KETERGANTUNGAN LAJU REAKSI PADA TEMPERATUR

I Gede Dika Virga Saputra

1108105034

Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Udayana

Abstrak

Percobaan ini dilakukan untuk menunjukkan pengaruh perubahan temperatur pada laju reaksi

dan untuk memperlihatkan kegunaan pengukuran-pengukuran volume-volume gas guna

mengikuti kinetika penguraian katalitik H2O2. Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju

berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi, atau laju bertambahnya konsentrasi suatu produk.

Laju reaksi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah temperatur. Percobaan

ini dilakukan dengan alat laju pengukuran reaksi peruraian hidogen peroksida dilakukan

dengan menambahkan larutan FeCl3 dan HCl lalu ditambahkan dengan cepat larutan H2O2 dan

dilakukan dengan waktu 10 menit dengan suhu konstan. Gelembung gas yang timbul diukur

dari berkurangnya volume air dan percobaan ini dilakukan dengan variasi suhu 550C, 650C

dan 750C. Dari percobaan ini diperoleh nilai k dari masing-masing variasi suhu dan diperoleh

regresi linier yaitu y = -17,9728 x + 0,0545. Harga Ea yang diperoleh dari hasil perhitungan

adalah Ea = 147,4258 J/mol dan harga A untuk praeksponensial adalah A = 1,0560.

Keyword : laju reaksi, pengaruh temperatur, nilai k, regresi linier, harga Ea, harga A

PENDAHULUAN

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 biasanya di nyatakan

dalam mol per liter, tetapi untuk reaksi fase

gas, suatu tekanan atmosfer, milimeter

merkurium, dapat di gunakan sebagai ganti

konsentrasi(Atkin, 1990).

Untuk reaksi : A + 2 B 3 C +

4 D, laju reaksi dapat diartikan sebagai laju

berkurangnya konsentrasi A dan B atau laju

bertambahnya konsentrasi C dan D dalam

satuan waktu. Untuk reaksi : A + 2B 3C

+ 4D, laju berkurangnya konsentrasi A

tidak sama dengan laju berkurangnya

konsentrasi B, demikian juga laju

bertambahnya konsentrasi C tidak sama

dengan laju bertambahnya konsentrasi D.

Dari koefisien reaksi nampak bahwa setiap

kebutuhan 1 mol A, maka B yang

dibutuhkan harus 2 mol untuk

menghasilkan 3 mol C dan 4 mol D. Jadi B

berkurang dengan laju dua kali

berkurangnya A atau Laju berkurangnya B

= 2 x laju berkurangnya A, jadi untuk reaksi

: A + 2 B 3 C + 4 D dapat dinyatakan

laju reaksi merupakan laju berkurangnya

konsentrasi A, laju berkurangnya

konsentrasi B, laju bertambahnya

konsentrasi C, laju bertambahnya

konsentrasi D(Bird, 1993)

Reaksi Kimia dapat berlangsung

dengan laju yang berbeda-beda, ada yang

cepat dan ada yang lambat tergantung pada

jenis pereaksi, situasi dan kondisi reaksi

kimia itu sendiri. Ada beberapa faktor yang

dapat mempengaruhi laju reaksi yaitu : a)

Sifat zat Pereaksi, pada kondisi yang sama,

Besi labih mudah mengalami perkaratan

dibanding Tembaga, alkohol sangat mudah

terbakar sedangkan Air tidak dapat

terbakar. Dari uraian di atas jelas bahwa

laju reaksi sangat tergantung pada sifat zat

pereaksi. b) Konsentrasi, pada umumnya

reaksi berlangsung lebih cepat jika

konsentrasi pereaksi lebih besar, dan

sebaliknya reaksi akan lebih lambat jika

konsentrasi pereaksi lebih kecil. c)

