BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada dasarnya reaksi kimia berlangsung dengan laju atau kecepatan yang berbeda-beda. Ada reaksi yang berlangsung seketika, seperti bom atau petasan yang meledak, ada juga reaksi yang berlangsung sangat lambat, seperti perkaratan besi atau fosilasi sisa organisme. Selain itu, laju reaksi kimia ternyata dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti temperatur, konsentrasi, luas permukaan, katalisator, tekanan, dan volume. Laju menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung. Laju juga menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satuan waktu. Satuan waktu tersebut dapat berupa detik, menit, jam, hari, bulan, ataupun tahun. Reaksi kimia adalah proses perubahan zat pereaksi menjadi produk. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat pereaksinya akan semakin sedikit, sedangkan produk semakin banyak. Laju reaksi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau terbentuknya produk. Setiap pereaksi disertai suatu perubahan fisis yang diamati, seperti pembentukan endapan, gas, atau perubahan warna. 81
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada dasarnya reaksi kimia berlangsung dengan laju atau kecepatan
yang berbeda-beda. Ada reaksi yang berlangsung seketika, seperti bom atau
petasan yang meledak, ada juga reaksi yang berlangsung sangat lambat,
seperti perkaratan besi atau fosilasi sisa organisme. Selain itu, laju reaksi
kimia ternyata dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti temperatur,
konsentrasi, luas permukaan, katalisator, tekanan, dan volume. Laju
menyatakan seberapa cepat atau seberapa lambat suatu proses berlangsung.
Laju juga menyatakan besarnya perubahan yang terjadi dalam satuan waktu.
Satuan waktu tersebut dapat berupa detik, menit, jam, hari, bulan, ataupun
tahun.
Reaksi kimia adalah proses perubahan zat pereaksi menjadi produk.
Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka jumlah zat pereaksinya
akan semakin sedikit, sedangkan produk semakin banyak. Laju reaksi
dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau terbentuknya produk.
Setiap pereaksi disertai suatu perubahan fisis yang diamati, seperti
pembentukan endapan, gas, atau perubahan warna. Kelajuan atau laju reaksi
dapat dipelajari dengan mengukur salah satu atau dari perubahan tersebut.
Bagi reaksi yang menghasilkan gas seperti reaksi magnesium dengan asam
klorida, maka kelajuan reaksinya dapat dipelajari dengan mengukur volume
gas yang dihasilkan. Bagi reaksi yang disertai dengan perubahan warna, maka
laju reaksinya dapat ditentukan dengan mengukur perubahan intensitas
warnanya. Bagi reaksi yang menghasilkan endapan, maka laju reaksinya
dapat ditentukan dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk membentuk
sejumlah endapan.
Laju reaksi kimia sangat berkaitan erat dengan kinetika kimia.
Kinetika kimia menjelaskan bagaimana reaksi terjadi dengan mengkaji laju
dan mekanismenya. Ahli kimia menggunakan kinetika sebagai piranti untuk
81
memahami aspek-aspek fundamental mekanisme reaksi. Ahli kimia terapan
menggunakan kinetika untuk menemukan cara yang lebih baik dalam
pencapaian reaksi kimia yang diinginkan. Insinyur kimia menggunakan
kinetika untuk perancangan reaktor dalam reaksi kimia.
Berdasarkan hal-hal tersebut dan mengingat bahwa laju reaksi
merupakan konsep penting dari kinetika kimia dan sangat bermanfaat dalam
kehidupan sehari-hari sehingga untuk lebih memahami mengenai laju reaksi
maka dilakukan percobaan “Laju Reaksi” ini.
