15

I. JUDUL : Penentuan Orde Reaksi Dan Tetapan KesetimbanganII. TUJUAN :1. Menentukan orde reaksi dan tetapan laju reaksi melalui cara titrasiIII. DASAR TEORI :Reaksi penyabunan atau saponifikasi adalah proses hidrolisis basa kuat seperti KOH dan NaOH terhadap lemak (lipid). Dimana reaksinya akan menghasilkan gliserol sebagai hasil sampingan. Dengan reaksi sebagai berikut:C3H5(OOCR)3 + 3 NaOH C3H5(OH)3 + 3 NaOOCR Gliserol Na-Stearat (sabun)(Purba, 2006)Menurut Keenan (1980), sabun bertindak sebagai suatu zat pengemulsi untuk mendispersikan minyak dan sabun teradsorpsi pada butiran kotoran. Kinetika kimia merupakan bagian dari ilmu kimia fisika yang mempelajari tentang kecepatan ataupun laju reaksi-reaksi kimia dan mekanisme reaksi-reaksi yang terlibat didalamnya. Kecepatan reaksi atau laju reaksi adalah kecepatan perubahan konsentrasi terhadap waktu, jadi tanda negatif hanya menunjukkan bahwa konsentrasi berkurang bila waktu bertambah. (Sukardjo, 2002).Reaksi kimia adalah proses berubahnya pereaksi menjadi hasil reaksi. Reaksi kimia ada yang berlangsung lambat dan ada yang cepat. Pada umumnya, reaksi-reaksi yang terjadi pada senyawa anorganik biasanya berlangsung secara cepat sehingga sulit dipelajari mekanisme reaksi yang terjadi. Sedangkan reaksi-reaksi pada senyawa organik berlangsung lambat. Pembahasan tentang kecepatan (laju) reaksi disebut kinetika kimia (Sukardjo, 1997).Kinetika kimia merupakan materi yang membahas tentang laju reaksi dan mekanisme reaksi. Laju reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi persatuan waktu. Sementara itu, mekanisme adalah serangkaian reaksi sederhana yang menerangkan reaksi keseluruhan. Laju reaksi dan mekanisme reaksi memiliki hubungan, di mana untuk mengetahui mekanisme reaksi, dipelajari perubahan laju reaksi yang disebabkan oleh perbedaan konsentrasi pereaksi, hasil reaksi, katalis, suhu, dan tekanan (Suardana, dkk, 2002). Misalkan untuk reaksi,

A + 2B 3C

laju reaksi, r, dalam bentuk diferensial dapat dinyatakan sebagai berikut:

dimana m adalah tingkat (orde) reaksi terhadap A dan n adalah orde reaksi terhadap B. m + n adalah orde reaksi total. Orde reaksi tidak selalu sama dengan koefisien reaksi, tetapi dapat berupa bilangan bulat maupun pecahan. Hal ini terjadi karena orde reaksi diturunkan dari percobaan, bukan dari persamaan stoikiometri reaksi. Dengan demikian orde reaksi dapat didefinisikan sebagai jumlah pangkat faktor konsentrasi pada persamaan laju reaksi bentuk diferensial.Laju reaksi dapat ditentukan dengan mengikuti perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi sejalan dengan waktu. Ada 2 cara untuk menentukan laju reaksi (Suardana, 2002), yaitu cara kimia dan cara fisika.

1. Pada cara kimia, konsentrasi salah satu yang terlibat dalam reaksi ditentukan dengan zat lain yang diketahui jumlahnya. Sebagai contoh laju hidrolisis ester dapat diikuti dengan mereaksikan asam yang terbentuk pada waktu-waktu tertentu dengan larutan basa standar (analisis volumetri).

2. Pada cara fisika, konsentrasi ditentukan dengan mengukur sifat fisik dan zat yang terlibat dalam reaksi, misalnya dengan mengukur tekanan, indeks bias, intensitas warna, sifat optik aktif, daya hantar, dan viskositas.

Pada umumnya laju reaksi akan meningkat jika konsentrasi (molaritas) pereaksi ditingkatkan. Molaritas adalah banyaknya mol zat terlarut tiap satuan volum zat pelarut. Hubungannya dengan laju reaksi adalah bahwa semakin besar molaritas suatu zat, maka semakin cepat suatu reaksi berlangsung. Dengan demikian pada molaritas yang rendah suatu reaksi akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi. Hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah:

v = k [A]m [B]n

dengan:

v = Laju reaksi

k = Konstanta kecepatan reaksi

m = Orde reaksi zat A

n = Orde reaksi zat B

Hubungan antara laju reaksi dari konsentrasi dapat diperoleh melalui data eksperimen (Basuki, 2009). Untuk reaksi:

aA + bB produk

dapat diperoleh bahwa laju reaksi berbanding lurus dengan [A]m dan [B]n. Ungkapan laju reaksi, r, dapat dinyatakan: r = k [A] m [B]n disebut hukum laju atau persamaan laju dengan k adalah tetapan laju, m dan n masing-masing adalah orde reaksi terhadap A dan B yang dapat berupa bilangan bulat atau pecahan. Orde reaksi diperoleh secara eksperimen, tidak dapat persamaan stoikometrinya.Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi

Banyak hal yang mempengaruhi kecepatan reaksi biasanya kecepatan suatu reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor sekaligus dan adakalanya faktor-faktor ini saling mempengaruhi satu sama lain. Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi adalah luas permukaan, suhu, katalis dan konsentrasi (Anonim, 2010).. Faktor yang dipelajari dalam praktikum ini yaitu pengaruh konsentrasi

Konsentrasi

Dari berbagai percobaan menunjukkan bahwa makin besar konsentrasi zat-zat yang bereaksi makin cepat reaksinya berlangsung. Makin besar konsentrasi makin banyak zat-zat yang bereaksi sehingga makin besar kemungkinan terjadinya tumbukan. Hal ini mengakibatkan makin besar pula kemungkinan terjadinya reaksi.Hubungan antara konsentrasi zat dengan laju reaksi dapat bermacam-macam. Ada reaksi yang berlangsung dua kali lebih cepat bila konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali dari konsentrasi sebelumnya. Ada juga reaksi berlangsung empat kali lebih cepat jika konsentrasi pereaksi dinaikkan dua kali. Untuk laju reaksi yang mengikuti persamaan:

aA + bB ( C + D

secara matematik laju reaksinya dapat dinyatakan dengan:

V = k[A]m[B]n.

Pangkat-pangkat pada faktor konsentrasi dalam persamaan laju reaksi disebut dengan orde reaksi. Jadi, m adalah orde terhadap zat A dan n adalah orde terhadap zat B. Disini, tidak ada hubungan antara orde reaksi dengan koefisien reaksi (a dan b) karena orde reaksi diperoleh dari eksperimen. Dalam percobaan ini akan dipelajari penentuan laju reaksi dan tetapan laju dari reaksi antara Na2S2O3 dengan HCl. Tiosulfat bereaksi dengan asam membentuk endapan kuning belerang dan gas belerang dioksida. Adapun reaksi yang terjadi antara natrium tiosulfat dengan asam adalah sebagai berikut.

S2O32-(aq) + 2H3O+(aq) H2S2O3(aq) + 2H2O(l)H2S2O3(aq) 2H2O(l) + S(s) +SO2(g)Orde Reaksi

1. . Reaksi Orde Nol

Suatu reaksi disebut orde nol terhadap pereksi jika laju reaksi tidak dipengaruhi oleh konsentrasi pereaksi tersebut. 2. Reaksi Orde Satu

Untuk reaksi: A produk, persamaan laju dinyatakan sebagai berikut

Hasil integrasi untuk memperoleh hubungan antara konsentrasi pereaksi terhadap waktu, yaitu:

ln [A] ln [A]0 = - kt

[A] = [A]0 e-kt

Kurva ln [A] sebagai fungsi waktu atau [A] sebagai fungsi waktu untuk reaksi orde satu dapat dilihat pada gambar 1. Apabila yang ingin ditentukan adalah konsentrasi produk pada waktu tertentu, maka penurunan rumus di atas harus diubah sebagai berikut. Misalkan konsentrasi awal [A]0 dari pada waktu t tertentu, x mol reaktan diubah menjadi produk. Persamaan laju reaksinya adalah:

(a) (b)

Gambar 1. Kurva (a) ln [A] vs t dan (b) [A] vs t untuk reaksi orde pertama

Dengan menyusun dengan mengintegrasikan persamaan akan diperoleh

- ln ([A]0 x) + ln [A]0 = kt

Kurva hubungan terhadap waktu , t dan terhadap waktu, dapat dilihat pada gambar 2.

