LAPORAN HASIL PRAKTIKUM KIMIA FISIK (KU-2101)

KINETIKA HALOGENASI ASETON DENGAN KATALISATOR ASAM

Nama : Tri Wiatno

NIM : 12311006

Program Studi : Teknik Metalurgi dan Material

Tanggal percobaan : 17 Desember 2012

Tanggal pengumpulan : 25 Desember 2012

Asisten : Ali Syari’ati, S.Si

LABORATORIUM KIMIA DASAR

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012

INST

ITU

TTEKNOLOGI DAN

SAIN

S

BA N DU NG

I. Tujuan Dalam percobaan ini bertujuan untuk:

Menentukan hukum laju reaksi iodinasi dalam suasana asam

II. Teori Dasar

Reaksi – reaksi kimia berlangsung dengan laju yang berbeda – beda. Laju

reaksi atau kecepatan reaksi dinyatakan sebagai perubahan konsentrasi zat

pereaksi atau produk reaksi dalam satuan waktu. Laju reaksi bergantung pada

konsentrasi pereaksi maupun hasil reaksi yang dinyatakan dalam suatu hokum

laju sebagai berikut :

− [ ] = 푘 [퐴] [퐵] ………… (1)

Dimana α dan β merupakan orde reaksi terhadap A dan B. Orde reaksi

merupakan pangkat dari konsentrasi komponen dalam hukum laju. Koefisian k di

sebut konstanta laju yang tidak bergantung pada konsentrasi. Secara

pendekatan, laju reaksi dapat dinyatakan -Δ[A]/Δt. Hukum laju reaksi tidak dapat

ditentukan melalui stoikiometri, tetapi harus melalui ekaperimen. Dari bentuk

hukum ini seringkali dapat diperoleh informasi tentang mekanisme reaksi.

Stoikiometri reaksi halogenasi aseton, misalnya iodisasi dapat dituliskan

sebagai berikut:

CH3-CO-CH3 + I2 CH3-CO-CH2I + I – + H+ Ada beberapa fakta yang diperoleh mengenai hukum laju reaksi pada

halogenasi aseton, diantaranya sebagai berikut:

a. Kecepatan reaksi bertambah bila [H+] bertambah (suasana asam), demikian

apabila [OH-] bertambah (suasana basa);

b. Bila reaksi dalam suasana asam, hasil reaksi diperoleh juga H+ dan dalam

larutan yang tidak di buffer, maka kecepatan awal reaksi (pada saat kurang

dari 10% pereaksi telah bereaksi) akan terus bertambah selama reaksi

berlangsung.

c. Kecepatan halogenasi aseton juga bergantung pada konsentrasi aseton,

tetapi tidak tergantung pada konsentrasi halogen kecuali saat konsentrasi

halogen yang sangat tinggi.

d. Kecepatan reaksi halogenasi tidak dipengaruhi oleh jenis halogen yang

digunakan

Berdasarkan fakta-fakta di atas melalui pendekatan penentuan persamaan

laju reaksi, diperoleh persamaan:

푟 = 푘 [퐴][퐻 ] ………………. (2)

III. Data Pengamatan

Larutan Aseton HCl KI I2 Konsentrasi (M) 3 1 0.01 0.01

Run V (mL) Aseton HCl KI I2

1 3 10 12 10 2 6 10 9 10 3 9 10 6 10 4 12 10 3 10 5 10 3 12 10 6 10 6 9 10 7 10 9 6 10 8 10 12 3 10 9 10 10 12 3

10 10 10 9 6 11 10 10 6 9 12 10 10 3 12

Dari percobaan didapat nilai persen transmitansi sebagai berikut:

Run V (mL) %T (Transmitansi), saat t(s) ke- Aseton HCl KI I2 60 90 120 150 180

1 3 10 12 10 36 37 39 40 41.5 2 6 10 9 10 37 39 42 44 47 3 9 10 6 10 37 40 44 47.5 51 4 12 10 3 10 40 45 49 55 62 5 10 3 12 10 36 37 37.5 38.5 39.5 6 10 6 9 10 37 39 42 44.5 48 7 10 9 6 10 39 43 46.5 51 56 8 10 12 3 10 42 48 54 61 70 9 10 10 12 3 74 79 85 92 98

