PENGARUH pH PADA LAJU REAKSI

PENGARUH pH PADA LAJU REAKSI

A.    Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukaN laju reaksi antara asam formiat dan kalium permanganat.

B.     Landasan Teori

Laju (kecepatan) menyatakan sesuatu yang terjadi persatuan waktu, misalnya perdetik, permenit, dan lain-lain. Yang terjadi dalam reaksi kimia adalah perubahan jumlah pereaksi dan hasil reaksi. Perubahan ini sebagian besar dinyatkan dalam perubahan konsentrasi molar. Jadi untuk laju reaksi hipotetik :

A   +   3B                2C   +   2D

dapat diartikan sebagai laju berkurangnya konsentrasi molar A. Dengan demikian diperoleh satuan laju reaksi misalnya mol L^-1 deitik^-1 (mol per liter per detik).

Laju reaksi di atas dapat pula dijelaskan berdasarkan menghilangnya B atau pembentukan C atau D, tetapi ada sebuah masalah : laju tersebut tidak sama dengan laju menghilangnya A. Dari koefisien persamaan reaksi terlihat bahwa 3 mol B dikonsumsi untuk setiap mol A  Jadi, B menghilang dengan kecepatan tiga kali menghilangnya A, atau dapat pula dikatakan laju menghilangnya B adalah 3 kali laju menghilangnya A (Petrucci, 1987).

Kinetika kimia membahas tentang laju reaksi dan mekanisme terjadinya reaksi. Mekanisme adalah serangkaian reaksi-reaksi sederhana yang menerangkan reaksi keseluruhan. Untuk mengetahui mekanisme suatu reaksi, dipelajari perubahan laju yang disebabkan oleh perbedaan konsentrasi pereaksi, hasil reaksi dan katalis. Keterangan yang penting dapat pula diperoleh dari studi tentang suhu, tekanan, pelarut, konsentrasi elektrolit atau komposisi isotopik terhadap laju reaksi (Sukardjo, 1986).

Laju reaksi terukur sering kali sebanding dengan konsentrasi reaktan suatu pangkat. Contohnya mungkin saja laju itu sebanding dengan konsentrasi dua reaktan A dan B sehingga v = k [A] [B]. koefisien k disebut konstanta laju, yang tidak bergantung pada konsentrasi (tetapi bergantung pada tempratur). Persamaan sejenis ini yang ditentukan secara eksperimen, disebut hukum laju reaksi. Secara formal hukum laju adalah persamaan yang menyatakan laju reaksi v sebagai fungsi dari konsentrasi semua spesies yang ada, termasuk produknya.

Hukum laju mempunyai dua penerapan utama. Penerapan praktisnya; setelah kita mengatahui hukum laju, kita dapat meramalkan laju reaksi dari komposisi campuran. Penerapan teoritis hukum laju ini adalah hukum laju merupakan pemandu untuk mekanisme reaksi. Setiap mekanisme yang diajukan harus konsisten dengan hukum laju yang diamati (Atkins, 1999:335).

Kalium permanganate merupakan oksidator kuat dalam larutan yang bersifat asam. Paro reaksinya sebagai berikut: MnO₄^- + 5e + 8H⁺    →   Mn₂⁺ + 4H₂O. reaksi ini tidak berbolak-balik. Seperti telah dibahas terdahulu, potensial elektrodanya sangat tergantung pada pH. Karena itu titrasi harus dilakukan dalam larutan yang bersifat asam kuat. Meskipun demikian kalium permanganate juga merupakan oksidator kuat dalam larutan yang bersifat asam lemah, netral atau basa lemah. Dalam lingkungan seperti ini ion permanganate tereduksi menjadi mangan bervalensi empat. Titik akhir titrasi ditandai dengan timbulnya warna merah mudah yang disebabkan oleh kelebihan permanganate (Rivai, 1995:362).