Temperatur, pengaruh temperatur sangat

besar terhadap laju reaksi. Umumnya setiap

kenaikan temperatur 100C akan

menyebabkan laju reaksi bertambah besar 2

atau 3 kali. Kenaikan temperatur 1000C

menyebabkan laju reaksi bertambah

sebesar 210 kali, namun keadaan ini bukan

merupakan aturan baku, pengaruh

kuantitatif dari perubahan temperatur

terhadap laju reaksi hanya dapat diketahui

melalui eksperimen. d) Luas permukaan,

reaksi dalam sistim heterogen dapat terjadi

pada bidang permukaan zat-zat yang

bereaksi. Oleh karena itu semakin halus zat-

zat yang bereaksi (semakin luas bidang

permukaannya), akan semakin cepat

reaksinya. Sebagai contoh, dalam jumlah

yang sama garam halus akan lebih cepat

larut dalam air bila dibandingkan dengan

garam kasar yang dilarutkan dalam air yang

sama, dan yang terakhir yaitu e) Katalis

adalah zat yang dapat mengubah laju reaksi

tanpa mengalami perubahan secara kimiawi

di akhir reaksi. Katalis yang mempercepat

laju reaksi disebut katalis positif atau lebih

umum disebut Katalis, sedangkan katalis

yang memperlambat laju reaksi disebut

katalis negatif atau lebih umum disebut

Inhibitor. Katalis dapat dibedakan atas

katalis Anorganik dan katalis Organik yang

disebut Biokatalis atau Enzim

(Sukardjo,1989)

BAHAN DAN METODE PERCOBAAN

Pada percobaan kali ini

menggunakan alat-alat seperti : a)

pengaduk magnetik, b) pemanas, c) labu

reaksi 100 mL, d) Pipet volume 25 mL dan

10 mL, e) termometer, f) bola hisap, g)

buret gas dan h) gelas beker. Pada

percobaan ini juga menggunakan bahan-

bahan seperti ; a) Larutan hidrogen

peroksida (H2O2), b) Ferri klorida (FeCl3)

0,5 M, c) HCl dan d) aquadest

Percobaan ini dilakukan pertama

kali dengan menyusun alat seperti gambar

berikut :

Pemanas dihidupkan kemudian suhu diatur

pada posisi 550C dengan menggunakan

pengatur suhu dan diukur dengan

termometer, suhu dijaga agar tetap konstan.

Lalu dalam labu reaksi ditambahkan 25 mL

larutan FeCl3 dan 10 mL larutan HCl lalu

dibiarkan beberapa menit sehingga sistem

berada dalam kesetimbangan termal dengan

badnya. Kemudian Ke dalam labu reaksi

ditambahkan secepatnya sebanyak 2 mL

larutan H2O2 20% volume, sumbat ditutup

kembali dan kran ditutup. Stopwatch (jam)

dihidupkan dan diamati gelembung yang

timbul pada buret gas selama 10 menit lalu

dilakukan pengulangan pada suhu 650C dan

750C.

Dilakukan 3 kali pengulangan

terhadap pengukuran volume gas terhadap

suhu. Suhu yang digunakan bervariasi,

yaitu 550C, 650C dan 750C.

Dengan suhu 55oC

t (sekon) Volume O2

(mL)

326 0,5

405 1

Dengan suhu 65oC

t (sekon) Volume O2

(mL)

19 0,5

26 1

34 1,5

53 2

82 2,5

120 2,8

249 3,7

Dengan suhu 75oC

t (sekon) Volume O2

(mL)

5 0,5

10 0,8

13 1,1

18 1,7

22 2,5

29 3,5

36 4,0

45 4,8

70 5,5

94 6,3

150 7,5

191 8,0

266 8,5

HASIL DAN PEMBAHASAN

Percobaan kali ini yaitu

ketergantungan suhu terhadap laju reaksi,

dimana tujuan dari dilakukannya percobaan

ini yaitu untuk menunjukkan pengaruh

perubahan temperatur pada laju reaksi dan

untuk memperlihatkan kegunaan

pengukuran-pengukuran volume-volume

gas guna mengikuti kinetika penguraian

katalitik H2O2. Pada percobaan ini

dilakukan pengukuran volume gas oksigen

yang terurai (dikeluarkan) pada tekanan

atmosfer dan temperatur kamar karena

konsentrasi H2O2 tidak dapat langsung

diukur. Dari reaksi penguraian katalitik

H2O2 akan diketahui orde reaksi, konstanta

laju (k) dan waktu paruh pada temperatur

tertentu. Dalam percobaan ini dilakukan

dua kali percobaan dengan satu kali

pengulangan. Untuk percobaan pertama

suhu diatur dan dibiarkan konstan dari awal

percobaan hingga akhir percobaan yaitu

550C, untuk percobaan ke-2 suhu dibiarkan

konstan yaitu 650C dan percobaanke-3

yaitu 750C. Dalam pengukuran laju reaksi

penguraian hidrogen peroksida (H2O2) ini

digunakan larutan ferri klorida (FeCl3) 0,5

M dan ditambahkan dengan larutan HCl.

