Rabu, 25 September 2013

0 Katalis, Enzim, Prosedur Praktik Katalis


KATALIS


Katalis adalah suatu zat yang dapat meningkatkan laju reaksi dan setelah reaksi selesai,  terbentuk kembali dalam kondisi tetap. Katalis ikut terlibat dalam reaksi, memberikan mekanisme baru dengan energi pengaktifan yang lebih rendah dibanding reaksi tanpa katalis. Gambar 3.10 Koordinat reaksi tanpa dan dengan katalis (a) Koordinat reaksi tanpa katalis                                           (b) Koordinat reaksi dengan katalis Gambar di atas menunjukkan terjadinya perbedaan mekanisme reaksi. Energi pengaktifan yang terlibat dalam reaksi dengan katalis lebih rendah dibanding reaksi tanpa katalis. Kecilnya energi pengaktifan ini berarti bahwa dalam campuran reaksi terdapat sejumlah besar molekul yang memiliki cukup energi untuk bereaksi. Oleh karena itu, keberadaan katalis menyebabkan jumlah tumbukan efektif meningkat. Tentunya, kenaikan jumlah tumbukan efektif memberikan arti bahwa laju reaksi meningkat. Gambar 3.11 Perbedaan energi kinetik pada reaksi tanpa dan dengan katalis Karena katalis tidak berubah secara kimiawi sebelum dan sesudah reaksi, maka katalis tidak tampak sebagai pereaksi maupun hasil reaksi. Namun katalis tetap dituliskan, yaitu di atas tanda panah. Contoh:                                                                    MnO2 2KClO3(s)      à        2KCl(s) + 3O2(g) Walaupun katalis tidak mengubah keseluruhan stoikiometris, namun katalis ikut terlibat dalam salah satu tahap mekanisme reaksi yang nantinya dihasilkan kembali dalam kondisi tetap. Pembentukan kembali katalis menyebabkan katalis yang sama dapat digunakan terus menerus. Oleh karena itu, sejumlah kecil katalis sudah sangat berpengaruh dalam laju reaksi. Kejadian ini sangat penting dalam sistem hidup, karena setiap reaksi dikatalisis oleh sejumlah kecil biokatalis yang bersifat spesifik dan dinamakan enzim. Secara umum katalis dikelompokkan menjadi dua, katalis homogen dan heterogen. Katalis homogen memiliki wujud sama dengan pereaksi dan dapat mempercepat reaksi melalui pembentukan kompleks teraktivasi dengan salah satu pereaksi. Sebagai contoh, penguraian t-butil alkohol, (CH3)3COH menjadi isobutena dan air. (CH3)3COH à (CH3)2C=CH2 + H2O Reaksi ini dikatalisis oleh sejumlah kecil HBr. Bila HBr tidak ada, energi pengaktifannya 274 kJ/mol dan reaksi berlangsung di bawah 450°C. Dengan adanya HBr, energi pengaktifan hanya 127 kJ/mol yang kemungkinan disebabkan oleh reaksi berikut: (CH3)3COH + HBr à (CH3)3CBr + H2O Reaksi di atas diikuti oleh reaksi berikut: (CH3)3CBr à (CH3)2C=CH2 + HBr Katalis heterogen tidak memiliki wujud sama dengan pereaksi, tetapi menyediakan permukaan yang menyebabkan reaksi dapat berlangsung. Contoh, reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen menghasilkan air. Reaksi ini sangat lambat pada suhu kamar. Namun, telah ditemukan bahwa reaksi ini menjadi sangat cepat dengan adanya katalis logam seperti nikel, tembaga, atau perak. Gambar 3.12 Contoh katalis heterogen Katalis heterogen mengadsorbsi molekul-molekul pereaksi pada permukaan, kemudian reaksi berlangsung. Kereaktifan hidrogen tinggi dengan adanya logam khusus, karena molekul hidrogen diadsorbsi oleh permukaan katalis. Di permukaan logam, ikatan antara atom-atom hidrogen putus, sehingga di permukaan logam terdapat atom-atom hidrogen yang sangat reaktif. Bila molekul-molekul pereaksi tidak dapat diadsorbsi oleh katalis, tidak ada peningkatan laju reaksi. Suatu zat yang terdapat dalam campuran reaksi dan mempengaruhi proses adsorbsi, akan menurunkan efektivitas katalis dan dinamakan inhibitor. Zat ini diadsorbsi kuat di atas permukaan katalis, sehingga mengurangi tempat bagi

Katalis
pereaksi yang akan bereaksi. Banyak kejadian seperti ini yang mengakibatkan katalis tidak berguna dan dikatakan meracuni. Kerusakan aktivitas katalis oleh peracunan sangat penting dalam sistem hidup. Katalis heterogen banyak digunakan secara komersial dan diterapkan dalam industri. Sebagai contoh, alat pemanas kecil yang dijual dapat dibuat melalui reaksi antara bahan bakar dengan oksigen di atas permukaan suatu katalis. Bila bahan bakar dibakar langsung dengan oksigen, akan terbentuk api. Berarti alat pemanas lebih aman dibanding pembakaran langsung. Sayangnya, reaksi oksidasi yang dikatalisis tidak semuanya efisien dan dihasilkan sejumlah kecil CO. Akibatnya, alat pemanas tadi harus digunakan dengan hati-hati.
  
Enzim
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik.[1][2] Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter.
Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama. Sebagai contoh:
X + C → XC (1)
Y + XC → XYC (2)
XYC → CZ (3)
CZ → C + Z (4)
Meskipun senyawa katalis dapat berubah pada reaksi awal, pada reaksi akhir molekul katalis akan kembali ke bentuk semula.
Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.

Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substratsuhukeasamankofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH(tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator adalah yang meningkatkan aktivitas enzim.
Prosedur Praktik Katalis
I.              Tujuan percobaan
Ø   Mengetahui pengaruh katalis terhadap laju reaksi
Ø   Menentukan konstanta pada percobaan tanpa katalis dan percobaan dengan tambahan katalis
Ø   Membandingkan konstanta pada percobaan tanpa katalis dan percobaan dengan tambahan katalis
II.           Perincian Kerja :
-          Mencampur larutan KI dan K2S2O8 pada interval waktu tertentu.
-          Mentitrasi campuran tersebut dengan Na2S2O3.

III.        Alat  yang digunakan
1.      Gelas Kimia 400 ml + 250 ml             1+1 Buah
2.      Erlenmeyer Asah 250 ml                         4 Buah
3.      Erlenmeyer Biasa 100 ml                        6 Buah
4.      Labu takar 100 ml                                   1 Buah
5.      Pipet Volume 50 ml + 10 ml               1+1 Buah
6.      Pipet Ukur 25 ml + 10 ml                   1+1 Buah
7.      Bola isap                                                 1 Buah
8.      Buret + Corong                                   1+1 Buah
9.      Thermometer                                           1 Buah
10.  Stopwatch                                               1 Buah
11.  Gelas Ukur 100 ml                                  1 Buah
12.  Klem buret + Labu semprot                1+1 Buah
13.  Selang + Hotplate                               1+1 Buah

IV.   Bahan yang digunakan

1.      Larutan jenuh K2S2O8
2.      Larutan KI
3.      Larutan 0,01 M Na2S2O3
4.      Indikator kanji

V.      Dasar teori
Perhatikan gambar disamping, terlihat. Seorang anak dan ayahnya sedang Berjalan kaki menuju rumahnya. Beberapa saat kemudian sang anak yang melihat ada delman yang melintas Dihadapan mereka, memiliki keinginan  Untuk menaiki delman tersebut, sedangkan sang ayah tetap berjalan kaki. Dari ilustrasi tersebut, siapakah yang duluan sampai ke rumah???
 Katalis adalah zat yang dapat memperbesar laju reaksi, tetapi tidak mengalami perubahan kimia secara permanen, sehingga pada akhir reaksi zat tersebut dapat diperoleh kembali. Katalis mempercepat reaksi dengan cara menurunkan harga energi aktivasi (Ea). Katalisis adalah peristiwa peningkatan laju reaksi sebagai akibat penambahan suatu katalis. Meskipun katalis menurunkan energi aktivasi reaksi, tetapi ia tidak mempengaruhi perbedaan energi antara produk dan pereaksi. Dengan kata lain, penggunaan katalis tidak akan mengubah entalpi reaksi 
                               Gambar 3.2 Grafik energi pengaktifan berkurang dengan adanya katalis
Katalis dapat dibagi menjadi dua jenis utama - heterogen dan homogen. Dalam reaksi heterogen, katalis berada dalam fase berbeda dari reaktan. Dalam reaksi homogen, katalis berada dalam fase yang sama dengan reaktan.
Apa itu fase?
Jika kita melihat suatu campuran dan dapat melihat batas antara dua komponen, zat tersebut berada dalam fase yang berbeda. Campuran yang berisi padat dan cair terdiri dari dua tahap. Campuran berbagai bahan kimia dalam larutan tunggal hanya terdiri dari satu fase, karena Anda tidak bisa melihat batas antara mereka.
Katalis dan energi aktivasi
Untuk meningkatkan laju reaksi Anda perlu meningkatkan jumlah tumbukan yang sukses. Salah satu cara yang mungkin untuk melakukan ini adalah untuk memberikan cara alternatif untuk reaksi terjadi yang memiliki energi aktivasi yang lebih rendah.
Dengan kata lain, untuk memindahkan energi aktivasi pada grafik seperti ini:


Menambahkan katalis ini berpengaruh pada energi aktivasi. Katalis menyediakan rute alternatif untuk reaksi. Itu rute alternatif memiliki energi aktivasi yang lebih rendah.

Jika katalis sudah bekerja secepat mungkin
Misalkan kita  menggunakan sejumlah kecil katalis padat dalam reaksi, dan konsentrasi yang cukup tinggi dari reaktan dalam larutan sehingga permukaan katalis benar-benar berantakan dengan partikel bereaksi. Peningkatan konsentrasi larutan bahkan tidak dapat memiliki efek apapun karena katalis telah bekerja pada kapasitas maksimum. Sehingga dalam kasus ini perubahan konsentrasi tidak mempengaruhi laju reaksi dan kasus ini merupakan orde reaksi nol.
sebagai untuk y = ax + b dimana a = kemiringan =-k, b = 
Pada larutan yang mempunyai keasaman tinggi atau kadar iodida yang tinggi akan didapatkan kecepatan reaksi yang lebih besar. Untuk menghitung kecepatan reaksi yang akan dapat hitung dengan penjabaran kecepatan reaksi yang memerlukan besarnya konstanta kecepatan reaksi adalah sebagai berikut:
-d C/dt = K Cn
Untuk reaksi orde 1, n = 1. hasil integrasi didapatkan:
-∫ d C/C = K dt
ln C0t = - Kt
ln Ct/C0 = - Kt
K = -(1/t) ln (Ct/C0) atau K = (1/t) ln (C0/Ct)
Dimana
C0 = 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 (a-b). Jika a adalah banyaknya tio yang setara dengan peroksida pada saat t0atau mula-mula, persamaannya menjadi:
K = (1/t) ln (a/a-b)
ln (a-b) = Kt + ln a
Dengan membuat grafik ln (a-b) vs t, maka akan didapatkan –K sebagai angka arah dari garis lurus tersebut (gradien), sehingga arah K dapat ditentukan.

