Laporan Praktikum - Penentuan Orde Reaksi dan Tetapan Laju Reaksi

Abstrak

Telah dilakukan percobaan untuk penyabunan (saponifikasi) etil asetat dengan Natrium Hidroksidadengan bantuan katalis HCl untuk mempercepat reaksi. Tujuan dari percobaan ini yaitu menunjukan bahwa reaksi yang terjadi adalah reaksi orde dua dan menentukan tetapan orde reaksi dengan cara titrasi, yang pada prinsipnya penambahan HCl berfgunsi sebaagai penetral karena kelebihan basa pada larutan serta mempercepat reaksi, melalui titrasi dengan NaOH standar. Dari slope yang diperoleh yaitu   didapat persen r 91,1 %  Mendekati 100% yamg menandakannya adalah orde dua selain dilihat dari grafik yang diperoleh. Tetapan laju reaksinya yaitu

Kata kunci: Laju Reaksi, Orde reaksi, Saponifikasi, Titrasi

Bab I Pendahuluan

1.1  Latar Belakang

Sabun merupakan garam logam alkali dengan rantai asam monokarbosiklik yang panjang. Sabun berbahan dari larutan alkali. Larutan alkali yang digunakan dalam pembuatan sabun bergantung pada jenis sabun yang diinginkan. Larutan alkali yang biasa digunakan dalam pembuatan sabun keras adalah Natrium Hidroksida, dan alkali yang biasa digunakan dalam sabun lunak adalah Kalium Hidroksida.

Sabun berfungsi sebagai pengemulsi kotoran-kotoran berupa minyak ataupun zat pengotor lainnya, pembuatannya yaitu proses saponifikasi lemak minyak dengan larutan alkali membebaskan gliserol. Lemak  minyak yang digunakan dapat berasal dar lemak hewani maupun nabati, lilin, ataupun minyak ikan laut.

Pada saat ini, teknologi sabun berkembang pesat. Sabun dengan jenis dan bentuk bervariasi serta kegunaan yang beragam dapat dengan mudah diperoleh dipasaran. Kandungn zat yang terdapat dalam sabun juga bervarisi sesuai degan sifat dan jenis sabun, dimana zat-zat tersebut  dapat memberi efek, baik yang menguntungkan maupun merugikan. Oleh karena itu perlu jeli memperhatikan kualitas sabun dengan teliti sebelum membeli dan menggunakannya.

Pada pembuatan sabun, bahan dasar yang biasa digunakan adalah : C_12-18. Jika kurang dari C₁₂  akan menyebabkan iritasi pada kulit dan jika lebih dariC₂₀, kurang larut (digunakan sebagai campuran).

Bertolak dari hal-hal diatas perlu untuk mengetahui tentang bagaimana konsep pembuatan sabun, dari apa saja bahan yang bereaksi sebagai reaksi penyabunan(saponifikasi), maka dilakukanlah percobaan ini.

1.2  Tujuan

Menunjukan bahwa reaksi saponifikasi etil asetat oleh ion OH- adalah reaksi orde ke dua, dan menentukan konsentrasi etil asetat dan ion oH yang bereaksi pada saat t, serta menentukan tetapan laju reaksi dengan cara titrasi.

1.3  Prinsip

Reaksi penyabunan (saponifikasi)  antara etil asetat  dengan NaOH berdasarkan reaksi berikut:

Rx: CH₃COOC₂H₅  +   2NaOH                   CH₃COONa +  C₂H₅OH  +  NaOH _sisa

atau

Rx: CH₃COOC₂H₅   +   OH^-                            CH₃COO^-   +   C₂H₅OH

Dengan variasi waktu pada suhu 40⁰C, dibantu oleh katalis berupa asam yaitu asam klorida, dan dilakukan titrasi dengan bantuan indicator PP, untuk menentukan tetapan laju reaksinya.

