KINETIKA REAKSI HIDROGEN PEROKSIDA DENGAN ASAM IODIDA

TUJUAN

Dalam percobaan ini akan dipelajari kinetika reaksi dari hidrogen peroksida dengan asam

iodida.

LANDASAN TEORI

Dalam sistem tertutup, laju reaksi kimia didefinisikan secara sederhana sebagai laju

perubahan konsentrasi reaktan atau produk dalam satuan waktu. Konsentrasi diberikan

dalam jumlah unit tertentu tiap satuan volume, misal mol per liter atau mmol per mL

(Triyono dkk, 1998).

Dalam penerapannya, jika laju reaksi tersebut sebanding dengan konsentrasi dua

reaktan A dan B sehingga:

v = k [A][B]

Koefisien k disebut konstanta laju, yang tidak bergantung pada konsentrasi (tetapi

bergantung pada temperatur). Lain halnya dengan ordo dari suatu reaksi kimia, ordo reaksi

nilainya ditentukan secara percobaan dan tidak dapat diturunkan secara teori, walaupun

stokhiometrinya telah diketahui (Atkins, 1996).

Orde dari suatu reaksi menggambarkan bentuk matematik di mana hasil percobaan

dapat ditunjukkan. Orde reaksi hanya dapat dihitung secara eksperimen, dan hanya

diramalkan jika sutau mekanisme reaksi diketahui ke seluruh orde reaksi yang dapat

ditentukan sebagai jumlah dari eksponen untuk masing-masing reaktan, sedangkan harga

eksponen untuk masing-masing reaktan dikenal sebagai orde reaksi untuk komponen itu

(Dogra, 1990).

Reaksi-reaksi orde I adalah reaksi yang lajunya berbanding langsung dengan

konsentrasi reaktan, yaitu

Untuk reaksi-reaksi orde I, plot ln terhadap t merupakan suatu garis lurus.

Intersep memberikan konsentrasi pada t=0 dan k dapat dihitung dari kemiringan tersebut

(Dogra, 1990).

Dalam percobaan ini volume tiosulfat yang dititrasikan sebesar b adalah jumlah

peroksida yang bereaksi selama t detik, maka konsentrasi peroksida setelah t detik adalah

sebesar (a-b). Jika a adalah banyaknya tiosulfat yang setara dengan peroksida saat to atau

mula-mula. Dengan membuat grafik ln (a-b) terhadap t maka akan didapatkan –k sebagai

slope sehingga harga k dapat ditentukan. Dengan persamaan sebagai berikut:

ln (a – b) = -kt + ln a

(Atkins, 1996).

Kecepatan reaksi sangat bergantung pada ion peroksida, kalium iodida dan asamnya.

Reaksi hidrogen peroksida dengan kalium iodida dalam suasana asam dan dengan adanya

natrium tiosulfat, maka peroksida akan membebaskan iodium yang berasal dari kalium

iodida yang telah diasamkan dengan asam sulfat. Bila reaksi ini merupakan reaksi

irreversibel (karena adanya natrium tiosulfat yang akan merubah iodium bebas menjadi

asam iodida kembali) kecepatan reaksi yang terjadi besarnya seperti pada reaksi

pembentukannya, sampai konsentrasi terakhir tak berubah (Bird,1993).

Volumetri adalah cara analisis jumlah berdasarkan pengukuran volume larutan

pereaksi berkepekatan tertentu yang direaksikan dengan larutan contoh yang sedang

ditetapkan kadarnya. Reaksi dijalankan dengan titrasi, yaitu suatu larutan ditambahkan dari

buret sedikit demi sedikit, sampai jumlah zat-zat yang direaksikan tepat menjadi akivalen

satu sama lain. Larutan yang ditambahkan dari buret disebut titran, sedangkan larutan yang

ditambah titran itu disebut titrat (Harjadi, 1987).

