LAPORAN

PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

A. Tujuan Percobaan

1. Mahasiswa dapat mengetahui pengaruh suhu terhadap laju reaksi

2. Mahasiswa dapat menghitung energi aktivasi (Ea) dari hasil pengamatan dengan

menggunakan persamaan Arrhenius

B. Dasar Teori

Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan oleh suatu reaksi kimia

agar dapat berlangsung. Energi aktivasi memiliki simbol Ea dengan E menotasikan

energi dan a yang ditulis subscribe menotasikan aktivasi. Kata aktivasi memiliki makna

bahwa suatu reaksi kimia membutuhkan tambahan energi untuk dapat berlangsung.

Dalam reaksi endoterm, energi yang diperlukan untuk memutuskan ikatan dan

sebagainya disuplai dari luar sistem. Pada reaksi eksoterm, yang membebaskan

energi, ternyata juga membutuhkan suplai energi dari luarbuntuk mengaktifkan reaksi

tersebut (Castellan GW. 1982).

Istilah energi aktifasi (Ea) pertama kali diperkenalkan oleh Svante Arrhenius dan

dinyatakan dalam satuan kilojule per mol. Terkadang suatu reaksi kimia membutuhkan

energi aktivasi yang teramat sangat besar, maka dari itu dibutuhkan suatu katalis agar

reaksi dapat berlangsung dengan pasokan energi yang lebih rendah. Jika terdapat

suatu reaksi reaktan menjadi produk, maka jika reaksi diatas berlangsung secara

eksoterm. Persamaan Arrhenius mendefisinkan secara kuantitatif hubungan antara

energi aktivasi dengan konstanta laju reaksi, dimana A adalah faktor frekuensi dari

reaksi, R adalah konstanta universal gas, T adalah temperatur dalam Kelvin dan k

adalah konstanta laju reaksi. Dari persamaan diatas dapat diketahui bahwa Ea

dipengaruhi oleh temperatur (Atkins PW. 1999).

Dalam kinetika, suatu reaksi berlangsung melalui beberapa tahap. Diawali

dengan tumbukan antar partikel reaktan. Setelah reaktan bertumbukan, maka akan

terjadi penyusunan ulang ikatan dalam senyawa reaktan menjadi susunan ikatan yang

berbeda ( membentuk senyawa produk ) (Castellan GW. 1982).

Dalam penyusunan ini, akan ada pemutusan ikatan dan pembentukan ikatan

yang baru, yang membutuhkan sejumlah energi. Ketika beberapa ikatan reaktan putus

dan beberapa ikatan baru terbentuk, tercapailah suatu keadaan dimana dalam sistem

terdapat sejumlah reaktan dan produk. Keadaan ini kita sebut sebagai transisi

kompleks. Dalam keadaan transisi kompleks, memiliki campuran antara produk dan

reaktan yang cenderung kurang stabil, karena produk yang terbentuk dapat

membentuk reaktan kembali. Keadaan ini memiliki energi yang cukup tinggi, karena

sistem tidak stabil (Vogel. 1994)

Proses untuk mencapai keadaan transisi kompleks membutuhkan energi yang

disuplai dari luar sistem. Energi inilah yang disebut dengan energi aktivasi. Pada reaksi

endoterm ataupun eksoterm, keduanya memiliki energi aktivasi yang positif, karena

keadaan transisi kompleks memiliki tingkat energi yang lebih tinggi dari reaktan.

Pada tahun 1889 Arrhenius mengusulkan sebuah persamaan empirik yang

menggambarkan pengaruh suhu terhadap konstanta laju reaksi. Persamaan yang

diusulkan adalah :

K = konstanta laju reaksi

A = faktor freakuensi

Ea = energi aktivasi

Persamaan tersebut dalam bentuk logaritma dapat ditulis :

Persamaan tersebut analog dengan persamaaan garis lurus, yang sering

disimbolkan dengan y = mx +c, maka hubungan antara energi aktivasi suhu dan laju

reaksi dapat dianalisis dalam bentuk grafik ln k vs 1/T dengan gradien –(Ea/RT) dan

intersep ln A. Jika suatu reaksi memiliki reaktan dengan konsentrasi awal adalah a,

dan pada konsentrasi pada waktu t adalah a-x, maka dapat ditulis dalam persamaan :

Setelah reaksi berlangsung 1/n bagian dari sempurna, x=a/n dan

Beberapa faktor yang mempengaruhi energi aktivasi adalah sebagai berikut :

1. Suhu

Fraksi molekul-molekul mampu untuk bereaksi dua kali lipat dengan peningkatan

suhu sebesar 10oC . hal ini menyebabkan laju reaksi berlipat ganda.

2. Faktor frekuensi

Dalam persamaan ini kurang lebih konstan untuk perubahan suhu yang kecil. Perlu

dilihat bagaimana perubahan energi dari fraksi molekul sama atau lebih dari energi

aktivasi

3. Katalis

Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi aktivasi yang

lebih rendah.

(Atkins PW. 1999)

C. Alat dan Bahan

1. Alat

a. Rak tabung reaksi 1 buah

b. Tabung reaksi 4 buah

c. Gelas piala 600 ml 1 buah

d. Pipet ukur 10 ml

e. Stopwatch

2. Bahan

a. Na2S2O8 atau H2O2 0,04 M

b. KI 0,1 M

c. Na2S2O3 0,001 M

d. Larutan amilum 1%

e. Es batu

D. Cara Kerja

a. Menyiapkan sistem sesuai yang tertera di bawah ini :

- Tabung 1 berisi 5 ml H2O2 dan 5 ml air

- Tabung 2 berisi 10 ml KI, 1 ml Na2S2O3 dan 1 ml amilum

b. Kedua tabung reaksi diletakkan dalam gelas piala 600 ml yang berisi air

sesuai dengan suhu pengamatan, sampai masing-masing tabung 1 dan

tabung 2 suhunya sama sesuai dengan suhu pengamatan, untuk suhu

pengamatan 0o-20oC dilakukan dengan bantuan es.

E. Hasil percobaan

No. Rerata 1/T K Ln K

suhu (K)

1. 312 0.003200.01250 -4.382

2. 308 0.00324 0.01005 -4.6

3. 303 0.003256.74 x 10-3 -5

4. 298 0.00335 4.516 x 10-3 -5.4

5. 293 0.00341 3.027 x 10-3 -5.8

6. 288 0.003472.478 x 10-3 -6

F. Pembahasan

Praktikum Persamaan Arrhenius dan Energi aktivasi ini memiliki tujuan yaitu

agar mahasiswa dapat mengetahui bagaimana kebergantungan laju reaksi terhadap

suhu, dan mahasiswa dapat menghitung energy aktivasi dari hasil pengamatan yang

telah dilakukan dengan menggunakan persamaan Arrheenius. Dalam percobaan yang

kami lakukan kali ini yaitu mengamati terjadinya suatu reaksi dengan pengaruh suhu

yang divariasikan. Suhu yang kami variasikan yaitu antara (15oC - 40oC). larutan yang

digunakan adalah larutan H2O2, larutan H2O, larutan KI, larutan Na2SO4, dan larutan

Kanji atau amilum.

Campuran yang akan direaksikan adalah tabung 1 yang berisi larutan 1

( campuran larutan H2O2 dengan aquades (larutan H2O) ) dan tabung 2 yang berisi

larutan KI, larutan Na2SO4 dan aquades dengan penambahan secara berurutan.

Larutan Kanji yang dipakai sudah dipanaskan sebelumnya, untuk memaksimalkan

fungsi amilum dalam praktikum ini.

Kedua campuran antara tabung 1 dan tabung 2 akan menghasilkan warna biru

seperti pada gambar dibwah ini

Gambar 1. Gambar pengamatan

Reaksi yang diukur adalah reaksi hidrogen peroksida dengan ion iodida. Dalam

hal ini, hidrogen peroksida dicampurkan bersamaan dengan iodide, ion tiosulfat dan

amilum. Penyebab terbentuknya warna biru adalah dimana penambahan H2O2 disini

bertugas untuk mengoksidasi I- menjadi I2, lalu I2 ini akan diikat oleh S2O32-, pada

pengikatan ini warna larutan masih belum biru, namun stelah S2O32- ini habis bereaksi,

maka I2 akan lepas dan akan berikatan dengan I- yang akan membentuk I3-. Warna biru

mulai terbentuk saat I3- berikatan dengan amilum. Amilum yang digunakan haruslah

amilum yang baru dibuat, karena amilum yang telah lama dibuat memiliki kemungkinan

perubahan struktur karena pengaruh luar.

Perubahan warna yang terjadi akan semakin cepat apabila reaksi berlangsung

pada temperatur yang lebih tinggi. Pada temperatur yang lebih tinggi, ion-ion pereaksi

akan memiliki energi kinetik yang lebih besar. Berdasarkan teori tumbukan, energi

kinetik yang lebih besar akan membuat tumbukan antar partikel akan menjadi lebih

sering, sehingga reaksi akan lebih cepat berlangsung.

Terlihat dari hasil pengamatan yang dilakukan, diperoleh energy kinetic partikel

yang mengalami penambahan karena variasi kenaikan temperature reaksi ,inilah

energi yang diberikan dari luar sistem untuk mencapai kondisi transisi seperti yang

dijelaskan teori. Energi tersebut akan diukur besarnya ( energi aktivasi ).

Gambar 1. Grafik In K vs 1/T

Dari hasil pengamatan, dapat diketahui pada suhu tinggi warna biru lebih cepat

terlihat daripada suhu rendah. Dapat dikatakan bahwa semakin tinggi suhunya maka

reaksi akan berjalan semakin cepat. Sehingga grafik yang terbentuk adalah garis

linear. Selain untuk menunjukkan kebergantungan laju reaksi terhadap suhu,

percobaan ini juga dilakukan untuk menentukan energy aktivasi (Ea) yang dibutuhkan

untuk reaksi dengan persamaan Arrhenius serta semakin tinggi suhu maka waktu yang

diperlukan untuk bereksi semakin cepat. Sebenarnya pada grafik terjadi penyimpangan

pada suhu lebih dari 40oC. Hal ini dimungkinkan karena jika suhunya lebih dari 40oC

maka amilum yang ada pada larutan akan rusak atau rusak sebagian, sehingga ion

iodide yang terbentuk dari perubahan yodium tidak dapat terdeteksi dengan baik. Pada

percobaan yabg dilakukan, didapatkan nila Ea sebesar 48.786552 kJ/mol dan nilai ln

A yaitu 14,39.

Reaksi yang terjadi:

2H2O2 +2I- 2H2O + O2 + I2 + 2e

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2-

I2 + I- I3-

I3- + amilum warna biru

dapat ditentukan dengan mengolah data dari grafik hubungan 1/T dan ln k

berdasar persamaan Arrhenius yang didapat dar dasar teori. Maka praktikan dapat

melakukan percobaan berulang dengan mengukur ln k reaksi dari temperatur yang

bervariasi untuk memperoleh data yang akan diolah dalam persamaan tersebut.

G. Simpulan dan Saran

- Simpulan

1. Untuk range suhu yang dipelajari, maka reaksi yang terjadi berbanding lurus

dengan temperature ( mengalami persamaan Arrhenius).

2. Energi aktivasi dari percobaan ini adalah 48.786552 kJ/mol, dengan intercept

14,39.

- Saran

Sebaiknya praktikan benar-benar mendalami materi praktikum sehingga dapat

melaksanakan praktikum dengan baik dan dapat memahami proses dan hasil yang

diperoleh.

H. Daftar Pustaka

Atkins PW. 1999. Kimia Fisika. “Ed ke-2 Kartahadiprodjo Irma I,

penerjemah;Indarto Purnomo Wahyu, editor. Jakarta : Erlangga. Terjemahan

dari : Physichal Chemistry.

Castellan GW. 1982. Physichal Chemistry. Third Edition. New York : General

Graphic Services.

Tim Dosen Kimia Fisik. 2011. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang :

Jurusan Kimia FMIPA UNNES

Vogel. 1994. Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Jakarta : Penerbit Buku

Kedokteran (EGC).

Semarang,24 Oktober 2012

Mengetahui,

Dosen Pengampu Praktikan,

Ir. Sri Wahyuni, M.Si Siti Nursiami

NIM. 4301410002

I. Analisis data

No Suhu Awal (K) Suhu Akhir Campuran (K)

Rata-Rata suhu (K)

Waktu reaksi (s)

Tabung 1

Tabung 2

Campuran

1 313 313 313 311 312 82 308 308 308 308 308 9.93 303 303 303 304 303.5 15.44 298 298 298 301 299.5 22.15 293 293 293 298 295.5 32.36 288 288 288 293.5 290.75 40.3

1. Perhitungan

mgrek H2O2 = M . V . val

= 0,04 x 5 x 2 = 0,4 mgrek

mgrek KI = M . V . val

= 0,1 x 10 x 1 = 1 mgrek

mgrek Na2S2O3 = M . V . val

= 0,001 x 1 x 2 = 0,002 mgrek (pereaksi pembatas)

Mgrek H2O2 yang bereaksi = mgrek Na2S2O3

2. Menghitung nilai k

a. t = 8 dt

b. t = 9.9 dt

c. t = 15.4 dt

d. t=22.1 dt

e. t = 32.3dt

f. t = 40.3 dt

3. Menghitung nilai 1/T

a. T = 39oC

b. T = 35oC

c. T = 30.5oC

d. T = 26.5oC

e. T = 22.5oC

f. T=17.75oC

4. Perhitungan Ea

Dari kurva diperoleh persamaan y = -5868 x + 14.39( y = mx + b )

m = -5868

Maka m = - Ea/R

Ea = - ( m x R ) = - (-5868 x 8,314) = 48786.552 J/mol =48.786552 kJ/mol

B = intercept = ln A = 14.39

J. Jawaban Pertanyaan

Alasan yang mungkin menyebabkan terjadinya penyimpangan apabila suhu diatas

40oC adalah dikhawatirkan pengamatan yang dilakukan kurang tepat karena

semakin tinggi suhu maka perubahan warnanya juga akan semakin cepat sehingga

susah untuk diamati, hal ini dimungkinkan karena jika suhunya lebih dari 40oC

maka amilum yang ada pada larutan akan mengalami perubahan struktur yang

dapat menyebabkan kerusakan, sehingga ion iodide yang terbentuk dari

perubahan yodium tidak dapat terdeteksi dengan baik.