MINE: Tugas Praktikum Kimia Fisika II

SAPONIFIKASI ETIL ASETAT

Saponifikasi merupakan proses hidrolisis basa terhadap
lemak dan minyak.Produknya, sabun yang terdiri dari garam asam-asam lemak.
Fungsi sabun dalamkeanekaragaman cara adalah sebagai bahan pembersih. Sabun menurunkantegangan permukaan air, sehingga memungkinkan air
untuk membasahi bahanyang dicuci dengan lebih efektif. Sabun bertindak sebagai
suatu zat pengemulsiuntuk mendispersikan minyak dan sabun teradsorpsi
pada butiran kotoran.(Keenan, 1980)

(kimiadahsyat.blogspot.com/10/11/2011

Grafik hubungan antara menit (t) dengan 1/(a-x) mmol

Reaksi penyabunan (saponifikasi) dengan menggunakan alkali adalah adalah reaksi trigliserida dengan alkali (NaOH atau KOH) yang menghasilkan sabun dan gliserin. Reaksi penyabunan dapat ditulis sebagai berikut :

C3H5(OOCR)3 + 3 NaOH -> C3H5(OH)3 + 3 NaOOCR

Reaksi pembuatan sabun atau saponifikasi menghasilkan sabun sebagai produk utama dan gliserin sebagai produk samping. Gliserin sebagai produk samping juga memiliki nilai jual. Sabun merupakan garam yang terbentuk dari asam lemak dan alkali. Sabun dengan berat molekul rendah akan lebih mudah larut dan memiliki struktur sabun yang lebih keras. Sabun memiliki kelarutan yang tinggi dalam air, tetapi sabun tidak larut menjadi partikel yang lebih kecil, melainkan larut dalam bentuk ion.

Konsentrasi Laju suatu reaksi dapat dinyatakan sebagai laju berkurangnya konsentrasisuatu pereaksi, atau sebagai laju bertambahnya konsentrasi suatu produk.

Kecepatan Reaksi

Kecepatan reaksi adalah
banyaknya konsentrasi (mol/liter) suatu zat yangdapat berubah menjadi
zat lain dalam setiap satuan waktu. Pada umumnya kecepatanreaksi akan besar bila konsentrasi pereaksi cukup besar. Dengan berkurangnyakonsentrasi
pereaksi sebagai akibat reaksi, maka akan berkurang pula kecepatannya.Secara
umum kecepatan reaksi dapat dirumuskan sebagai berikut :V = k (A)x(B)y

dimana :V = kecepatan reaksik = tetapan laju reaksix = orde reaksi terhadap zat Ay = orde reaksi terhadap zat B(x + y) = orde reaksi keseluruhan(A) dan (B) = konsentrasi zat pereaksi(Anonim, 2000).

Orde Rekasi

Orde reaksi adalah banyaknya faktor konsentrasi zat reaktan yangmempengaruhi kecepatan reaksi. Penentuan orde reaksi tidak dapat diturunkan daripersamaan reaksi tetapi hanya dapat ditentukan berdasarkan percobaan. Suatu reaksiyang diturunkan secara eksperimen dinyatakan dengan rumus kecepatan reaksi :v = k (A) (B)

Persamaan tersebut mengandung pengertian reaksi orde 1 terhadap zat A danmerupakan reaksi orde 2 terhadap zat B. Secara keselurahan reaksi tersebut adalahreaksi orde 3. Orde reaksi berkaitan dengan pangkat dalam hukum laju reaksi, reaksiyang berlangsung dengan konstan, tidak bergantung pada konsentrasi pereaksidisebut orde reaksi nol. Reaksi orde pertama lebih sering menampakkan konsentrasitunggal dalam hukum laju, dan konsentrasi tersebut berpangkat satu.

Tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui pengaruh variabel percobaan terhadap reaksi penyabunan etil asetat dengan NaOH, menghitung harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH, membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis reaksi penyabunan pada reaktor ideal aliran kontinyu

Kemudian manfaaat dari percobaan ini adalah agar mahasiswa dapat mengetahui pengaruh variabel percobaan terhadap reaksi penyabunan etil asetat dengan NaOH, dapat menghitung harga konstanta reaksi penyabunan (k) etil asetat dengan NaOH, dan dapat membandingkan hasil percobaan dengan perhitungan model matematis reaksi penyabunan pada reaktor ideal aliran kontinyu

Percobaan ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu batch dan kontinyu. Pada percobaan batch tidak ada input dan output. Sedangkan pada percobaan kontinyu ada 3 tahap:

Tahap pertama dimulai pada saat t=0 sampai terjadi overflow. Pada tahap ini outputnya sama dengan nol

Tahap kedua, pada tahap ini proses berjalan kontinyu, namun belum tercapai kondisi steady state. Pada tahap ini volume konstan sehingga dv/dt=0

Tahap ketiga proses berjalan dalam keadaan steady state dan akumulasi

Dalam percobaan ini terjadi reaksi:

CH₃COOC₂H₅+ NaOH ====> CH₃COONa + C₂H₅OH ∆H =-91091 j/mol

Karena harga ∆H nya bernilai negatif maka reaksi yang berlangsung adalah reaksi eksotermis yang menghasilkan panas.