Persoalan utama pada komputasi laju reaksi adalah mendapatkan metode pengukuran yang praktis, cepat dan akurat. Peningkatan sasaran ketepatan pengukuran laju reaksi dalam dosimetri reaktor menjadi topik yang terus menerus diperbaiki. Bila laju reaksi dapat ditentukan dengan tingkat ketelitian yang tinggi, maka maka besaran-besaran integral lainnya antara lain fluks, fluensi spektrum neutron dan pergeseran per atom yang menjadi indikator kerusakan material serta unjuk kerja material uji, dapat ditentukan dengan lebih teliti. Hasil ini akan berdampak pada keakuratan pada prediksi keselamatan reaktor, unjuk kerja komponen, kandalan komponen dan sebagainya. Berbagai teknik dikembangkan untuk mempertajam sasaran ketelitian pengukuran. Greenwood telah sejak lama berupaya meningkatkan ketelitian pengukuran laju reaksi dengan menggunakan material detektor tak dapat belah (non fission) (Santa, 2009).

pH adalah suatu ukuran keasaman suatu air (larutan). Pengertian pH dalam aplikasinya berbeda-beda. Di dalam sistem yang sering digunakan ( NBS sistem, NBS = National Bureau of Standards), pH digambarkan dalam persamaan pH = - log aH, dimana aH adalah aktivitas ion hidrogen dalam suatu larutan. Laju reaksi dalam larutan berair sangat mudah dipengaruhi oleh adanya pH sebagai akibat adanya proses katalisis. Untuk mengetahui pengaruh pH maka faktor-faktor lainnya yang berpengaruh seperti suhu, kekuatan ionik dan komposisi pelarut harus dibuat tetap (Arisandi, 2008)

C.    Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu :

1.      Alat

-          Spektrofotometer 20 D

-          Labu Takar 50 mL 

-          Pipet ukur 10 mL

-          Filler

-          Pipet tetes

-          Kuvet

-          Stopwatch

-          Gelas kimia

2.      Bahan

-          Larutan KMnO₄ 0,03 N

-          Larutan HCOOH 0,01 M

-          Larutan buffer pH 4

-          Larutan H₂SO₄ 10%

-          Larutan H₂SO₄ 1 M

-          Akuades

D.    Prosedur Kerja

KMnO4 0,03 N

1.   Penentuan Panjang Gelombang Maksimum () KMnO₄ 0,03 N

                

-    dimasukkan dalam kuvet

-    diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS pada panjang gelombang 400 nm sampai 600 nm dengan interval 25 nm

-    ditentukan panjang gelombang maksimumnya ()

 = 550 nm

40 mL Buffer pH 4

2.   Penentuan Tetapan Laju Reaksi (k)

 

-   dimasukkan dalam labu takar 50 mL

-       ditambahkan 4 mL larutan HCOOH 0,01 M

-       ditambahkan 0,5 mL larutan KMnO₄ 0,03 N

-       diencerkan dengan akuades sampai tanda tera kemudian dikocok

-       dimasukkan dalam kuvet

-       diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer UV-VIS pada  550 nm selama 15 menit dengan interval 3 menit

-       ditentukan nilai k

-       diulangi langkah di atas dengan mengganti larutan buffer pH 4 dengan H₂SO₄ 10%, dan H₂SO₄ 1 M

-       diukur pH masing-masing larutan dengan menggunakan kertas pH

Buffer pH 4, k = -0,256

H₂SO₄ 10%, k = -0,049

H₂SO₄ 1 M, k = -0,014

E.     Data Pengamatan

1.   Penentuan Panjang Gelombang Maksimum () KMnO₄ 0,01 N

Panjang Gelombang (nm)	Absorbansi
400 425 450 475 500 525 550 575 600	1,389 0,027 0,359 0,952 2,695 0,482 2,817 0,787 0,292

 = 550 nm

2.   Penentuan Tetapan Laju Reaksi (k)

Medium	Absorbansi					pH
	3’	6’	9’	12’	15’
Buffer H2SO4 10% H2SO4 1 M	0,021 0,046 0,081	0,005 0,046 0,076	0,001 0,035 0,070	0,001 0,028 0,069	0,001 0,028 0,068	4 0 1

Medium	ln A					pH
	3’	6’	9’	12’	15’
Buffer H2SO4 10% H2SO4 1 M	-3,863 -3,079 -2,513	-5,298 -3,079 -2,577	-6,907 -3,352 -2,659	-6,907 -3,575 -2,673	-6,907 -3,575 -2,688	4 0 1

Grafik

1. Penentuan Panjang Gelombang Maksimum () KMnO₄ 0,01 N

 = 550 nm

2. Buffer pH 4

Dari Grafik diperoleh persamaan regresi linier :

y = ax + b

y = -0,256x - 3,667

Persamaan ini identik dengan persamaan laju reaksi :

V = k [A] + C

Sehingga nilai k = a = -0,256

3.      H₂SO₄ 10%

Dari Grafik diperoleh persamaan regresi linier :

y = ax + b

y = -0,049x - 2,885

Persamaan ini identik dengan persamaan laju reaksi :

V = k [A] + C

Sehingga nilai k = a = -0,049

4. H₂SO₄ 1 M

Dari Grafik diperoleh persamaan regresi linier :

y = ax + b

y = -0,014x - 2,488

Persamaan ini identik dengan persamaan laju reaksi :

V = k [A] + C

Sehingga nilai k = a = -0,014

5.      Grafik Hubungan pH terhadap k

Buffer pH 4, k = -0,256

H₂SO₄ 10%, k = -0,049

H₂SO₄ 1 M, k = -0,014

F. Pembahasan

Tingkat reaksi merupakan bilangan yang menyatakan jumlah pangkat dari konsentrasi pereaksi pada persamaan laju bentuk diferensial. Tingkat reaksi suatu reaksi kimia diperoleh dari hasil percobaan. Berdasarkan perubahan konsentrasi dari pereaksi-pereaksi, dapat dilakukan analisis secara teori tentang beberapa alternatif mekanisme reaksi yang terjadi. Dari informasi yang berkaitan dengan mekanisme reaksi ini kemudian diramalkan pereaksi-pereaksi yang aktif menentukan laju reaksi, sehingga dapat ditentukan tingkat reaksinya.

Keberadaan suatu reaksi kimia dapat dipandang dari sudut pandang termodinamika dan kinetika. Dalam termodinamika dapat diramalkan apakah suatu reaksi dapat berlangsung atau tidak. Sedangkan kinetika mempermasalahkan kecepatan suatu reaksi dan mekanismenya. Dalam percobaan ini akan dititik beratkan pada kinetika reaksi yang mempelajari laju dari suatu reaksi.

Laju reaksi dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut antara lain kinsentrasi pereaksi, tempratur, tekanan, katalis, pH serta intensitas dan panjang gelombang. Dalam percobaan ini akan ditentukan laju reaksi antara asam formiat dan kalium permanganate. Dari penentuan laju reaksi ini akan diperlihatkan akan adanya pengaruh suasana asam dalam suatu laju reaksi. Suasana asam ini adakalanya menjadikan warna larutan berubah pada suatu interval pH tertentu. Dibawah pH tertentu warna larutan akan berbeda dengan warna larutan diatas pH tertentu.

Suatu persamaan yang memberikan hubungan antara laju reaksi dan konsentrasi pereaksi disebut sebagai persamaan laju atau hukum laju. Dalam hukum laju dikenal istilah konstanta laju (k), yang merupakan laju reaksi bila konsentrasi dari masing-masing jenis adalah satu. Satuan konstanta laju tergantung pada orde (tingkat) reaksi.

Pada praktikum ini, dilakukan percobaan untuk mengetahui pengaruh pH terhadap laju reaksi oksidasi asam formiat (HCOOH) oleh kalium permanganat (KMnO₄). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Dalam menentukan laju reaksi didasarkan pada pengamatan terhadap nilai absorbansi pada berbagai macam pH. Sebelum itu terlebih dahulu dilakukan penentuan terhadap panjang gelombang maksimum dari KMnO₄ 0,03 N.

Dalam berbagai reaksi kimia kadang berlangsung sangat cepat dan terkadang sangat lambat. Sehingga dibutuhkan zat yang dapat mengontrol hal tersebut dengan jalan dapat memperlambat atau mempercepat reaksi. Dan salah satu yang dapat mengontrol laju suatu reaksi adalah dengan penambahan basa atau asam. Pengaruh ion hidronium (H) atau ion hidroksida (OH) pada laju reaksi dapat diamati dengan mengukur pH larutan.

Pada percobaan ini, asam formiat direaksikan dengan kalium permanganat dalam berbagai pH. Pada prinsipnya ketika mempelajari laju reaksi antara asam formiat dan kalium permanganate, akan terjadi suatu reaksi reduksi oksidasi. Reaksi ini akan melibatkan transfer electron diantara kedua larutan tersebut. Ion permanganate merupakan oksidator kuat sehingga dapat mengoksidasi asam formiat. Untuk memvariasikan pH reaksi, maka dilakukan penambahan larutan asam dengan pH yang berbeda-beda, yakni larutan buffer pH 4, larutan H₂SO₄ 1 M pH 2,52, dan larutan H₂SO₄ 10% pH 2,44. Setelah dilakukan penambahan larutan asam maka dilakukan pengukuran terhadap absorbansinya pada panjang gelombang 475 nm. Pengukuran dilakukan selama 15 menit untuk setiap larutan dengan selang waktu 3 menit, kemudian dibuat grafik hubungan ln A dengan waktu untuk setiap larutan. Berdasarkan grafik tersebut diperoleh nilai konstanta laju k masing-masing reaksi. Dimana nilai k untuk reaksi dengan penambahan larutan buffer pH 4, larutan H₂SO₄ 10 %, larutan H₂SO₄ 1 M, masing-masing adalah -0,256, -0,049 dan -0,014.

Berdasarkan data yang diperoleh terlihat bahwa semakin lama reaksi berjalan, maka partikel-partikel pereaksi akan semakin berkurang. Hal tersebut terlihat pada nilai absorbansi dari masing-masing larutan semakin berkurang seiring dengan semakin lamanya waktu. Sehingga data praktikum yang diperoleh telah sejalan dengan teori. Hal ini disebabkan karena ion permanganate  akan tereduksi menjadi mangan oksida sehingga warna ungu larutan makin lama makin memudar. Pengukuran absorbansi ini dilakukan dengan alat spektronik-20. prinsip dari alat ini adalah pengukuran absorbansi yang didasarkan pada pektrum warna larutan, sehingga apabila warna lrutan semakin memudar maka aborbansinya akan semakin rendah.

Dari data tersebut diketahui bahwa reaksi yang berlangsung dalam keadaan pH yang semakin rendah memiliki nilai k yang makin besar. Hal ini sejalan dengan teori dimana makin rendah pH (semakin asam), maka laju reaksi akan makin cepat, yang ditandai dengan nilai k yang makin tinggi. Peristiwa ini disebabkan oleh adanya ion H akan mempercepat laju reaksi. Makin banyak ion H dalam reaksi, maka laju reaksi akan makin cepat. Konsentrasi ion H berbanding terbalik dengan pH larutan, dimana makin tinggi pH larutan, maka konsentrasi ion H akan semakin rendah.

G.  Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa laju reaksi bergantung pada pH, dimana makin rendah pH maka laju reaksi akan makin cepat. Nilai konstanta laju k untuk penambahan larutan buffer pH 4, larutan H₂SO₄ 10 %, dan larutan H₂SO₄ 1 M masing-masing adalah -0,256, -0,049 dan  -0,014.

DAFTAR PUSTAKA

Atkins, P.W., 1999. Kimia Fisika Edisi kedua. Erlangga. Jakarta.

Petrucci, Ralph. H., 1987. Kimia Dasar. Erlangga. Jakarta.

Rivai, Harrizul. 1995. Asas Pemeriksaan Kimia. UI-Press. Jakarta.

Sukardjo. 1986. Kimia Fisika. PT Bina Aksara. Yogyakarta.

Sigit A. Santa, 2009.,”Komputasi Laju Reaksi Material Dosimeter Pada Medan Radiasi Neutron” Vol. 11 No. 1, Peneliti Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir – Batan.

Widya Sari Arisandi, 2008.,”Pengaruh pH Terhadap Stabilitas Sirup Parasetamol” Jurusan Ilmu Farmasi, Universitas Islam Indonesia Yogyakarta.      

LAPORAN  PRAKTIKUM  KIMIA FISIKA II

PERCOBAAN  V

PENGARUH pH PADA LAJU REAKSI

OLEH :

            NAMA                 : SIAMI

            STAMBUK         : F1C1 09 029

            KELOMPOK      : II (DUA)

            ASISTEN            : WAHAB

LABORATORIUMKIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALUOLEO

KENDARI

2011