Dalam titrasi NaOH sisa (kelebihan NaOH) akan bereaksi dengan HCl dengan reaksi sebagai berikut:

Rx: NaOH _(aq) + HCl _(aq) NaCl _(aq) + H₂O _(l)

Bab II Tinjauan Pustaka

Saponifikasi adalah suatu reaksi yang menghasilkan sabun dan gliserol melalui penghidrolisaan dengan basa, lemak atau minyak(Keenan,dkk,1990).

Kinetika kimia menunjukkan kecepatan dan mekanisme perubahan kimia suatu atribut mutu terhadap waktu pada suhu tertentu. Kecepatan reaksi kimiawi ditentukan oleh massa produk yang dihasilkan atau reaktan yang digunakan setiap unit waktu (Man 2000).

Laju reaksi merupakan penambahan konsentrasi produk atau pengurangan konsentrasi reaktan per satuan waktu. Laju reaksi hampir selalu sebanding dengan konsentrasi pereaksi. Mengubah konsentrasi suatu zat dalam suatu reaksi dapat mengubah laju reaksinya juga. Laju reaksi dapat ditentukan dari konsentrasi reaktan maupun konsentrasi produk suatu reaksi. Secara matematis laju reaksi dinyatakan sebagai (Labuza ,1982):

- dA/dt= k[A]ⁿ

dimana:

dA/dt = laju perubahan konsentrasi A pada waktu tertentu

k = konstanta laju reaksi

[A] = konsentrasi pereaksi

n = ordo reaksi

            Laju reaksi dapat dipergunakan untuk memprediksi kebutuhan bahan pereaksi dan produk reaksi tiap satuan waktu, dan dapat juga dipergunakan untuk menghitung kebutuhan energi untuk produksi hidrogen(Agus,2010).

Konstanta laju reaksi bersifat konstan terhadap konsentrasi pereaksi namun akan berubah jika terjadi perubahan kondisi lingkungan seperti suhu(Labuza ,1982).

Ordo reaksi merupakan bagian dari persamaan laju reaksi. Penentuan ordo reaksi tidak dapat diturunkan dari persamaan reaksi tetapi hanya dapat ditentukan berdasarkan eksperimen dengan menggunakan sederet konsentrasi pereaksi. Pada reaksi ordo nol dimana n = 0, laju reaksi tidak tergantung pada konsentrasi pereaksi dan bersifat konstan pada suhu tetap. Jadi laju reaksi ordo nol hanya tergantung pada konstanta laju reaksi yang dinyatakan sebagai k. Laju reaksi menurut ordo satu dimana n = 1, dipengaruhi oleh konsentrasi pereaksi dimana laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi pereaksi. Hal ini berarti peningkatan konsentrasi akan meningkatkan pula laju reaksi(Labuza ,1982).

Pengaruh suhu terhadap kecepatan rekasi kimia pertama kali diungkapkan oleh Van’t Hoff pada 1884, dan diperluas oleh Hood dan Arrhenius 1885 dan 1889, selanjutnya pengaplikasian terhadap kemunduran bahan makanan oleh Labuza pada 1980 (Suyitno,1997; Wisnu,2006).

Bab III Metodologi

3.1 Alat dan Bahan

            Alat yang digunakan yaitu buret 50ml, statif, Erlenmeyer, botol semprot, batang pengaduk, cawan petri, spatula, pipet volume dan pipet tetes, bulb, termomoter, stopwatch, hot plate, gelas beker, dan tisu/kanebo.

            Bahan yang digunakan yaitu Akuades, Asam Klorida, Etil Asetat, Indicator PP, dan Natrium Hidroksida.