Dalam percobaan RIAK ini ada beberapa faktor yang mempengaruhi harga konstanta kecepatan reaksi (k)

1.) Luas permukaan sentuh

Suatu reaksi mungkin melibatkan pereaksi dalam bentuk padat. Luas permukaan zat padat akan bertambah jika ukurannya diperkecil. Pada campuran pereaksi yang heterogen, reaksi hanya terjadi pada bidang batas campuran yang selanjutnya disebut bidang sentuh. Oleh karena itu, makin luas bidang sentuh makin banyak reaksi yang terjadi sehingga reaksi semakin cepat.

2.) Konsentrasi pereaksi

Konsentrasi berhubungan dengan frekuensi tumbukan. Semakin besar konsentrasi, semakin besar pula kemungkinan partikel saling bertumbukan sehingga reaksi semakin cepat dan harga k semakin besar.

3.) Suhu

Untuk dapat bereaksi, setiap partikel harus mencapai energi aktivasi. Dalam keadaan normal, hanya sebagian kecil molekul yang mencapai energi aktivasi. Jika suhu dinaikkan, energi molekul akan meningkat sehingga semakin banyak molekul yang mencapai energi aktivasi dan reaksi berlangsung lebih cepat. Peningkatan suhu juga menyebabkan molekul bergerak lebih cepat sehingga meningkatkan frekuensi tumbukan. Jika tumbukan yang terjadi semakin banyak, reaksi berlangsung semakin cepat.

Cara kerja praktikum ini adalah sebagai berikut:

1.) Batch

1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat, HCl, NaOH

2. Masukkan etil asetat dan NaOH dengan volume yang sama ke dalam reaktor batch

3. Ambil sampel beberapa ml tiap interval waktu tertentu, kemudian tambahkan indikator MO ke dalam sampel dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan.

4. Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa)

2.) Kontinyu

1. Siapkan reagen yang dibutuhkan: etil asetat, HCl, NaOH

2. Masukkan etil asetat dan NaOH ke dalam tangki umpan masing-masing.

3. Alirkan masing-masing reaktan ke dalam CSTR yang kosong dan menjaga konstan laju alirnya serta mereaksikannya.

4. Ambil sampel beberapa ml tiap interval waktu tertentu, kemudian tambahkan indikator MO ke dalam sampel dan titrasi dengan HCl sampai warna merah orange. Titrasi dihentikan sampai volume titran yang digunakan 3 kali konstan.

5. Dengan perhitungan dapat diperoleh nilai Ca (konsentrasi NaOH sisa)

Aplikasi dalam industri

1.) Untuk reaktor polimerisasi yang memproduksi polimer yang digunakan dalam produk plastik seperti pendingin polistirena

2.) Tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan pengaduk sistem gas inducing dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif peralatan absorbsi dll

Persamaan Laju

Mengingat pada reaksi kimia pereaksi A terurai menghasilkan produk B dan C

A + B C

Selama terjadi reaksi konsentrasi A berkurang dan saat itu pada saat itu konsentrasi B dan C meningkat.Bentuk grafik konsentrasi-waktu untu A diperlihatkan pada ganbar .

KONSENTRASI

WAKTU

Gambar 2.1 Bentuk kurva konsentrasi –waktu

Beberapa laju dihasilkan oleh perubahan pada pengukuran kuantitas dengan waktu, dan laju pada reaksi kimia digambarkan dalam hal perubahan konsentrasi pereaksi yang dihasilkan dengan waktu tertentu. Laju reaksi pada waktu t pada kurva menghasilkan slope dengan waktu, menghasilkan persamaan pengurangan konsentrasi A per waktu. Laju dapat juga menghasilkan persamaan meningkatnya konsentrasi B atau C per waktu.

laju reaksi kimia digambarkan sebagai laju peruraian atau hilangnya pereaksi atau laju pembentukan produk.

Gambar 2.1 menunjukkan bahwa laju reaksi perubahan selama reaksi. Laju pada saat maksimum ditunjukkan, sebagai berkurangnya proses reaksi. Pada saat itu didapatkan laju reaksi tergantung pada konsentrasi pereaksi, itu dapat dianggap konsentrasi A pada reaksi di atas berkurang.Sehingga,

dimana n adalah konstannta dikenal sebagai orde reaksi. Hubungan antara laju dan konsentrasi persamaan laju dan bentuk yang dapat dibuat

dimana kr adalah tetapan untuk beberapa reaksi tergantung temperatur dan disebut sebagai tetapan laju. Persamaan laju menyatakan bagaimana laju yang berbeda pada tahap-tahap dasar dengan konsentrasipereaksi; konsentrasi produk tidak melibatkan tanda.