10 10 10 9 6 64 69 74 81 88 11 10 10 6 9 50 54 60 65.5 72 12 10 10 3 12 28 31.5 35 38 42

Karena 푇 = 푙표푔 , Dengan niilai transmitansi yang di dapat dari percobaan

masih dalam persen (%), maka untuk mendapatkan nilai 푇 haruslah diubah

dengan cara membaginya dengan 100. Sehingga dapat dihitung nilai absorbansi

(A) dari percobaan menggunakan persamaan; 퐴 = −푙표푔 푇

Untuk run 1:

saat t = 60 ; maka 퐴 = −푙표푔 = 0.443697499

Dan seterusnya hingga run ke-12 di masing – masing t(s) yang berbeda.

Diperoleh:

Run V (mL) Absorbansi (A), pada t(s) ke- Aseton HCl KI I2 60 90 120 150 180

1 3 10 12 10 0.4437 0.4318 0.4089 0.3979 0.3820 2 6 10 9 10 0.4318 0.4089 0.3768 0.3565 0.3279 3 9 10 6 10 0.4318 0.3979 0.3565 0.3233 0.2924 4 12 10 3 10 0.3979 0.3468 0.3098 0.2596 0.2076 5 10 3 12 10 0.4437 0.4318 0.4260 0.4145 0.4034 6 10 6 9 10 0.4318 0.4089 0.3768 0.3516 0.3188 7 10 9 6 10 0.4089 0.3665 0.3325 0.2924 0.2518 8 10 12 3 10 0.3768 0.3188 0.2676 0.2147 0.1549 9 10 10 12 3 0.1308 0.1024 0.0706 0.0362 0.0088

10 10 10 9 6 0.1938 0.1612 0.1308 0.0915 0.0555 11 10 10 6 9 0.3010 0.2676 0.2218 0.1838 0.1427 12 10 10 3 12 0.5528 0.5017 0.4559 0.4202 0.3768

IV. Pengolahan Data 4.1 Grafik Absorbansi Terhadap Waktu pada Masing – Masing Run

RUN 1

RUN 2

y = -0,00052x + 0,475800,3700

0,3800

0,3900

0,4000

0,4100

0,4200

0,4300

0,4400

0,4500

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 1

Linear (RUN 1)

y = -0,00087x + 0,48446

00,05

0,10,15

0,20,25

0,30,35

0,40,45

0,5

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 2

Linear (RUN 2)

RUN 3

RUN 4

y = -0,00118x + 0,50175

0,00000,05000,10000,15000,20000,25000,30000,35000,40000,45000,5000

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 3

Linear (RUN 3)

y = -0,00156x + 0,49148

0,0000

0,0500

0,1000

0,1500

0,2000

0,2500

0,3000

0,3500

0,4000

0,4500

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 4

Linear (RUN 4)

RUN 5

RUN 6

y = -0,00033x + 0,463040,4

0,4050,41

0,4150,42

0,4250,43

0,4350,44

0,4450,45

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 5

Linear (RUN 5)

y = -0,00094x + 0,49090

00,05

0,10,15

0,20,25

0,30,35

0,40,45

0,5

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 6

Linear (RUN 6)

RUN 7

RUN 8

y = -0,00129x + 0,48574

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 7

Linear (RUN 7)

y = -0,00183x + 0,48572

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 8

Linear (RUN 8)

RUN 9

RUN 10

y = -0,00115x + 0,26508

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 10

Linear (RUN 10)

y = -0,00103x + 0,193840

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 9

Linear (RUN 9)

RUN 11

RUN 12

y = -0,00134x + 0,38361

0,0000

0,0500

0,1000

0,1500

0,2000

0,2500

0,3000

0,3500

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 11

Linear (RUN 11)

y = -0,00145x + 0,63495

0,0000

0,1000

0,2000

0,3000

0,4000

0,5000

0,6000

0 50 100 150 200

Abso

rban

si (A

)

Waktu, t(s)

RUN 12

Linear (RUN 12)

Berdasarkan grafik tersebut, dapat ditentukan laju reaksi yang diperoleh dari

negatif gradien persamaan garisnya.