Selanjutnya dilakukan pemanasan larutan

dan larutan diaduk dengan menggunakan

pengaduk magnetik yang berfungsi untuk

mempercepat berlangsungnya reaksi dan

mempercepat homogenisasi larutan. Selain

itu pemanasan yang dilakukan saat

percobaan juga mempercepat reaksi

penguraian katalitik hidrogen peroksida.

Adapun reaksi yang terjadi yaitu :

Fe3+ / H+

H2O2 (aq) H2O (l) + O2 (g)

Pada percobaan ini, gelembung gas

yang timbul pada waktu 10 menit dilihat

dari berkurangnya volume air. Pada

percobaan pertama dengan suhu 550C

diperoleh volume konstan 1 mL. Nilai

volume gas oksigen yang konstan tersebut

kemungkinan menunjukkan penguraian

hidrogen peroksida telah selesai sehingga

tidak dihasilkan gelembung gas lagi.

Pengamatan volume gelembung gas

yang timbul terhadap waktu diketahui

bahwa semakin lama waktu yang

diperlukan dalam reaksi penguraian

hidrogen peroksida maka volume gas

oksigen yang terurai juga semakin banyak.

Adapun dari data yang diperoleh tersebut

dipergunakan untuk menentukan nilai

konstanta laju (k) dan waktu paruh reaksi

penguraian katalitik hidrogen peroksida. .

Nilai k yang diperoleh pada percobaan pada

variasi suhu 550C, 650C dan 750C dapat

dilihat pada tabel dibawah ini :

Suhu 550C

t

(sekon)

Vt

(mL) k

900 0,5 2,13x10-3

1200 1

Suhu 650C

t

(sekon)

Vt

(mL) k

19 0,5 0,76 x10-2

26 1 1,21 x10-2

34 1,5 1,53 x10-2

53 2 1,47 x10-2

82 2,5 1,37 x10-2

120 2,8 1,18 x10-2

249 3,7

Suhu 750C

t

(sekon)

Vt

(mL) k

5 0,5 1,22 x10-2

10 0,8 0,99 x10-2

13 1,1 1,06 x10-2

18 1,7 1,24 x10-2

22 2,5 1,58 x10-2

29 3,5 1,83 x10-2

36 4,0 1,77 x10-2

45 4,8 1,85 x10-2

70 5,5 1,49 x10-2

94 6,3 1,44 x10-2

150 7,5 1,42 x10-2

191 8 1,48 x10-2

266 8,5

Pada percobaan ketergantungan

temperatur pada laju reaksi ini juga

ditentukan persamaan regresi linier, nilai

energi aktivasi (Ea) dan faktor pra-

eksponensial (A). Berdasarkan data yang

diperoleh persamaan regresi linier dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan

regresi y=mx+c, dimana m merupakan

gradient dan c adalah konstanta, sehingga

diperoleh persamaan regresi linier untuk

reaksi katalitik yaitu y = -17,9728 x +

0,0545. Harga Ea yang diperoleh dari hasil

perhitungan adalah Ea = 147,4258 /

dan harga A untuk praeksponensial adalah

A = 1,0560. Berdasarkan literatur dapat

diketahui bahwa dengan kenaikan

temperatur maka pembentukan volume

oksigen juga semakin meningkat. Selain itu

penggunaan katalis juga dapat

mempercepat laju reaksi dimana dalam

percobaan ini dipergunakan katalis Fe3+

yang berasal dari larutan FeCl3.

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat

disimpulkan bahwa :

1. Laju suatu reaksi berbanding lurus

dengan temperatur dimana semakin

tinggi temperatur yang dipergunakan

maka laju reaksi akan semakin cepat,

demikian pula sebaliknya.

2. Jumlah volume hidrogen peroksida

(H2O2) yang terurai sebanding dengan

jumlah perubahan volume oksigen.

3. Waktu paruh reaksi penguraian katalitik

hidrogen peroksida (H2O2) tidak

dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan

4. Keadaan tak hingga merupakan keadaan

dimana volume oksigen yang terbentuk

dari reaksi penguraian sudah mencapai

nilai konstan (tidak mengalami

perubahan pada waktu yang cukup

lama).

5. Persamaan regresi linier untuk reaksi

katalitik yang diperoleh dalam

percobaan ini yaitu y = 0,5938 x +

0,0011.