 

Bab IV Hasil dan Pembahasan

4.1 Tabel pengamatan

N0.	Pelakuan	V HCl (ml)	V NaOH (ml)	V Etil Asetat (ml)	t(menit)	V titrasi
A.	Standarisasi NaOH	5+In PP 3 tetes	-	-	-	6,6
B.	Titrasi	10	20	10	0	8,6
		10	20	10	10	8,7
		10	20	10	20	9,6
		10	20	10	30	9,4
		10	20	10	40	9,7

t (s)
0	19,9
600	20,4
1200	23,5
1800	22,9
2400	24,1

4.1 Pembahasan

Laju reaksi merupakan penambahan konsentrasi produk atau pengurangan konsentrasi reaktan per satuan waktu. Laju reaksi hampir selalu sebanding dengan konsentrasi pereaksi, dan Orde reaksi merupakan pangkat dari konsentrasi komponen itu dalam hukum laju.

Reaksi penyabunan etil asetat dengan ion hidroksida bukan merupakan reaksi sederhana, namun ternyata bahwa reaksi ini merupakan reaksi orde dua. Pada percobaan ini (penentuan orde reaksi dan tetapan laju reaksi) digunakan larutan standar NaOH. Tujuan percobaan ini untuk menunjukkan bahwa reaksi penyabunan etil asetat oleh ion hidroksida merupakan reaksi orde dua. Selain itu, percobaan ini juga untuk menentukan tetapan laju reaksi penyabunan etilasetat oleh ioon hidroksida dengan cara titrasi.

Langkah awal yang dilakukan adalah melakukan standarisasi larutan NaOH. Larutan NaOH harus di standarisasi terlebih dahulu karena larutan tersebut merupakan larutan standar sekunder yang tidak stabil dalam penyimpanannya. Dalam melakukan titrasi, digunakan larutan HCl yang bertindak sebagai larutan standar primer. Dari standarisasi diperoleh volume NaOH sebanyak 6,6 ml. Dari hasil percobaan pada titrasi penyabunan, diketahui bahwa konsentrasi larutan NaOH berubah-ubah. Konsentrasi awal NaOH yang digunakan adalah 0,02 M.

Selanjutnya, larutan etilasetat dan natrium hidroksida ditempatkan pada erlenmeyer bertutup agar kedua larutan tersebut tidak terkontaminasi dengan zat lain yang dapat mempengaruhi konsentrasi kedua larutan. Selain itu juga untuk mencegah menguapnya larutan etil asetat yang sifatnya mudah menguap.

Kemudian masing-masing NaOH dan etil asetat dipipet 20ml dan 10ml,dan dimasukkan kedalam erlenmayer, dan disamakan suhunya, pada suhu 40⁰C untuk setiap variasi waktu yaitu pada 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit dan 40 menit.

Kedua suhu disamakan suhunya karena suhu merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi laju reaksi. Jika suhu dinaikkan maka laju reaksi semakin besar karena kalor yang diberikan akan menambah energi kinetik partikel pereaksi, akibatnya jumlah dari energi tumbukan bertambah besar, begitu pun sebaliknya. Larutan yang telah sama suhunya kemudian dicampurkan. Pencampuran pada suhu yang sama agar laju reaksi yang dihasilkan tidak mengalami perubahan besar. Kemudian dilakukan pengocokan agar campuran homogen.

Reaksi yang terjadi adalah:

Rx:CH₃COOC₂H_{5 (aq)} + NaOH _(aq) CH₃COONa _(aq) + C₂H₅OH _(aq)

Tiga menit terakhir dalam setiap variasi waktu, dipipet campuran dan memasukkan ke dalam larutan HCl 10 ml,  lalu ditambahkan indikator PP sebanyak tiga tetes. Penambahan HCl berfungsi untuk menetralkan campuran karena campuran bersifat basa akibat kelebihan NaOH (ion OH^-). Penetralan dapat mencegah terjadinya reaksi lebih lanjut. Adapun persamaan reaksinya adalah:

Rx: NaOH _(aq) + HCl _(aq) NaCl _(aq) + H₂O _(l)

Penambahan indikator PP untuk mengatahui titik akhir titrasi yaitu titik dimana mol NaOH sama dengan mol HCl yang ditandai dengan perubahan warna larutan dari bening menjadi merah muda. Dari hasil percobaan diketahui bahwa semakin lama pengocokan maka semakin banyak larutan NaOH yang digunakan. Artinya semakin banyak NaOH yang bereaksi dengan etil asetat. Perubahan warna yang dihasilkan menandakan bahwa titik ekuivalen sudah tercapai dimana mol pentiter(NaOH) sama dengan mol analit(campuran), sehingga warna tersebut adalah hasil dari reaksi antara NaOH dengan indikator.