1.2 Tujuan Percobaan
a. Menentukan laju reaksi atau persamaan laju suatu reaksi
b. Mengetahui pengaruh suhu pada laju reaksi suatu reaksi kimia
c. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi
82
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Laju atau kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi
ataupun produk dalam suatu satuan waktu. Laju suatu reaksi dapat dinyatakan
sebagai laju berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi, atau laju bertambahnya
konsentrasi suatu produk. Konsentrasi biasanya dinyatakan dalam mol per liter,
tetapi untuk reaksi fase gas, satuan tekanan atmosfer, milimeter merkurium, atau
pascal, dapat digunakan sebagai ganti konsentrasi. Satuan waktu dapat detik,
menit, jam, hari, atau bahkan tahun, bergantung apakah reaksi itu cepat ataukah
lambat.(Keenaan, 1984)
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi diantaranya yaitu sebagai
berikut:
1. Sifat Dasar Pereaksi
Zat-zat berbeda secara nyata dalam lajunya mereka mengalami
perubahan kimia. Molekul hidrogen dan fluor 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)
Nikel dan besi berkarat dalam atmosfer dengan laju yang berlainan,
bahkan bila temperatur dan konsentrasi sama untuk keduanya. Dalam waktu
yang relatif singkat, besi oksida (karat) akan nampak pada besi, tetapi
permukaan nikel nampaknya tak berubah.
Natrium bereaksi sangat cepat dengan air pada temperatur kamar,
tetapi bereaksi lebih lambat dengan metil alkohol dan etil alkohol.
Masing-masing reaksi tersbeut bersifat sertamerta, artinya
perubahan energi bebasnya, G, negatif. Selisih kereaktifan dapat
diterangkan dengan perbedaan struktur yang berlainan dari atom dan
83
molekul bahan yang bereaksi. Jika suatu reaksi melibatkan dua spesi
molekul dengan atom yang sudah terikat oleh ikatan kovalen yang kuat,
tabrakan antara molekul-molekul ini pada temperatur biasa mungkin tak
menyediakan cukup energi untuk memutuskan ikatan-ikatan ini. Misalnya,
dalam reaksi H2 dan O2 masing-masing ialah 436,0 kJ/mol dan 498,3
kJ/mol. Harga-harga yang tinggi ini menyatakan bahwa ikatan kovalen ini
sangat kuat. Sebaliknya, energi disosiasi ikatan untuk F2 ialah 157 kJ/mol
kurang dari sepertiga dari energi untuk O2. Selisih energi disosiasi ikatan ini
membantu menjelaskan mengapa H2 dan F2 bereaksi lebih cepat daripada H2
dan O2 pada temperatur kamar.
Selama perubahan kimia, perlulah bagi molekul-molekul yang
bereaksi untuk bertabrakan ketika mereka bergerak kian-kemari secara acak
untuk membentuk kompleks teraktifkan atau keadaan transisi, energi ini
disebut energi pengaktifan.(Oxtoby, 2001)
2. Temperatur
Laju suatu reaksi kimia bertambah dengan naiknya temperatur.
Biasanya kenaikan sebesar 10oC akan melipatkan dua atau tiga laju suatu
reaksi antara molekul-molekul. Kenaikan laju reaksi ini dapat diterangkan
sebagian sebagai lebih cepatnya molekul-molekul bergerak kian-kemari
pada temperatur yang lebih tinggi dan karenanya bertabrakan satu sama lain
lebih sering. Tetapi, ini belum menjelaskan seluruhnya, kecuali bila energi
pengaktifan praktis nol. Dengan naiknya temperatur, bukan hanya molekul-
molekul lebih sering bertabrakan, tetapi mereka juga bertabrakan dengan
dampak (benturan) yang lebih besar, karena mereka bergerak lebih cepat.
Pada temperatur yang ditinggikan, persentase tabrakan yang mengakibatkan
reaksi kimia akan lebih besar, karena makin banyak molekul yang memiliki
kecepatan lebih besar dan karenaya memiliki energi cukup untuk bereaksi.
3. Katalis
84
Sebuah katalis adalah suatu zat yang meningkatkan kecepatan suatu
reaksi kimia tanpa dirinya mengalami perubahan kimia yang permanen.
Proses ini disebut katalisis.
