Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Laporan Praktikum Kinetik Reaksi Dekomposisi H2O2

Kinetik Reaksi Dekomposisi H2O2

I. Tujuan
1. Menentukan harga-harga konstanta kecepatan reaksi dekomposisi H₂O₂ dengan katalis FeCl₃ pada suhu tertentu (T1 dan T2).
2. Menentukan energi aktivitas reaksi dekomposisi H₂O₂.

II. Dasar Teori 
    Kinetik kimia adalah cabang ilmu yang mempelajari laju reaksi secara kuantitatif dan juga mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi. Pada laju reaksi kimia digunakan katalis untuk mempercepat laju reaksi. Katalis ini dapat berupa biokatalis yang biasanya berupa enzim. Laju reaksi adalah perubahan konsentrasi reaktan atau produk terhadap waktu dalam satuan (m/s) (Syukri, 1999).
    Hidrogen peroksida dengan rumus kimia H₂O₂ merupakan bahan kimia organik yang memiliki sifat oksidator kuat. H₂O₂ tidak berwarna, berbau agak khas dan larut dalam air yang baik. Dalam kondisi normal, hidrogen peroksida sangat stabil dengan laju dekomposisi. Reaksi dekomposisi eksoterm yang terjadi sebagai berikut :
H₂O₂ → H₂O + 1/2O₂ + 23,45 kal/mol
Laju reaksi menyatakan molaritas zat terlarut dalam reaksi yang dihasilkan tiap detik reaksi. Persamaan laju reaksi dapat ditulis sebagai berikut :
aA + bB → pP  + qQ
Hubungan laju reaksi dengan molaritas adalah 
V = k [A]^n [B]^m
Dengan V adalah laju reaksi, k adalah konstanta laju reaksi, n adalah orde reaksi zat A dan m adalah orde reaksi zat B. Jika konsentrasi salah satu zat dinaikkan menjadi a kali dan laju reaksi menjadi b kali maka [a]^orde = b (Sharifi et al., 2015).
    Besar kecilnya nilai dari laju suatu reaksi kimia dapat ditentukan dalam beberapa faktor, antara lain sifat pereaksi, suhu, katalis dan konsentrasi pereaksi. Dalam sifat pereaksinya, misalnya bensin lebih cepat bila suhu dinaikkan, karena kalor yang diberikan akan menambah energi kinetik. Partikel pereaksi akibatnya, jumlah energi tabrakan bertambah besar. Dalam katalis, laju reaksi dapat dipercepat dengan menambah zat disebut katalis. Katalis sangat diperlukan dalam reaksi organik, termasuk dalam organisme. Sedangkan pada konsentrasi pereaksi, dua molekul yang akan bereaksi harus bertabrakan langsung. Jika konsentrasi perekasi diperbesar, berarti kerapatannya bertambah dan akan memperbanyak kemungkinan tabrakan sehingga akan mempercepat reaksi (Lesin et al., 2012).
    Kecepatan reaksi sangat bergantung pada ion peroksida kalium iodida dan asamnya. Reaksi hidrogen peroksida dengan kalium iodidaa dalam suasana asam dan dengan adanya natrium biosulfat, maka peroksida akan membebaskan iodium yang berasal dari kalium iodida yang telah diasamkan dengan asam sulfat. Bila reaksi ini merupakan reaksi irreversibel (karena adanya natrium triosulfat yang akan menambah iodium bebas menjadi asam iodida kembali) kecepatan reaksi yang terjadi besarnya seperti pada reaksi pembentukanya, sampai konsentrasi terakhir tak berubah (Atkins, 1996).
    Reagen feton merupakan larutan dari hidrogen peroksida dan katalis besi yang digunakan untuk oksidasi kontaminan atau air limbah. Reagen foton ini dapat digunakan untuk merusak komponen organik seperti trichloroethylene (TCE) dan tetrachloroethylene (PCE). Fe(II) dioksidasi oleh hidrogen peroksida menjadi Fe(III), radikal OH⁺ dan anion OH⁻. Pada reaksi ini keberadaan Fe(III) adalah sebagai katalis. Fe(III) sulfat merupakan jenis senyawa besi yang dipakai dalam reagen foton. Hidrogen peroksida merupakan oksidator kuat tetapi pada konsentrasi rendah 0,1% kinetika reaksinya terlalu lambat untuk mendegradasi kontaminan. Sehingga perlu penambahan Fe(II) untuk peningkatan oksidasi peroksida hingga dihasilkan radikal baru dan rantai reaksi dimulai. Reaksi oksida peroksida terkatalis besi ini biasanya dijalankan pada pH 3-5 yang disebut sebagai 'Feton chemistry" dan kombinasi reagen pada besi disebut "Feton reagent" (Casson et al., 2012).

III. Alat dan Bahan
3.1 Alat
1. Kaki tiga 1 buah
2. Tabung reaksi 3 buah
3. Termometer 1 buah
4. Gelas ukur 2 buah
5. Selang penghubung 1 buah
6. Buret 50 mL 1 buah
7. Penjepit 1 buah
8. Stopwatch 1 buah
9. Bunsen 1 buah
10. Statif dan klem 1 buah
11. Pipet ukur  1 buah
12. Karet penutup dengan lubang ditengah 4 buah

3.2 Bahan
1. H₂O₂ 0,2M 15 mL
2. FeCl₃ 0,005M 2,5 mL
3. Batu didih 3 butir
4. Metil biru 3 tetes
5. Akuades secukupnya 
6. Kentang mentah 0,5x0,5x0,5 cm³ 3 buah

3.3 Gambar Alat
Gambar 1. Gambar Alat

IV. Cara Kerja
Gambar 2. Diagram alir Biokatalis pada dekomposisi H₂O₂

Gambar 3. Diagram alir Dekomposisi H₂O₂ dengan katalis FeCl₃

V. Hasil Percobaan
Percobaan I Biokatalis Pada Dekomposisi H₂O₂

Percobaan II Dekomposisi H₂O₂ dengan katalis FeCl₃


VI. Analisa
    Pada percobaan dilakukan dua percobaan yaitu biokatalis pada dekomposisi H₂O₂ dan dekomposisi H₂O₂ dengan katalis FeCl₃. Percobaan pertama yang dilakukan adalah biokatalis pada dekomposisi H₂O₂. Mula-mula 10 mL akuades dimasukkan ke dalam tabung reaksi lalu ditambahkan 3 tetes metil biru, sehingga akuades yang mula-mula berwarna putih bening berubah warna menjadi biru. Kemudian 10 mL H₂O₂ 0,2M dimasukkan ke dalam tabung reaksi lainnya dan selanjutnya ditambahkan 3 buah kentang dengan masing-masing ukuran 0,5x0,5x0,5 cm³. Kedua tabung reaksi dihubungkan menggunakan selang dengan karet penutup disetiap lubang tabung reaksi. Setelah ditunggu beberapa menit tidak ada oksigen (O₂) yang terbentuk ditandai tidak adanya gelembung udara. Sehingga pada percobaan yang telah dilakukan tidak ada perubahan volume dan tidak dihasilkan oksigen (O₂). Hal tersebut dikarenakan kentang sebagai biokatalis tidak berfungsi maksimal untuk mempercepat reaksi dekomposisi H₂O₂. Sehingga reaksi dekomposisi H₂O₂ berlangsung sangat lama, karena pada percobaan kali ini hingga 1 jam 30 menit 19 detik tidak terjadi perubahan.
    Pada percobaan kedua yaitu dekomposisi H₂O₂ dengan katalis FeCl₃. Yang pertama dilakukan tanpa pemanasan. H₂O₂ dengan waktu t (dalam menit) dengan suhu awal 32⁰C. Dengan laju reaksi dekomposisi H₂O₂ sebesar 2,21 x 10⁻⁶ M/s. Hasil laju reaksi yang diperoleh sangatlah kecil karena pengaruh suhu. Pengaruh suhu terhadap laju reaksi yaitu semakin tinggi suhu maka kecepatan gerak antar molekul partikel semakin cepat. Sebaliknya semakin kecil suhu maka kecepatan gerak antar molekul lambat. Hal tersebut berakibat perubahan volume yang terjadi sangat kecil. Yang kedua yaitu dengan pemanasan hingga suhu 40⁰C. Dari perhitungan diperoleh laju reaksi dekomposisi H₂O₂ 1,67 x 10⁵ M/s. Hail tersebut menunjukkan bahwa laju reaksi dekomposisi H₂O₂ yang melalui proses pemanasan terlebih dahulu hasilnya lebih besar. Hal ini terjadi karena adanya pengaruh suhu. Suhu T2 > T1 dengan T1 = 32⁰C dan T2 = 40⁰. Hal tersebut berakibat Ek2 > Ek1. 
    Pada percobaan dekomposisi H₂O₂ dengan katalis FeCl₃ fungsi pemanasan yaitu untuk meningkatkan suhu, sehingga pada suhu yang lebih tinggi terjadi pergerakan antar molekul yang lebih cepat, sehingga energi kinetiknya juga semakin besar. Dari perhitungan terlihat bahwa pada suhu yang lebih tinggi (T2 = 40⁰C) reaksi berlangsung lebih cepat dengan nilai r = 1,67 x 10⁵ M/s, sedangkan pada suhu awal (T1 = 32⁰C) reaksi berlangsung lebih lama dengan nilai r = 2,21 x 10⁻⁶ M/s. Berdasarkan teori semakin tinggi suhu mengakibatkan molekul bergerak semakin cepat dan akan menghasilkan tumbukan lebih banyak dan konstanta laju rekasi semakin besar. Dari pengolahan data didapatkan k2 = 5,62 x 10⁻³ sedangakan k1 = 2,303 x 10⁻³. Hal ini sesuai dengan teori bahwa nilai k setelah pemanasan lebih besar faripada sebelum pemanasan. Didapatkan pula nilai Energi aktivitas reaksi dekomposisi H₂O₂ sebesar 0,884 Joule.
    
VII. Kesimpulan
1. Nilai konstanta reaksi dekomposisi H₂O₂ dengan katalis FeCl₃ pada :
suhu 32⁰C = k1 = 2,303 x 10⁻³
suhu 40⁰ C = k2 = 5,62 x 10⁻³
2. Energi aktivitas reaksi dekomposisi H₂O₂ sebesar 0,884 Joule.

Daftar Pustaka
Atkins. 1996. Kimia Fisika Jilid 2. Jakarta : Erlangga.

Casson,V.,Battaglia,E. and Maschio,G., 2012. Hydrogen peroxide decomposition analysis by screening calorimetry technique. Chemical Engineering, 26.

Lesin,V.I.,Pisarenko,L.M. and Kasaikina,O.T., 2012. Colloidal catalysts based on iron (III) oxides. I. Decomposition of hydrogen peroxide. Colloid Journal, 74(1), PP. 85-90.

Sharifi,S.L., Hosseini,M.H., Mirzaei,A. and Salmani Oskuloo, A., 2015. Catalytic decomposition of hydrogen peroxide in the presence of synthesized iron-manganeseoxide nanocomposites via different methods. International Journal of Nanoscience and Nanothechnology, 11(4), PP. 233-240.

Syukri. 1999. Kimia Dasar Jilid 2. Bandung : ITB.
Lampiran







Posting Komentar untuk "Laporan Praktikum Kinetik Reaksi Dekomposisi H2O2"