PERCOBAAN V hidrogen peroksida dengan asam iodida

  

PERCOBAAN V

Judul Percobaan : REAKSI HIDROGEN PEROKSIDA DENGAN ASAM

  IODIDA

  

Tujuan : Mempelajari kinetika reaksi dari hidrogen peroksida

dengan asam iodida. Hari / tanggal : Senin / 18 November 2008. Tempat : Laboratorium Kimia PMIPA FKIP Unlam Banjarmasin.

I. DASAR TEORI

  Kalium Permanganat telah banyak dipergunakan sebagai agen pengoksidasi selama lebih dari 100 tahun. Satu tetes 0,1 N KMnO 4 memberikan warna merah muda yang jelas pada larutan yang biasa dipergunakan dalam sebuah titrasi. Warna ini dipergunakan untuk mengindikasi kelebihan reagen tersebut.

  Reaksi yang paling umum dalam laboratorium adalah reaksi yang terjadi dalam larutan-larutan yang bersifat amat asam, 0,1 N atau lebih besar.

  2+

  MnO + 5e + 8H → Mn + 4H O E = + 1,51 volt

  4

  2 Banyak reagen pengoksidasi yang kuat dapat dianalisis dengan menambahkan KI dan mentitrasi iodin yang dibebaskan. Karena banyak agen pengoksidasi membutuhkan suatu larutan asam untuk bereaksi dengan iodin, natrium tiosulfat biasanya digunakan sebagai titrannya.

  Reaksi hidrogen peroksida dengan kalium iodida dalam suasana asam dan dengan adanya natrium tiosulfat, maka peroksida akan membebaskan iodium yang berasal dari kalium iodida yang telah diasamkan dengan asam sulfat. Kecepatan reaksi sangat tergantung kepada peroksida, kalium iodida dan asamnya.

  Bila reaksi ini merupakan reaksi irreversible (karena adanya natrium tiosulfat yang akan merubah iodium bebas menjadi asam iodida kembali). Kecepatan reaksi yang terjadi besarnya seperti pada reaksi pembentukannya, sampai konsentrasi terakhir tidak berubah. Pada percobaan ini kecepatan reaksi hanya bergantung pada berkurangnya konsentrasi hidrogen peroksidanya saja sehingga reaksi ini mengikuti reaksi orde pertama.

  Pada larutan yang mempunyai keasaman tinggi atau kadar iodida yang tinggi akan didapatkan kecepatan reaksi yang lebih besar. Untuk menghitung kecepatan reaksi yang penjabarannya dapat dihitung yang memerlukan besarnya konstanta kecepatan reaksi adalah sebagai berikut:

  dC  n  k C dt

  Untuk reaksi orde 1, n =1, hasil integrasi didapatkan:

  dC  k dt

   C

  Ln C = -kt

  Ct ln kt  

  Co

1 Ct

  1 Co         k ln atau k ln

             t Co t C

         

  Dimana Co = konsentrasi mula-mula Ct = konsentrasi setelah t detik

  Di dalam percobaan ini volume tiosulfat yang dititrasi sebanyak (b) merupakan jumlah peroksida yang bereaksi selama t detik, maka konsentrasi peroksida setelah t detik besarnya adalah: (a-b).

  Jika a adalah banyaknya tiosulfat yang setara dengan peroksida saat t atau o mula-mula, persamaannya menjadi:

  1 a     k ln

       t a b

      

  Ln (a-b) = -kt + ln a Dengan membuat grafik ln (a-b) versus t maka akan didapat –k sebagai angka arah dari grafik lurus tersebut (gradient), sehingga harga k dapat ditentukan.

  Reaksi reduksi adalah reaksi penangkapan elektron atau reaksi terjadinya penurunan bilangan oksidasi. Sedangkan reaksi oksidasi adalah pelepasan elektron atau reaksi terjadinya kenaikan bilangan oksidasi. Jadi, reaksi redoks adalah reaksi penerimaan elektron dan pelepasan elektron atau reaksi

  Hidrogen Peroksida

  Hidrogen peroksida dengan rumus kimia H O ditemukan oleh Louis Jacques Thenard di tahun 1818. Senyawa ini merupakan bahan kimia anorganik yang memiliki sifat oksidator kuat. Bahan baku pembuatan hidrogen peroksida adalah gas hidrogen (H ) dan gas oksigen (O ). Teknologi yang banyak digunakan

  2

  2 di dalam industri hidrogen peroksida adalah auto oksidasi Anthraquinone.

