PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

A. Tujuan

1. Mempelajari pengaruh suhu terhadap laju reaksi.

2. Menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius.

B. Dasar Teori

Energi aktivasi merupakan 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.

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 ).

Pada tahun 1889 Arrhenius mengusulkan sebuah persamaan empirik yang

menggambarkan pengaruh suhu terhadap konstanta laju reaksi. Persamaan yang

diusulkan adalah :

K=A eEaRT

K = konstanta laju reaksi

A = faktor freakuensi

Ea = energi aktivasi

Persamaan tersebut dalam bentuk logaritma dapat ditulis :

ln K=ln A−( EaRT

)

ln K=−EaRx

1T

+ ln A

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 :

kt=ln ( aa−x

)

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

k= 1t 1/n

ln( 11−1/n

)

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.

C. Alat dan Bahan

Alat: Bahan:

1. Tabung reaksi 1. Larutan H2O2 0,04 M

2. Beker glass 2. Larutan Na2S2O3 0,001 M

3. Pipet volume 10 ml 3. Larutan KI 0,1 M

4. Pipet volume 5 ml 4. Larutan amilum 1%

5. Penangas air 5. Aquadest

6. Stopwatch 6. Es batu

7. Termometer

8. Ball pipet

D. Cara Kerja

E. Data pengamatan

No.

Suhu Awal (0C) Suhu AkhirCampuran

Rata-rataSuhu

Waktu Reaksi (sekon)Tabung 1 Tabung 2 Campuran

1. 10 10 10 10 10 20,202. 15 15 15 17 16 12,953. 25 25 25 27 26 11,264. 35 35 35 37 36 9,805. 40 40 40 42 41 36,90

F. Hasil dan Pengamatan

No. T (0C) 1/T T (s) K1. 10 0,003534 20,20 4,945.10-3

2. 16 0,003460 12,95 7,713.10-3

3. 26 0,003344 11,26 8,871.10-3

4. 36 0,003236 9,80 1,019.10-3

5. 41 0,003185 36,90 2,707.10-3

1 2 3 4

-5.4

-5.2

-5

-4.8

-4.6

-4.4

-4.2

f(x) = − 0.230985304792138 x − 4.29384878656397R² = 0.905129092439704

Grafik ln K vs 1/T

Series1 Linear (Series1)

1/T

ln K

Pada percobaan ini, energi aktivasi ditentukan nilainya dengan mengolah data

dari grafik hubungan 1/T dan ln K berdasarkan persamaan Arrhenius. Untuk

mendapatkan data- data yang akan diolah dalam grafik, praktikan melakukan percobaan

berulang dengan mengukur ln K reaksi dari temperatur yang bervariasi. Reaksi yang

diukur adalah reaksi hidrogen peroksida dengan ion iodida. Dalam hal ini, hidrogen

peroksida dicampurkan bersamaan dengan iodide, ion tiosulfat dan amilum.

Penambahan larutan H2O2 berfungsi sebagai oksidator, yaitu mengubah I- menjadi

I2. I- kemudian berikatan dengan Na2S2O3 yang berfungsi sebagai reduktor, I2 berubah

kembali menjadi I- yang selanjutnya berikatan dengan larutan kanji. Ion iodida dan

hidrogen peroksida akan bereaksi membentuk gas I2, gas tersebut akan bereaksi kembali

dengan ion tiosulfat membentuk kembali ion iodida. Namun, dalam reaksi ini, tidak akan

ada yodium yang dibebaskan sampai semua ion tiosulfat habis bereaksi. Dengan

tambahan amilum, ion iodida yang terbentuk kembali akan bereaksi dengan amilum dan

menghasilkan warna biru pada larutan. Amilum yang digunakan haruslah amilum yang

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

struktur karena pengaruh luar. Oleh karena itu, sesaat setelah larutan amilum dibuat

sebaiknya larutan dipanaskan terlebih dahulu sebelum digunakan.

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.

Disini terlihat adanya penambahan energi kinetik partikel yang dilakukan dengan

menaikkan temperatur reaksi, inilah energi yang diberikan dari luar sistem untuk

mencapai kondisi transisi seperti yang dijelaskan teori. Energi tersebut akan diukur

besarnya ( energi aktivasi ).

