KINETIKA KIMIA
I. TUJUAN
1. Mengamati Mengamati dan dan menentuka menentukan n kecepatan kecepatan reaksi reaksi dan dan hukum hukum kecepatan kecepatan reaksi dari suatu reaksi kimia. 2. Mengamati Mengamati pengaruh pengaruh konsen konsentrasi trasi dan dan temperatur temperatur terhadap terhadap kecepat kecepatan an suatu reaksi. 3. Memaha Memahami mi peranan peranan katal katalis is dalam dalam suatu suatu reaksi reaksi kimia. kimia.
II. DASAR TEORI 2.1 Kinetika Kinetika Kimia
Kinetika Kinetika kimia berasal dari kata “kinetika” “kinetika” yang berarti gerakan (teori kinetika molekuler dari gas yang menjelaskan gerakan acak dari molekulmolekul molekul gas ). Jadi, pengertian pengertian kinetika kinetika kimia adalah bidang bidang ilmu kimia yang yang memp mempel elaj ajar arii
kece kecepa pata tan n
berl berlan angs gsun ungn gnya ya
suat suatu u
reak reaksi si
kimi kimia. a.
Kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi reaktan / produk per satuan waktu. Dalam kinetika kimia, hal-hal yang akan dibahas adalah tentang kecepatan reaksi, ordo reaksi, dan mekanisme reaksi tersebut. Pada Pada saat saat proses proses reaksi reaksi berlan berlangsu gsung, ng, moleku molekull reakta reaktan n akan akan terurai terurai sedangkan sedangkan molekul produk produk akan terbentuk, terbentuk, sehingga sehingga dapat mengamati antara penurunan konsentrasi reaktan atau peningkatan produk. Reaksi kimia dapat berlangsung dengan laju yang bervariasi, ada yang berla berlangs ngsung ung sangat sangat cepat, cepat, ada yang yang berlan berlangsu gsung ng sangat sangat lambat lambat,, tetapi tetapi banyak juga yang berlangsung dalam kecepatan yang mudah ditentukan. Kecepatan reaksi diukur sebagai perubahan konsentrasi zat yang bereaksi per per satu satuan an wakt waktu. u. Denga Dengan n demi demiki kian an kecep kecepata atan n reaks reaksii dapa dapatt diuk diukur ur berda berdasar sarkan kan pengur pengurang angan an konsen konsentra trasi si reaktan reaktan per satuan satuan waktu waktu atau atau pert pertam amba baha han n kons konsen entra trasi si prod produk uk per per satu satuan an wakt waktu. u. Cont Contoh oh reaks reaksii stoikiometri sederhana : A
B
Maka, kecepatan reaksi dalam kontekas perubahan konsentrasi antara reaktan dan produk :
V
=−
∆[ A] ∆t
=
∆[ B ] ∆t
Kecepatan pembentukan produk tidak ada tanda minus (-), karena ∆[B] bernilai positif. Contoh reaksi yang lebih kompleks : 2A
B
Dua mol A menghilang untuk setiap pembentukan 1 mol B, yaitu kecepatan menghilangnya A dua kali lebih cepat dari kecepatan muncul, sehingga kita menulis kecepatan sebagai berikut : V = −
1
∆[ A]
2
∆t
∆[ B ]
=
∆t
Untuk reaksi umum : aA+Bb
cC+dD
Kecepatan diberikan oleh : V = −
1
∆[ A]
a
∆t
=−
1
∆[ B]
b
∆t
=
1
∆[C ]
c
∆t
=
1
∆[ D]
d
∆t
Kecepatan reaksi juga bisa dirumuskan sebagai hukum kecepatan, dimana kecepatan merupakan fungus konsentrasi setiap zat yang mempengaruhi kecepatan reaksi. Untuk persamaan diatas hukum kecepatannya adalah : V = k [ A] [ B ] x
y
Dimana k adalah konstanta kecepatan, x dan y adalah ordo reaksi. Berdasarkan Orde reaksi, reaksi dibedakan menjadi : 1. Reaksi Orde Nol
Pada reaksi orde nol, kecepatan reaksi tidak tergantung pada konsentrasi reaktan. Persamaan laju reaksi orde nol dinyatakan sebagai : -
dA dt
= k 0
A - A0 = - k 0 . t A = konsentrasi zat pada waktu t A0 = konsentrasi zat mula – mula Contoh reaksi orde nol ini adalah reaksi heterogen pada permukaan katalis. 2. Reaksi Orde Satu
Pada reaksi per satu, kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan.