Orde Reaksi

Jika reaksi di atas diperoleh secara percobaaan laju secara langsung banding dengan konsentrasi A, reaksi dikatakan orde pertama

(2.1)

jika laju yang diperoleh tergantung pada kuadrat konsentrasi A, reaksi dapat dikatakna orde kedua,

(2.2)

Untuk proses yang berbeda

A + B C + D

jika persamaan laju yang di dapat menjadi

(2.3)

reaksi adalah orde dua : orde pertama terhadap A dan orde pertama terhadap B

Secara umum untuk reaksi

A + B + C + … Produk

Laju =

(2.4)

Orde reaksi reaksinya adalah penjumlahan ekponn n₁ + n₂ + n₃ + … ; orde terhadap Aadalah n₁ , terhadap B adalah n₂ dan terhadap C adalah n₃ dan seterusnya.

Tetapan Laju

Konstanta laju yang ada digunakan untuk mengukur laju reaksi kimia pada temperatur tertentu. Itu penting untuk menentukan bahwa satuan tetapan laju tergantung pada oder reaksi.

Sebagai contoh, persamaan laju orde pertama adalah

sehingga

oleh karena itu, untuk semua proses orde pertama, satuan tetapan laju yang dimiliki k_r adalah waktu^-1

Untuk reaksi orde dua persamaan laju bentuknya adalah

Laju = k_r (konsentrasi)²

Sehingga tetapan laju orde dua memiliki satuan konsentrasi^-1 waktu^-1 , sebagai contoh dm³ mol^-1 s^-1 .

Secara umum tetapan laju untuk reaksi orde ke-n memiliki satuan (konsentrasi)¹^-n waktu^-1 .Dari satuan ini dapa dilihat bahwa bentuk satuan untuk reaksi orde nol adalah mol dm^-3 s^-1 dan untuk reaksi orde tiga adalah dm⁶ mol^-2 s^-1

Penentuan Orde Reaksi dan Tetapan Laju

Sejauh ini persamaan laju yang digunakan adalah semua permaan differensial. Jika grafik konsentrasi waktu digambarkan seperti gambar 2.1, laju reaksi diukur secara langsung dari slope pada grafik. Tangen A adalah gambar pada kurva pada titik-titik yang berbeda dan diperoleh -dc/dt. Slope awal pada grafik ini menghasilkan laju awal, dan untuk proses orde dua persamaan 2.4 menjadi

(laju) _{r = 0} = k_r[A]₀[B]₀

dimana [A]₀dan [B]₀ adalah konsentrasi awal A dan B. Satu contoh yang digunakan pada cara ini untuk menentukan tetapan laju yang digambaran pada bab3.

Saat pengukuran laju awal tidak mudah, itu leih baik untuk mengintegrasi persamaan laju.Integrasi persaman laju menghasilkan hubungan antara tetapan laju dan laju perubahan kimia untuk beberapa reaksi.Bentuk persamaan tegantung pada orde reaksi.Kesimpulan bentuk hukum laku yang berbeda diberikan pada tabel 2.1 hal 24.

Persamaan Laju Integrasi Oder Pertama

Nilai a-x ditentukan secara percobaan dengan satu metode yang digambarkan pada bab 3 dimana semua percobaan kinetika pada waktu t yang berbeda. Nilai-nilai tersebut disubtitusikan pada persamaan 2.7 dan nilai rata-ratatetapan laju dapat ditentukan

Dari persamaan 2.7 dapat dilihat bahwa gambar pada log₁₀ (a/a-x) dengan t akan diperoleh garis lurus dengan persamaan slope k_r/2,303 jika reaksi orde pertama.Persamaan 2.7 dapat disusun kembali menghasilkan

(2.8)

gambar pada log₁₀ (a/a-x) dengan t akan diperoleh garis lurus dengan persamaan slope -k_r/2,303. Jika data laju yang didapat menghasilkan gambar yang lurus pada reaksi orde pertama, dan tetapan laju ditentukan dari slope. Secara grafik penentuan Kr lebih memuaskan daripada metode (i).

Untuk proses orde pertama, waktu yang dibutuhkan konsentrasi pereaksi berkurang dengan fraksi tertentu dari konsentrasi awal yang tidak bergantung konsentrasi awal

Persamaan Laju integrasi orde ke dua

Reaksi meliputi dua preaksi

Mengingat reaksi

A + B Produk

Misalkan pada tahap awal konsentrasi A dan B menjadi a dan b. Misalkan x pengurangan konsentrasi A dan B pada waktu t. Pada waktu t konsentrasi A dan B berturut-turut menjadi a - x dan b - x. Persamaan laju