PERSAMAAN ARRHENIUS DAN ENERGI AKTIVASI

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Energi aktivasi merupakan energi minimum yang harus dimiliki oleh molekul-molekul pereaksi (reaktan) agar menghasilkan terjadinya reaksi jika saling bertabrakan. Dalam persamaan Arrehenius: Ea = -RT ln (k/A), dapat dilihat bahwa adalah fraksi molekul yang empunyai energi sebebsar EA atau lebih besar. EA bertambah, A berkurang (Saleh, 2012: 65).

Untuk reaksi yang molekul pereaksinya mempunyai banyak ikatan yang perlu diputuskan mempunyai banyak ikatan yang perlu diputuskan maka energi aktivasinya besar, sedangkan jika hanya sedikit ikatan yang perlu diputuskan maka energi aktivasinya kecil. Untuk reaksi tanpa pemutusan ikatan, misalnya H⁺ + OH^-à H₂O, energi aktivitasnya sama dengan nol (Saleh, 2012: 65).

Laju atau konstanta laju yang dihitung dengan bantuan teori kompleks teraktivasi didasarkan pada (a) reaktan diubah menjadi suatu kompleks teraktivasi sebelum diubah menjadi produk, dan (b) ada suatu kesetimbangan antara kompleks yang teraktivasi dan reaktan (Dogra, 1999: 65).

Berdasarkan pernyataan di atas, maka dilakukan percobaan untuk menentukan hubngan laju reaksi dengan persamaan Arrhenius serta untuk mengetahui energi aktivasinya.

 

B.       Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari percobaan ini adalah

1.      Bagaimana menjelaskan hubungan antara laju reaksi dengan temperatur?

2.      Berapa nilai energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius?

C.       Tujuan Percobaan

      Tujuan dari percobaan ini adalah:

1.      Menjelaskan hubungan antara laju reaksi dengan temperatur?

2.      Menghitung energi aktivasi (Ea) dengan menggunakan persamaan Arrhenius?

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Energi aktivasi adalah energi minimum yang harus dimiliki oleh molekul-molekul pereaksi (reaktan) agar menghasilkan terjadinya reaksi jika saling bertabrakan. Dalam persamaan Arrehenius:

Ea = -RT ln (k/A)                       (2.1)

dapat dilihat bahwa  adalah fraksi molekul yang empunyai energy sebebsar EA atau lebih besar. EA bertambah,A berkurang, berarti makin banyak energi yang diperlukan, lebih sukar bagi molekul-molekul untuk mencapai energi itu. Temperatur bertambah, Ea bertambah (k bertambah besar) (Saleh, 2012:65).

Menurut Syukri (1990: 468-467), mengatakan bahwa ada empat faktor yang mempengaruhi laju reaksi, yaitu:

1.      Sifat pereaksi

Salah satu faktor penentu laju reaksi adalah sifat pereaksinya, ada yang reakstif dan ada yang kurang reaktif, misalnya bensin lebih cepat terbakar dari pada minyak tanah. Demikian juga logam natrium bereaksi cepat dengan air, sedangkan logam magnesium lambat.

2.      konsentrasi pereaksi

Dua molekul yang bereaksi harus bertabrakan langsung. Jika konsentrasi pereaksi diperbesar, berarti kerapatan bertambah dan akan memperbanyak kemungkinan tabrakan sehingga akan memepercepat reaksi. Akan tetapi harus diingat bahwa ridak selalu pertambahan konsentrasi pereaksi meningkatan laju reaksi, karena laju reaksi dipengaruhi juga oleh faktor lain.

3.      Suhu

Hampir semua reaksi menjadi lebih cepat bila suhu dinaikkan, karena kalor yang diberikan akan menambah energi kinetik partikel pereaksi. Akibatnya, jumlah dan energi tabrakan bertambah besar.

4.      Katalis

Laju suatu reaksi dubah (umumnya dipercepat) dengan menambahzat yang disebut dengan katalis. Katalis sangat diperlukan dalam reaksi zat organik., termasuk dalam organisme. Katalis dalam organisme disebut enzim dan dapat dipercepat reaksi ratusan sampai puluhan ribu kali.

Suatu reaksi disebut sebagai reaksi sederhana bila persamaan stokiometrinya menggambarkan apa yang sebenarnya berlangsung. Jadi, dalam hal reaksi

H₂ + Br à HBr + H⁺

dimana satu molekul H₂bertumbukan dengan satu atom Br dan terjadi pertukaran “partner” dengan pembentukan HBr dan H , maka reaksi tersebut adalah reaksi sederhana. Bagi reaksi sederhana, teori reksi kimia menunjukkan bahwa persamaan lajunya berupa pemfaktoran dari konsentrasi pereaksi (Saleh, 2012: 66).

            Reaksi kimia adalah proses berubahnya pereaksi menjadi hasil reaksi. Proses ada yang cepat dan ada yang lambat, contohnya bnsin terbakar lebih cepat dibandingkan minyak tanah. Ada reaksi yang berlangsung sangat cepat seperti membakar dinamit yang menghasilkan ledakan, dan yang sangat lambat, seperti besi berkarat. Hal ini merupakan kecepatan (laju) reaksi yang disebut dengan kinetika kimia. Dalam kinetika kimia ini dikemukakan cara menentukan laju reaksi dan faktor yang mempengaruhinya (Syukri, 1999: 468).

