Kimia Fisika 2 ||Penentuan Tetapan Laju Reaksi Hidrolisis Larutan Gula||

Tujuan

Dapat mempelajari kinetika reaksi orde pertama.

Dapat menentukan tetapan laju reaksi hidrolisis larutan gula.

Dasar teori

Laju reaksi didefinisikan sebagai perubahan konsentrasi per satuan waktu atau pengurangan konsentrasi reakstan atau penambahan konsentrasi produk per satuan waktu.

aA + bB + … → pP + qQ + ….

v = -   = -   = … =   =   = …. = k[A]m [B]n

v = laju reaksi

a,b,….,p,q,…. = koefisien stoikiometri

k = konstanta laju reaksi

m,n,…. = orde reaksi terhadap A,B,….

Jika reaksi kimia mengikuti reaksi orde pertama, laju reaksinya berbanding langsung dengan konsentrasi reaktan. Misalnya pada reaksi hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa dengan katalis asam.

C12H22O11 + H2O  C6H12O6 + C6H12O6

Sukrosa                                glukosa     fruktosa

Apabila konsentrasi sukrosa dinyatakan sebagai [A] maka persamaan laju reaksinya dapat dinyatakan sebagai :

v = -  = k[A]

jika diintegrasikan dan diketahui pada t = 0, [A] = [A]0

ln  = -kt      atau     ln [A] – ln [A]0 = -kt

k =  ln

jika persamaan diatas dinyatakan dalam logaritma, maka

log  =         atau log [A] – log [A]0 =

hubungan antara ln [A] atau log [A] terhadap t merupakan suatu garis lurus.konstanta laju reaksi (k) ditentukan dari gradient persamaan garis lurus yang diberikan.

Tetapan kecepatan reaksi hidrolisis sukrosa dapat diikuti dengan mengamati daya optis aktifnya menggunakan polarimeter. Sukrosa dan glukosa dapat memutar bidang polaritas ke kanan, sedang fruktosa dapat memutar bidang polarisasi ke kiri lebih besar dari pada glukosa. Selama reaksi berjalan konsentrasi fruktosa makin lama makin bertambah banyak, maka perputaran bidang polarisasi selama reaksi akan berlangsung ke kiri.

Tetapan kecepatan reaksi (k) dari hidrolisis larutan gula ditentukan dengan menggunakan hubungan persamaan diatas tadi.

k =  ln   atau k =  log

besarnya konsentrasi sukrosa mula-mula [A]0 setara dengan selisih antara sudut putar fruktosa mula-mula ( dengan sudut putar pada t1 (. Konsentrasi sukrosa pada waktu t atau [A] sama dengan selisih antara sudut putar fruktosa pada t2 (α2) dengan sudut putar t1 (α1).

k =  log

grafik log  linear terhadap t, sehingga harga konstanta laju reaksi (k) = slope x 2,303.

Alat

1. Labu takar 50 mL
2. Gelas arloji
3. Pipet tetes
4. Gelas ukur 25 mL
5. Pipet ukur 5 mL
6. Gelas piala 100 mL
7. Erlenmeyer 100 mL
8. Corong
9. Botol
10. Pemanas spritus
11. Kaki tiga dan kasa
12. Polarimeter
13. Neraca analitik
14. IV.      Bahan
15. Sukrosa
16. HCl pekat (37% b/b, massa jenis 1,187 kg/L)
17. Akuades
18. Kertas saring whathman 41

Langkah kerja

Pembuatan larutan sukrosa 20%

1. Timbang 10 g sukrosa menggunakan gelas arloji dan dilarutkan dengan 25 mL akuades dan aduk hingga homogeny.
2. Pindahkan larutan ke labu takar 50 mL dan tambahkan akuades hingga batas tanda.
3. Gojog hingga homogen dan saring dengan kertas saring whathman 41.

