Laporan Praktikum Kimia Fisik

Kinetika Halogenasi Aseton dengan Katalisator Asam

Nama : Hestin PermatasariNIM : 10510035Tanggal Percobaan : 5 Oktober 2012Tanggal Pengumpulan: 12 Oktober 2012Nama Asisten :

Laboratorium Kimia Fisika

Program Studi Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Teknologi Bandung

2012

Kinetika Halogenasi Aseton dengan Katalisator Asam

I. Tujuan Percobaan

Menentukan persamaan laju reaksi iodinasi aseton dengan katalisator asam.

II. Teori Dasar

Laju suatu reaksi aA + bB cC dapat dinyatakan sebagai –d[A]/dt, -d[B]/dt atau

+d[C]/dt. Laju reaksi tergantung pada konsentrasi pereaksi maupun hasil reaksi yang

dinyakan dalam suatu hukum atau persamaan laju. Persamaan laju reaksi secara

sederhana dapat dituliskan sebagai berikut:

-d[A]/dt = k[A]x[B]y ……………………………. (1)

Dimana x dan y secara berurutan adalah orde reaksi terhadap A dan B. Secara

pendekatan, laju reaksi dapat dinyatakan -∆[A]/∆t. Penentuan lebih teliti jika ∆t

makin kecil. Persamaan atau hukum laju reaksi dari suatu reaksi tak dapat

diramalkan dari persamaan stoikiometrinya, tetapi harus ditentukan melalui

eksperimen. Dari bentuk hukum ini seringkali dapat diperoleh informasi tentang

mekanisme reaksi.

Stoikiometri reaksi halogenasi aseton, misalnya bromisasi dapat dituliskan

sebagai berikut:

CH3-CO-CH3 + Br2 → CH3-CO-CH3Br + Br- + H+

Dari percobaan diperoleh fakta-fakta sebagai berikut:

1. Kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi H+ (dalam suasana

asam) atau dalam suasana basa laju reaksi bertambah dengan bertambahnya

konsentrasi OH-.

2. Dalam suasana asam sebagai hasil reaksi diperoleh juga H+ sehingga dalam larutan

yang tidak di buffer kecepatan awal reaksi (pada saat kurang dari 10% pereaksi telah

bereaksi) akan terus bertambah selama reaksi berlangsung.

3. Kecepatan halogenasi aseton juga bergantung pada konsentrasi aseton, tetapi tidak

tergantung pada konsentrasi halogen kecuali saat konsentrasi halogen yang sangat

tinggi.

4. Kecepatan raksi halogenasi aseton ini tidak tergantung pada jenis halogen.

Berdasarkan fakta-fakta di atas melalui pendekatan penentuan persamaan laju

reaksi, diperoleh persamaan:

d[P]/dt = k [A][H+] ………………….. (2)

III. Data Pengamatan[Aseton] : 3 M [I2] : 0.1 M[HCl] : 1 M [KI] : 0.01 M

run ke -V aseton

(mL)V HCl (mL)

V I2 (mL)

V KI (mL)

1 3 10 10 122 6 10 10 93 9 10 10 64 12 10 10 35 10 3 10 126 10 6 10 97 10 9 10 68 10 12 10 39 10 10 3 1210 10 10 6 911 10 10 9 612 10 10 12 3

run ke- absorbans saat t

0 s 60 s 90 s 120 s 150 s 180 s1

IV. Pengolahan DataIV.1 Grafik adsorbansi terhadap waktu

0120

00.10.20.30.4

f(x) = − 0.023171428571 x + 0.329266666667

run ke-2

run ke-2Linear (run ke-2)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.30.4

f(x) = − 0.0118 x + 0.320466666666667

run ke-1

run ke-1Linear (run ke-1)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.3

f(x) = − 0.049142857143 x + 0.305666666667

run ke-4

run ke-4Linear (run ke-4)

waktu

adso

rban

si

0 90150

0

0.2

0.4

f(x) = − 0.0365142857142857 x + 0.3148

run ke-3

run ke-3Linear (run ke-3)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.3

f(x) = − 0.030057142857 x + 0.264533333333

run ke-9

run ke-9Linear (run ke-9)

waktu

adso

rban

si

IV.2 ρ zat pada suhu

pada grafik-grafik di atas, laju reaksi adalah negative gradient dari persamaan garis, sehingga:

Run ke- Laju Reaksi

0 90150

00.10.20.30.4

f(x) = − 0.0498 x + 0.3258

run ke-8

run ke-8Linear (run ke-8)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.30.4

f(x) = − 0.0361714285714286 x + 0.3246

run ke-7

run ke-7Linear (run ke-7)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.30.4

f(x) = − 0.0112857142857143 x + 0.331

run ke-5

run ke-5Linear (run ke-5)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.30.4

f(x) = − 0.0236 x + 0.331266666666667

run ke-6

run ke-6Linear (run ke-6)

waktu

adso

rban

si

1 0.0112 0.0233 0.0364 0.0495 0.0116 0.0237 0.0368 0.0499 0.03010 0.02911 0.03912 0.043

4.2 Penentuan Orde Reaksi Tiap PereaksiData konsentrasi:[Aseton] : 3 M [I2] : 0.1 M[HCl] : 1 M [KI] : 0.01 M

[M]’ = Vambil x [ M ]

V total

[aseton]’=3 x 335

=0.257143

#aseton

Run ke- r ln r [aseton]’ ln [aseton]’1 0.011 -4.50986 0.257143 -1.358122 0.023 -3.77226 0.514286 -0.664983 0.033 -3.41125 0.771429 -0.259514 0.049 -3.01593 1.028571 0.028171