Suatu katalis diduga mempengaruhi kecepatan reaksi dengan salah
satu jalan:
a. Pembentukan Senyawa Antara
Dirujuk analogi mekanis yang dilukiskan dalam Gambar 1.
Bola akan menggelinding ke kaki bukit jika mula-mula didorong ke
atas tanggul. Jika tanggul itu sangat tinggi relatif terhadap lekukan,
mungkin diinginkan untuk mula-mula merendahkan tanggul itu atau
barier energi dengan memotong puncaknya. Dalam reaksi-reaksi kimia
yang mempunyai energi pengaktifan yang besar, dapatlah pereaksi-
perekasi itu diangkat melewati barier energi dengan menaikkan
temperatur. Namun seringkali tak diinginkan melakukan suatu reaksi
pada temperatur tinggi, karena produk-produk reaksi mungkin tak stabil
atau karena mungkin pereaksi itu lebih cepat terbentuk kembali pada
temperatur tinggi, oleh karenanya rendemen produk yang diinginkan
menjadi berkurang. Suatu pendekatan lain ialah mencari cara
menurunkan barier energi, yakni menyediakan suatu jalan dengan
energi pengaktifan yang lebih rendah sehingga molekul yang energinya
tidak tinggi dapat bereaksi.
Bagaimana jalan reaksi dapat diubah? Salah satu cara adalah
mencari suatu zat, yakni katalis yang dapat bereaksi baik dengan
molekul miskin energi maupun molekul kaya energi untuk membentuk
suatu senyawa antara, yang kemudian bereaksi membentuk zat yang
diinginkan.(Nana,2007)
85
Gambar 1 : Jalan Benda
Perhatikan reaksi umum A + B AB, dengan C menyatakan
katalisnya, seperti yang dilukiskan dalam Gambar berikut.
Perhatikan bahwa C tidak mengalami perubahan kimia yang
permanen, sekali telah dipisahkan dari produk reaksi itu, zat ini dapat
digunakan berulang-ulang.
Banyak reaksi kimia yang diketahui mengikuti jalan semacam
itu bila digunakan katalis. Satu contoh semcam itu adalah reaksi fase
86
Energi pengaktifan
Energi terbebaskan netto
gas antara belerang dioksida, SO2 dan oksigen untuk menghasilkan
belerang trioksida, SO3.
b. Adsorpsi
Banyak zat padat yang bertindak sebagai katalis, dapat
mengikat cukup banyak kuantitas gas dan cairan pada permukaan
mereka berdasarkan adsorpsi. Nikel yang dibubuk halus dan platinum
dikenal akan kemampuannya mengadsorpsi sejumlah besar aneka
ragam gas. Molekul yang teradsorpsi seringkali lebih reaktif daripada
molekul yang tak teradsorpsi. Dalam beberapa hal naiknya kereaktifan
ini dapat disebabkan oleh naiknya konsentrasi molekul yang
teradsorpsi; mereka berjejalan pada permukaan zat padat itu, sedangkan
dalam keadaan gas mereka terpisah jauh satu sama lain. Dalam hal-hal
lain, gaya-gaya tarik antara molekul zat padat dan molekul gas atau
cairan yang teradsorpsi mengakibatkan molekul yang teradsorpsi
menjadi aktif secara kimiawi. Ini menyebabkan reaksi antara molekul A
dan B yang berlangsung pada permukaan zat padat lebih cepat daripada
jika katalis itu tidak ada. Katalis tidak boleh mengadsorpsi hasil reaksi
dengan terlalu kuat. Ketika reaksi berlangsung, produk meninggalkan
permukaan dan ada lagi pereaksi yang teradsorpsi. Jadi permukaan itu
digunakan berkali-kali.(Hadyana,1980)
4. Konsentrasi
Jika konsentrasi suatu zat semakin besar maka laju reaksinya
semakin besar pula dan sebaliknya, jika konsentrasi semakin kecil maka laju