(a) (b)

Gambar 2. (a) Kurva vs t dan (b) kurva

Reaksi orde satu meliputi peluruhan radioaktif (juga bersifat unimolekuler) dan reaksi-reaksi berikut.

2 N2O5(g) 4 NO2(g) + O2(g) (tidak unimolekuler)

Suatu besaran yang penting dalam reaksi orde satu adalah waktu paruh (t ) dari suatu reaksi. Waktu paruh adalah adalah waktu yang dibutuhkan agar konsentrasi reaktan menjadi setengah dari konsentrasi semula. Waktu paruh untuk reaksi orde pertama adalah sebagai berikut.

3. Reaksi Orde Dua

Untuk reaksi orde dua, yaitu (i) reaksi orde dua yang hanya melibatkan sat jens pereaksi dan (ii) reaksi orde dua yang melibatkan dua jenis pereaksi.4. Reaksi Orde Tiga

Suatu reaksi orde tiga dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi :

A+B+C ( produkPenentuan Orde Reaksi

Ada dua cara utama penentuan orde reaksi, yaitu :

(a) Cara Diferensial

(b) Cara Integral

Cara Diferensial

Dalam metode diferensial laju diukur secara langsung dengan penentuan slop/lereng pada kurva konsentrasi pereaksi terhadap waktu, dan analisis dilakukan untuk mengetahui ketergantungan slop terhadap konsentrasi pereaksi. Metode ini pertama kali disarankan oleh Vant Hoff tahun 1884.

Untuk satu jenis pereaksi, persamaan laju reaksi, r, dalam bentuk diferensial dapat dinyatakan sebagai berikut.

r = k [A]nAgar mendapatkan persamaan garis lurus, persamaan di atas menjadi bentuk logaritma, yaitu:

ln r = ln k + n ln [A]

Plot r vs ln [A] memberikan garis lurus dengan slop n dan intersep pada ln c = 0 adalah ln k. Hal ini tampak pada gambar di bawah :

Untuk lebih dari satu jenis pereaksi, penentuan orde reaksi dapat dilakukan dengan cara isolasi dan cara laju awal. Pada cara isolasi, hanya salah satu pereaksi dibuat berubah-ubah sementara yang lain dibuat tetap (dibuat berlebih). Sedangkan cara laju awal, laju reaksi diukur pada konsentrasi awal yang berbeda-beda.(i) Cara Isolasi

Untuk reaksi, A+B ( produk, maka persamaan laju dalam bentuk diferensial adalah sebagai berikut :

r = k[A]m[B]n

ln r = ln k + m ln [A] + n ln [B]

Apabila [A] berlebih maka perubahan [A] sangat kecil dan dapat diabaikan, sehingga [A] dianggap tetap. Plot ln r terhadap [B] akan memberikan garis lurus dengan slop sama dengan harga n. Ini dapat dilihat pada gambar di bawah :

Di pihak lain, apabila [B] jauh lebih besar dari [A] maka perubahan [B] sangat kecil dan dapat diabaikan sehingga [B] dianggap tetap. Plot ln r terhadap ln [A] akan meberikan garis lurus dengan slop sama dengan harga m. Hal ini tampak pada gambar di bawah :

(ii) Cara Laju Awal

Untuk reaksi : A+B ( produk, persamaan laju dalam bentuk diferensial adalah sebagai berikut :

r = k[A]m[B]n

ln r = ln k + m ln [A] + n ln [B]

Untuk memperoleh nilai m dan n maka dilakukan dengan cara mengukur laju reaksi awal yang berbeda-beda. Konsentrasi awal A, [A]o pertama-tama dibuat tetap sementara konsentrasi awal B, [B]o dibuat berubah-ubah. Jika dibuat kurva laju reaksi awal terhadap konsentrasi awal B, maka akan diperoleh garis lurus dengan slop sama dengan n. Untuk mendapatkan nilai m maka dilakukan hal yang sebaliknya yaitu konsentrasi awal B dibuat tetap sedangkan konsentrasi awal A dibuat berubah-ubah.