  Hidrogen peroksida (H

  2 O 2 ) adalah cairan bening, agak lebih kental daripada kuat. Sifat terakhir ini dimanfaatkan manusia sebagai bahan

  Hidrogen peroksida dijual bebas, dengan berbagai merek dagang dalam konsentrasi rendah (3-5%) sebagai pembersih luka atau sebagai pemutih gigi (pada konsentrasi terukur). Dalam konsentrasi agak tinggi (misalnya merek dagang Glyroxyl) dijual sebagai pemutih pakaian dan disinfektan. Penggunaan hidrogen peroksida dalam kosmetika dan makanan tidak dibenarkan karena zat ini mudah bereaksi (oksidan kuat) dan korosif

  H

  2 O 2 larut dengan sangat baik dalam air. Dalam kondisi normal hidrogen peroksida sangat stabil, dengan laju dekomposisi yang sangat rendah. Pada saat mengalami dekomposisi hidrogen peroksida terurai menjadi air dan gas oksigen, dengan mengikuti reaksi eksotermis berikut:

  H

  2 O

  2 O 2 + H

  2 O + kalor (panas) Oksidator ini dapat dipakai dalam bentuk garam natrium peroksida padat maupun dalam bentuk larutan encernya dalam asam. Paro-reaksi hidrogen peroksida dalam larutan yang bersifat asam dapat dirumuskan sebagai berikut;

• H O + 2H + 2e 2H O E = 1,78 V

  2

  2

  2 Sedangkan kelebihan pereaksi ini dapat dihilangkan dengan pendidihan.

  Indikator Kanji

  Warna dari sebuah larutan iodin 0,1 N cukup intens sehingga iodine dapat bertindak sebagai indikator bagi dirinya sendiri. Iodine juga memberikan warna ungu atau violet yang intens untuk zat-zat pelarut seperti karbon tetraklorida dan kloroform, dan terkadang kondisi ini dipergunakan dalam mendeteksi titik akhir dari titrasi-titrasi. Namun demikian, suatu larutan (penyebaran koloidal) dari kanji lebih umum dipergunakan, karena warna biru gelap dari kompleks iodine-kanji bertindak sebagai suatu tes yang amat sensitive untuk iodine. Mekanisme pembentukan kompleks yang berwarna ini tidak diketahui, namun ada pemikiran bahwa molekul-molekul iodine tertahan di permukaan β-amylose, suatu konstituen dari kanji. Larutan-larutan kanji dengan mudah dekomposisinya oleh bakteri, dan biasanya sebuah substanti, seperti asam borat, ditambahkan sebagai bahan pengawet.

  Natrium Tiosulfat

  Kristal natrium tiosulfat dengan rumus kimianya Na

  2 S

  2 O 3 .5H

  2 O, meskipun garam natrium tiosulfat mudah diperoleh dalam keadaan murni, tetapi oleh karena kandungan air kristalnya tidak dapat diketahui dengan tepat sehingga larutannya tidak dapat digunakan sebagai larutan standar primer, artinya untuk menjadi larutan standar, larutan natrium tiosulfat harus distandarisasikan dahulu menggunakan larutan standar lain (primer) seperti K Cr O , KIO , Cu dan lain-

  2

  2

  7

  3 lain.

  Natrium tiosulfat umumnya dibeli sebagai pentahidrat Na

  2 S

  2 O 3 .5H

  2 O, dan larutan-larutannya distandardisasi terhadap sebuah standar primer. Larutan-larutan tersebut tidak stabil pada jangka waktu yang lama, sehingga boraks atau natrium karbonat seringkali ditambahkan sebagai bahan pengawet.

  Iodin mengoksidasi tiosulfat menjadi ion tetrationat:

• 2- 2-

  I + S + 2 S O → 2I O

  2

  2

  3

  4

  6 Reaksinya berjalan cepat, sampai selesai dan tidak ada reaksi sampingan.

  Berat ekivalen dari NaS

  2 O 3.

  5H 2 0 adalah berat molekulernya 248,17, karena satu elektron persatu molekul hilang. Jika pH dari larutan diatas 9, tiosulfat teroksidasi secara parsial menjadi sulfat:

  2- 2- + -

  4I + S O + 5 H O → 8I + 2SO + 10H

  2

  2

  3

  2

  4 Dalam larutan yang netral, atau sedikit alkalin, oksidasi menjadi sulfat tidak muncul, terutama jika iodin dipergunakan sebagai titran. Banyak agen pengoksidasi kuat, seperti garam permanganat, garam dikromat, dan garam serium (IV), mengoksidasi tiosulfat menjadi sulfat, namun reaksinya tidak kuantitatif.

II. ALAT DAN BAHAN

  Alat – alat yang digunakan yaitu :

• Buret 50 ml : 1 buah
• Labu Erlenmeyer 500 ml : 1 buah
• Labu Erlenmeyer 100 ml : 1 buah
• Gelas ukur 250 ml : 1 buah
• Gelas ukur 100 ml : 1 buah
• Spatula : 1 buah
• Stopwatch : 1 buah
• Labu pengenceran 50 ml : 1 buah
• Pengaduk magnet : 1 buah
• Neraca analitik

  : 1 buah

• Pipet tetes : 1 buah
• Gelas kimia : 1 buah
• Kaca arloji : 1 buah
• Stirrer : 1 buah
• Statif : 1 buah
• Klem : 1 buah Bahan - bahan yang digunakan yaitu :
• Hidrogen peroksida 3%
• Asam sulfat 2 N  Kalium Permanganat 0,1 N  Kalium iodida kristal

• Asam sulfat pekat
• Natrium tiosulfat 0,1 N  Larutan kanji
• Aquadest

III. PROSEDUR KERJA 1. Mencari ekivalen hidrogen peroksida dengan tiosulfat.

  Mengencerkan 10 mL hidrogen peroksida menjadi 100 mL.

  a. Mengambil 10 mL dari pengenceran itu, menambahkan 10 mL asam sulfat 2 N dan menitrasi dengan larutan kalium permanganat 0,1 N.

  b. Mengambil 100 mL kalium permanganat 0,1 N memasukkan ke dalam Erlenmeyer 100 mL yang telah berisi 2 gram kalium iodida dalam 20 mL air dan 1 mL asam sulfat pekat, kemudian menitrasi dengan natrium tiosulfat sampai berwarna ungu permanen.

2. Kecepatan reaksi

  a. Mengisi buret dengan larutan standart tiosulfat

  b. Membuat 2 macam larutan menjadi berikut:

  1. Memipet 1 ml dari hidrogen peroksida 3,5%, memasukkan ke dalam labu takar 50 ml, menambahkan aquades hingga batas (campuran A)

  2. Menuangkan 250 ml aquades ke dalam elenmeyer 500 ml lalu menambahkan 15 ml asam sulfat 2N, menambahkan 1,5 ml larutan kanji dan menmbahkan pula 0,75 gram kalium iodida, mengaduk larutan hingga homogen (campuran B)

  Sebelum mulai pengamatan menambahkan 2 mL tiosulfat dari buret ke dalam larutan campuran B, kemudian menambahkan dengan cepat campuran A dan campuran B dan mencatat waktunya saat itu dengan stopwatch. Mengaduk larutan itu dengan pengaduk magnet. Bila tiosulfat yang ditambahkan telah habis bereaksi, kelebihan iodium yang terjadi akan merubah larutan menjadi berwarna biru. Mencatat waktu terjadinya warna biru ini, kemudian menambahkan lagi beberapa mL tiosulfat lagi, mengamati perubahan warnanya lagi dan seterusnya sampai tiosulfat dalam buret habis (penambahan tiosulfat tiap satu menit sekali). Selama mengamati lamanya waktu bereaksi dari awal sampai terjadinya setiap perubahan larutan itu.

IV. HASIL PENGAMATAN

  No Variabel yang diamati Hasil pengamatan

  1 Mencari ekivalen hidrogen

  peroksida dengan tiosulfat

  a. Mencampur 10 mL H O + 10 Larutan homogen

  2

  2 mL H

  2 SO

  4

  2N Menetesi larutan dengan KMnO yang diperlukan 4 tetes =

  4 KMnO 0,1 N sampai terjadi larutan menjadi berwarna ungu

  4 perubahan warna muda

  b. - 2 gram KI + 20 mL air - Larutan homogen

• 2 gram KI + 20 mL air + 1 mL - Ada gas, larutan berwarna kuning H

  2 SO 4 - larutan berwarna coklat

• Larutan + 10 mL KMnO kehitaman

  4

• volume Na S O = 16 mL

  2

  2

  3

• Menitrasi larutan dengan natrium tiosulfat

  2 Kecepatan reaksi

  a. Mencampur 1 mL H O 3% + - larutan homogen

  2

  2 batas

  b. 250 mL aquadest + 15 mL - larutan homogen, suhu tak H SO

  2 N + 1,5 mL larutan berubah

  2

  4 kanji + 0,75gram KI (larutan B) Larutan B + 2 mL tiosulfat - larutan homogen

  c. Larutan A + larutan B dengan - Tidak terjadi perubahan cepat d. Menambahkan 2 mL tiosulfat - Tidak terjadi perubahan sambil mengaduk dengan pengaduk magnet dengan jeda waktu tiap penambahan 1 menit e. Menambahkan 36 mL tiosulfat - larutan menjadi keruh sambil mengaduk dengan pengaduk magnet dengan jeda waktu tiap penambahan 1 menit (18 menit)

  f. Penambahan 40 ml tiosulfat larutan semakin keruh - dengan waktu 20 menit g. Penambahan 50 ml tiosulfat - larutan putih keruh dengan waktu 25 menit