METODE PERCOBAAN

ALAT DAN SKEMA ALAT

Alat-alat yang diperlukan dalam percobaan ini meliputi buret, erlenmyer,

gelas ukur, stopwatch, gelas piala, labu takat, pengduk magni, dan pipet tetes.

BAHAN

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini meiputi larutan H₂O₂ 3%,

larutan KMnO₄ 0,1 M, larutan Na₂S₂O₃ 0,1 M, kristal KI, H₂SO₄ 2 N, H₂SO₄ pekat,

larutan indikator amilum (segar), dan akuades.

CARA KERJA

Mencari kesetaraan ml H₂O₂ dengan ml larutan thiosulfat

Percobaa pertama dengan diambil 10 ml larutan H₂O₂ dan

dimasukkan ke dalam labu takar 10 ml. larutan tersbut diencerkan sampai

tanda batas dengan akuades. Kemudian, diambil 10 ml larutan tersebut dan

ditambahkan dengan 10 ml H₂SO₄ 2 N. Larutan lalu dititrasi dengan KMnO₄

0,1 M.

Percobaan kedua, ditibang 0,5 gram KI dan dilarutkan dalam 20 ml

akuades dan dimasukkan ke dalam Erlenmeyer. Ke dalam Erlenmeyer

kemudian ditambahka 1 ml H₂SO₄. Setelah itu, baru ditambahkan 10 ml

larutan KMnO₄ 0,1 M. kemudian ditambahkan 1,5 ml indicator amilum.

Laruan ini lalu ditittrasi dengan larutan Na₂S₂O₃ 0,1 M higga terjadi

perubahan warna menjadi bening. Kegiatan ini diulang sebanyak 3 kali.

Laju reaksi

Diambil 500 ml akuades dan dimasukkan ke dalam erlnmeyer, secara

berurutanke dalam erlnmeyer kemudian ditambahkan 30 ml H₂SO₄ 2 N, 3 ml

larutan kanji, dan 1,5 gram KI. Larutan pun diaduk hingga homogen.

Sementara itu, 5 ml larutan H₂O₂ 3% dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml

dan ditambahkan akuads hingga tanda batas. Larutan H₂O₂ 3% ini

kemudinditambahkan ke dalam laruta campuran sebelumnya. Ke dalam

larutan campuran tersebut kemudian ditambahkan lautan tiosulfat standar

dari buret sebanyak 2 ml dan stopwatch dihidupkan. Larutan campuran pun

diaduk dengan pengaduk magnet. Saat larutan berubah menjadi biru,

stopwatch dimatikan dan dicatat waktunya. Larutan kemudian ditambahkan

2 ml larutan tiosulfat standar dan stopwatch kembali dihidupkan. Saat

larutantlah berubah warna menjadi biru, stopwatch kembali dimatikan.

Kegiatan ini terus-menerus dilakuka hinga variasi yang diinginkan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

HASIL PERCOBAAN

Mencari kesetaran ml H₂O₂ dengan ml larutan tiosulfat

Titrasi 10 ml H₂O₂ ,1 N dengan larutan KMnO₄ standar

Volume KMnO₄ = 1,1 ml

Titrasi 10 ml KMnO₄ (volume KMnO₄ II) degan larutan Na₂S₂O₃ standar

Titrasi ke- Volume Na₂S₂O₃

1

2

9,2 ml

9,1 ml

Kesetaraan H₂O₂ dar titrasi I dan II (a)

a = 10,065 ml

Kinetika reaksi

Volume Na₂S₂O₃

(b) (a-b) ln (a-b) t (sekon)

2

4

6

8

10

8,065

6,065

4,065

2,065

0,065

2,0875

1,8025

1,4024

0,7251

-2,7333

243

200

302

379

411

Dari grafik hubungan antara ln (a-b) vs t diperoleh nlai k = 0,017

PEMBAHASAN

Percobaan ini dilakukan guna untuk mengetahui kinetika reaksi hydrogen

peroksida dengan asam iodide. Percobaan ini dikelompokkan menjadi dua bagian.