           

Berikut penjabaran Faktor yg mempengaruhi laju reaksi:

Sifat alami suatu reaksi. Beberapa reaksi memang secara alami lambat atau lebih cepat dibandingkan yang lain. Jumlah spesies yang ikut bereaksi serta keadaan fisik reaktan, ataupun kekompleksan jalanya (mekanisme reaksi) dan factor lain sangat menentukan kecepatan laju reaksi.

Konsentrasi reaktan. Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrsi reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan reaksinya. Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul reaktan yang tersedia denngan demikian kemungkinan bertumbukan akan semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat.

Tekanan. Reaksi yang melibatkan gas, kecepatan reaksinya berbanding lurus dengan kenaikan tekanan dimana factor tekanan ini ekuivalen dengan konsentrasi gas.

Orde reaksi. Orde reaksi menentukan seberapa besar konsentrasi reaktan berpengaruh pada kecepatan reaksi.

Temperatur. Temperature berhubungan dengan energi kinetic yang dimiliki molekul-molekul reaktan dalam kecenderungannya bertumbukan. Kenaikan suhu umumnya menyediakan energi yang cukup bagi molekul reaktan untuk meningkatkan tumbukan antar molekul. Akan tetapi tidak semua reaksi dipengaruhi oleh temperature, terdapat reaksi yang independent terhadap temperature yaitu reaksi akan berjalan melambat saat temperature di naikkan seperti reaksi yang melibatkan radikal bebas.

Pelarut. Banyak reaksi yang terjadi dalam larutan dan melibatkan pelarut. Sifat pelarut baik terhadap reaktan, hasil intermediate, dan produknya mempengaruhi laju reaksi. Seperti sifat solvasi pelarut terhadap ion dalam pelarut dan kekuatan interaksi ion dan pelarut dalam pembentukan counter ion.

Radiasi elektromagnetik dan Intensitas Cahaya. Radiasi elektromagnetik dan cahaya merupakansalah satu bentuk energi. Molekul-molekul reaktan dapat menyerap kedua bentuk energi ini sehingga mereka terpenuhi atau meningkatkan energinya sehingga meningkatkan terjadinya tumbukan antar molekul

Katalis. Adanya katalis dalam suatu sitem reaksi akan meningkatkan kecepatan reaksi disebabkan katalis menurunkan energi aktifasi. Dengan penurunan energi aktifasi ini maka energi minimum yang dibutuhkan untuk terjadinya tumbukkan semakin berkurang sehingga mempercepat terjadinya reaksi.

Pengadukan. Proses pengadukan mempengaruhi kecepatan reaksi yang melibatkan sistem heterogen. Seperti reaksi yang melibatkan dua fasa yaitu fasa padatan dan fasa cair seperti melarutkan serbuk besi dalam larutan HCl, dengan pengadukan maka reaksi akan cepat berjalan.

Dalam percobaan ini yang paling dominan yaitu pengadukan, konsentrasi, sifat alami dari reaksi, katalis, suhu dan orde reaksi, dimana yang paling signifikan adalah konsentrasi katalis dan suhu. Untuk orde reaksi, adanya kenaikan orde reaksi ini kemungkinan disebabkan oleh pengaruh perubahan suhu reaski, atau reaksi yang terjadi tidak sesuai dengan model matematis atau persamaan yang digunakan dalam menghitung orde reaksi tersebut,

 Pengaruh konsentrasi terhadap laju reaksi

Pada teori tumbukan, perubahan jumlah molekul pereaksi dapat berpengaruh pada laju suatu reaksi. Telah diketahui jumlah mol spesi zat terlarut dalam 1 liter larutan dinamakan konsentrasi molar. Bila konsentrasi pereaksi diperbesar dalam suatu reaksi, berarti kerapatannya bertambah dan akan memperbanyak kemungkinan tabrakan sehingga akan mempercepat laju reaksi.