6. Harga Ea yang diperoleh dari hasil

perhitungan adalah Ea = 147,4258 /

dan harga A untuk praeksponensial

yang diperoleh adalah A = 1,0560.

DAFTAR PUSTAKA

Atkin, P, W. 1990. Kimia Fisika Jilid 2

Edisi ke-4. Jakarta: Erlangga

Bird, Tony.1993.Kimia Fisika untuk

Universitas.Gramedia:Jakarta.

Dogra, S dan S.K Dogra.1990.Kimia Fisik

dan Soal-Soal.Universitas Indonesia

Press: Jakarta.

Gede Bawa, I.G.A, dkk.2005.Kimia Dasar

II.Jurusan Kimia FMIPA Udayana:Bukit

Jimbaran.

Sastrohamidjojo, H.2001.Kimia Dasar

Edisi ke-2. Gadjah Mada University

Press : Yogyakarta

Sukardjo.1989. Kimia Fisika.Bina Aksara :

Yogyakarta.

Tim Laboratorium Kimia Fisika. 2014.

Penuntun Praktikum Kimia Fisika

II.Jurusan Kimia F.MIPA Universitas

Udayana : Bukit Jimbaran.

LAMPIRAN-LAMPIRAN

LAMPIRAN JAWABAN PERTANYAAN

1. Pada percobaan ini hanya digunakan dua jenis temperatur yaitu pada 700 C dan 800 C

saja sehingga laju reaksi yang menjadi dua kalinya tidak dapat ditentukan. Dalam

penentuan tersebut diperlukan nilai temperatur awal dan temperatur akhir.

2. Cara yang dapat digunakan untuk menaikkan laju penguraian hidrogen peroksida selain

menaikkan temperatur adalah:

a. Dengan menambah konsentrasi hidrogen peroksida sehingga volume oksigen yang

terbentuk semakin banyak sehingga laju penguraian akan semakin cepat.

b. Dengan menggunakan katalis yang sesuai.

3. Diketahui : V O2 = 30 mL = 0,03 L

T = 25 0C = 298 K

R = 0,082 L atm/mol K

Ditanya : mol (n) H2O2 = . . . . . . ?

Jawab : PV = n.R.T

n = RT

PV

= KmolKxLatm

Latmx

298/082,0

03,01

= molatmL

atmL

/436,24

03,0

= 1,23 x 10-3 mol

Jadi mol H2O2 yang terurai sebanyak 1,23 x 10-3 mol

LAMPIRAN PERHITUNGAN

1.1 Penentuan Konstanta Laju (k)

kt

t eVVV

kteV

VtV

ktV

Vt

V

V

ln

ktV

Vt

1ln

Untuk T = 550C

Nilai k pada 326 detik pertama ( t = 326 s = 5,26 menit)

Diketahui : V = 1 mL

Vt = 0,5 mL

t = 326 sekon

Ditanya : k = . . . . . . .?

Jawab : ln (1

) =

ln (1 0,5

1) = . 326

ln(1 0,5) = . 326

ln(0,5) = . 326

-0,6931 = -326.k

k = 2,13x10-3

Jadi nilai k pada 326 detik pertama adalah -2,13x10-3

Maka dengan cara yang sama dapat dihitung nilai konstanta laju (k) pada menit

selanjutnya yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

t

(sekon)

Vt

(mL)

V (mL) V

Vt

V

Vt1

V

Vt1ln k

900 0,5 1

0,5 0,5 -0,6931 2,13x10-3

1200 1 1 0

k1 = k pada 550C =

n

k= 1,065 x 10-3

Untuk T = 650C

Nilai k pada 19 detik pertama ( t = 19 s = 0,19 menit)

Diketahui : V = 3,7 mL

Vt = 0,5 mL

t = 19 sekon

Ditanya : k = . . . . . . .?

Jawab : ln (1

) =

ln (1 0,5

3,7) = . 19

ln(1 0,135) = . 19

ln(0,865) = . 19

k = 7,63 x10-3

Jadi nilai k pada 19 detik pertama adalah 7,63 x 10-3.