Cara Integral

Cara ini merupakan coba-coba dengan jalan mencocokkan persamaan laju bentuk integral dengan data percobaan yaitu data konsentrasi dan waktu. Dalam hal ini, yang dihitung adalah harga k. Sebelum cara ini digunakan, perlu dilakukan perkiraan terhadap orde reaksinya. Untuk reaksi orde satu dan dua harga k dapat dihitung dari persamaan berikut :

Orde satu,

Orde dua,

Harga [A]o adalah konstan tetapi harga ([A]o x) bergantung pada waktu. Jika harga k yang diperoleh dari berbagai waktu adalah konstan misalnya dari persamaan reaksi orde satu, maka orde reaksinya adalah orde satu. Metode Laju-Awal (Cara Titrasi)

Dalam metode ini dilakukan sederet eksperimen dengan konsentrasi awal yang berbeda-beda. Kemudian dengan membandingkan laju awal, maka dapat ditarik kesimpulan tentang orde reaksi. Untuk reaksi penyabunan etil asetat oleh ion hidroksida dengan cara titrasi dapat dapat dibuat persamaan reaksinya yaitu:CH3COOC2H5 + OH- CH3COO- + C2H5OH

Meskipun reaksi diatas bukan reaksi sederhana, namun ternyata reaksi tersebut merupakan reaksi orde kedua dengan hukum laju reaksinya yaitu:

.(1) atau sebagai

(2)

Dimana:

a = konsentrasi awal ester (M)

b = konsentrasi awal ion OH- (M)

x = jumlah ester atau basa yang bereaksi (M)

k1 = tetapan laju reaksi

persamaan (2) dapat diintegrasi dengan memperhatikan konsentrASI awal yaitu:

1) Jika a = b

Bila konsentrasi kedua pereaksi sama maka persamaan (2) dapat dituliskan menjadi:

Persamaan mengubahwa aluran ngkapkan terhadap t merupakan garis lurus dengan arah lereng sama dengan k1.2) Jika a b

menurut persamaan diatas, jika ln [(a-x)/(b-x)] dialurkan terhadap t maka akan diperoleh garis lurus dengan arah lereng k (a-b) IV. ALAT DAN BAHANTabel 1. Alat yang digunakan dalam praktikum.

Nama alatUkuranJumlah

Stopwatch -1 buah

Termostat-1 buah

Gelas kimia 100 mL100 mL3 buah

Gelas ukur 50 mL250 mL1 buah

Batang pengaduk-1 buah

Pipet tetas-1 buah

Kaca arloji1 buah

Labu erlenmeyer100 mL8 buah

Tabel 2. Bahan yang digunakan dalam praktikum.

No.Nama bahanKonsentrasiJumlah

1NaOH0,02 M/200mL

2HCl0,02 M/150mL

3Etil Asetat0,02 M/250 ml

4Aquades-1 lt

V. PROSEDUR KERJANoProsedur KerjaHasil Pengamatan

Cara Titrasi

1.Membuat larutan etil asetat 0,02 M sebanyak 250 mL.

2. Menyediakan 200 mL larutan NaOH 0,02 M dan 150 mL larutan HCl 0,02 M. Standarisasi larutan NaOH dengan menggunakan HCl sebagai titrat

Volume HCl

Volume NaOH

3.Memasukkan 5 mL larutan NaOH dan 5 mL Etil asetat masing-masing ke dalam sebuah labu erlenmeyer tertutup. Kemudian kedua labu ini diletakkan dalam termostat utuk mencapai suhu yang sama

4.Menyiapkan 6 buah labu erlenmeyer kemudian mengisinya dengan 20 mL larutan HCl 0,02 M.

5.Bila larutan NaOH dan larutan etil asetat telah mencapai suhu termostat, larutan etil asetat dicampurkan dengan cepat pada larutan NaOH dan dikocok dengan baik. Jalankan stpwatch pada saat kedua larutan itu bercampur.

6.Tiga menit setelah reaksi berlangsung, pipet 10 mL dari campuran hasil reaksi dan masukkan ke dalam salah satu labu yang berisi 20 mL larutan HCl. Aduk dengan baik, dan segera titrasi kelebihan HCl dengan larutan standar NaOH 0,02 M.