Run Laju rekasi (r)

1 0.00052 2 0.00087 3 0.00118 4 0.00156 5 0.00033 6 0.00094 7 0.00129 8 0.00183 9 0.00103

10 0.00115 11 0.00134 12 0.00145

4.2 Menentukan Orde Reaksi Setiap Pereaksi

Data Konsentrasi:

Larutan Aseton HCl KI I2 Konsentrasi (M) 3 1 0.01 0.01

[퐴] = [퐴] , dimana [퐴] merupakan konsentrasi terkoreksi.

Aseton (Volume HCl & I2 tetap)

[퐴푠푒푡표푛] = [퐴푠푒푡표푛]푉

푉

[퐴푠푒푡표푛] = 33

35 = ퟎ.ퟐퟓퟕퟏퟒퟑ [퐴푠푒푡표푛] = 36

35 = ퟎ.ퟓퟏퟒퟐퟖퟔ

[퐴푠푒푡표푛] = 39

35 = ퟎ.ퟕퟕퟏퟒퟐퟗ [퐴푠푒푡표푛] = 31235 = ퟏ.ퟎퟐퟖퟓퟕퟏ

Untuk run lainnya:

[퐴푠푒푡표푛] ퟓ 풔.풅 ퟏퟐ = 31035 = ퟎ.ퟖퟓퟕퟏퟒퟑ

Maka akan di dapat,

Run V r ln r [Aseton]' ln [Aseton]' 1 3 0.00052 -7.56168 0.257143 -1.358123 2 6 0.00087 -7.04702 0.514286 -0.664976 3 9 0.00118 -6.74224 0.771429 -0.259511 4 12 0.00156 -6.46307 1.028571 0.028171

Grafik ln r Terhadap ln [Aseton]’

Diperoleh bahwa, orde reaksi adalah gradien dari persamaan garis pada

grafik. Maka, orde reaksi untuk aseton adalah 0.781

HCl (Volume Aseton & I2 tetap)

[퐻퐶푙] = [퐻퐶푙]푉

푉

[퐻퐶푙] = 13

35 = ퟎ.ퟎퟖퟓퟕퟏퟒ [퐻퐶푙] = 16

35 = ퟎ.ퟏퟕퟏퟒퟐퟗ

[퐻퐶푙] = 19

35 = ퟎ.ퟐퟓퟕퟏퟒퟑ [퐻퐶푙] = 11235 = ퟎ.ퟑퟒퟐퟖퟓퟕ

untuk run lainnya:

[퐻퐶푙] ퟏ 풔.풅 ퟒ & ퟗ 풔.풅 ퟏퟐ = 11035 = ퟎ.ퟐퟖퟓퟕퟏퟒ

y = 0,781x - 6,513

-7,80000

-7,60000

-7,40000

-7,20000

-7,00000

-6,80000

-6,60000

-6,40000-1,500000 -1,000000 -0,500000 0,000000 0,500000

ln r

ln [Aseton]'

Aseton

Linear (Aseton)

Maka akan di dapat,

Run V r ln r [HCl]' ln [HCl]' 5 3 0.00033 -8.01642 0.085714 -2.456736 6 6 0.00094 -6.96963 0.171429 -1.763589 7 9 0.00129 -6.65311 0.257143 -1.358123 8 12 0.00183 -6.30344 0.342857 -1.070441

Grafik ln r Terhadap ln [HCl]’

Diperoleh bahwa, orde reaksi adalah gradien dari persamaan garis pada

grafik. Maka, orde reaksi untuk asam klorida adalah 1.219 ≈ 1

I2 (Volume Aseton & HCl tetap)