Bagian pertama yakni mencari kesetaran ml H₂O₂ dengan ml larutan tiosulfat,

sedangkan bagian keduanya yakni tentang kinetika reaksi.

Pada percobaan pertama yakni mencari kesetaran ml H₂O₂ dengan ml larutan

tiosulfat. Mencari kesetaraan H₂O₂ sama artinya dengan standarisasi larutan H₂O₂.

Standarisasi H₂O₂ menggunakan larutan Na2S2O3. Proses kesetaraan ml H₂O₂ ini

dilakukan secara tidak langsung dikarenakan hidrogen peroksida (H₂O₂) tidak dapat

dititrasi langsung dengan tiosulfat. Hal ini menjadikan H2O2 terlebih dahulu

distandarisasi dengan KMnO4, baru kemudian Na2S2O3 distandarisasi dengan KMnO4,

sehingga melalui perbandingan molnya dapat ditentukan ekivalen dari hidrogen

peroksida dengan ion tiosulfat.

Dalam penentuan standarisasi H₂O₂ dengan KMnO₄, penggunaan KMnO₄

sebagai titran disebut dengan titrasi permanganometri. KMnO₄bersifat auto

indicator, sehingga tidak perlu menambahkan indikator lain dalam titrasi ini. Bersifat

auto indikator artinya, KMnO4 memiliki warna yang spesifik pada suasana yang

berbeda yaitu pada suasana asam berwarna bening, sedangkan dalam larutan basa

berwarna merah muda. Larutan yang dititrasi yaitu H₂O₂ ditambahkan terlebih

dahulu dengan H2SO4 2 N, hal ini bertujuan untuk membuat larutan bersifat asam.

10 ml H₂O₂ diecerkan hingga volume 100 ml. 10 ml dari larutan H₂O₂ yang

telah diencerkan tersebut kemudian ditambahkan dengan 10 ml H₂SO₄ dan dititrasi

dengan larutan KMnO₄ 0,1 M. Penambahan H₂SO₄ ini akan menyebabkan suasana

larutan menjadi asam. Kondisi asam ini dapat mengoksidasi MnO4- menjadi Mn2+ dan

mempercepat terjadinya reaksi. H₂SO₄ yang digunakan berkonsentrasi 2 N, di mana

konsentrasi ini dapat dikatakan cukup tinggi. Selain itu, pada proses titrasinya

dilakukan secara perlahan-lahan. Kedua hal tersebut dapat mencegah kelebihan

KMnO₄, sehingga mencegah terbentuknya mangan dioksida yang merupakan katalis

yang aktif untuk penguraian Hidrogen Peroksida.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.

K

Kondisi awal larutan sebelum dititrasi yakni berwarna bening karena berada

dalam suasana asam. Setelah ditambahkan KMnO₄ (setelah dititrasi) larutan akan

berubah menjadi merah muda, di mana keadaan tersebutlah telah dicapai titik

ekivalen. Berdasaran hasil percobaan, volume KMnO₄ yang diperlukan untuk

tercapainya titik ekivalen yaitu 1,1 ml.

Dalam percobaan standarisasi larutan KMnO₄ dengan Na₂S₂O₃ diawali dengan

melarutkan 2 gram KI dalam 20 ml akuades. Campuran larutan ini sama halya

percobaan sebelumnya, ditambahkn H₂SO₄ yag akan menyebabkan larutan dalam

kondisi asam. Larutan tersebut kemdian ditambahan KMnO₄ 0,1 M. Pada

standarisasi thiosulfat, kalium permanganat terlebih perlu dahulu direaksikan

terlebih dahulu dengan KI dalam suasana asam yakni agar dapat membebaskan I2.

Reaksi yang terjadi saat penambahan H₂SO₄ ke dalam larutan KI adalah

sebagai berikut.

