Perbedaan antara energi

reaktan dan produk dikenal sebagai panas reaksi, jadi energi aktivasi untuk reaksi

sebaliknya akan menjadi

Ea(r)=Ea(f)-∆ H

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

2. METODE

2.1 Alat

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

2.2 Bahan

Bahan Spesifikasi Perusahaan Pembuat

H2O2 0,04 M Bahan kimia oksidator PT Peroksida Indonesia Pratama

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

Na2S2O3 satusebatian hablur yang jernih PT. Smart Lab Indonesia

Amilum karbohidrat kompleks yang

tidak larut dalam air,

PT. GP Farmasi

Es Batu air yang membeku, berbentuk

kristal

Beli dikantin

2.3 Cara Kerja

a. Menyiapkan sistem sesuai yang tertera di bawah ini :

- Tabung 1 berisi 5 ml H2O2 dan 5 ml air

- Tabung 2 berisi 10 ml KI, 1 ml Na2S2O3 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.

2.4 Variabel Pengamatan

- Variabel bebas : suhu

- Variabel terikat : waktu reaksi

2.5 Cara Analisis Data

Mgrek H2O2 = M.V.val (mgrek)

Mgrek KI = M.V.val (mgrek)

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

Mgrek H2O2 yang bereaksi = mgrek tio

[H2O2]awal = M x ml

Voltotal (M)

[H2O2]bereaksi =d [M]

o Menghitung k

k = |[ H 2O 2]bereaksi[ H 2O2 ] awal x t |

o Menghitung ln K

o Menghitung 1/T

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 (ºC)Suhu Akhir

Campuran (ºC)

Rata-rata Suhu

(ºC)

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 mgrek

Mgrek H2O2 yang bereaksi = mgrek tio

[H2O2]awal = M x ml

Voltotal =

0 , 04 .522 = 0,009091 M

[H2O2]bereaksi =d [M] = 0,042 x 22

= 0,000909 M

Menghitung k dan ln k

k = |[ H 2O 2]bereaksi[ H 2O2 ] awal x t |

ln k= ln |[ H 2O 2]bereaksi[ H 2O2 ] awal x t |

No. Waktu(detik) K ln K

1 16 0,00625

-5,07517

2 20 0,005-

5,29832

3 24 0,00417

-5,48064

4 33 0,00303

-5,79909

5 50 0,002-

6,21461

Menghitung 1/T

Dari data 1:

1/T =1

38.5 = 0,025974

Dari data 2:

1/T = 1

34.5 = 0.028986

Dari data 3:

1/T = 1

29.0 = 0.034483

Dari data 4:

1/T = 1

25.5 = 0.039216

Dari data 5:

1/T = 1

21.5 = 0.046512

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

No.Rerata suhu

(oC)1/T

(sumbu x)waktu (detik)

KLn K

(sumbu y)

1. 38.5 0.025974 16 0.00625 -5.075173815

2. 34.5 0.028986 20 0.005 -5.298317367

3. 29.0 0.034483 24 0.004166667 -5.480638923

4. 25.5 0.039216 33 0.003030303 -5.799092654

5. 21.5 0.046512 50 0.002 -6.214608098

Melalui proses perhitungan (analisa data pada lampiran) dapat digambarkan

grafik ln k vs 1/T sebagai berikut:

0.025974025974026

0.0289855072463768

0.0344827586206897

0.0392156862745098

0.0465116279069769

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

-5.0751738152338

4-

5.29831736654803

-5.4806389233419

9-

5.79909265446054

-6.2146080984221

9

f(x) = − 0.277964385428921 x − 4.73967301531456R² = 0.972379101082273

ln K vs 1/T

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

1/T

ln K

Gambar 1. Grafik Ln K vs T

Perhitungan Ea

Dari kurva diperoleh persamaan: y = -0.278x – 4.7397 ( y = mx + b )

ln K=−EaR

x1T

+ ln A

a. m = - 0.278, maka m = - EaR

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

b. B = intercept = ln A = - 4.7397

A = 8.7413 x 10−3

3.2 Pembahasan

Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi

dan menghitung energi aktivasi menggunakan persamaan Arrhenius. Pada awalnya

menyamakan tabung 1 dan tabung2 karena kita akan mempelajari pengaruh suhu

terhadap laju reaksi. Untuk mengetahui hal tersebut, kita dapat menentukan energi

aktivasi dengan mencari variasi suhu dan K yang bisa menggunakan persamaan

Arrhenius.

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 setelah beberapa saat. Waktu yang diperlukan sampai berubahnya warna larutan

menjadi biru dicatat dan disebut sebagai waktu reaksi. Percobaan ini dilakukan

selama 5 kali untuk rentang suhu dari 0-40 ºC untuk mengetahui pengaruh suhu

terhadap laju reaksi.

Penambahan larutan H2O2 berfungsi sebagai oksidator, yaitu mengubah I-

menjadi I2. I- kemudian berikatan dengan Na2S2O3 yang berfungsi sebagai reduktor,

I2 berubah 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.

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. 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.

Selain menetukan pengaruh suhu terhadap laju reaksi percobaan ini juga

dilakukan untuk menentukan energi aktivasi (Ea) yang dibutuhkan untuk reaksi

dengan persamaan Arrhenius.. Pada percobaan yang dilakukan, didapatkan nila Ea

sebesar 2.311292 J/mol dan nilai ln A yaitu - 4.7397 dimana kita dapat mengetahui

nilai A = 8.7413 x 10−3.

Reaksi yang terjadi pada percobaan adalah sebagai berikut:

2H2O2 2H2O + O2

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2-

2H2O2 + 2I- + S4O62- I2 + 2H2S2O3 + 2O2

4. SIMPULAN

1. Berdasarkan data percobaan, diperoleh grafik yang linier sehingga percobaan yang

kami lakukan sesuai dengan persamaan Arrhenius.

2. Energi aktivasi dari percobaan ini adalah 4,506188 J/mol dan nilai ln A yaitu -

4.7397, nilai A = A = 8.7413 x 10−3

3. 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 PUSTAKA

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.

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).

Semarang, 25 September 2013

Mengetahui,

Dosen Pengampu Praktikan

Ir. Sri Wahyuni, M.Si Aries Setyo Wibowo

NIM. 4301411106

JAWABAN PERTANYAAN

1. Penyebab terjadinya penyimpangan karena pada suhu diatas 40C larutan amilum akan

rusak atau rusak sebagian, sehingga ion iodida yang terbentuk 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.