Praktikum Kimia Fisika " Laju Reaksi "

ABSTRAK

Laju atau kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi pereaksi atau pun produk dalam suatu satuan waktu. Tujuan pada pengaruh suhu dan konsentrasi terhadap kecepatan reaksi yaitu untuk mempelajari pengaruh suhu dan perubahan konsentrasi terhadap laju reaksi. Larutan yang digunakan adalah Na₂S₂O₃ 0,25 N_, HCl 1 M, dan H₂O. Dalam percobaan ini ada 2 bagian pengujian A dan B dengan menggunakan larutan yang sama. Bagian A ini dilakukan dengan larutan yang berbeda volumenya untuk setiap tabung. Dimasukkan Na₂S₂O₃ 0,25 N + H₂O + HCl 1 M ke dalam gelas ukur, kemudian diletakkan diatas kertas yang bertanda silang hitam. Pada tabung I menggunakan 25 ml Na₂S₂O₃ 0,25 N + 0 ml H₂O + 2 ml HCl 1 M memerlukan waktu 20 detik untuk bereaksi dan  menyebabkan perubahan warna yang semakin keruh pada larutan. Pada tabung II menggunakan 15 ml Na₂S₂O₃ 0,25 N + 10 ml H₂O + 2 ml HCl 1 M memerlukan waktu 50 detik untuk bereaksi. Pada tabung ke III menggunakan 10 ml Na₂S₂O₃ 0,25 N + 15 ml H₂O + 2 ml HCl 1 M memerlukan waktu 59 detik untuk bereaksi dan pada tabung ke IV menggunakan 5 ml Na₂S₂O₃ 0,25 N + 20 ml H₂O + 2 ml HCl 1 M memerlukan waktu 71 detik untuk bereaksi. Pada percobaan bagian B, larutan dipanaskan terlebih dahulu. Suhu yang digunakan ialah 35ºC, 42ºC, 49ºC dan 56ºC. Pada suhu 35ºC memerlukan waktu 34 detik untuk bereaksi dan menyebabkan terjadinya perubahan warna pada larutan menjadi keruh. Pada suhu 42ºC memerlukan waktu 30 detik untuk bereaksi. Pada suhu 49ºC memerlukan waktu 28 detik untuk bereaksi dan pada suhu 56ºC memerlukan waktu 25 detik untuk bereaksi. Dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi konsentrasi dan suhu larutan maka akan semakin sedikit waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

Kata kunci : Kecepatan Reaksi, Konsentrasi, Pengadukan, Suhu     

BAB I

PENDAHULUAN

1.1       Judul Praktikum                  :  Pengaruh Suhu dan Konsentrasi Terhadap Kecepatan Reaksi

1.2       Tanggal Praktikum              :   13 April 2016

1.3       Pelaksana Praktikum           :   Kelompok 3

                                                               Zarra Meutia                        (140140062)

                                                               M. Ikhsan Nasution             (140140064)

                                                               Raudhatul Raihan                (140140072)

                                                               Azmi Rohaya                       (140140080)

1.4       Tujuan Percobaan               : Untuk mempelajari pengaruh suhu dan konsentrasi terhadap laju rekasi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1       Laju Reaksi

Laju atau kecepatan reaksi adalah banyaknya mol per liter larutan suatu zat yang dapat berubah zat lain dalam setiap satuan waktu. Pada umunya kecepatan reaksi akan besar apabila konsentrasi pereaksi cukup besar. Dengan berkurangnya konsentrasi pereaksi sebagai akibat dari reaksi, maka akan berkurang pula kecepatannya. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi adalah:

2.1.1        Luas Permukaan terhadap Laju Reaksi

Laju reaksi dipengaruhi luas permukaan bidang sentuh antara zat-zat yang bereaksi. Suatu zat padat akan lebih cepat bereaksi jika permukaannya diperluas dengan cara mengubah bentuk kepingan menjadi serbuk atau ukurannya diperkecil. Dalam bentuk serbuk, ukurannya menjadi lebih kecil, tetapi jumlahnya banyak sehingga luas permukaan bidang tumbukan antar zat pereaksi akan semakin besar.

2.1.2    Konsentrasi terhadap Laju Reaksi

Selain luas permukaan dan suhu, laju reaksi dapat juga dipengaruhi oleh konsentrasi.  Semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat.

2.1.3        Tekanan terhadap Laju Reaksi

             Reaksi yang melibatkan gas, kecepatan reaksinya berbanding lurus dengan kenaikan tekanan dimana faktor tekanan ini ekuivalen dengan konsentrasi.

2.1.4        Suhu terhadap Laju Reaksi

Semakin tinggi suhu reaksi, semakin cepat pelarutan berlangsung. Selain mempengaruhi kecepatan pelarutan, suhu reaksi juga mempengaruhi kecepatan suatu reaksi kimia. Jika suhu reaksi dinaikkan, akan terjadi penambahan energi sehingga pergerakan partikel menjadi lebih cepat. Akibatnya, semakin banyak tumbukan antar molekul pereaksi sehingga reaksi akan berlangsung semakin cepat. Selain itu, kenaikan suhu reaksi mengakibatkan bertambahnya energi kinetik molekul-molekul pereaksi sehingga energi kinetiknya melebihi harga energi aktivasi.

2.1.5        Katalis terhadap Laju Reaksi

             Katalis adalah suatu zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi. Katalis yang memperlambat reaksi disebut inhibitor. Pada umumnya katalis disebut sebagai zat mempercepat reaksi.

2.1.6       Molaritas            

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, molaritas yang rendah akan berjalan lebih lambat daripada molaritas yang tinggi (Brady, 1999).

Hubungan antara laju reaksi dengan molaritas adalah

                                                    V= K [Α]ⁿ [B] ͫ…………………………………..(2.1)

dengan:

V = Laju reaksi

K = Konstanta laju reaksi

m = Orde reaksi zat A

n  = Orde reaksi zat B

2.2              Rumus Laju Reaksi

             Pada reaksi kimia: A → B, maka laju berubahnya zat A menjadi zat B ditentukan dari jumlah zat A yang bereaksi atau jumlah zat B yang terbentuk per satuan waktu. Pada saat pereaksi (A) berkurang, hasil reaksi (B) akan bertambah.

          Berdasarkan  rumusan laju reaksi dapat didefinisikan sebagai berikut:

1.             Berkurangnya jumlah pereaksi (konsentrasi pereaksi) per satuan waktu:         

                                                           r = -  ………………………………….(2.2)

Keterangan:

r           = Laju reaksi

-∆[R]   = Berkurangnya reaktan (pereaksi)

∆t        = Perubahan waktu

Untuk reaksi : A → B, laju berkurangnya zat A adalah

                                                           r_A = - ………………………………....(2.3)

2.                  Bertambahnya jumlah produk (konsentrasi produk) per satuan waktu:

                                                           r = +  ……………………………….…(2.4)

+Δ[P] = bertambahnya konsentrasi produk (hasil reaksi)

Untuk reaksi : A → B, laju bertambahnya zat B adalah:

                                               r_B = +  …………….…………………..(2.5)

Untuk reaksi yang lebih kompleks, misalnya : pA + qB → rC maka dalam perbandingan tersebut, tanda + atau – tidak perlu dituliskan karena hanya menunjukkan sifat perubahan konsentrasi. Oleh karena harga dt masing-masing sama, maka perbandingan laju reaksi sesuai dengan perbandingan konsentrasi. Disisi lain, konsentrasi berbanding lurus dengan mol serta berbanding lurus pula dengan koefisien reaksi, sehingga perbandingan laju reaksi sesuai dengan perbandingan koefisien reaksi (Anonim, 2013).

2.3       Kegiatan dan Kejadian yang Melibatkan Katalis

Katalis banyak digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari. Selain itu, beberapa reaksi kimia di alam juga melibatkan katalis. Mekanisme kerja katalis bergantung pada jenis katalisnya. Katalis dapat dikelompokkan menjadi katalis homogen, katalis heterogen, dan biokatalis (enzim). Selain itu, dikenal juga istilah autokatalis.

2.3.1        Katalis Homogen

Katalis homogen adalah katalis yang wujudnya sama dengan wujud zat-zat pereaksi. Dalam suatu reaksi kimia, katalis homogen berfungsi sebagai pengantara (fasilitator).

2.3.2        Katalis Heterogen

Katalis heterogen adalah katalis yang wujudnya berbeda dengan pereaksi. Reaksi zat-zat yang melibatkan katalis heterogen berlangsung pada permukaan katalis tersebut. Misalnya reaksi hidrogenasi etena (C₂H₄) dengan katalis logam nikel (Ni). Zat pereaksi, C₂H₄ dan H₂ berwujud gas, sedangkan logam Ni berwujud padat.

2.3.3        Enzim

Enzim adalah katalis yang mempercepat reaksi-reaksi kimia dalam makhluk hidup sehingga enzim dikenal pula dengan istilah biokatalis.

2.3.4        Autokatalis

Autokatalis adalah zat hasil reaksi yang berfungsi sebagai katalis, artinya zat hasil reaksi yang terbentuk akan mempercepat reaksi kimia. Contohnya, reaksi antara kalium permanganat dengan asam oksalat (Sukardjo, 1985).

2.4       Teori Tumbukan pada Laju Reaksi

Reaksi yang hanya melibatkan satu partikel mekanismenya sederhana dan tidak perlu memikirkan tentang orientasi dari tumbukan. Reaksi yang melibatkan tumbukan antara dua atau lebih partikel akan membuat mekanisme reaksi menjadi lebih rumit.

2.4.1    Reaksi yang Melibatkan Tumbukan Antara Dua Partikel

Keadaan yang melibatkan dua partikel dapat bereaksi jika mereka melakukan kontak satu dengan yang lain.  Pertama harus bertumbukan, dan lalu memungkinkan terjadinya reaksi. Kedua partikel tersebut harus bertumbukan dengan mekanisme yang tepat, dan harus bertumbukan dengan energi yang cukup untuk memutuskan ikatan-ikatan.

2.4.2    Orientasi Dari Tumbukan

Pertimbangkan suatu reaksi sederhana yang melibatkan tumbukan antara dua molekul etena dan hidrogen klor, HCl sebagai contoh. Keduanya bereaksi untuk menghasilkan kloroetan. Sebagai hasil dari tumbukan antara dua molekul, ikatan rangkap diantara dua karbon berubah menjadi ikatan tunggal. Satu hidrogen atom berikatan dengan satu karbon dan atom klor berikatan dengan satu karbon lainnya. Reaksi hanya dapat terjadi bila hidrogen yang merupakan ujung dari ikatan H-Cl mendekati ikatan rangkap karbon-karbon. Tumbukan selain daripada itu tidak bekerja dikarenakan kedua molekul tersebut akan saling bertolak (Smith, 1999).

BAB III

METODELOGI PRAKTIKUM

3.1     Alat dan Bahan

3.1.1  Alat

          Adapun alat yang dipakai pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

1.             Gelas kimia

2.             Labu ukur

3.             Stopwatch

4.             Gelas Piala 500 ml

5.             Termometer

6.             Lampu spiritus

7.             Kaki tiga

8.             Kawat kasa

9.             Batang pengaduk

10.         Pipet volume

11.         Tabung reaksi

12.         Penjepit

13.         Bola penghisap

14.         Rak tabung

3.1.2  Bahan

          Adapun bahan yang digunakan sebagai berikut:

1.             HCl 1 M

2.             Na₂S₂O₃ 0,25 M

3.             Aquades

3.2         Cara Kerja

          Adapun prosedur kerja yang dilakukan adalah sebagai berikut:

3.2.1  Bagian A

1.             25 ml Na₂S₂O₃ 0,25 M dimasukkan kedalam gelas ukur, dan diletakkan diatas kertas yang diberi tanda silang hitam

2.             Ditambahkan 2 ml HCl 1 M ke dalam gelas ukur, stopwatch dihidupkan pada saat penambahan dilakukan, kemudian larutan diaduk agar homogen.

3.             Dicatat waktu hingga tanda silang hitam menjadi kabur

4.             Suhu larutan diukur dan dicatat

5.             Diulangi cara kerja dengan komposisi larutan sebagai berikut:

No.	Volume Na2S2O3 (ml)	Volume H2O (ml)	Volume HCl
1.	20	5	2
2	15	10	2
3.	10	15	2

3.2.2  Bagian B

1.             10 ml Na₂S₂O₃ 0,25 M dimasukkan kedalam gelas ukur, lalu diencerkan hingga volumenya menjadi 50 ml

2.             2 ml HCl 1 M dimasukkan ke dalam tabung reaksi, gelas ukur dan tabung reaksi tersebut diletakkan dipenangas air pada suhu 39⁰C. Kedua larutan dibiarkan selama 10 menit sampai mencapai suhu kesetimbangan.

3.             Larutan HCl 1 M ditambahkan ke dalam larutan Na₂S₂O₃ tersebut, pada saat bersamaan stopwatch dihidupkan. Larutan diaduk lalu gelas ukur diletakkan diatas kertas bertanda silang hitam

4.             Dicatat waktu yang dibutuhkan sampai tanda silang hitam menjadi kabur

5.             Langkah kerja diatas diulangi dengan variasi suhu 49 dan 59ºC

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1     Hasil

Tabel 4.1 Hasil Percobaan Bagian A

No	Na2S2O3 0,25 N (ml)	H2O (ml)	HCl 1 M (ml)	Waktu (s)	(s)	Suhu (ºC)
1	20	5	2	20	0,05	28
2	15	10	2	50	0,02	28
3	10	15	2	59	0,016	28
4	5	20	2	71	0,44	28

Tabel 4.2 Hasil Percobaan Bagian B

No	Suhu (ºC)	K		Waktu (s)	(s)	Log  (s)
1	35	308	0,00325	34	0,0294	-1,5316
2	42	315	0,00317	30	0,0333	-1,4775
3	49	322	0,00310	28	0,0357	-1,4773
4	56	329	0,00303	25	0,04	-1,3979

4.2     Pembahasan

          Pada percobaan ini, dilakukan percobaan untuk menentukan kecepatan reaksi dengan konsentrasi dan pengaruh suhu. Pada percobaan ini, sampel yang digunakan adalah Na₂S₂O₃ 0,25 N_, HCl 1 M, dan H₂O. Pada percobaan bagian A ini dilakukan dengan larutan yang berbeda volumenya untuk setiap tabung dan mengalami waktu yang berbeda-beda untuk mencapai suatu reaksinya.

          Pada tabung I, dimasukkan 25 ml Na₂S₂O₃ 0,25 N + 0 ml H₂O + 2 ml HCl 1 M ke dalam gelas ukur, kemudian diletakkan diatas kertas yang bertanda silang hitam. Campuran tersebut memerlukan waktu 20 detik dengan laju reaksi 0,05 s untuk bereaksi. Pada tabung II, dimasukkan 15 ml Na₂S₂O₃ 0,25 N + 10 ml H₂O + 2 ml HCl 1 M memerlukan waktu 50 detik dengan laju reaksi 0,02
s untuk bereaksi. Pada tabung ke III, 10 ml Na₂S₂O₃ 0,25 N + 15 ml H₂O + 2 ml HCl 1 M memerlukan waktu 59 detik dengan laju reaksi 0,016 s. Pada tabung ke IV, 5 ml Na₂S₂O₃ 0,25 N + 20 ml HCl 1 M memerlukan waktu 71 detik dengan laju reaksi 0,44 s untuk bereaksi. Pada saat pencampuran dilakukan pengadukan yang bertujuan untuk membuat larutan bercampur homogen, agar memperoleh hasil yang maksimal. Larutan juga mengalami perubahan warna yang semakin keruh, sehingga tanda silang hitam tersebut menjadi kabur ketika dilihat dari atas. Perubahan warna pada larutan menjadi keruh disebabkan karena kandungan Na₂S₂O₃ dalam campuran lebih banyak dari pada komposisi H₂O dan HCl. Selain itu, keadaan ini terjadi karena sifat dari Na₂S₂O₃ adalah salah satu jenis dari garam terhidrat, dimana garam terhidrat itu merupakan garam yang terbentuk dari senyawa kimia yang mengikat molekul air pada suhu kamar. Garam natrium memiliki sifat higroskopis, sehingga hal inilah yang menyebabkan keadaannya menjadi keruh. Berikut dapat digambarkan melalui grafik dibawah ini:

Gambar 4.1  Grafik hubungan antara volume Na₂S₂O₃ (ml) dengan 1/t (s) terhadap kecepatan reaksi

          Dapat dilihat dari grafik diatas, bahwa semakin tinggi volume larutan menandakan bahwa semakin pekat suatu campuran tersebut maka semakin cepat terjadinya reaksi. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi konsentrasi suatu zat, maka jumlah molekulnya semakin banyak dan hal ini mengakibatkan membesarnya kemungkinan tiap molekul bertumbukan. Hal ini membuktikan bahwa konsentrasi berpengaruh terhadap laju reaksi, sehingga dapat disimpulkan bahwa konsentrasi berbanding lurus dengan laju reaksi.

          Pada percobaan bagian B dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi. Larutan yang digunakan adalah sama seperti percobaan bagian A. Perbedaanya adalah larutan dipanaskan terlebih dahulu yang bertujuan untuk menaikkan suhu, agar dapat dibandingkan mana yang lebih cepat bereaksi, antara suhu yang dinaikkan dengan suhu yang tidak dinaikkan atau suhu diruangan. Pemanasan pada percobaan ini juga bertujuan agar suhu tersebut merupakan ketetapan yang apabila suhu tersebut dinaikkan maka akan membuat laju reaksi menjadi cepat.

Suhu yang digunakan ialah 35ºC, 42ºC 49ºC dan 56ºC. Pada suhu 35ºC memerlukan waktu 34 detik dan laju reaksinya 0,0294 s untuk bereaksi dan menyebabkan terjadinya perubahan warna pada larutan menjadi keruh. Pada suhu 42ºC memerlukan waktu 30 detik dan laju reaksinya 0,0333 s untuk bereaksi. Pada suhu 49ºC memerlukan waktu 28 detik dan laju reaksinya 0,0357 s untuk bereaksi dan pada suhu 56ºC memerlukan waktu 25 detik dan laju reaksinya 0,04 s untuk bereaksi. Dapat dilihat pada grafik berikut:

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara suhu (ºC) dengan 1/t (s) terhadap kecepatan reaksi

Pengaruh suhu terhadap laju reaksi juga dapat dilihat pada grafik 4.3 berikut:

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara suhu (K) dengan log 1/t terhadap kecepatan reaksi

          Dari kedua grafik diatas dapat diketahui bahwa, semakin tinggi suhu larutan maka akan semakin sedikit waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi. Hal ini disebabkan oleh kenaikan suhu yang memicu energi kinetik molekul membesar, sehingga mempercepat reaksi. Ini membuktikan bahwa suhu berpengaruh dalam kecepatan reaksi. 

          Suhu yang tinggi dan konsentrasi larutan yang pekat, maka akan menyebabkan sering terjadinya tumbukan antar partikel dan menyebabkan reaksi cepat terjadi. Fungsi HCl pada percobaan ini adalah sebagai katalis untuk mempercepat terjadinya reaksi pada larutan, sedangkan fungsi H₂O adalah sebagai pelarut.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1       Kesimpulan

            Adapun kesimpulan yang didapat dari hasil dan pembahasan adalah sebagai berikut:

1.                  Pengadukan yang dilakukan bertujuan untuk membuat larutan bercampur homogen, agar memperoleh hasil yang maksimal.

2.                  Semakin tinggi volume larutan (Na₂S₂O₃) maka semakin pekat larutan dan menyebabkan semakin cepat reaksi berlangsung.

3.                  Semakin tinggi konsentrasi suatu larutan, maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk bereaksi.

4.                  Sifat dari Na₂S₂O₃ adalah garam terhidrat, dimana garam yang terbentuk dari senyawa kimia yang mengikat molekul air pada suhu kamar.

5.                  Perubahan warna pada larutan menjadi keruh disebabkan karena kandungan Na₂S₂O₃ dalam campuran lebih banyak dari pada komposisi H₂O dan HCl.

6.                  Semakin tinggi suhu larutan maka akan semakin sedikit waktu yang dibutuhkan untuk bereaksi.

7.                  Fungsi HCl pada percobaan ini adalah sebagai katalis untuk mempercepat terjadinya reaksi pada larutan, sedangkan fungsi H₂O adalah sebagai pelarut.

8.                  Pemanasan dilakukan yang fungsinya untuk menaikkan suhu, agar dapat dibandingkan mana yang lebih cepat bereaksi, antara suhu yang dinaikkan dengan suhu yang tidak dinaikkan atau suhu diruangan.

5.2       Saran

            Dalam percobaan ini, tidak hanya larutan HCl yang bisa digunakan sebagai katalis, praktikan juga bisa menggunakan larutan asam kuat yang lain sebagai katalis seperti H₂SO_4.

         

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2013. Pengertian Laju Reaksi Kimia dan Rumus Orde Reaksi (http://perpustakaancyber.blogspot.co.id/2013/06/pengertian-laju-reaksi-kimia-rumus-orde.html) Diakses pada 09 April 2016

Brady, James E. 1999. Kimia Universitas Jilid 1 Edisi 5. Jakarta: Binarupa Aksara

Smith, C. Julian. 1999. Operasi Teknik Kimia. Jakarta: Erlangga

Sukardjo. 1985. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga

Share this post