praktikum kelarutan sebagai funsi temperature
TRANSCRIPT
BAB II
KINETIKA REAKSI SAPONIFIKASI ETILASETAT
2.1. Tujuan Percobaan
1. Untuk memberikan gambaran bahwa reaksi penyabunan etilasetat oleh
ion hidroksi adalah reaksi orde dua.
2. Menentukan konstanta kecepatan reaksi pada reaksi tersebut.
2.2. Tinjauan Pustaka
Kinetika kimia merupakan bagian dari ilmu Kimia Fisika yang mempelajari
tentang kecepatan reaksi-reaksi kimia dan mekanisme reaksi-reaksi yang
bersangkutan. Tidak semua reaksi kimia dapat dipelajari secara kinetik. Reaksi-
reaksi yang berjalan sangat cepat seperti reaksi-reaksi ion atau pembakaran dan
reaksi-reaksi yang sangat lambat seperti pengkaratan, tidak dapat dipelajari secara
kinetik. Diantara kedua jenis ini, banyak reaksi-reaksi yang kecepatannya dapat
diukur.
Ditinjau dari fase zat yang bereaksi, dikenal dua macam reaksi, yaitu :
a. Reaksi homogen, yaitu reaksi dimana tidak terjadi perubahan fase.
b. Reaksi heterogen, yaitu reaksi dimana terjadi perubahan fase.
Kecepatan reaksi adalah kecepatan perubahan konsentrasi terhadap waktu,
jadi tanda negatif menunjukkan bahwa konsentrasi berkurang bila waktu
bertambah.
(Sukardjo, “Kimia Fisika”, hal: 323-324)
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi :
1. Sifat dasar pereaksi
Zat-zat berbeda secara nyata dalam lajunya mereka mengalami perubahan
kimia. Molekul hidrogen dan flour bereaksi secara meledak, bahkan pada
temperatur kamar, dengan menghasilkan molekul hidrogen fluorida.
H2 + F2 2HF (sangat cepat pada temperatur kamar)
Pada kondisi serupa, molekul hidrogen dan oksigen bereaksi begitu lambat,
sehingga tak nampak sesuatu perubahan kimia :
2H2 + O2 2H2O (sangat lambat pada temperatur kamar)
2. Temperatur
Laju suatu reaksi kimia bertambah dengan naiknya temperatur. Kenaikan laju
reaksi ini dapat diterangkan sebagian sebagai lebih cepatnya atom-atom
bertabrakan satu sama lain.
3. Katalis
Suatu zat yang meningkatkan kecepatan suatu reaksi kimia tanpa dirinya
mengalami perubahan yang permanen. Suatu katalis diduga mempengaruhi
kecepatan reaksi dengan salah satu jalan :
a. Pembentukan senyawa antara (katalis homogen)
b. Adsorpsi (katalis heterogen)
4. Konsentrasi
Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasi
suatu pereaksi, atau sebagai laju bertambahnya konsentrasi suatu produk.
(Keenan, “Kimia Untuk Universitas”, hal: 518-524)
Saponifikasi adalah suatu reaksi yang menghasilkan sabun dan gliserol,
dengan menghidrolisa dengan basa, suatu lemak atau minyak.
(Keenan. “Kimia Untuk Universitas”, hal. 679)
Menurut Hukum Kegiatan Massa, kecepatan reaksi pada temperatur tetap,
berbanding lurus dengan konsentrasi pengikut-pengikutnya dan masing-masing
berpangkat sebanyak molekul dalam persamaan reaksi.
Orde reaksi 1 :
A hasil
Rate = k1.CA.
Orde reaksi 2 :
2A hasil
Rate = k2. C2A.
A + B hasil
Rate = k2.CA.CB
Orde reaksi 3 :
A + 2B hasil
Rate = k3.CA.C2B.
2A + B hasil
Rate = k3.C2A.CB.