Karena persamaan laju reaksi didefinisikan dalam bentuk konsentrsi reaktan maka dengan naiknya konsentrasi maka naik pula kecepatan reaksinya. Artinya semakin tinggi konsentrasi maka semakin banyak molekul reaktan yang tersedia dengan demikian kemungkinan bertumbukan akan semakin banyak juga sehingga kecepatan reaksi meningkat.

Suhu terhadap laju reaksi

Umumnya kenaikan suhu mempercepat reaksi, dan sebaliknya penurunan suhu memperlambat reaksi. Bila kita memasak nasi dengan api besar akan lebih cepat dibandingkan api kecil. Bila kita ingin mengawetkan makanan (misalnya ikan) pasti kita pilih lemari es, karena penurunan suhu memperlambat proses pembusukan.

Laju reaksi kimia bertambah dengan naiknya suhu. Laju reaksi ditentukan oleh jumlah tumbukan. Jika suhu dinaikkan, maka kalor yang diberikan akan menambah energi kinetik partikel pereaksi. Sehingga pergerakan partikel-partikel pereaksi makin cepat, makin cepat pergerakan partikel akan menyebabkan terjadinya tumbukan antar zat pereaksi makin banyak, sehingga reaksi makin cepat. Umumnya kenaikan suhu sebesar 100⁰C menyebabkan kenaikan laju reaksi sebesar dua sampai tiga kali. Kenaikan laju reaksi ini dapat dijelaskan dari gerak molekulnya. Molekul-molekul dalam suatu zat kimia selalu bergerak-gerak. Oleh karena itu, kemungkinan terjadi tabrakan antar molekul yang ada. Tetapi tabrakan itu belum berdampak apa-apa bila energi yang dimiliki oleh molekul-molekul itu tidak cukup untuk menghasilkan tabrakan yang efektif. Kita telah tahu bahwa, energi yang diperlukan untuk menghasilkan tabrakan yang efektif atau untuk menghasilkan suatu reaksi disebut energi pengaktifan(energi aktivasi).

Energi kinetik molekul-molekul tidak  sama. Ada yang besar dan ada yang kecil. Oleh karena itu, pada suhu tertentu ada molekul-molekul yang bertabrakan secara efektif dan ada yang bertabrakan secara tidak efektif. Dengan perkataan lain, ada tabrakan yang menghasilkan reaksi kimia ada yang tidak menghasilkan reaksi kimia. Meningkatkan suhu reaksi berarti menambahkan energi. Energi diserap oleh molekul-molekul sehingga energi kinetik molekul menjadi lebih besar. Akibatnya, molekul-molekul bergerak lebih cepat dan tabrakan dengan dampak benturan yang lebih besar makin sering terjadi. Dengan demikian, benturan antar molekul yang mempunyai energi kinetik yang cukup tinggi itu menyebabkan reaksi kimia juga makin banyak terjadi. Hal ini berarti bahwa laju reaksi makin tinggi.

Reaksi Saponifikasi

Kata saponifikasi atau saponify berarti membuat sabun (Latin sapon, = sabun dan –fy adalah akhiran yang berarti membuat). Jadi dapat disimpulkan bahwa rekasi saponifikasi adalah pembuatan sabun.