Dari hasil pengamatan, dapat diketahui pada suhu yang semakin tinggi warna biru

semakin cepat terlihat dari pada suhu yang lebih rendah. Dapat dikatakan bahwa semakin

tinggi suhunya maka reaksi berjalan semakin cepat. Namun, pada hasil percobaan terjadi

penyimpangan yaitu pada suhu 400C kecepatan campuran berwarna biru justru menurun

secara tajam. Hal ini dimungkinkan karena jika suhunya lebih dari maka amilum yang

ada pada larutan akan rusak atau rusak sebagian. Sehingga ion iodida yang terbentuk dari

perubahan iodium tidak dapat terdeteksi dengan baik.jika tidak terjadi penyimpangan,

grafik yang sebenarnya adalah berbanding lurus dengan temperatur sehinggan

membentuk garis linear. Percobaan ini dilakukan untuk menentukan energi aktivasi (Ea)

yang dibutuhkan untuk reaksi persamaan Arrhenius. Dari hasil percobaan diperoleh nilai

Ea sebesar 1,920534 J/mol dan nilai ln A sebesar -4,293. Reaksi-reaksi yang terjadi:

2H2O2 2H2O + O2

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2-

2H2O2 + 2I- + S4O62- I2 + 2H2S2O3 + 2O2

G. Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan

1. Semakin tinggi temperatur, laju reaksi semakin cepat.

2. Energi aktivasi dari percobaan ini adalah 1,920534 J/mol dan nilai lnA adalah -4,293.

3. Pada suhu 400C atau lebih, terjadi penyimpangan hukum Arrhenius.

Saran

1. Praktikan sebaiknya memahami materi sebelum melaksanakan praktikum.

2. Larutan yang akan digunakan sebaiknya adalah larutan yang baru dibuat.

3. Aamilum yang digunakan harus dibuat pada saat akan melaksanakan praktikum.

H. Daftar Pustaka

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

Services.

Wahyuni, Sri. 2013. Diktat Petunjuk Praktikum Kimia Fisik. Semarang: Jurusan Kimia

FMIPA UNNES

http://chemical-poetry.blogspot.com/2011/11/nama-ika-fatmawati-nim-4301409022.html

diunduh pada 27 Maret 2013 pukul 19.00 WIB

Semarang, 30 Maret 2013

Praktikan

Lailatul Isnaeni

4311411021

LAMPIRAN

- TUGAS

1. Alasan yang mungkin menyebabkan terjadinya penyimpangan jika suhu diatas 40oC

adalah jika suhunya lebih dari 40oC maka larutan amilum akan rusak atau rusak

sebagian , sehingga ion iodida yang terbentuk dari perubahan yodium tidak dapat

terdeteksi dengan baik.

2. Iya, karena semakin tinggi temperatur, laju reaksi semakin cepat sehingga energi

aktivasi semakin mudah tercapai. Dari persamaan Arrhenius dimana lnK = −EaRT

+

lnA diketahui hubungan Energi aktivasi dan temperatur.

3. Kurva selalu linear pada temperatur 0-400C, hal ini dikarenakan persamaan empirik

pengaruh temperatur terhadap konstanta laju reaksi.

- PERHITUNGAN

1. Menghitung konsentrasi

mgrek H2O2 = M . V . x

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

mgrek KI = M . V . x

= 0,1 x 10 x 1 = 1 mgrek

mgrek Na2S2O3 = M . V . val

= 0,001 x 1 x 1 = 0,001 mgrek (pereaksi batas)

Mgrek H2O2 yang bereaksi = mgrek Na2S2O3

[H 2O2 ]awal=M xmlV total

=0,04 x 522

=0,0091M

[H 2O2 ]bereaksi= 0,042 x22

=9,09 x10−4M

2. Menghitung K

k=[H 2O2 ] bereaksi[H 2O2 ] awal x t

a. t = 20,20 dt

k= 9,09 x10−4

0,0091x 20,20=4,945 .10−3

b. t = 1dt

k= 9,09 x10−4

0,0091x 12,95=7,713 x10−3

c. t = 11,26 dt

k= 9,09 x10−4

0,0091x 11,26=8,871 x10−3

d. t = 9,80 dt

k= 9,09 x 10−4

0,0091x 9,80=1,019 x10−3

e. t = 36,9 dt

k= 9,09 x10−4

0,0091x 36,9=2,707 x10−3

3. Menghitung 1/T

4. T = 283 K

1T

= 1283

=0,003 534

5. T = 289 K

1T

= 1289

=0,0034 60

6. T = 299 K

1T

= 1299

=0,003 34 4

7. T = 309 K

1T

= 1309

=0,003 236

8. T = 314 K

1T

= 1314

=0,003185

4. Menghitung Ea

Dari kurva diperoleh persamaan y= -0,231x – 4,293 sehingga, m = -0,231

ln K=−EaRx

1T

+ ln A

m= −EaR

Ea= -m . R

= - (-0,231) . 8,314

= 1,920534 J/mol

Intercept= lnA = -4,293