(Sukardjo, “Kimia Fisika”, hal: 319-320)
Untuk memberikan gambaran bahwa reaksi penyabunan etilasetat oleh ion
hidroksi adalah orde dua yaitu reaksi dibawah ini :
CH3COOC2H5 + OH- CH3COO- + C2H5OH
t = 0 a b - -
x x x x
t = t (a-x) (b-x) x x
(Sukardjo, “Kimia Fisika”, hal. 334)
Reaksi bimolekuler tingkat dua dapat dinyatakan sebagai berikut :
A + B hasil-hasil
t = 0 a b 0
t = t a – x b – x x
Dimana :
a = konsentrasi awal ester (mol/L)
b = konsentrasi awal ion OH- (mol/L)
x = jumlah mol/L ester atau basa yang telah bereaksi
k2 = tetapan laju reaksi (mmol-1.menit-1)
Intregasi :
(Sukardjo, “Kimia Fisika”, hal.331)
Untuk dapat menentukan apakah suatu reaksi orde dua atau bukan dapat
diselidiki seperti pada reaksi tingkat satu yaitu :
1. Dengan memasukkan harga a, b, t dan x pada persamaan :
Bila harga-harga k2 tetap maka reaksi orde dua.
2. Secara grafik
Bila reaksi orde dua maka grafik t terhadap log merupakan garis lurus
tangen atau slope :
Untuk konsentrasi sama :
Jadi grafik harus lurus bila reaksi orde dua.
3. Half life period tidak dapat dipakai untuk menyelidiki tingkat reaksi, dimana
konsentrasi A dan B berbeda, karena A dan B akan mempunyai waktu berbeda
untuk bereaksinya setengah jumlah zat tersebut.
(Sukardjo, ”Kimia Fisika”, hal: 332-333)
Reaksi-reaksi orde I adalah reaksi-reaksi yang lajunya berbanding langsung
dengan konsentrasi reaktan, yaitu:
yang pada integrasi memberikan
ln [C] = ln [C]0 – kt
atau [C] = [C]0 e-kt
atau k =
[C]0 adalah konsentrasi reaktan pada t = 0. Untuk reaksi-reaksi orde I, plot ln [C]
(atau log [C]) terhadap t merupakan suatu baris lurus. Intersep memberikan
konsentrasi pada t = 0 dan k dapat dihitung dari kemiripan tersebut.
Dalam reaksi orde II, laju reaksi berbanding langsung dengan kuadrat
konsentrasi dari satu reaktan atau dengan hasil kali konsentrasi yang meningkat
sampai pangkat satu atau dua
1. Kasus I
2A Produk
yang pada integrasi memberikan
dimana [A]0 adalah konsentrasi reaktan pada t=0.
2. Kasus II
aA + bB Produk
dimana a ≠ b dan [A]0 ≠ [B]0, persamaan laju diferentsial adalah
dan persamaan laju yang diintegrasi adalah
Jika a = b = 1, persamaan diatas menjadi
Plot kiri dari persamaan diatas terhadap t akan merupakan garis lurus.
Konstanta laju dapat dihitung dari kemiripan dan konsentrasi awal reaktan
dari intersep tersebut.
(S. K. Dogra & S. Dogra. Kimia Fisika dan Soal-soal, hal : 626-629)
Sabun merupakan garam logam alkali dengan rantai asam monocarboxylic
yang panjang. Larutan Alkali yang digunakan dalam pembuatan sabun bergantung
pada jenis sabun tersebut. Larutan alkali yang biasanya digunakan pada sabun
keras adalah natrium hidroksida dan alkali yang biasanya digunakan pada sabun
lunak adalah kalium hidroksida.
Sabun berfungsi untuk mengemulsi kotoran – kotoran berupa minyak
ataupun zat pengotor lainnya. Sabun dibuat melalui proses saponifikasi lemak
minyak dengan larutan alkali membebaskan gliserol. Lemak minyak yang
digunakan dapat berupa lemak hewani, minyak nabati, lilin, ataupun minyak ikan
laut.