[퐼 ] = [퐼 ]푉

푉

[퐼 ] = 0.013

35 = ퟎ.ퟎퟖퟓퟕퟏퟒ [퐼 ] = 0.016

35 = ퟎ.ퟎퟎퟏퟕퟏퟒ

[퐼 ] = 0.019

35 = ퟎ.ퟎퟎퟐퟓퟕퟏ [퐼 ] = 0.011235 = ퟎ.ퟎퟎퟑퟒퟐퟗ

y = 1,219x - 4,958

-9,00000

-8,00000

-7,00000

-6,00000

-5,00000

-4,00000

-3,00000

-2,00000

-1,00000

0,00000

-3,000000 -2,000000 -1,000000 0,000000 1,000000

ln r

ln [HCl]'

HCl

Linear (HCl)

untuk run lainnya:

[퐼 ] . = 0.011035 = ퟎ.ퟎퟎퟐퟖퟓퟕ

Maka akan di dapat,

Run V r ln r [I2]' ln [I2]' 9 3 0.00103 -6.87820 0.000857 -7.061906

10 6 0.00115 -6.76799 0.001714 -6.368759 11 9 0.00134 -6.61509 0.002571 -5.963294 12 12 0.00145 -6.53619 0.003429 -5.675612

Grafik ln r Terhadap ln [I2]’ Sebelum di Regresi

Grafik ln r Terhadap ln [I2]’ Setelah di Regresi

-6,90000

-6,85000

-6,80000

-6,75000

-6,70000

-6,65000

-6,60000

-6,55000

-6,50000

-8,000000 -6,000000 -4,000000 -2,000000 0,000000

ln r

ln [l2]'

I2

y = 0,250x - 5,131-8,00000

-7,00000

-6,00000

-5,00000

-4,00000

-3,00000

-2,00000

-1,00000

0,00000-8,000000 -6,000000 -4,000000 -2,000000 0,000000 2,000000

ln r

ln [I2]'

I2

Linear (I2)

Diperoleh bahwa, orde reaksi adalah gradien dari persamaan garis pada

grafik. Maka, orde reaksi untuk asam klorida adalah 0.250

4.3 Penentuan Nilai Tetapan Laju (k) Dengan Hukum Laju, kita dapat menghitung nilai tetapan laju (k). Dimana,

푟 = 푘 [퐴푠푒푡표푛] [퐻퐶푙] [퐼 ] sehingga 푘 = {[ ] [ ] [ ] }

Dalam hal ini :

푘 = 푟

[퐴푠푒푡표푛] . [퐻퐶푙] [퐼 ] .

Diperoleh hasil:

Run r [Aseton]' [Aseton]'0.781 [HCl]' [I2]' [I2]'0.250 k 1 0.00052 0.257143 0.346215 0.285714 0.002857 0.231197 0.022737 2 0.00087 0.514286 0.594909 0.285714 0.002857 0.231197 0.022139 3 0.00118 0.771429 0.816541 0.285714 0.002857 0.231197 0.021877 4 0.00156 1.028571 1.022245 0.285714 0.002857 0.231197 0.023102 5 0.00033 0.857143 0.886573 0.085714 0.002857 0.231197 0.018783 6 0.00094 0.857143 0.886573 0.171429 0.002857 0.231197 0.026751 7 0.00129 0.857143 0.886573 0.257143 0.002857 0.231197 0.024475 8 0.00183 0.857143 0.886573 0.342857 0.002857 0.231197 0.026040 9 0.00103 0.857143 0.886573 0.285714 0.000857 0.171105 0.023764

10 0.00115 0.857143 0.886573 0.285714 0.001714 0.203480 0.022312 11 0.00134 0.857143 0.886573 0.285714 0.002571 0.225187 0.023492 12 0.00145 0.857143 0.886573 0.285714 0.003429 0.241979 0.023656

k rata -rata 0.023261

Sehingga hukum laju:

푟 = 0.023261 [퐴푠푒푡표푛] . [퐻퐶푙][퐼 ] .

V. Pembahasan

Reaksi antara iodine dan aseton adalah sebagai berikut:

CH3COCH3 + I2 CH3COCH2I + H+ + I−

Laju reaksi ini tidak dapat diprediksi melalui stoikiometri dari rekasi melainkan

harus melalui eksperimen karena reaksi iodinasi aseton bukanlah reaksi

sederhana. Reaksi iodinasi aseton pada percobaan ini dikatalisis oleh asam atau

lebih tepatnya oleh ion hydrogen di dalam asam. Kecepatan reaksi akan

meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi ion hidrogen pada larutan

asam. Basa juga bisa dijadikan katalis karena laju reaksi iodinasi aseton dapat

meningkat dengan bertambahnya ion hidroksida dalam larutan basa. Yang

membedakan kedua katalis asam dan basa adalah pada mekanisme reaksinya

saja, pada asam akan terjadi protonasi sedangkan pada basa akan terjadi

deprotonasi. Mekanisme reaksi iodinasi aseton dengan katalis asam adalah

sebagai berikut:

Karena keton merupakan basa yang sangat lemah, kesetimbangan pada reaksi

pertama tidak mendukung terbentuknya ion. Pada keadaan ini, maka [Ion] =

k[Ac][H+] dimana k adalah konstanta kesetimbangan untuk reaksi ini. Persamaan

laju reaksi iodinasi aseton dengan katalisator asam adalah sebagai berikut:

푟푎푡푒 = −푑[퐶퐻 퐶(푂)퐶퐻 ]

푑푡

−푑[퐼 ]푑푡 = 푘 [퐶퐻 퐶(푂)퐶퐻 ] [퐼 ] [퐻 ]

Asam yang digunakan sebagai katalis dalam percobaan kinetika reaksi

iodinasi aseton ini adalah asam klorida. Penggunaan HCl ini dikarenakan

dibandingkan asam lain seperti asam sulfat, asam klorida tidak dapat berperan

sebagai oksidator.

Reaksi iodinasi aseton cukup mudah untuk diketahui kinetikanya, karena

keberjalanan reaksi dapat diamati dengan berkurangnya konsetrasi iodine yang

ditandai dengan pudarnya warna kecoklatan dengan menggunakan

spektrofotometer pada panjang gelombang dimana reagen lain tidak akan

menyerap secara signifikan. Spektrofotometer UV-VIS 20 yang digunakan λmaks

= 546 nm karena instrumen ini peka hingga panjang gelombang 550 nm. Selain

itu, berdasarkan referensi, panjang gelombang untuk aseton adalah di 330 nm,

dan untuk larutan yang berwarna kuning dan jingga (dalam hal ini iodine) berada

pada rentang 450 – 500 nm dan 500 – 570 nm. Spektrofotometri UV-Visible

merupakan gabungan dari spektrofotometri UV dan spektrofotometri visible

menggunakan dua sumber cahaya berbeda. UV dan visible dapat mengeksitasi

elektron. Eksitasi itu sendiri ialah perpindahan elektron dari tingkat energi dasar

ke tingkat energi tinggi. Semakin banyak elektron tereksitasi maka cahaya yang

terabsorbsi yang dihasilkan akan habis. Aspek kualitatif dan kuantitatif

spektrofotometri UV – Visible:

Aspek kualitatif

Dilakukan dengan cara mengukur lamda maksimal, karena setiap senyawa

mengabsorbsi cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.

Aspek kuantitatif

Dihitung berdasarkan pada harga absorbansi dimana:

- Konsentrasi rendah absorban pun rendah

- Konsentrasi tinggi absorban pun rendah

- Senyawa yang asam gelombangnya sama

Pada prinsipnya , Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur absorban

suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. prinsip kerja alat ini adalah

mengubah cahaya polikromatik menjadi monokromatik yang kemudian didispersi

dan diteruskan ke kuvet masuk ke dalam partikel yang ada dalam larutan,

selanjutnya diserap amplifier dan terdeteksi oleh detektor kemudian terbaca

dimonitor. prinsip ini terjadi saat cahaya masuk ke partikel. tebalnya kuvet juga

dapat mempengaruhi cepatnya cahaya yang diteruskan ke kuvet. Bila semakin

tebal kuvet yang digunakan maka semakin lambat cahaya yang masuk. Kinetika

reaksi dipengaruhi oleh :

Konsentrasi

Katalis

Suhu

luas permukaan

tekanan, dan

energi aktivasi.

Semakin besarnya konsentrasi reaktan, maka laju juga akan semakin besar

karena semakin banyaknya kemungkinan interaksi dalam reaksi yang tentunya

akan mempercepat laju reaksi. Katalis digunakan untuk mempercepat laju

reaksi, dan akan mempengaruhi nilai energi aktivasi, energi aktivasi dapat

diartikan sebagai energi minimum yang dibutuhkan suatu molekul untuk dapat

bereaksi, Energi aktivasi yang besar maka akan mempengaruhi laju reaksinya,

sehingga laju reaksi akan semakin besar pula. Dengan adannya katalis, energi

aktivasi reaksi akan turun karena terbentuknya keadaan transisi dengan energi

yang lebih rendah dibandingkan reaksi tanpa katalis. Hal ini juga tertulis dalam

persamaan laju reaksi, karena 푘 = 퐴 푒 . Sehingga dapat dilihat bahwa

semakin tinggi Ea, maka nilai k akan semakin kecil dan laju juga akan semakin

lambat. Faktor penentu laju selanjutnya adalah suhu, semakin tinggi suhu maka

gerakan molekul akan semakin cepat sehingga kemungkinan untuk

bertumbukan juga akan semakin besar. Bila dilihat dari rumus k, maka dengan

naiknya suhu, nilai k juga akan membesar sehingga laju juga akan semakin

cepat. Masih dari rumus k, A merupakan tetapan arheniuss yang menunjukkan

kemungkinan untuk bertumbukan. Semakin banyak tumbukan nilai k semakin

besar dan laju reaksi juga akan meningkat. Kemungkinan untuk bertumbukan

dapat ditingkatkan dengan membuat luas permukaan yang lebih besar. Namun,

karena bentuk dari reaktan pada percobaan ini adalah cair, maka luas

permukaan tidak banyak mempengaruhi laju iodinasi aseton dengan katalis

asam. Sedangkan untuk tekanan bila suatu reaksi melibatkan gas maka akan

mempengaruhi laju reaksi, bila suatu reaksi melibatkan solid atau liquid maka

tidak akan mempengaruhi laju reaksinya.

VI. Kesimpulan

Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa, laju reaksi di pengaruhi oleh

konsentrasi, katalis, energi aktivasi, suhu, dan luas permukaan. Akan tetapi

pengaruh tekanan dalam percobaan kali ini tidaklah diuji. Laju reaksi dapat di

cari dengan cara meregresi grafik antara absorban suatu sampel terhadap

waktu,yang mana gradient dari persamaan tersebut menunjukkan nilai laju suatu

reaksi. Tetapan laju pun dapat ditentukan dengan terlebih dahulu menentukan

orde, dengan cara meregresi grafik antara ln r terhadap ln [konsentrasi]terkoreksi.

Sesuai dengan tujuan percobaan, maka didapatlah hokum laju reaksi iodinasi

dalam suasana asam adalah,

풓 = ퟎ.ퟎퟐퟑퟐퟔퟏ [푨풔풆풕풐풏]ퟎ.ퟕퟖퟏ[푯푪풍][푰ퟐ]ퟎ.ퟐퟓퟎ

VII. Daftar Pustaka Atkins, P.W. 1986. Physical Chemistry. 3rd edition. Oxford: Oxford University

Press.

Day, R.A. Jr and Underwood,A.L. , 1986, Kimia Analisis Quantitatif,

Jakarta:Erlangga.

Online: http://ernadewiajizah.wordpress.com/2012/06/19/spektrofotometri-uv-vis/

http://wanibesak.wordpress.com/tag/kinetika-halogenasi-aseton-dengan-

katalisator-asam/

http://smileangel-chemistry.blogspot.com/2011/04/kinetika-halogenasi-

aseton-dengan.html