0 90150

00.10.20.3

f(x) = − 0.030057142857 x + 0.264533333333

run ke-9

run ke-9Linear (run ke-9)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.3

f(x) = − 0.0296857142857 x + 0.2857333333333

run ke-10

run ke-10Linear (run ke-10)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.3

f(x) = − 0.038971428571 x + 0.302733333333

run ke-11

run ke-11Linear (run ke-11)

waktu

adso

rban

si

0 90150

00.10.20.30.4

f(x) = − 0.043314285714 x + 0.323933333333

run ke-12

run ke-12Linear (run ke-12)

waktuad

sorb

ansi

-1.5 -1 -0.5 0 0.5

-5

-4

-3

-2

-1

0

f(x) = 1.07899587541181 x − 3.0474402036529

aseton

asetonLinear (aseton)

ln [aseton]'

ln r

Orde reaksi aseton adalah gradient persamaan garis di atas, yaitu= 1

#HCl

Run ke- r ln r [HCl]’ ln [HCl]’5 0.011 -4.50986 0.085714 -2.456746 0.023 -3.77226 0.171429 -1.763597 0.036 -3.32424 0.257143 -1.358128 0.049 -3.01593 0.342857 -1.07044

-3 -2.5 -2 -1.5 -1

-5

-4

-3

-2

-1

0

f(x) = 1.0789958754118 x − 1.86204207550329

HCl

HClLinear (HCl)

ln [HCl]

ln r

Orde reaksi asam klorida adalah gradient persamaan garis di atas, yaitu= 1

#I2

Run ke- r ln r [HCl]’ ln [HCl]’9 0.011 -4.50986 0.085714 -2.4567410 0.023 -3.77226 0.171429 -1.7635911 0.036 -3.32424 0.257143 -1.3581212 0.049 -3.01593 0.342857 -1.07044

-5 -4.8-4.6-4.4-4.2 -4 -3.8-3.6-3.4-3.2

-3.6-3.5-3.4-3.3-3.2-3.1

-3-2.9

f(x) = 0.273253860799707 x − 2.27604260398849

I2

I2Linear (I2)

ln [I2]

ln r

Orde reaksi I2 adalah gradient persamaan garis di atas, yaitu= 0.273

4.3 Penentuan Nilai Tetapan LajuHukum laju adalah:

r = k[aseton][HCl][I2]0.273

Run ke- r [aseton] [HCl] [I2]0.273 k

1 0.011 0.257143 0.285714 0.378852 0.39522 0.023 0.514286 0.285714 0.378852 0.4131643 0.036 0.771429 0.285714 0.378852 0.4311274 0.049 1.028571 0.285714 0.378852 0.4401095 0.011 0.857143 0.085714 0.378852 0.39526 0.023 0.857143 0.171429 0.378852 0.4131647 0.036 0.857143 0.257143 0.378852 0.4311278 0.049 0.857143 0.342857 0.378852 0.4401099 0.03 0.857143 0.285714 0.272724 0.44917210 0.029 0.857143 0.285714 0.329537 0.35934211 0.039 0.857143 0.285714 0.36811 0.43261512 0.043 0.857143 0.285714 0.398186 0.440958

Krata-rata= 0.420107

Sehingga hukum laju:

r = 0.420107 [aseton][HCl][I2]0.273

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 hydrogen 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:

dengan rate atau laju tiap “run” didapatkan dari gradient kurva antara waktu dan

adsorban. Dan orde reaksi masing masing pereaksi didapatkan dari gradient kurva

antara ln konsentrasi pereaksi yang terkoreksi volume setelah diencerkan. Sedangkan

nilai K didapatkan dari memasukkan semua nilai yang didapat baik laju maupun

konsentrasi pereaksi beserta ordenya ke dalam persamaan laju di atas. Hasil

penentuan laju dari percobaan ini adalah : r = 0.420107 [aseton][HCl][I2]0.273

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.

Penggunaan spektrofotometer ini sesuai dengan prinsipnya, yaitu: Spektofotometer

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. Semua factor yang mempengaruhi laju reaksi ini sesuai

dengan persamaan laju reaksi:

Semakin besarnya konsentrasi reaktan, maka laju juga akan semakin besar karena

semakin banyaknya kemungkinan interaksi dalam reaksi yang tentunya akan

mempercepat laju reaksi. Katalis akan mempengaruhi nilai energi aktivasi. Dengan

adannya katalis, energy aktivasi reaksi akan turun karena terbentuknya keadaan

transisi dengan energy yang lebih rendah dibandingkan reaksi tanpa katalis. Hal ini

juga tertulis dalam persamaan laju reaksi, karena K=A x e−EaRT . Sehingga dapat dilihat

bahwa semakin tinggi Ea, maka nilai K akan semakin kecil da laju juga akan semakin

lambat. Factor 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.

VI. Kesimpulan1. Hukum laju reaksi halogenasi aseton dengan katalisator asam adalah :

r = 0.420107 [aseton][HCl][I2]0.273

VII. Daftar Pustaka

Atkins, P.W. 1986. Physical Chemistry. 3rd edition. Oxford: Oxford University Press.

Castelan, G.W. 1983. Physical Chemistry. 3rd edition. Amsterdam: Addison Wesley Publishing Company

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

Laidler, Keith, J., dan Meisler, John H. 1982. Physical Chemistry. California: The Benjamin/Cuming Publishing Company, Inc