V. ANALISIS DATA

  1. Mencari ekivalen hidrogen peroksida dengan natrium tiosulfat. Pada percobaan awal dilakukan untuk menentukan konsentrasi H O

  2 N

  2

  2 dan kemudian menitrasinya dengan KMnO sampai larutan berwarna ungu muda

  4 permanen. KMnO yang diperlukan untuk menghasilkan perubahan warna adalah

  4 4 tetes atau 0,2 ml. Yang artinya pada volume ini telah telah tercapai titik ekivalen dimana semua KMnO dan H O tepat habis bereaksi. Penambahan H SO bertujuan untuk mempercepat reaksi karena reaksi dengan KMnO berjalan cepat

  4 pada suasana asam serta reaksi tidak balik atau reversible.

  Kalium permanganat merupakan oksidator kuat sehingga pada suasana asam akan 2+ tereduksi menjadi Mn menurut reaksi berikut :

• 2+

  MnO 4 + 5e + 8H → Mn + 4H

  2 O Eº = +1,51 V Permanganat bereaksi secara cepat dengan banyak reduktor berdasarkan reaksi ini. Dalam percobaan ini yang bertindak sebagai sebagai reduktor adalah

  H O . Persamaan reaksi reduksi H O adalah sebagai berikut:

  2

  2

  2

  2

  H

  2 O 2 → 2H + O 2 + 2e Eº = +1,78 V Dari reaksi diatas terlihat bahwa H O akan teroksidasi menjadi oksigen

  2

  2 bebas (O ).

  2 Secara lengkap reaksi yang terjadi antara H

  2 O 2 dengan KMnO 4 dapat ditulis sebagai berikut:

  2+ MnO + 5e + 8H → Mn + 4H O (x2)

  4

  2

  2 O 2 → 2H + O 2 + 2e (x5)

• H
• 2+

  2MnO 4 + 16H + 10e → 2Mn + 8H

  2 O

  5H O

• → 10H + 5O + 10e

  2

  2

  2 2+

  2MnO + 5 H O + 6H → 2Mn + 5O + 8H O

  4

  2

  2

  2

  2 Dari reaksi tersebut dapat dihitung normalitas H O yang dititrasi adalah

  2

  2

• 4 sebesar 8x 10 .

  Pada percobaan kedua yaitu menitrasi dengan tiosulfat larutan dari campuran antara 2 g KI, 20 mL aquadest, 1 mL H SO pekat dan 10 mL KMnO ,

  2

  4

  4 yang bertujuan untuk menentukan konsentrasi Na S O . Setelah pencampuran

  2

  2

  3 larutan berwarna coklat kehitaman dan terasa hangat yang ditimbulkan karena reaksi eksoterm yaitu pada saat sebelum titrasi. Setelah dititrasi larutan berubah warna menjadi berwarna coklat muda setelah penambahan 16 mL Na S O . Hal

  2

  2

  3 ini menunjukkan bahwa iodin telah habis bereaksi dengan tiosulfat.

  Oleh karena klarutan ditambahkan asam sulfat maka suasana larutan menjadi asam. Sehingga reaksi yang terjadi adalah iodin mengoksidasi tiosulfat menjadi ion tetradionat :

  2- 2- I + 2 S O → 2I + S O

• 2

  2

  3

  4

  6 Dalam larutan yang bersifat asam, permanganat akan tereduksi menjadi 2+

  Mn , sedangkan iod akan teroksidasi menjadi I 2 . Persamaan reaksinya sebagai berikut:

• 2+

  MnO + 5e + 8H → Mn + 4H O (x2)

  4

  2

• 2I → I

  2 + 2e (x5)

• 2+

  2MnO + 16H + 10e → 2Mn + 8H O

  4

  2

• 10I → 5I + 10e

  2 2+ + - -

  2MnO 4 + 10I + 16H → 2Mn + 5I 2 + 8H

  2 O Pada saat larutan berwarna coklat muda, ini menunjukkan bahwa iodin telah habis bereaksi dengan tiosulfat. Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