Ke dalam larutan kemudian ditambahkan indicator amilum dan dilanjutkan

dengan titrasi dengan Na₂S₂O₃ 0,1 M. Indicator amilum bemanfaat untuk mendeteksi

apakah iodium habis bereaksi dengan tiosulfat. Hal ini dikarenaka reaksi antara

iodium dan tiosulfat akan menghasilkan ion iodida, maka reaksi kembali berulang

dengan terjadinya perubahan warna menjadi seperti semula.

Iodin akan mengoksidasi tiosulfat mnjadi ttradional dalam kondisi asam, di

mana reaksinya adalah sebagai berikut.

Selain itu, pada suasana asam permanganate aka treduksi menjadi ,

sedangkan iodine teroksidasi menjadi . Reaksinya adalah sebagai berikut.

Dengan demikian, setelan iodine habis bereaksi dengan tiosulfat, reaksi yang

terjadi adalah sebagai berikut.

Kondisi awal larutan sebelum dititrasi dengan Na₂S₂O₃ 0,1 M berwarna coklat

tua. Sementara itu, setelah dititrasi dengan Na₂S₂O₃ 0,1 M berwarna bening pada

bagian permukaannya, sedangkankan bagian dasar masih terdapat endapan

kecoklatan. Berdaarka hasil percobaan, volume Na₂S₂O₃ 0,1 M rata-rata yang

diperlukan untuk mencapai titik kesetimbagan yakni 9,15 ml.

Pada perobaan kedua yaitu percobaan laju reaksi, diawali dengan pembuatan

larutan dari 500 ml akuades yang ditambahkan 1,5 gram KI. Larutan ini kemudian

diasamkan dengan ditambahkan 30 ml larutan H₂SO₄ 2 N. Setelah itu ditambahkan 3

ml larutan kanji/amilum yang berperan sebagai indicator yang mana digunakan

untuk mengetahui reaksi yag terjadi antara KI dengan hydrogen peroksida (H₂O₂).

larutan inilah yang disebut sebagai larutan A.

Selain itu, dibuat larutan lain yakni dengan melarutkan 10 ml hidrogen

peroksida 3% (H₂O₂) ke dalam labu takar 100 mL menggunakan akuades. Larutan ini

yang disebut sebagai larutan B.

Antara larutan A dan larutan B tidak langsung dicampurkan. Hal ini

disebabkan reaksi antara kedua larutan akan berlangsung cepat sebelum larutan

yang pertama (A) homogen. Oleh sebab itu, sebelum kedua larutan tersebut

dicampur, larutan pertama (A) diaduk terlebih dahulu menggunakan pengaduk

magnet hingga menjadi homogen. Pengadukan ini berpengaruh terhadap tumbukan

antarmolekul yang terjadi pada larutan.

Setelah larutan pertama (A) homogen, kemudian baru larutan B ditambahkan

ke dalam larutan A tersebut. Larutan lalu ditambahkan 2 ml larutan Thiosulfat dari

buret da waktu penghitungn pun dimulai. Waktu dihitung sampai larutan beubah

menjdi kuning dan waktu dimatikan. Perubahan warna dari bening menjadi kuning

ini disebabkan telah terbentuk iodium. Indikator amilum dalam larutan A akan

mengubah warna larutan menjadi kuning apabila terdapat kelebihan iodium dalam

larutan.

Setelah larutan berwarna kuning, ke dalam larutan kembali ditambahkan 2

mL larutan thiosulfat dari buret, yang menyebabkan warna larutan kembali menjadi

bening. Perubahan kembalinya warna menjadi bening ini menandakan bahwa reaksi

bersifat irreversible, di mana natrium thiosulfat dapat mengubah iodium bebas

menjadi asam iodidanya kembali.

Namun setelah beberapa menit larutan akan kembali berubah menjadi

kuning karena tiosulfat dalam larutan telah habis, maka iod hasil reaksi hidrogen

peroksida dan kalium iodida berlebih karena tidak ada spesies lain yang

menangkapnya. Adanya perubahan warna larutan dari bening menjadi kuning inilah

yang digunakan dalam mengukur waktu habisnya tiosulfat yang ditambahkan,

dimana tiosulfat setara dengan peroksida.