Penentuan tetapan laju reaksi hidrolisis larutan gula

1. Kalibrasi alat polarisasi dengan cara mencari titik nol beberapa kali.
2. Masukkan 25 mL larutan sukrosa 20% ke dalam tabung polarimeter dan tentukan sudut putarnya. Amati dan catat sudut ptarnya sebagai sudut putar fruktosa mula-mula (α0).
3. Masukkan 25 mL larutan sukrosa ke dalam Erlenmeyer 250 mL kemudian tambahkan 25 mL larutan HCl 1 N. hidupkan stopwatch tepat pada saat pencampuran larutan tersebut.
4. Masukkan campuran ke dalam tabung polarimeter dan ukurlah sudut putar larutan sukrosa pada t= 10; 20; 30; 40 dan 50 menit. Amati dan catat sudut putarnya sebagai sudut putar fruktosa pada t 1-5 (α1-5).
5. Masukkan kembali campuran ke dalam Erlenmeyer kemudian panaskan dengan lampu spritus dan didihkan selama 10 menit. Setelah itu didinginkan dengan air kran.
6. Setelah mencapai suhu kamar masukkan ke dalam tabung polarimeter. Amati dan catat sudut putarnya sebagai sudut putar fruktosa pada t~ (α~).

 Pembahasan

Polarimeter adalah alat yang didesain untuk mempolarisasikan cahaya dan kemudian mengatur sudut rotasi bidang polarisasi cahaya oleh suatu senyawa aktif optis yang prinsip kerjanya berdasarkan pada pemutaran bidang polarisasi (Anonim, 2010). Menurut anonym (2010), besarnya perputaran bidang polarisasi tergantung pada : struktur molekul, panjang gelombang, temperature, konsentrasi, panjang pipa polarimeter, banyaknya molekul pada jalan cahaya dan pelarut.

Monosakarida yang sering disebut gula sederhana adalah satuan karbohidrat yang tersederhana, mereka tidak dapat dihidrolisis menjadi karbohidrat yang lebih kecil. Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer, dan sebagainya dan akhirnya polimer. Dimer-dimer disebut disakarida. Sukrosa adalah suatu disakarida yang dapat dihidrolisis menjadi satu satuan glukosa dan satu satuan fruktosa. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal sebagai gula pasir. Reaksi hidrolisis glukosa adalah:

1 sukrosa → 1 glukosa + 1 fruktosa

Pada percobaan kali ini akan dilakukan hidrolisis sukrosa dan menghasilkan glukosa dan fruktosa sesuai dengan reaksi:

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H8O6

Sukrosa                           glukosa        fruktosa

Untuk menghitung konstanta kecepatan reaksi hidrolisis sukrosa digunakan polarimeter, yang berdasarkan pemutaran bidang polarisasi dimana sukrosa dan glukosa memutar bidang polarisasi ke kanan (rotasi positif) dan fruktosa memutar bidang polarisai ke kiri (rotasi negative). Sehingga selama reaksi berjalan konsentrasi fruktosa makin lama makin bertambah banyak, maka perputaran bidang polarisasi selama reaksi akan terus ke kiri.

Langkah-langkah yang dilakukan mula-mula mengukur sudut putar dari akuades yang dijadikan sebagai blanko. Air digunakan sebagai larutan blanko karena air tidak dapat memutar bidang polarisasi. Selanjutnya dilakukan pengukuran sudut putar dari larutan sukrosa 20% dan hasil pengukurannya dijadikan α0 yang sebesar 25,45 derajat. Kemudian dilanjutkan pengukuran sukosa yang telah ditambahkan dengan HCl yang berfungsi sebagai katalis dan menghasilkan suatu reaksi :

Sukrosa + air  glukosa + fruktosa

Dengan waktu yang berbeda yaitu 10 ; 20; 30; 40 menit. Bila cahaya dilewatkan dalam larutan sukrosa dan fruktosa maka cahaya akan dibelokkan dengan sudut putar tertentu. Adanya prisma nikol dalam polarimeter separuh dari berkas cahaya hasil polarisasi tampak sebagai bayangan gelap, sedangkan berkas cahaya yang separuhnya lagi melistas melalui jendela pelindung dari sampel kemudian melalui analyzer nikor untuk sampai pada mata pengamat. Dai hasil percobaan diketahui jika larutan sukrosa dan fruktosa mampu memutar cahaya polarisasi. Hal ini menandakan bahwa larutan sukrosa dan fruktosa memilki atom C asimetris (yaitu atom C yang mengikat empaat gugus yang berbeda-beda sehingga dapat dikatakan kedua larutan tersebut mempunyai sifat optis aktif.