Pada saat ini, teknologi sabun telah berkembang pesat. Sabun dengan jenis
dan bentuk yang bervariasi dapat diperoleh dengan mudah di pasar mulai dari
sabun mandi, sabun cuci baik untuk pakaian maupun untuk perkakas rumah
tangga, hingga sabun yang digunakan dalam industri. Kandungan zat – zat yang
terdapat pada sabun juga bervariasi sesuai dengan sifat dan jenis sabun. Zat – zat
tersebut dapat menimbulkan efek baik yang menguntungkan maupun yang
merugikan. Oleh karena itu, konsumen perlu memperhatikan kualitas sabun
dengan teliti sebelum membeli dan menggunakannya.
Pada pembuatan sabun, bahan dasar yang biasa digunakan adalah : C12-18.
Jika kurang dari C12 akan menyebabkan iritasi pada kulit dan jika lebih dariC20,
kurang larut (digunakan sebagai campuran).
(www.course.usu.ac.id)
2.3. Alat dan Bahan
A. Alat-alat yang digunakan :
- buret
- statif lengkap
- beakerglass
- labu ukur
- Erlenmeyer
- pipet volume
- pipet tetes
- karet penghisap
- gelas arloji
- corong kaca
- botol aquadest
- batang pengaduk
- stopwatch
- timbangan digital
B. Bahan-bahan yang digunakan :
- etilasetat (CH3COOC2H5)
- asamoksalat (C2H2O4.2H2O)
- natriumhidroksida (NaOH)
- indikator phenolphtalien (C20H14O4)
- asamklorida (HCl)
- aquadest (H2O)
2.4. Prosedur Percobaan
1. Menyediakan 250 mL larutan etilasetat dengan konsentrasi 0,04 N.
2. Menyediakan 250 mL larutan HCl dengan konsentrasi 0,04 N.
3. Menyediakan 250 mL larutan NaOH 0,04 N dan 100 mL larutan
asam oksalat 0,04 N, memipet 10 mL asamoksalat dan menambahkan 2 tetes
indikator pp kemudian menitrasi dengan NaOH. Mengulangi percobaan
sebanyak 3 kali.
4. Menyiapkan 40 mL larutan NaOH 0,04 N dan 40 mL larutan
etilasetat 0,04 N, masing-masing ke dalam sebuah Erlenmeter. Memasukkan
20 mL larutan HCl 0,04 N ke dalam 6 buah Erlenmeyer.
5. Mencampurkan larutan etilasetat pada larutan NaOH dan
mengocoknya dengan baik, mencatat waktu pada saat kedua larutan
bercampur.
6. Setelah 5 menit, memipet 10 mL dari campuran NaOH dan
etilasetat tersebut kemudian memasukkannya ke dalam salah satu
Erlenmeyer yang berisi 20 mL larutan HCl.
7. Mengaduk dengan baik, kemudian memasukkan 2 tetes indikator
pp dan menitrasinya dengan larutan NaOH 0,04 N.
8. Melakukan pengambilan larutan seperti pengerjaan pada langkah
ke-6 pada
menit ke 10, 15, 20, 25,dan 30.
2.5. Data Pengamatan
Tabel 2.5.1. Data standardisasi larutan NaOH dengan larutan asamoksalat
No Volume asamoksalat (mL) Volume titrasi NaOH (mL)
1.
2.
3.