Persamaan laju reaksi orde satu dinyatakan sebagai : -
dA dt
[ A0]
ln Bila t = 0
dA
-
= k 1 [A]
[ A]
[ A]
= k 1 dt
= k 1 (t – t0)
A = A0 ln [A] = ln [A0] - k 1 t [A] = [A0] e-k 1t
Waktu paruh (t1/2) adalah waktu yang dibutuhkan agar konsentrasi reaktan hanya tinggal setengahnya. Pada reaksi orde satu, waktu paruh dinyatakan sebagai : k 1 =
1 t1/2
k 1 =
ln
1 1/ 2
0,693 t 1 / 2
3. Reaksi Orde Dua
Persamaan laju reaksi untuk orde dua dinyatakan sebagai : 1 [ A]
-
dA dt
= k 2 [A]2
dA
[ A]2
1 [ A0]
= k 2 t = k 2 (t – t0)
Waktu paruh untuk reaksi orde dua dinyatakan sebagai : t1/2 =
1 k 2[ A0]
Reaksi dapat berlangsung cepat atau lambat. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi cepat dan lambatnya suatu reaksi kimia adalah : •
Sifat kimia dari reaktan : pada umumnya reaksi-reaksi ionik berlangsung cepat, sedangkan reaksi-reaksi yang melibatkan ikatan kovalen berlangsung lebih lambat.
•
Kemampuan reaktan berinteraksi : dalam keadaan cair atau gas partikel-partikel reaktan (molekul atau ion) dapat bertumbukan secara mudah satu dengan yang lainnya.
•
Konsentrasi: molekul-molekul harus bertumbukan agar terjadi reaksi dalam konteks ini laju reaksi proporsional dengan konsentrasi reaktan
•
Keadaan
fisik: molekul-molekul
harus
bercampur
agar dapat
bertumbukan •
Temperatur: molekul harus bertumbukan dengan energi yang cukup untuk bereaksi
•
Katalis : Katalis dapat diperoleh kembali tanpa mengalami perubahan kimia. Katalis berperan dengan menurunkan energi aktifasi. Sehingga untuk membuat reaksi terjadi, tidak diperlukan energi yang lebih tinggi. Dengan demikian, reaksi dapat berjalan lebih cepat. Karena katalis tidak bereaksi dengan reaktan dan juga bukan merupakan produk, maka katalis tidak ditulis pada sisi reaktan atau produk.
2.2 Reaksi Iodin Clock
Adapun reaksi yang sangat menarik antara ion iodat (IO 3-), ion sulfit (SO3-) membentuk ion Iodida (I -) dan Ion Sulfat (SO 42-). IO3- + 3SO3-
I- + 3SO42-
Dalam reaksi ini, ion sulfit bertindak sebagai penentu reaksi, karena apabila dia habis bereaksi maka ion iodat yang berlebih akan bereaksi dengan ion iodida membentuk Iodium (I 2) yang berwarna coklat. IO3- +5I- +6H+
3I2 +3H2O
Dengan terbentuknya Iodium perubahan warna larutan sangat nyata, sehingga
reaksi
ini
disebut
reaksi
“iodine
clock”.
Untuk
mengintesifkan warna Iodium diperlukan indicator amilum (kanji) sehingga menghasilkan warna biru kehitaman. Timbulnya warna ini menandakan adanya ion I-.
III. ALAT DAN BAHAN
A. BAHAN •
Pb(NO3)2
•
K 2CrO4
•
KIO3
•
Na2SO4
•
Na2CrO4
•
KMnO4
•
H2SO4
•
Larutan Kanji
•
Aquades
B. ALAT •
Tabung Reaksi
•
Labu Takar
•
Gelas Becker
•
Pengaduk
•
Stop Watch
IV. LANGKAH KERJA
Percobaan 1 : Reaksi Cepat dan Reaksi Lambat a.
Reaksi Pengendapan Timbal Kromat •
3mL Larutan Pb(CH3COO)2 0,1 M dimasukkan ke dalam tabung reaksi.
•
Sambil diaduk dimasukkan 1 mL larutan K 2CrO4 0,1 M. Kemudian waktu mulai pencampuran sampai timbul endapan dicatat.
b.
Reaksi Ion permanganat dengan ion oksalat •
2mL larutan H2C2O4 0,1 M dimasukkan ke dalam tabung reaksi.
•
Sambil diaduk larutan H2SO4 1M dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang sudah terdapat larutan H 2C2O4, kemudian dimasukkan 1 tetes larutan KMnO4 0,1 M.
•
Waktu dicatat mulai pencampuran hingga larutan berubah menjadi bening.
•
Percobaan ini diulang sampai 10 kali.