Reaksi antara H₂O₂ dengan asam iodida merupakan suatu reaksi redoks

dimana H₂O₂ bertindak sebagai oksidator, sedangkan asam iodida bertindak sebagai

reduktornya. Reaksi antara keduanya tergolong sebagai reaksi orde pertama, di

mana kecepatan reaksi hanya bergantung pada satu pereaksi saja, yaitu konsentrasi

hidrogen peroksida.

Reaksi antara Thiosulfat dengan hidrogen peroksida dalam suasana asam

adalah sebagai berikut.

Reaksi antara Thiosulfat dengan asam iodida adalah sebagai berikut.

Apabila antara dua reaksi sebelumnya digabungkan, maka akan membenruk

reaksinya antara H₂O₂ dengan asam iodida sebagai berikut.

Dari reaksi di atas dapat diketahui bahwa mula-mula H₂O₂ digunakan untuk

mengoksidasi menjadi -, yang kemudian bereaksi dengan asam

iodida membentuk kembali dan membebaskan iodium. Reaksi ini bersifat

reversibel sehingga dapat berlangsung reaksi kebalikannya, yaitu pembentukan

iodida kembali karena penambahan Natrium Thiosulfat.

Berdasarkan hasil percobaan, maka dapat dibuat grafik hubungan antara ln

(a-b) vs t, di mana a merupakan volume kesetaraan H₂O₂ dan b merupakan volume

Na₂S₂O₃ yang ditambahkan dalam titrasi, sdangkan t merupakan waktu yang

diperlukan oleh H₂O₂ untuk membentuk iodium, di mana waktu ini juga setara

dengan waktu yang diperlukan oleh thiosulfat untuk bereaksi dengan H₂O₂.

Berdasarka grafik yang terbentuk kemudian diambil garis linear, di mana prsamaan

garis yang terbentuk yakni y = -0,017x + 6,041. Dari persamaan garis tersebut

diperoleh nilai slope yang berharga negative. Nilai slope ini mengartikan nilai k dalam

laju reaksi tersebut, di mana nilai k merupakan lawan dar slopenya. Sehingga, nilai k

diperoleh 0,017. Sementara itu, kelinearan grafik diketahui dari nilai R2 yaitu 0,662.

Nilai regrsi tersenut hampir mendekati 1. Hal ini membuktikan bahwa reaksi yang

terjadi mengikuti reaksi orde satu.

Sebenarnya saat terjadi kelebihan iodium, laruan tidak berwarna kuning

melainkan biru, akan tetapi saat percobaan dilaukan warna larutan justru berubah

wara menjadi kuning. Hal ini dimungkinkan oleh kesalahan indicator amilum yang

digunakan, karena indicator amilum yang digunakan merupakan buatan sendiri

sehingga kemungkinan indicator yang trbentuk kurang sempurna.

KESIMPULAN

Kinetika reaksi pada percobaan ini hanya bergantung pada berkurangnya konsentrasi

hidrogen peroksida sehingga reaksi mengikuti reaksi orde satu, di mana diperoleh nilai k

(konstanta laju) yakni 0,017 mol/Ls dengan nilai regresi (R²) yakni 0,662.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W., 1996, Kimia Fisika Jilid 2 Edisi Keempat, Erlangga, Jakarta.

Day, R. A., 1999, Analisis Kimia Kuantitatif, Erlangga, Jakarta.

Dogra, 1990, Kimia Fisik dan Soal-Soal, UI Press, Jakarta.

Harjadi, W., 1987, Ilmu Kimia Analitik Dasar, PT Gramedia, Jakarta

Karyadi, B., 1994, Kimia 2, Balai Pustaka, Jakarta.

Triyono, dkk., 1998, Buku Ajar Kinetika Kimia, UGM, Yogyakarta.

LAMPIRAN GRAFIK