Secara keseluruhan reaksi-reaksi yang terjadi pada reaksi saponifikasi yaitu(Vogel, 1990):

CH₃COOC₂H₅  +   2NaOH                         CH₃COONa +  C₂H₅OH  +  NaOH _sisa

            (etilasetat)       (natriumhidroksida)         (natriumasetat)         (etanol)   (natriumhidroksida)

Rx: NaOH sisa         +    2HCl                              NaCl    +   H₂O +  HCl _sisa

(natriumhidroksida)   (asamklorida)                      (natriumklorida)     (air)      (asamklorida)

HCl _sisa     +      NaOH                                             NaCl       +    H₂O

(asamklorida)     (natriumhidroksida)               (natriumklorida)      (air)

Untuk memberikan gambaran bahwa reaksi penyabunan etilasetat oleh ion hidroksi adalah orde dua yaitu reaksi dibawah ini :

CH₃COOC₂H₅   +   OH^-                            CH₃COO^-   +   C₂H₅OH

t = 0              a                    b                                      -                       -

x                    x                   x                       x

t = t           (a-x)               (b-x)                    x                       x

(Sukardjo, 1997)

Untuk dapat menentukan apakah suatu reaksi orde dua atau bukan dapat diselidiki seperti pada reaksi tingkat satu yaitu (Sukardjo, 1997:

1.      Dengan memasukkan harga a, b, t dan x pada persamaan. Bila harga-harga k₂ tetap maka reaksi orde dua.

2.      Secara grafik. Bila reaksi orde dua maka grafik t terhadap log  merupakan garis lurus tangen atau slope.Untuk konsentrasi sama, grafik  harus lurus bila reaksi orde dua.

3.      Half  life period tidak dapat dipakai untuk menyelidiki tingkat reaksi, dimana konsentrasi A dan B berbeda, karena A dan B akan mempunyai waktu berbeda untuk bereaksinya setengah jumlah zat tersebut.

Berdasarkan percobaan , grafik, dan hasil perhitungan, diperoleh reaksitersebut adalah orde dua.

Bab V Penutup

5.1 Simpulan

Reaksi yang terjadi yaitu reaksi orde dua dengan perolehan………..

Berdasarkan grafik yg diperoleh serta perhitungan reaksi yang terjadi adalah reaksi orde dua.

5.2 Saran

Saran saya untuk percobaan kedepannya, untuk standarisasi bias menggunakan asam lain seperti asam oksalat; menggunakan variasi suhu,; dan variasi kedua-duanya; dan untuk reaksi saponifikasinya bias menggunakan larutan alkali lain seperti KCl yang adalah bahan untuk pembuatan sabun lunak.

Daftar Pustaka

Agus Wibowo. 2010. Laju Reaksi Pencampuran Minyak Jarak Dan Air Pada Hydrogen            Reformer Menggunakan Pemanas Dan Katalis. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2010 Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang

Anonim.2008. rekasi Penyabunan.yprawira.wordpress.com/reaksi-saponifikasi-pada-proses-pembuatan-sabun/ ( 4 April 2013)

Keenan,C.W; Kleinfelter,D.C; G,Wood.1990. Kimia Untuk Universitas, jilid 1, edisi 6. AB: A.H Pudjaatmaka. Erlangga. Jakarta.

 Labuza TP. 1982. Shelf-life Dating of Foods. Food and Nutrition Press., Inc., Westport, Connecticut.

Man CM. 2000. Shelf-life Evaluation of Foods, 2nd ed. Aspen Publisher Incorporation, London.

Sukardjo.1997. Kimia Fisika. Rineka  Cipta. Jakarta.

Suyitno.1997.Dasar-Dasar Kinetika Kemunduran Mutu, PAU Pangan dan Gizi. UGM. Yogyakarta.

Vogel.1990. Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. PT.Kalman Media Pustaka. Jakarta.

Wisnu Cahyadi.2006.Konstanta Laju Penurunan Kadar Iodat dalam Garam Beriodium. Jurusan Teknologi Pangan, Fakultas Teknik, Universitas  Pasudan Bandung.