Percobaan 2. Reaksi Iodine-Clock. Pada percobaan berikut ini saudara akan mengamati kecepatan reaksi pembentukan iodine dengan cara mencampurkan larutan yang mengandung ion IO3- dengan ion SO 32-. Kecepatan reaksi pembentukan iodine dapat diamati dengan timbulnya warna biru akibat reaksi I2 dengan amilum. Saudara akan mengamati kecepatan reaksi, terhadap berbagai konsentrasi reaktan yang dicampurkan. Larutan standar berikut disiapkan : a. larutan KIO 0,02 M b. Larutan Na 2SO3 0,01 M yang diberi asam dan kanji ( 1,3 g Na 2SO3 ditambah 10 mL H2SO4 6M dan 5 gr larutan kanji). Reaksi ini dikerjakan dalam gelas kimia 250 mL. Batang pengaduk dan pencatat waktu disiapkan. Larutan A dan Larutan B disiapkan, pada masingmasing tabung atau ghelas kimia dengan variasi sebagai berikut, kemudian dicampurkan dan dicatat waktunya : 1.
2.
10 mL larutan A dan 10 mL larutan B.
10
mL
larutan A dan 20 mL larutan B dalam 70 mL air.
5.
3.
10 mL larutan A dan 30 mL larutan B dalam 60 mL air.
4.
20 mL larutan A dan 10 mL larutan B dalam 70 mL air.
30 mL larutan A dan 10 mL larutan B dalam 60 mL air.
6.
10 mL larutan A dan 10 mL larutan B dalam 80 mL air.
7.
Komposisinya sama dengan campuran 1 tapi sebelum pencampuran larutan terlebih dahulu didinginkan sampai mencapai suhu 15 0C. Setelah pencampuran, waktu yang diperlukan untuk terbentuknya iodine dan suhu campuran dicatat.
8.
Komposisinya sama dengan campuran 1 tapi sebelum dicampurkan larutan A dan larutan B dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu 450C.
V. HASIL PENGAMATAN
Percobaan 1: Reaksi Cepat dan Reaksi Lambat. Percobaan I V. Pb(NO3)2 1 3mL II V.Na2C2O4 1 2mL
Karakterisasi [Pb(NO3)2] V. K2CrO 4 0,1 M 1 mL [Na2C2O4] V.KMnO4 0,1 M 1 tetes
2 3 4 5 6
Waktu [K 2CrO4] 0,1 M [KMnO4] 0,1M
2 tetes 3 tetes 4 tetes 5 tetes 6 tetes
< 1 detik 2 menit 9,4 detik 29,9 detik 26,7 detik 23,0 detik 18,4 detik 16,2 detik
Percobaan 2. Reaksi Iodin-Clock No 1 2 3 4 5 6 7 8
Larutan A 10 mL 10 mL 10 mL 20 mL 30 mL 10 mL 10 mL 10 mL
Larutan B 10 mL 20 mL 30 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL
Air 70 mL 60 mL 70 mL 60 mL 80 mL -
Didinginkan Dipanaskan
15 0C -
45 0C
Waktu 4,3 sekon 63,78 sekon 23,22 sekon 22,6 sekon 22,36 sekon 50 sekon 36,9 sekon 13,7 sekon
VI. PEMBAHASAN
Percobaan Kinetika Kimia kali ini dilakukan dengan tujuan untuk mengamati dan menentukan kecepatan reaksi dan hukum kecepatan reaksi dari suatu reaksi kimia, mengamati pengaruh konsentrasi dan temperatur terhadap kecepatan suatu reaksi, serta memahami peranan katalis dalam suatu reaksi kimia. Dalam melakukan percobaan ini, kita memerlukan pencatat waktu untuk mencatat waktu yang diperlukan untuk bereaksi. Percobaan ini dibagi menjadi 2, percobaan 1 yaitu reaksi cepat dan reaksi lambat, sedangkan percobaan yaitu Reaksi Iodin-clock. Untuk reaksi cepat pada percobaan 1, dilakukan percobaan pengendapan timbal kromat (PbCrO4), sedangkan untuk reaksi lambat dilakukan percobaan ion permanganat dengan ion oksalat.