Menurut Saleh (2012:65), menyatakan bahwa ada beberapa hal penting mengenai Energi Aktivasi, yaitu:

1.  Energi aktivasi yang ditentukan secara eksperimen adalah jumlah energi aktivasi untuk reaksi keseluruhan bukan masing-masing tahap reaksi. EA adalah selisih antara energi reaktan dan energi tertinggi dari keadaan teraktifkan dalam proses tersebut.

2.      Energi aktivasi untuk setiap tahap selalu positif

3.   Sesuai dengan distribusi Maxwll-Boltzamnn dari energi molekular, jika temperatur dinaikkan, laju reaksi bertambah  karena makin banyak tabrakan yang mempunyai energi lebih besar dari EA.

Menurut teori tumbukan sederhana, laju reaksi didasarkan pada (a) jumlah tumbukan per satuan volume per satuan waktu, dan (b) molekul-molekul yang diambil bagian dalam tumbukan harus mempunyai energi cukup (energi pengaktivasi) sebelum molekul-molekul tersebut dapat diubah menjadi produk. Berdasarkan anggapan ini, laju reaksi adalah

Laju = ^1/2         (2.2)

dan konstanta laju

            ^1/2

^1/2      (2.3)

Untuk molekul-molekul yang tidak sama dan

laju = ^1/2

^1/2

= ^1/2                                                (2.4)

Untuk molekul-molekul yang serupa (Dogra, 1999: 654-655).

Istilah kecepatan untuk benda-benda yang bergerak, seperti mobil,kereta api, dan sebagainya yang disebut kecepatan adalah jarak tempuh benda tiap satuan waktu, misalnya kecepata mobil (v) = 60 km/jam. Dalam reaksi kimia, tidak ada benda yang bergerak, melainkan perubahan suatu zat menjadi zat lain, mirip dengan sebuah gilingan padi yang mengubah menjadi beras (Syukri, 1999: 469).

0

waktu

konsentrasi A

konsentrasi B

Konsetrasi

Sama halnya seperti contoh di atas, dimana kecepatan gilingan pad ditentukan dari jumlah padi  yang habis atau jumlah beras yang habis atau jumlah beras yang dihasilkan per satuan waktu.

Gambar 2.1

untuk reaksi AàB dimana pereaksi (A) berkurang pada saat yang sama hasil reaksi (B) bertambah (Syukri, 1999: 469).

Dengan membandingkan persamaan-persamaan di atas dengan persamaan Arrhenius, faktor-faktor pra-eksponensial untuk dua jenis molekul adalah

            ^1/2                           (2.5)

di mana m_A, m_Badalah massa dari molekul  dan molekul , adalah jumlah     jari-jari molekul  dan molekul .  adalah faktor probabilitas, kurang dari atau sama dengan satu dan memperhitungkan geometri dari molekul atau arah pendekatan dari molekul-molekul yang bereaksi,  adalah jumlah molekul per c.c. sehingga satuan  adalah molekul^-1 c.c.s^-1 dan dapat diubah menjadi mol^-1dm³s^-1 dengan mengalikannya dengan suatu faktor  (yakni ) (Dogra, 1999: 654-655).

Laju atau konstanta laju yang dihitung dengan bantuan teori kompleks teraktivasi didasarkan pada (a) reaktan diubah menjadi suatu kompleks teraktivasi sebelum diubah menjadi produk dan (b) ada suatu kesetimbangan antara kompleks yang teraktivasi dan reaktan. Reaksi dapat dituliskan sebagai

*  Produk

dan konstanta laju yang dihitung dengan bantuan mekanika statistik (Dogra 1999: 656).

Sama halnya pada pargraf di atas, konstanta laju yang dihitung dengan bantuan mekanika statistik untuk pembentukan produk adalah

                                                     (2.6)

di mana  adalah koefisien transmisi, hampir sama dengan satu,  adalah fungsi partisi dan  adalah keadaan energi titik nol dari kompleks teraktivasi dan reaktan. Fungsi partisi  ditentukan sebagai

                                      (2.7)

Masing-masing fungsi partisi dapat dihitung dengan persamaan diatas. Jumlah derajat kebebasan vibrasi untuk kompleks teraktivasi adalah  untuk nonlinear dan  kompleks teraktivasi linear (satu derajat kebebasan adalah kurang dari molekul normal jika ini diubah menjadi pergerakkan translasi sepanjang koordinat reaksi) dan  atau  adalah derajat kebebasan vibrasi untuk molekul normal nonlinear dan molekul linear (Dogra, 656-657).

Data yang diperoleh dilakukan analisis regresi linier sederhana untuk mengetahui hubungan antara variabel yang diukur dengan lamapenyimpanan, persamaannya yaitu:

y = ax + b                    (2.8)

dimana :

 y = variabel yang diukur

x = masa simpan

a = nilai variabel yang diukur pada saat mulai disimpan

b = laju kerusakan (k)

nilai k yang diperoleh dari persamaan regresi diterapkan pada persamaan Arrhenius, yaitu:

k = ko.e-E/RT                                 (2.9)

dimana :

 k = konstanta penurunan mutu

ko= konstanta (tidak tergantung pada suhu)

E = energi aktivasi

T = suhu mutlak (C + 273)

R = konstanta gas, 1,986 kal/mol (Suradi, 2010: 3).

Untuk larutan non elektrolit dapat diperkirakan bahwa zat terlarut dapat digantikan oleh molalitasnya. Walaupun demikian, dalam larutan ionik, interkasi antara ion-ion begitu kuatnya sehingga hanya dapat membuat perkiraan ini di dalam larutan yang sangat encer (Atkins, 1990: 268).

 

Posted in: