Praktikum Kimia Fisik : Persamaan Arhenius dan Energi Aktivasi

A. Tujuan Percobaan

1. Menjelaskan hubungan laju reaksi dengan temperature

2. Menghitung energy aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arhenius

B. Landasan Teori

Pada tahun 1889 Arhenius mengusulkan sebuah persamaan empiric yang menggambarkan kebergantungan konstanta laju reaksi pada suhu. Persamaan yang diusulkan Arhenius itu adalah sebagai berikut ( Tim Dosen Kimia Fisik II, 2010 : 5):

ln k = ln A - Ea/RT

dimana :

k = kontanta laju reaksi

A = factor frekuensi

Ea = energy aktivasi

Persamaan di atas seringkali ditulis dalam bentuk logaritma seperti terlihat pada persamaan berikut :

ln K = ln A - Ea/RT

Dari persamaan di atas terlihat bahwa kurva ln K sebagai fungsi dari akan berupa garis lurus dengan memotng ( intersep ) sumbu ln K pada ln A dan gradien/slope.

Kedua faktor A dan Ea dikenal sebagai parameter Arhenius. Plot dari log K terhadap T -1 adalah linear untuk sejumlah besar reaksi dan pada temperature sedang. Hubungan antara konstanta laju pada dua temperature adalah

ln K₂/K₁ = Ea/R ( 1/T₁ - 1/T₂ )

Plot E (energi) terhadap perkembangan dari (kordinat reaksi) diperlihatkan dalam gambar berikut. Lingkungan dalam kurva tersebut memberikan energi aktivasi. Perbedaan antara energi reaktan dan produk dikenal sebagai panas reaksi. Jadi energy aktivasi untuk reksi sebaliknya akan menjadi ( Dogra,1990:651-652) :

Ea (r) = Ea (f) - ∆H

Ea (r) = Energi reaktan

Ea (f) = produk

∆H koordinat reaksi

Di dalam ilmu kimia, energi aktivasi merupakan istilah yang diperkenankan oleh Svante Arhenius yang didefinisikan sebagai energi yang harus dilampaui agar reaksi kimia dapat terjadi. Energi aktivasi biasa juga diartikan sebagai energi minimum yang dibutuhkan agar reaksi kimia tertentu dapat terjadi. Enrgi aktivasi sebuah reaksi biasanya dilambangkan dengan Ea, dengan satuan kilo joule per mol (Anonim, 2010).

Dalam beberapa kasus, ketergantungan pada temperature tidak sesuai dengan persamaan Arhenius. Akan tetapi, kita masih mungkin menyatakan kekuatan ketergantungan itu dengan mendefinisikan energy pengaktifan sebagai (Atkins, 1997: 347 ) :

Ea = -R ( (d ln K)/(d 1/T) ) v

Definisi ini menyederhanakan definisi sebelumnya untuk energi pengaktifan yang tidak bergantung pada temperatur. Jadi dengan d (1/T) = -d T/T, kita dapat menata ulang persamaan menjadi :

Ea = -R ( (d ln K)/(d 1/T) ) v

yang terintegrasi menjadi persamaan awal jika Ea tidak bergantung pada temperatur. Walaupun demikian, definisi dalam persamaan 14 a bersifat lebih umum karena Ea dapat diperoleh dari kemiringan grafik antara ln K terhadap I/T. Persamaan 14 a menunjukkan bahwa makin tinggi energy pengaktifan, makin kuat pula ketergantunagan konstanta laju pada temperatur. Jadi, energy pengaktifan yang tinggi mempunyai arti bahwa konstanta laju berubah dengan cepat terhadap temperature.

C. Alat dan Bahan

Alat :

a. Tabung reaksi 10 buah

b. Rak tabung reaksi

c. Gelas kimia 500 mL 1buah

d. Pipet tetes

e. Gelas kimia 100 mL

f. Gelas ukur 10 mL 2 buah

g. Penjepit tabung

h. Termometer 110°C.

i. Kaki tiga dan kasa asbes

j. Stopwatch

k. Botol semprot

Bahan :

a. Larutan kanji 3%

b. Ammonium bisulfat ((NH₄)₂S₂O₈) 0,04 M

c. Tiosulfat

d. KI

e. Aquades

f. Es batu

g. Spritus

h. Kertas label

i. Korek

j. Tissue

D. Prosedur Kerja

Cara kerja pembuatan kanji

1. Menyiapkan system seperti tabel, pada tabung-tabung reaksi yang terpisah :

2. Dengan menggunakan gelas kimia, memanaskan air.

3. Memanaskan masing-masing sebuah tabung 1 dan tabung 2 sampai suhunya sama dengan suhu air dengan jalan meletakkan kedua tabung reaksi di atas air dengan suhu 65°C.

4. Mencapurkan isi kedua tabung reaksi dengan cara memasukkan isi tabung 1 ke tabung 2 dan menuangkan kembali ke tabung 1 secepat mungkin dan menjalankan stopwatch.

5. Mengukur waktu yang diperlukan campuran sampai tampak warna biru untuk pertama kali (suhu awal) dan sampai semua larutan warna biru (suhu akhir).

6. Mengulangi prosedur untuk suhu-suhu 55°C, 45°C, 35°C, dan 25°C.

5. Hasil Pengamatan

3 gram kanji + 100 mL air panas → laruta kanji 3%.

Sistem I

Suhu rata-rata (°C)	Waktu (sekon)	Temperatur (K)	1/T (x 10-3K)	Ln 1/t	1/t

Sistem II

Suhu rata-rata (°C)	Waktu (sekon)	Temperatur (K)	1/T (x 10-3K)	Ln 1/t	1/t

6. Pertanyaan

1. Apa yang terjadi ketika larutan 1 dan 2 dicampurkan?

2. Hitunglah besar energy aktivasi pada masing-masing suhu dalam percobaan!

3. Jelaskan hubungan antara perubahan suhu dengan besarnya energy aktivasi dalam percobaan!

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Energi Aktivasi. http://kimia/energi aktivasi.html.

Bird, Tony. 1987. Kimia Fisik untuk Universitas. Jakarta : Gramedia.

Dogra. 1990. Kimia Fisik dan Soal Soal. Jakarta : UI.Press.

Tim Dosen Kimia Fisik. 2010. Penuntun Praktikum Kimia Fisik II. Makassar: Jur.Kimia FMIPA UNM.