10
10
10
8,9
9,1
9
Tabel 2.5.2. Data volume titrasi larutan NaOH terhadap larutan HCl sisa dalam
berbagai waktu
No Waktu Volume titrasi NaOH (mL)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
5
10
15
20
25
30
19,2
19,9
20,3
21
22,1
22,3
2.6. Persamaan Reaksi
A. Standardisasi NaOH dengan asamoksalat
C2H2O4.2H2O + 2NaOH NaC2O4 + 4H2O(asamoksalat) (natriumhidroksida) (natriumoksalat) (air)
(http//www.titration-question-please-help)
B. Penentuan konstanta laju reaksi
CH3COOC2H5 + 2NaOH CH3COONa + C2H5OH + NaOH sisa
(etilasetat) (natriumhidroksida) (natriumasetat) (etanol)
(natriumhidroksida)
(Hart suminar, “Suatu Kuliah Singkat Kimia Organik”, Edisi VI, hal.242)
NaOH sisa + 2HCl NaCl + H2O + HCl sisa
(natriumhidroksida) (asamklorida) (natriumklorida) (air) (asamklorida)
HCl sisa + NaOH NaCl + H2O(asamklorida) (natriumhidroksida) (natriumklorida) (air)
(Vogel, “Analisa Organik Kualitatif”, hal: 29-30)
2.7. Hasil Perhitungan
A. Membuat larutan etilasetat 0,04 N sebanyak 250 mL
Diketahui : = 0,894 g/mL
CH3COOC2H5 = 100 %
= 10,16 N
V1 N1 = V2 N2
V1 (10,16 N) = (250 mL) (0,04 N)
V1 = 0,9842 mL
Jadi untuk membuat larutan etilasetat 0,04 N sebanyak 250 mL adalah
dengan memipet 0,98 mL etilasetat 100% dan mengencerkan dengan
aquadest sampai volume 250 mL.
B. Membuat larutan HCl 0,04 N sebanyak 250 mL
Diketahui : HCl = 1,19 g/mL
HCl = 37 %
= 12,06N
V1 N1 = V2 N2
V1 (12,06 N) = (250 mL) (0,04 N)
V1 = 0,8291 mL
Jadi untuk membuat larutan HCl 0,04 N sebanyak 250 mL adalah dengan
memipet 0,83 mL HCl 37% dan mengencerkan dengan aquadest sampai
volume 250 mL.
C. Pembuatan larutan NaOH 0,04 N sebanyak 250 mL
W = 0,4 g
Jadi untuk membuat larutan NaOH 0,04 N sebanyak 250 mL adalah dengan
menimbang NaOH sebanyak 0,4 g dan melarutkan dengan aquadest sampai
volume 250 mL.
D. Pembuatan larutan asamoksalat 0,04 N sebanyak 100 mL
W = 0,252 g
Jadi untuk membuat larutan asamoksalat 0,04 N sebanyak 100 mL adalah
dengan menimbang asamoksalat sebanyak 0,252 g dan melarutkan dengan
aquadest sampai volume 100 mL.
E. Standardisasi larutan NaOH dengan asamoksalat
Volume titrasi : I = 8,9
II = 9,1
III = 9
= 9
(V N)asamoksalat = (V N)NaOH
(10) (0,04) = (9) NNaOH
NNaOH = 0,044 N
Jadi normalitas NaOH adalah 0,044 N.
F. Menentukan jumlah mol HCl awal
Mmol HClawal = N VHCl awal
= (0,04) (20)
= 0,8 mmol
G. Menentukan jumlah mmol HCl titrasi (HCl sisa)
Misal : untuk t = 5 menit
mmol HCl titrasi = N V NaOH penitrasi
= (0,044) (19,2)
= 0,8448 mmol
H. Menentukan jumlah mmol HCl bereaksi
mmol HCl bereaksi = mmol HCl awal - mmol HCl sisa
mmol HCl bereaksi = 0,8 - 0,8448
= 0,0448 mmol
mmol HCl bereaksi = mmol NaOH sisa (dari etilasetat)
Dengan cara yang sama didapat mmol NaOH seperti pada tabel berikut :
Tabel 2.7.1. Data perhitungan mmol HCl bereaksi
Waktu (menit) HCl beraksi (mmol) HCl sisa (mmol)
5 0,0448 0,8448
10 0,0756 0,8756
15 0,0932 0,8932
20 0,124 0,924
25 0,1724 0,9724
30 0,1812 0,9812
I. Menghitung jumlah mmol NaOH yang bereaksi
(N V)NaOH awal = mmol NaOH sisa + mmol NaOH bereaksi
(N V) awal = mmol NaOH sisa + mmol NaOH bereaksi
Misal : untuk t = 5 menit
(N V) awal = mmol NaOH sisa + mmol NaOH bereaksi
(0,044) (40) = 0,0448 + mmol NaOH bereaksi
mmol NaOH bereaksi = 1,7152
Jadi mmol NaOH bereaksi = 1,7152 mmol
Dengan cara yang sama diperoleh jumlah NaOH yang bereaksi :
Tabel 2.7.2. Hasil perhitungan mmol NaOH yang bereaksi
Waktu (menit) NaOH bereaksi (mmol) NaOH sisa (mmol)
5
10
15
20
25
30
1,7152
1,6844
1,6668
1,636
1,5876
1,5788
0,0448
0,0756
0,0932
0,124
0,1724
0,1812
J. Menghitung konstanta kecepatan reaksi
k =
Dimana :
a = NaOH campuran (mmol)
t = waktu (menit)
x= mmol NaOH yang bereaksi (mmol)
k= konstanta laju reaksi
untuk t = 5 menit :
k =
= 4,3562 mmol-1.menit-1
Dengan cara yang sama akan diperoleh harga k seperti pada tabel
berikut :
Table 2.7.3. Data perhitungan konstanta laju reaksi
t (menit)(mmol) (mmol) k =
5
10
15
20
25
30
22,3214
13,2275
10,7296
8,0645
5,8005
5,5188
0,5682
0,5682
0,5682
0,5682
0,5682
0,5682
4,350646
2,531863
2,032283
1,499263
1,046453
0,990113
harga k rata-rata =
= 2,075103 mmol-1.menit-1
K. Menghitung persamaan garis linier
Tabel 2.7.4. Data perhitungan persamaan garis linier
x (waktu) y = (mmol) x.y x2
5
10
15
20
25
30
22,3214
13,2275
10,7296
8,0645
5,8005
5,5188
111,607
132,275
160,944
161,29
145,0125
165,564
25
100
225
400
625
900
∑x = 105 ∑y = 65,6623 ∑xy = 876,6925 ∑x2 = 2275
Persamaan garis linier y = a + bx
Dimana : n =6 dan ∑(x)2 =(105)2 = 11025
Rumus :
a =
=
= 21,83963
b =
=
= -0,622623
Maka persamaan garisnya :
y = a + bx
y = 21,83963 – 0,622623x
Tabel 2.7.5. Data grafik untuk x (t) dan y (1/a-x)
(x) waktu y = (mmol-1.menit-1)
5
10
15
20
25
30
22,3214
13,2275
10,7296
8,0645
5,8005
5,5188
2.8. Grafik
y = -0.6226x + 21.84
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40
t (menit)
1/(a
-x)(
1/m
mo
l.men
it)
Gambar 2.8.1. Grafik hubungan antara t (menit) dengan (mmol)
2.9. Pembahasan
A. Dari grafik 2.8.1. Hubungan antara konstanta laju reaksi terhadap waktu
adalah berbanding terbalik dimana semakin lama waktu pengocokan maka
konstanta laju reaksi semakin kecil. Hal ini tidak sesuai dengan teori bahwa
semakin lama waktu pengocokan maka konstanta laju reaksi juga semakin
besar. Hal ini disebabkan karena :
- Kekurang telitian dalam penimbangan bahan
- Pembacaan volume titrasi yang kurang akurat
- NaOH mudah menguap karena bersifat higroskopis
- Pengocokkan larutan yang kurang sempurna sehingga menyebabkan
larutan tidak tercampur dengan baik
- HCl mudah menguap sehingga konsentrasi HCl menjadi berkurang .
B. Dari hasil percobaan diperoleh harga k sebesar - 0,6225 mmol-1.menit-1,
dimana harga k hasil percobaan berbeda dengan harga k hasil perhitungan
yaitu sebesar 2,0751 mmol-1.menit-1. Perbedaan ini disebabkan oleh adanya
sifat HCl yang mudah menguap sehingga menyebabkan konsentrasi HCl
berkurang.
2.10. Kesimpulan
Dari hasil percobaan diperoleh harga konstanta kecepatan reaksi sebesar
2,0751 mmol-1.menit-1.