7Melakukan pengambilan seperti langkah 6 pada menit ke 8 ; 15 ; 25 ; 40; dan 65 setelah reaksi mulai.

8Penentuan konsentrasi OH-

Sisa campuran reaksi dalam erlenmeyer tertutup dipanaskan untuk beberapa menit. Setelah didinginkan, lakukan titrasi seperti pada waktu reaksi selesai (t) dan menghasilkan konsentrasi awal etil asetat dalam capuran reaksi

VI. ANALISIS DATA

1) Penentuan konsentrasi CH3COOC2H5 99,5 %Diketahui:Massa jenis CH3COOC2H5 = 0,9 g/cm3Massa molar CH3COOC2H5 = 88,10 g/mol

% CH3COOC2H5

= 99,5 %

Ditanya : konsentrasi CH3COOC2H5?Jawab

M =

=

= 10,16 M2) Pembuatan larutan CH3COOC2H5 0,02 MDiketahui:

[CH3COOC2H5]pekat = 10,16 M

Volume CH3COOC2H5encer = 250 mL

[CH3COOC2H5]encer = 0,02 MDitanya : Volume CH3COOC2H5pekat?Vencer.Nencer = Vpekat.Npekat250 mL. 0,02 M = Vpekat.10,16 M

5 mmol = 10,16 M Vpekat

Vpekat = 0,49 mL3) Pembuatan Larutan NaOH 0,1 M Diketahui :

Massa molar = 40 gr/mol

Volume larutan = 50 mL

[NaOH] = 0,1 M

Ditanya :

Massa NaoH yang ditimbang ?

Jawab :

M =

0,1 M =

Massa NaOH = 0,2 gram

Pengen4) Pembuatan Larutan NaOH 0,02 MDilakukan dengan melakukan pengenceran dari 0,1 M NaOHV NaOH(encer) x.M NaOH(encer) = VNaOH (pekat) x M NaOH (pekat)200 mL x 0,02 M = Vpekat x 0,1 M

Vpekat = 40 mL

5) Pembuatan Larutan HCl 0,02 MDiketahui :

[HCl]pekat = 12,06 M

Volume HClencer = 200 mL

[HCl]encer = 0,02 M

Ditanyakan :

Volume HClpekat ?

Jawab :

VHCl(encer) x.NHCl (encer) = VHCl(pekat) x N HCl(pekat)

200 mL x 0,02 M = VHCl(pekat) x 12,06 M

4 mmol = 12,06 M VHCl(pekat)VHCl(pekat) = 0,33mL6) Standarisasi Larutan NaOH 0,02 MTitrasi ke -Volume HCl (titrat)

mLVolume NaOH (titran)

mL

154,1

254,1

354,1

Rata-rata54,1

Konsentrasi NaOH :VHCl x.NHCl= VNaOH x N NaOH

5 mL x 0,02 N = 4,1 mL x N NaOH

N NaOH = 0,02 NM NaOH = 0,02 MTabel hasil pengamatan Waktu (menit)Vol NaOH + CH3COOC2H2Vol. 0,02 M HCl yang ditambahkanVol. 0,02 M NaOH dihabiskan dalam titrasi[HCl] sisa[OH-] x mol/L[CH3COOC2H2]

x mol/L

310

810

1510

2510

4010

6510

t

[A ]

t

ln[A]

EMBED Equation.3

t

Slop = k

EMBED Equation.3

t

Slop = k

CH2 CH2

CH2 CH2 2 C2H4(g) (reaksi unimolekuler)

_1399868924.unknown

_1461734481.unknown

_1461735127.unknown

_1461735267.unknown

_1461736675.unknown

_1461737714.unknown

_1461737727.unknown

_1461736548.unknown

_1461735249.unknown

_1461734981.unknown

_1461735055.unknown

_1461734564.unknown

_1399868931.unknown

_1399868933.unknown

_1399868934.unknown

_1399868932.unknown

_1399868926.unknown

_1399868929.unknown

_1399868930.unknown

_1399868928.unknown

_1399868925.unknown

_1399868920.unknown

_1399868922.unknown

_1399868923.unknown

_1399868921.unknown

_1399868918.unknown

_1399868919.unknown

_1399868917.unknown