reaksinya semakin kecil pula.(Keenaan, 1984)
Seperti disebut sebelumnya, laju suatu reaksi dapat dinyatakan
sebagai laju berkurangnya konsentrasi suatu pereaksi, atau sebagai laju
bertambahnya konsentrasi suatu produk. Perhatikan reaksi umum berikut:
A B + C
Konsentrasi A pada waktu t1 dinyatakan sebagai A1 dan
konsentrasi pada t2 sebagai A2, dengan tanda kurung siku berarti
87
konsentrasi dalam mol/liter. Laju rata-rata berkurangnya konsentrasi A
dinyatakan sebagai
Laju rata-rata berkurangnya A =
[ A2 ]−[ A1 ]t2−t1
=Δ [ A ]Δt
Laju rata-rata bertambahnya konsentrasi B dan C dinyatakan
sebagai
Laju rata-rata bertambahnya B =
[B2]−[ B1 ]t 2−t 1
=[C2−C1 ]
t 2−t1
=Δ [ B ]Δt
=Δ [ C ]Δt
Dalam pernyataan untuk laju rata-rata berkurangnya A, kuantitas
(A / t) adalah negatif karena A1 lebih besar A2. Karena laju
dinyatakan sebagai berharga positif menurut perjanjian, maka ditaruh tanda
minus di depan kuantitas ini sehingga -(-) = +. Hubungan satu sama lain
ketiga rumus itu adalah
−( Δ [ A ]Δt )= Δ [ B ]
Δt=
Δ [C ]Δt
5. Luas Permukaan
Reaksi yang berlangsung dalam sistem homogen sangat berbeda
dengan reaksi yang berlangsung dalam sistem heterogen. Pada reaksi yang
homogen, campuran zatnya bercampur seluruhnya, hal ini dapat
mempercepat berlangsungnya reaksi kimia karena molekul-molekul ini
dapat bersentuhan satu sama lainnya. Dalam sistem heterogen, reaksi hanya
berlangsung pada bidang-bidang perbatasan dan pada bidang-bidang yang
bersentuhan dari kedua fase.(Sutresna, 2007)
Reaksi kimia dapat berlangsung jika molekul-molekul, atom-atom,
atau ion-ion dari zat-zat yang bereaksi terlebih dulu bertumbukan. Makin
halus suatu zat, maka makin luas permukaannya sehingga makin besar
kemungkinan bereaksi dan makin cepat reaksi itu berlangsung.
Persamaan Laju Reaksi
1. Bentuk Persamaan Laju Reaski
Bentuk persamaan laju reaksi dinyatakan sebagai berikut
Reaksi : mA + nB pC + qD
88
Persamaan laju : v = kAxBy
dengan, k = tetapan jenis reaksi
x = orde reaksi terhadap pereaksi A
y = orde reaksi terhadap pereaksi B
Tetapan jenis reaksi (k) adalah suatu tetapan yang harganya
bergantung pada jenis pereaksi, suhu, dan katalis.
Pangkat konsentrasi pereaksi pada persamaan laju reaksi disebut
orde atau tingkat reaksi. Orde reaksi biasanya adalah suatu bilangan bulat
positif sederhana, tetapi ada juga yang bernilai 0,
12 , atau suatu bilangan
negatif, misalnya -1.
2. Makna Orde Reaksi
Orde reaksi menyatakan besarnya pengaruh konsentrasi pereaksi
pada laju reaksi.
a. Orde Nol
Reaksi dikatakan berorde nol terhadap salah satu pereaksinya
jika perubahan konsentrasi pereaksi tersebut tidak mempengaruhi laju
reaksi. Artinya, asalkan terdapat dalam jumlah tertentu, perubahan
konsentrasi pereaksi itu tidak mempengaruhi laju reaksi.
b. Orde Satu
Suatu reaksi dikatakan berorde satu terhadap salah satu
pereaksinya jika laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi
itu. Jika konsentrasi pereaksi itu dilipat-tigakan maka laju reaksi akan
menjadi 31 atau 3 kali lebih besar.
c. Orde Dua
Suatu reaksi dikatakan berorde dua terhadap salah satu pereaksi
jika laju reaksi merupakan pangkat dua dari konsentrasi pereaksi itu.
Apabila konsentrasi zat itu dilipat-tigakan, maka laju pereaksi akan
menjadi 32 atau 9 kali lebih besar.
89
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
3.1.1 Alat-alat
- 3 buah beker gelas
- Gelas kimia
- Gelas ukur
- Stopwatch
- Termometer
- Pipet tetes
- Hot plate
- Elenmeyer
- Penjepit tabung
3.1.2 Bahan-bahan
- 10 ml Larutan Na2S2O3 0,1 M
- 10 ml Larutan Na2S2O3 0,2 M
- 10 ml Larutan HCl 1 M
- 10 ml Larutan HCl 2 M
- Kertas
- Tissue
- Pulpen
3.2 Prosedur Percobaan
3.2.1 Pengaruh konsentrasi pada laju reaksi
- Dipotong kertas persegi sesuai dengan diameter gelas kimia yang
digunakan.
- Diberi tanda silang dengan pena pada kertas tersebut.
- Diambil larutan HCl 1 M dengan pipet tetes dan dimasukkan ke
dalam gelas ukur hingga volumenya 10 ml.
- Diambil larutan Na2S2O3 0,1 M dengan pipet tetes dan
dimasukkan ke dalam gelas ukur hingga volumenya 10 ml.
90
- Diambil gelas kimia dan diletakkan di atas kertas yang telah
diberi tanda silang.
- Dimasukkan larutan Na2S2O3 tersebut ke dalam gelas kimia dan
kemudian dimasukkan juga larutan HCl yang telah diukur
sebelumnya.
- Dicatat waktu yang diperlukan sejak penambahan larutan HCl
hingga tanda silang tidak terlihat lagi dari atas dengan
menggunakan stopwatch.
- Diulangi langkah ketiga sampai ketujuh untuk konsentrasi larutan
10 ml HCl 1 M 10 ml Na2S2O3 0,2 M dan HCl 2 M Na2S2O3 0,2
M.
3.2.2 Pengaruh suhu pada laju reaksi
- Dipotong kertas persegi sesuai dengan diameter gelas kimia yang
digunakan.
- Diberi tanda silang dengan pena pada kertas tersebut.
- Diambil larutan HCl 1 M dengan pipet tetes dan dimasukkan ke
dalam gelas ukur hingga volumenya 10 ml.
- Diambil larutan Na2S2O3 0,2 M dengan pipet tetes dan
dimasukkan ke dalam gelas ukur hingga volumenya 10 ml.
- Dimasukkan larutan Na2S2O3 tersebut ke dalam gelas kimia dan
dipanaskan dengan menggunakan hot plate sampai suhunya 28oC
atau suhu ruangan (digunakan termometer).
- Diletakkan gelas kimia yang berisi larutan Na2S2O3 di atas kertas
yang telah diberi tanda silang.
- Dimasukkan larutan HCl ke dalam gelas kimia tersebut.
- Dicatat waktu yang diperlukan sejak penambahan larutan HCl
hingga tanda silang tidak terlihat lagi dari atas dengan
menggunakan stopwatch.
- Diulangi langkah ketiga sampai kedelapan untuk konsentrasi
larutan 10 ml HCl 1 M 10 ml Na2S2O3 0,2 M hingga suhu 60oC.
91
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengamatan
4.1.1. Pengaruh Konsentrasi pada Laju reaksi
[Hcl] [Na₂S₂O₃] T V
1 M 0,1 M 106 s 0,0094
1 M 0,2 M 39,58 s 0,025
2 M 0,2 M 31,79 s 0,031
4.1.2. Pengaruh Suhu pada Laju Reaksi
[Hcl] [Na₂S₂O₃] T t
1 M 0,2 M 28° C 55,613
1 M 0,2 M 60° C 27,16
4.2. Reaksi
Reaksi yang terjadi dari pencampuran larutan Na2S2O3 dan HCl adalah: