KINETIKA KIMIA

I. TUJUAN

1.      Mengamati dan menentukan kecepatan reaksi dan hukum kecepatan reaksi dari suatu reaksi kimia.

2.      Mengamati pengaruh konsentrasi dan temperatur terhadap kecepatan suatu reaksi.

3.      Memahami peranan katalis dalam suatu reaksi kimia.

II. DASAR TEORI

2.1  Kinetika Kimia

Kinetika kimia berasal dari kata “kinetika” yang berarti gerakan (teori kinetika molekuler dari gas yang menjelaskan gerakan acak dari molekul-molekul gas ).  Jadi, pengertian kinetika kimia adalah bidang ilmu kimia yang mempelajari kecepatan berlangsungnya suatu reaksi kimia. Kecepatan reaksi adalah perubahan konsentrasi reaktan / produk per satuan waktu. Dalam kinetika kimia, hal-hal yang akan dibahas adalah tentang kecepatan reaksi, ordo reaksi, dan mekanisme reaksi tersebut.

Pada saat proses reaksi berlangsung, molekul reaktan akan terurai sedangkan molekul produk akan terbentuk, sehingga dapat mengamati antara penurunan konsentrasi reaktan atau peningkatan produk.

Reaksi kimia dapat berlangsung dengan laju yang bervariasi, ada yang berlangsung sangat cepat, ada yang berlangsung sangat lambat, tetapi banyak juga yang berlangsung dalam kecepatan yang mudah ditentukan. Kecepatan reaksi diukur sebagai perubahan konsentrasi zat yang bereaksi per satuan waktu. Dengan demikian kecepatan reaksi dapat diukur berdasarkan pengurangan konsentrasi reaktan per satuan waktu atau pertambahan konsentrasi produk per satuan waktu. Contoh reaksi stoikiometri sederhana :

A                                 B

Maka, kecepatan reaksi dalam kontekas perubahan konsentrasi antara reaktan dan produk :

Kecepatan pembentukan produk tidak ada tanda minus (-), karena ∆[B] bernilai positif. Contoh reaksi  yang lebih kompleks :

2A                    B

Dua mol A menghilang untuk setiap pembentukan 1 mol B, yaitu kecepatan menghilangnya A dua kali lebih cepat dari kecepatan muncul, sehingga kita menulis kecepatan sebagai berikut :

            Untuk reaksi umum :

               aA+Bb                   cC+dD

Kecepatan diberikan oleh :

Kecepatan reaksi juga bisa dirumuskan sebagai hukum kecepatan, dimana kecepatan merupakan fungus konsentrasi setiap zat yang mempengaruhi kecepatan reaksi. Untuk persamaan diatas hukum kecepatannya adalah :

Dimana k adalah konstanta kecepatan, x dan y adalah ordo reaksi.

Berdasarkan Orde reaksi, reaksi dibedakan menjadi :

1. Reaksi Orde Nol

Pada reaksi orde nol, kecepatan reaksi tidak tergantung pada konsentrasi reaktan. Persamaan laju reaksi orde nol dinyatakan sebagai :

-  =  k₀

A  - A₀  = - k₀ . t

            A  = konsentrasi zat pada waktu t

            A₀ = konsentrasi zat mula – mula

Contoh reaksi orde nol ini adalah reaksi heterogen pada permukaan katalis.

2. Reaksi Orde Satu

Pada reaksi per satu, kecepatan reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi reaktan.

Persamaan laju reaksi orde satu dinyatakan sebagai :

                                                -  = k₁ [A]  à-  = k₁ dt

                                                           ln  = k₁ (t – t₀)

            Bila t = 0  à  A  =  A₀

                                                ln [A]  =  ln [A₀]  -  k₁ t

                                                     [A]  =  [A₀] e^-k₁^t

Waktu paruh (t_1/2) adalah waktu yang dibutuhkan agar konsentrasi reaktan hanya tinggal setengahnya. Pada reaksi orde satu, waktu paruh dinyatakan sebagai :

k₁  =  ln

k₁  = 

3. Reaksi Orde Dua

Persamaan laju reaksi untuk orde dua dinyatakan sebagai :

                                                -  =  k₂ [A]²

                                                - =  k₂ t

                                        -  =  k₂ (t – t₀)

Waktu paruh untuk reaksi orde dua dinyatakan sebagai :

                                                t_1/2  = 

Reaksi dapat berlangsung cepat atau lambat. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi cepat dan lambatnya suatu reaksi kimia adalah :

·           Sifat kimia dari reaktan : pada umumnya reaksi-reaksi ionik berlangsung cepat, sedangkan reaksi-reaksi yang melibatkan ikatan kovalen berlangsung lebih lambat.

·           Kemampuan reaktan berinteraksi : dalam keadaan cair atau gas  partikel-partikel reaktan (molekul atau ion) dapat bertumbukan secara mudah satu dengan yang lainnya.

·           Konsentrasi: molekul-molekul harus bertumbukan agar terjadi reaksi dalam konteks ini laju reaksi proporsional dengan konsentrasi reaktan

·           Keadaan fisik: molekul-molekul harus bercampur agar dapat bertumbukan

·           Temperatur: molekul harus bertumbukan dengan energi yang cukup untuk bereaksi

·           Katalis :  Katalis dapat diperoleh kembali tanpa mengalami perubahan kimia. Katalis berperan dengan menurunkan energi aktifasi. Sehingga untuk membuat reaksi terjadi, tidak diperlukan energi yang lebih tinggi. Dengan demikian, reaksi dapat berjalan lebih cepat. Karena katalis tidak bereaksi dengan reaktan dan juga bukan merupakan produk, maka katalis tidak ditulis pada sisi reaktan atau produk.

2.2  Reaksi Iodin Clock

Adapun reaksi yang sangat menarik antara ion iodat (IO₃^-), ion sulfit (SO₃^-) membentuk ion Iodida (I^-) dan Ion Sulfat (SO₄^2-).

IO₃^- + 3SO₃^-                  I^- + 3SO₄^2-

Dalam reaksi ini, ion sulfit bertindak sebagai penentu reaksi, karena apabila dia habis bereaksi maka ion iodat yang berlebih akan bereaksi dengan ion iodida membentuk Iodium (I²) yang berwarna coklat.

IO₃^- +5I^- +6H⁺                 3I₂ +3H₂O

Dengan terbentuknya Iodium perubahan warna larutan sangat nyata, sehingga reaksi ini disebut reaksi “iodine clock”. Untuk mengintesifkan warna Iodium diperlukan indicator amilum (kanji) sehingga menghasilkan warna biru kehitaman. Timbulnya warna ini menandakan adanya ion I^-.

III. ALAT DAN BAHAN

A.    BAHAN

·         Pb(NO₃)₂

·         K₂CrO₄

·         KIO₃

·         Na₂SO₄

·         Na₂CrO₄

·         KMnO₄

·         H₂SO₄

·         Larutan Kanji

·         Aquades

B.     ALAT

·         Tabung Reaksi

·         Labu Takar

·         Gelas Becker

·         Pengaduk

·         Stop Watch

IV.  LANGKAH  KERJA

Percobaan 1 : Reaksi Cepat dan Reaksi Lambat

a.                             Reaksi Pengendapan Timbal Kromat

·      3mL Larutan Pb(CH₃COO)₂  0,1 M dimasukkan ke dalam tabung reaksi.

·         Sambil diaduk dimasukkan 1 mL larutan K₂CrO₄ 0,1 M. Kemudian waktu mulai pencampuran sampai timbul endapan dicatat.

b.    Reaksi Ion permanganat dengan ion oksalat

·         2mL larutan H₂C₂O₄ 0,1 M dimasukkan ke dalam tabung reaksi.

·         Sambil diaduk larutan H₂SO₄ 1M dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang sudah terdapat larutan H₂C₂O₄, kemudian dimasukkan  1 tetes larutan KMnO₄ 0,1 M.

·         Waktu dicatat mulai pencampuran hingga larutan berubah menjadi bening.

·         Percobaan ini diulang sampai 10 kali.

Percobaan 2. Reaksi Iodine-Clock.

            Pada percobaan berikut ini saudara akan mengamati kecepatan reaksi pembentukan iodine dengan cara mencampurkan larutan yang mengandung ion IO^3- dengan ion SO₃^2-. Kecepatan reaksi pembentukan iodine dapat diamati dengan timbulnya warna biru akibat reaksi I₂ dengan amilum. Saudara akan mengamati kecepatan reaksi, terhadap berbagai konsentrasi reaktan yang dicampurkan. Larutan standar berikut disiapkan :

a. larutan KIO 0,02 M

b. Larutan Na₂SO₃ 0,01 M yang diberi asam dan kanji ( 1,3 g Na₂SO₃ ditambah 10 mL H₂SO₄ 6M dan 5 gr larutan kanji).

            Reaksi ini dikerjakan dalam gelas kimia 250 mL. Batang pengaduk dan pencatat waktu disiapkan. Larutan A dan Larutan B disiapkan, pada masing-masing tabung atau ghelas kimia dengan variasi sebagai berikut, kemudian dicampurkan dan dicatat waktunya :

1.         10 mL larutan A dan 10 mL larutan B.

 

2.         10 mL larutan A dan 20 mL larutan B dalam 70 mL air.

3.         10 mL larutan A dan 30 mL larutan B dalam 60 mL air.

 

4.         20 mL larutan A dan 10 mL larutan B dalam 70 mL air.

 

5.         30 mL larutan A dan 10 mL larutan B dalam 60 mL air.

 

6.         10 mL larutan A dan 10 mL larutan B dalam 80 mL air.

 

7.         Komposisinya sama dengan campuran 1 tapi sebelum pencampuran larutan terlebih dahulu didinginkan sampai mencapai suhu 15⁰C. Setelah pencampuran, waktu yang diperlukan untuk terbentuknya iodine dan suhu campuran dicatat.

 

8.         Komposisinya sama dengan campuran 1 tapi sebelum dicampurkan larutan A dan larutan B dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu 45⁰C.

 

V. HASIL PENGAMATAN

Percobaan 1: Reaksi Cepat dan Reaksi Lambat.

Percobaan I	Karakterisasi				Waktu
	V. Pb(NO3)2	[Pb(NO3)2]	V. K2CrO4	[K2CrO4]
1	3mL	0,1 M	1 mL	0,1 M	< 1 detik
II	V.Na2C2O4	[Na2C2O4]	V.KMnO4	[KMnO4]
1	2mL	0,1 M	1 tetes	0,1M	2 menit 9,4 detik
2			2 tetes		29,9 detik
3			3 tetes		26,7 detik
4			4 tetes		23,0 detik
5			5 tetes		18,4 detik
6			6 tetes		16,2 detik

Percobaan 2. Reaksi Iodin-Clock

No	Larutan A	Larutan B	Air	Didinginkan	Dipanaskan	Waktu
1	10 mL	10 mL	-			4,3 sekon
2	10 mL	20 mL	70 mL			63,78 sekon
3	10 mL	30 mL	60 mL			23,22 sekon
4	20 mL	10 mL	70 mL			22,6 sekon
5	30 mL	10 mL	60 mL			22,36 sekon
6	10 mL	10 mL	80 mL			50 sekon
7	10 mL	10 mL	-	150C	-	36,9 sekon
8	10 mL	10 mL	-	-	450C	13,7 sekon

VI. PEMBAHASAN

Percobaan Kinetika Kimia kali ini dilakukan dengan tujuan untuk mengamati dan menentukan kecepatan reaksi dan hukum kecepatan reaksi dari suatu reaksi kimia, mengamati pengaruh konsentrasi dan temperatur terhadap kecepatan suatu reaksi, serta memahami peranan katalis dalam suatu reaksi kimia. Dalam melakukan percobaan ini, kita memerlukan pencatat waktu untuk mencatat waktu yang diperlukan untuk bereaksi. Percobaan ini dibagi menjadi 2, percobaan 1 yaitu reaksi cepat dan reaksi lambat, sedangkan percobaan yaitu Reaksi Iodin-clock. Untuk reaksi cepat pada percobaan 1, dilakukan percobaan pengendapan timbal kromat (PbCrO₄), sedangkan untuk reaksi lambat dilakukan percobaan  ion permanganat dengan ion oksalat.  

Percobaan reaksi cepat dan reaksi lambat, untuk reaksi pengendapan timbal kromat, setelah 3 mL larutan Pb(CH₃COO)₂ 0,1 M direaksikan dengan 1 mL larutan K₂CrO₄ 0,1 M berlangsung sangat cepat, hanya memerlukan waktu kurang dari 1 detik. Hal ini dikarenakan molekul – molekul yang terdapat dalam larutan tersebut banyak yang bertumbukan. Dalam waktu kurang dari 1 detik tersebut, larutan berubah warna yang semula bening menjadi kuning, tidak lama kemudian muncul endapan PbCrO₄ yang berwarna kuning.

Untuk reaksi ion permanganat dengan ion oksalat setelah 2 mL larutan H₂C₂O₄ 0,1 M ditambahkan dengan beberapa tetes larutan H₂SO₄ 0,1 M serta 1 tetes larutan KMnO₄ 0,1 M reaksi ini berlangsung cukup lama yaitu memerlukan waktu sekitar 2 menit 9,4 detik. Percobaan ini dilakukan sebanyak 5 kali pengulangan.  Untuk penambahan KMnO₄ sebanyak 2 tetes berlangsung selama 29,9 detik, kemudian penambahan KMnO₄ sebanyak 3 tetes berlangsung selama 26,7 detik, penambahan KMnO₄ sebanyak 4 tetes berlangsung selama 23,0 detik, sedangkan penambahan KMnO₄ sebanyak 5 tetes berlangsung selama 18,4, dan penambahan KMnO₄ sebanyak 6 tetes  berlangsung selama 16,2 detik. Berdasarkan pengamatan tersebut, waktu yang dibutuhkan semakin singkat. Hal ini menunjukkan semakin banyak volume larutan yang ditambahkan, maka reaksi akan membutuhkan waktu yang singkat/ berlangsung cepat. Dimana reaktan yang dalam keadaan konsentrasi yang sama, laju reaksinya dipengaruhi oleh jumlah zat/larutan yang ditambahkan.

Percobaan 2 yaitu reaksi Iodine Clock, dilakukan sebanyak 8 kali pengamatan dengan variasi yang berbeda. Dimana untuk percobaan pertama larutan A yaitu KIO₃ 0,02 M direaksikan dengan larutan Na₂SO₃ 0,01 M yang diberi asam dan kanji berlangsung dalam waktu 4,3 detik. Reaksi ini menyebabkan larutan berwarna biru kehitaman. Untuk pengamatan yang kedua dimana larutan B ditambahkan dengan 70 mL air memerlukan waktu sebesar 63,78 detik, sedangkan untuk pengamatan yang ketiga dimana larutan B ditambahkan dengan 60 mL air  memerlukan waktu sebesar 23,22. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak volume air yang ditambahkan pada larutan B, maka waktu yang diperlukan untuk bereaksi semakin lama, sehingga laju reaksinya juga mengecil. Sedangkan penambahan volume larutan A (KIO₃) dengan molaritas sebesar 0,02 M,apabila volume larutan A lebih banyak, maka  waktu yang diperlukan untuk bereaksi semakin singkat.

Pada pengamatan  yang ke tujuh, larutan didinginkan terlebih dahulu sebelum direasikan. Larutan A 10 mL dan larutan B 10 mL didinginkan hingga mencapai suhu 15⁰C, kemudian direasikan dengan waktu 36,9 detik. Sedangkan untuk pengamatan ke-8 larutan A dan B dipanaskan terlebih dahulu. Larutan A sebanyak 10 mL dan larutan B sebanyak 10 mL dipanaskan hingga mencapai suhu 45⁰C, kemudian direasikan. Waktu yang diperlukan untuk bereaksi yaitu 13,7⁰C.  Larutan yang sebelum direaksikan didinginkan terlebih dahulu memerlukan waktu yang lebih lambat daripada larutan yang dipanaskan terlebih dahulu sebelum direaksikan. Hal ini membuktikan bahwa suhu mempengaruhi kecepatan suatu reaksi. Dimana semakin tinggi temperatur / suhu, maka laju reaksi juga semakin cepat

VII. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang dilakukan, maka dapat disimpulkan :

·          Percobaan Pengendapan Timbal Kromat termasuk reaksi cepat karena membutuhkan waktu kurang dari 1 detik.

·          Semakin banyak penambahan KMnO₄ pada reaksi ion permanganat dengan ion oksalat, maka semakin singkat waktu yang diperlukan.

·          Kecepatan suatu reaksi bergantung pada konsentrasi reaksi. Jika konsentrasinya tinggi maka kecepatan laju reaksinya juga tinggi.

·          Semua reaksi kimia akan berlangsung cepat pada temperatur sistem yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan semakin tinggi temperatur, semakin cepat gerakan partikel – partikel penyusun reaktan dan semakin besar pula partikel – partikel tersebut bertumbukan.

·       Reaktan yang dalam keadaan konsentrasi yang sama, laju reaksinya dipengaruhi oleh jumlah zat/larutan yang ditambahkan. Semakin banyak zat atau volume larutan yang ditambahkan, reaksi yang berlangsung akan semakin cepat.

DAFTAR PUSTAKA

Tim Kimia Dasar. 2008. Penuntun Praktikum Kimia Dasar II. Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana : Bukit Jimbaran.

Arsa,Drs.Made,dkk. 2005.Kimia Dasar II. Jurusan Kimia FMIPA Udayana: BuAkit Jimbaran.

Rahayu,Nurhayanti dkk.2009.Rangkuman Kimia SMA.Gagas Media :Jakarta

 atau download aja DISINI