Percobaan reaksi cepat dan reaksi lambat, untuk reaksi pengendapan timbal kromat, setelah 3 mL larutan Pb(CH 3COO)2 0,1 M direaksikan dengan 1 mL larutan K 2CrO4 0,1 M berlangsung sangat cepat, hanya memerlukan waktu kurang dari 1 detik. Hal ini dikarenakan molekul – molekul yang terdapat dalam larutan tersebut banyak yang bertumbukan. Dalam waktu kurang dari 1 detik tersebut, larutan berubah warna yang semula bening menjadi kuning, tidak lama kemudian muncul endapan PbCrO 4 yang berwarna kuning. Untuk reaksi ion permanganat dengan ion oksalat setelah 2 mL larutan H2C2O4 0,1 M ditambahkan dengan beberapa tetes larutan H 2SO4 0,1 M serta 1 tetes larutan KMnO4 0,1 M reaksi ini berlangsung cukup lama yaitu memerlukan waktu sekitar 2 menit 9,4 detik. Percobaan ini dilakukan sebanyak 5 kali pengulangan. Untuk penambahan KMnO4 sebanyak 2 tetes berlangsung selama 29,9 detik, kemudian penambahan KMnO 4 sebanyak 3 tetes berlangsung selama 26,7 detik, penambahan KMnO 4 sebanyak 4 tetes berlangsung selama 23,0 detik, sedangkan penambahan KMnO 4 sebanyak 5 tetes berlangsung selama 18,4, dan penambahan KMnO 4 sebanyak 6 tetes berlangsung selama 16,2 detik. Berdasarkan pengamatan tersebut, waktu yang dibutuhkan semakin singkat. Hal ini menunjukkan semakin banyak volume larutan yang ditambahkan, maka reaksi akan membutuhkan waktu yang singkat/ berlangsung cepat. Dimana reaktan yang dalam keadaan konsentrasi yang sama, laju reaksinya dipengaruhi oleh jumlah zat/larutan yang ditambahkan. Percobaan 2 yaitu reaksi Iodine Clock, dilakukan sebanyak 8 kali pengamatan dengan variasi yang berbeda. Dimana untuk percobaan pertama larutan A yaitu KIO3 0,02 M direaksikan dengan larutan Na 2SO3 0,01 M yang diberi asam dan kanji berlangsung dalam waktu 4,3 detik. Reaksi ini menyebabkan larutan berwarna biru kehitaman. Untuk pengamatan yang kedua dimana larutan B ditambahkan dengan 70 mL air memerlukan waktu sebesar 63,78 detik, sedangkan untuk pengamatan yang ketiga dimana larutan B ditambahkan dengan 60 mL air memerlukan waktu sebesar 23,22. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak volume air yang ditambahkan pada
larutan B, maka waktu yang diperlukan untuk bereaksi semakin lama, sehingga laju reaksinya juga mengecil. Sedangkan penambahan volume larutan A (KIO3) dengan molaritas sebesar 0,02 M,apabila volume larutan A lebih banyak, maka waktu yang diperlukan untuk bereaksi semakin singkat. Pada pengamatan
yang ke tujuh, larutan didinginkan terlebih dahulu
sebelum direasikan. Larutan A 10 mL dan larutan B 10 mL didinginkan hingga mencapai suhu 15 0C, kemudian direasikan dengan waktu 36,9 detik. Sedangkan untuk pengamatan ke-8 larutan A dan B dipanaskan terlebih dahulu. Larutan A sebanyak 10 mL dan larutan B sebanyak 10 mL dipanaskan hingga mencapai suhu 45 0C, kemudian direasikan. Waktu yang diperlukan untuk bereaksi yaitu 13,7 0C. Larutan yang sebelum direaksikan didinginkan terlebih dahulu memerlukan waktu yang lebih lambat daripada larutan yang dipanaskan terlebih dahulu sebelum direaksikan. Hal ini membuktikan bahwa suhu mempengaruhi kecepatan suatu reaksi. Dimana semakin tinggi temperatur / suhu, maka laju reaksi juga semakin cepat
VII. KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang dilakukan, maka dapat disimpulkan : •
Percobaan Pengendapan Timbal Kromat termasuk reaksi cepat karena membutuhkan waktu kurang dari 1 detik.
•
Semakin banyak penambahan KMnO 4 pada reaksi ion permanganat dengan ion oksalat, maka semakin singkat waktu yang diperlukan.
•
Kecepatan suatu reaksi bergantung pada konsentrasi reaksi. Jika konsentrasinya tinggi maka kecepatan laju reaksinya juga tinggi.
•
Semua reaksi kimia akan berlangsung cepat pada temperatur sistem yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan semakin tinggi temperatur, semakin cepat gerakan partikel – partikel penyusun reaktan dan semakin besar pula partikel – partikel tersebut bertumbukan.
•
Reaktan yang dalam keadaan konsentrasi yang sama, laju reaksinya dipengaruhi oleh jumlah zat/larutan yang ditambahkan. Semakin banyak
zat atau volume larutan yang ditambahkan, reaksi yang berlangsung akan semakin cepat. DAFTAR PUSTAKA
Tim Kimia Dasar. 2008. Penuntun Praktikum Kimia Dasar II . Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana : Bukit Jimbaran. Arsa,Drs.Made,dkk. 2005. Kimia Dasar II . Jurusan Kimia FMIPA Udayana: Bukit Jimbaran. Rahayu,Nurhayanti dkk.2009. Rangkuman Kimia SMA.Gagas Media :Jakarta
KINETIKA KIMIA LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA DASAR II
Oleh : Ni Made Susita Pratiwi 1008105005
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN 2011