Hal penting yang harus diperhatikan pada saat praktikum yaitu pada pengisian tabung atau kuvet tidak boleh menghasilkan gelembung udara sebab gelembung udara akan membentuk cekungan pada larutan sehingga dapat mempengaruhi intensitas cahaya yang terpolarisasi yang akibatnya berpengaruh pada besarnya sudut putar suatu sampel. Besarnya sudut putar suatu sampel bergantung pada jenis senyawa, suhu, panjang gelombang, cahaya terpolarisasi dan konsentrasi. Setelah diukur pada waktu 40 menit selanjutnya sampel dipanaskan selama 10 menit untuk mempercepat reaksi hidrolisis sukrosa dan didinginkan kemudian diukur kembali dengan polarimeter sebagai α~.

Dari hasil pengukuran diperoleh besarnya sudut putar sukrosa 20% pada t 10, 20, 30 dan 40 menit masing-masing sebesar 17,4 derajat; 11,2 derajat; 16,35 derajat; 13,05 derajat. Dari hasil menunjukkan semakin lama waktu pengukuran sudutnya semakin kecil ini menunjukkan semakin banyak fruktosa yang dihasikan dari hidrolisis sukrosa.

Prinsip kerja alat polarimeter ini sendiri adalah sinar yang datang dari sumber cahaya akan dilewatkan melalui prisma terpolarisasi kemudian diteruskan ke sel yang berisis larutan. Dan akhirnya menuju prisma terpolarisasi kedua (analyzer). Prisma terpolarisasi atau polarizer tidak dapat diputar-putar sedangkan analyzer dapat diatur atau diputar-putar sesuai prosedur. Jika zat bersifat optis aktif ditempatkan pada sel dan ditempatkan diantara prisma terpolarisasi maka sinar akan ditransmisikan.

Reaksi hidrolisis sukrosa pada dasarnya termasuk ke dalam reaksi orde dua :

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H8O6

Karena konsentrasi air konstan maka (-d[C12H22O11])/dt = k [H2O][C12H22O11] = k1 [C12H22O11] maka reaksi hidrolisa sukrosa dapat digolongkan ke dalam reaksi orde satu

Ln [C12H22O11]0/[C12H22O11]t = k1t atau k1 = 1/t ln [C12H22O11]0/[C12H22O11]t.

Dari hasil percobaan didapat data α0 = 25,45 derajat; α1 = 17,4 derajat; α2 = 11,2 derajat; α3 = 156,35 derajat; α4 = 13,05 derajat dan α~ = 11,45 derajat. Kemudian dibuat grafik dengan log  sebagai y versus t sebagai x dan didapat persamaan regresi linearnya yaitu y = 0,0224 x – 0,1729 sehingga dapat ditentukan harga k dengan cara:

k = slope x 2,303

k = 0,0224 x 2,303

   = 0,0515% /  menit

Kesimpulan

Reaksi larutansukrosa 20% merupakan reaksi orde 1 dengan persamaan regresi y = 0,0224x – 0,1729 diperoleh harga k = 0,0515% per menit dan R kedrat = 0,7261.

Daftar pustaka

Anonym, 2010, pemakaian polarimetr, http://www.scribd.com/doc/5006057/polarimeter.html, diakses pada tanggal 10 desember 2012.

Khopkhar, S.M., 2008, konsep dasar kimia analitik, Jakarta: UI-Press.

Posted by CLAS ID