Maka dengan cara yang sama dapat dihitung nilai konstanta laju (k) pada menit-

menit selanjutnya yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

t

(sekon)

Vt

(mL)

V

(mL) V

Vt

V

Vt1

V

Vt1ln k

19 0,5

3,7

0,135 0,865 -0,145 0,76 x10-2

26 1 0,270 0,730 -0,315 1,21 x10-2

34 1,5 0,405 0,595 -0,519 1,53 x10-2 53 2 0,541 0,459 -0,779 1,47 x10-2 82 2,5 0,676 0,324 -1,127 1,37 x10-2 120 2,8 0,757 0,243 -1,415 1,18 x10-2 249 3,7 1 0

k1 = k pada 650C =

n

k 7,52102

7 = 1,07 x 10-2

Untuk T = 750C

Nilai k pada 5 detik pertama ( t = 5 s = 0,05 menit)

Diketahui : V = 8,5 mL

Vt = 0,5 mL

t = 5 sekon

Ditanya : k = . . . . . . .?

Jawab : ln (1

) =

ln (1 0,5

8,5) = . 5

ln(1 0,059) = . 5

ln(0,941) = . 5

k = 1,22 x10-2

Jadi nilai k pada 5 detik pertama adalah 1,22 x 10-2

Maka dengan cara yang sama dapat dihitung nilai konstanta laju (k) pada menit-

menit selanjutnya yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

t

(sekon)

Vt

(mL)

V

(mL) V

Vt

V

Vt1

V

Vt1ln k

5 0,5

8,5

0,059 0,941 -0,061 1,22 x10-2

10 0,8 0,094 0,906 -0,099 0,99 x10-2

13 1,1 0,129 0,871 -0,138 1,06 x10-2

18 1,7 0,200 0,800 -0,223 1,24 x10-2

22 2,5 0,294 0,706 -0,348 1,58 x10-2

29 3,5 0,412 0,588 -0,531 1,83 x10-2

36 4,0 0,471 0,529 -0,637 1,77 x10-2 45 4,8 0,565 0,435 -0,834 1,85 x10-2 70 5,5 0,647 0,353 -1,041 1,49 x10-2 94 6,3 0,741 0,259 -1,351 1,44 x10-2 150 7,5 0,882 0,118 -2,137 1,42 x10-2

191 8 0,941 0,059 2,830 1,48 x10-2

266 8,5 1 0

k1 = k pada 750C =

n

k 17,37102

13 = = 1,34 x 10-2

1.2 Mencari persamaan regresi linier

Diketahui: k1 = 1,065x10-3; T1 = 550C = 328 K

k2 = 1,07x10-2 ; T2 = 650C = 338 K

k3 = 1,34x10-2 ; T2 =750C = 345 K

Ditanya : persamaan regresi linearnya?

Perhitungan:

ln =

.1

+ ln

Bila persamaan tersebut diubah ke dalam bentuk = + , (persamaan gradient

suatu garis)

Maka = ;

= ;

= ; = .

Koordinat k T (K) ln k (sebagai y) 1

(sebagai x)

1 1,065x10-3

328

6,297x10-5 3,049x10-3

2 1,07x10-2

338

6,766x10-4 2,958x10-3

3 1,34x10-2 345

2,927x10-3 2,898x10-3

Dengan menggunakan program regresi linear pada kalkulator, maka harga m

(gradient), c (konstanta), r (regresinya) dapat kita hitung dengan cara memasukkan

harga x dan y sebagai titik koordinat (x, y)

Koordinat ln k (sebagai y) 1

(sebagai x)

Nilai r m

(gradient)

c (konstanta)

1 6,297x10-5 3,049x10-3

0,906 -17,9728 0,0545 2 6,766x10-4 2,958x10-3

3 2,927x10-3 2,898x10-3

Maka, persamaan regresi = +

Menjadi y = -17,9728 x + 0,0545

1.3 Mencari nilai Ea

Dari persamaan y = -17,9728 x + 0,0545; dimana Harga

=

Dan dari hasil perhitungan dengan memakai program kalkulator diperoleh harga m =

-17,9728

Maka,

=

17,9728 =

= 17,9728

= 17,9728 molKJ /314,8

= 149,4258 /

= 147,4258 /

1.4 Mencari nilai A (praeksponensial)

Dari persamaan y = -17,9728 x + 0,0545; dimana harga ln =

Dan berdasarkan hasil perhitungan kalkulator yang ditampilkan pada table

sebelumnya diperoleh bahwa harga c = 0,0545

Maka, ln =

ln = 0,0545

= 0,0545

= 1,0560

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA II

KETERGANTUNGAN LAJU REAKSI PADA TEMPERATUR

Oleh :

Nama : I Gede Dika Virga Saputra

NIM : 1108105034

Kelompok : III.B

LABORATORIUM KIMIA FISIK

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2014