• 2+
• 4

  2MnO + 10I + 16H → 2Mn + 5I + 8H O (x1)

  2

  2 2- - 2-

  I 2 + 2 S

  2 O 3 → 2I + S

  4 O 6 (x5)

• 2+ + -

  2MnO + 10I + 16H → 2Mn + 5I + 8H O

  4

  2

  2 2- 2-

• 2

  5I + 10 S O → 10I + 5S O

  2

  3

  4

  6 2- 2+ 2- -

• 4 + 10 S

  2MnO

  2 O 3 + 16H → 2Mn + 5S

  4 O 6 + 8H

  2 O Dari persamaan reaksi tersebut dapat ditentukan normalitas natrium tiosulfat

  (Na

  2 S

  2 O 3 ) yang digunakan untuk menitrasi. Dari perhitungan didapatkan bahwa normalitas natrium tiosulfat (Na

  2 S

  2 O 3 ) yang digunakan adalah 0,0125 N.

2. Kecepatan reaksi

  Dalam percobaan ini ada 2 campuran yang dibuat. Yaitu campuran A yang merupakan reaksi antara H

  2 O 2 dengan aquadest yang menghasilkan warna bening.

  Selanjutnya campuran B terdiri atas aquadest, asam sulfat, larutan kanji dan kalium iodida. Larutan yang dihasilkan pada campuran B yaitu bening dan homogen. Kemudian penambahan 2 mL Na

  2 S

  2 O 3 pada larutan B tetap menjadikan larutan bening . Penambahan Na S O pada larutan B bertujuan agar iodium tidak

  2

  2

  3 mudah menguap, Na S O berfungsi sebagai zat baku. Sedangkan penambahan

  2

  2

  3 asam sulfat bertujuan agar iodium mudah dioksidasi.

  Secara teoritis reaksi kalium permanganat dengan kalium permanganat dengan kalium iodida, larutan kanji dan asam sulfat dalam 20 mL air, menghasilkan larutan yang berwarna coklat kemerahan. Setelah dititrasi dengan natrium tiosulfat tahap demi tahap akan menjadi berwarna bening. Larutan berwarna bening ini terjadi karena pada akhir reaksi terbentuk larutan on tetrationat yang tidak berwarna.

  Reaksi pembentukan ion tetrationat dar i oksidasi iodine terhadap natrium tiosulfat: 2- - -

  I + 2S O

  2I + S O

  2

  2

  3

  4

  6 Ion iodium akan tereduksi menjadi ion yang bebas. Pada saat larutan ditambahkan dengan larutan tiosulfat, larutan yang semula berwarna coklat kemerahan menjadi berwarna bening, ini berarti iodida telah bereaksi dengan tiosulfat untuk menghasilkan ion iodium bebas.

  Keberadaan ion iodium bebas ini akan bereaksi dengan larutan kanji menghsailkan warna biru. Iodin dan kanji akan membentuk suatu kompleks yang berwarna biru gelap. Pembentukan kompleks yang berwarna biru ini karena molekul-molekul iodin tertahan di permukaan β-amylose, suatu konstituen dari kanji.

  Pada percobaaan yang dilakukan terjadi kegaagalan karena kemungkinan adanya kesalahan dalam prosedur. Seharusnya pencampuran campuran A pada campuran B dilakukan dengan cepat, namun pada percobaan ini ada jeda waktu yang lumayan lama saaat pencampurannya. Oleh karena itu setelah pencampuran, larutan tidak berubah warna menjadi biru. Sehingga percobaan dihentikan dan kecepatan reaksi dari percobaan ini tidak dapat dihitung.

VI. KESIMPULAN

  1. Pada percobaan ini ion permanganat berperan sebagai oksidator 2. Hidrogen peroksida dalam reaksi bertindak sebagai reduktor.

• 4

  3. Berdasarkan percobaan diperoleh normalitas H O sebesar 8x 10 N,

  2

  2 dan normalitas Na

  2 S

  2 O 3 sebesar 0,0125 N.

  4. Percobaan tentang kecepatan reaksi terjadi kegagalan karena adanya kesalahan prosedur.

VII. DAFTAR PUSTAKA

  Day, R.A dan A.LUnderwood. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta: Erlangga. Rivai, Harrizul. 1995. Asas Pemeriksaan Kimia. Jakarta: Erlangga. Tim dosen praktikum kimia fisika. 2007. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika. Banjarmasin: FKIP Unlam. ( tidak dipublikasikan ). Vogel. 1994. Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro Bagian