VI.        Prosedur Percobaan

a.              Penggunaan Amilum sebagai Indikator
Percobaan paling awal dilakukan pada percobaan ini adalah menyiapkan larutan kalium iododa (KI), larutan natrium tiosulfat (Na2S2O3) 0,01 M, larutan kalium peroksodisulfat (K2S2O8) 0,04 M, serta disiapkan kanji sebagai indikator.
Percobaan awal disediakan gelas beaker 2 buah. Kemudian dimasukkan pada beaker pertama larutan KI sebanyak 20 ml ditambah Na2S2Osebanyak 10 ml dan pada gelas beaker kedua diisikan K2S2Osebanyak 10 ml 6 tetes larutan kanji pada beaker kedua. Lalu masing-masing gelas beaker dimasukan pada ember yang terisi air untuk menyamakan suhunya. setelah mencapai suhu yang diinginkan kemudian isi dari setiap gelas beaker dicampur dan diaduk hingga terjadi perubahan warna, lalu dicatat hasilnya. Lakukan prosedur yang sama untuk variasi konsentrasi K2S2Oyaitu 0,01 dan 0,008.
.
b.              Percobaan dengan penambahan katalis
Percobaan awal disediakan gelas beaker 2 buah. Kemudian dimasukkan pada beaker pertama larutan KI sebanyak 20 mlditambah Na2S2O3 sebanyak 10 ml dan pada gelas beaker kedua diisikan K2S2O8 sebanyak 10 ml ditambahkan katalis kupri sulfat serta 6 tetes larutan kanji pada beaker kedua. Lalu masing-masing gelas beaker dimasukan pada ember yang terisi airuntuk menyamakan suhunya. setelah mencapai suhu yang diinginkan kemudian isi dari setiap gelas beaker dicampur dan diaduk hingga terjadi perubahan warna, lalu dicatat hasilnya. Lakukan prosedur yang sama untuk variasi konsentrasi K2S2O8 yaitu 0,01 dan 0,008

VII.     Data pengamatan
Data pengamatan terlampir pada halaman terakhir.,,,,,,,,,,,
VIII.  Perhitungan
Penentuan massa kupri sulfat yang dibutuhkan dalam pembuatan konsentrasi kupri sulfat ± 0,00001 M dalam larutan kalium perumsulfat
n = M x V
n = 0,0001 mol/l x 0,2 L
n = 2 x 10-5
massa kupri     = Mr x n
                        = 249,55 x 2 x 10-5
                        = 0,004 g
Pembuatan larutan kalium perusulfat 0,01 M dan 0,008 M dari larutan kalium perusulfat 0,04 M
Ø   u/ 0,01
Untuk membuat larutan kalium perusulfat 0,01 M kita menggunakan rumus pengenceran
V1 M1 = V2 M2
V1 X 0,04 M = 20 ml x 0,01  M
V1 = 5 ml
Untuk membuat larutan kalium perusulfat 20 ml dengan konsentrasi 0,01 dibutuhkan 5 ml + 15 ml air
Ø   u/ 0,008
Untuk membuat larutan kalium perusulfat 0,01 M kita menggunakan rumus pengenceran
V1 M1 = V2 M2
V1 X 0,04 M = 20 ml x 0,008  M
V1 = 5 ml
Untuk membuat larutan kalium perusulfat 20 ml dengan konsentrasi 0,008 dibutuhkan 4 ml + 16 ml air.
Ø   Penentuan konstanta pada percobaan tanpa katalis
Laju reaksi dapat dinyatakan dalam persamaan :  v  =  – ∆ [A]/∆ t
Laju reaksi juga dapat dinyatakan dalam persamaan :  v  =  k [A]
Satuan k dapat diperoleh dari persamaan :  k  = v/[A]  =  M.s-1/M  =  s-1 atau  1/s
Dengan menggabungkan kedua persamaan laju reaksi :  – ∆[A]/∆ t  =  k [A]
Penyelesaian dengan kalkulus, akan diperoleh persamaan berikut :
ln  { [A]t / [A]0 }=  – kt               atau
ln [A]t =  – kt  + ln [A]0
– k =  
Jika a adalah banyaknya peroksida pada saat t0 atau mula-mula, persamaannya menjadi:
-K = (1/t) ln (a/a-b)
ln (a-b) = -Kt + ln a
dari persamaan di atas maka k dapat dicari dengan rumus
-k = 

u/ 0,04 M
-k =   
K =  = 0,03
u/ 0,01 M
-k =   
K =  = 0,009
u/ 0,008 M
-k =   
K =  = 0,0085

Ø   Penentuan konstanta pada percobaan dengan penambahan katalis
Rumus yang dipakai sama dengan rumus pada percobaan I
-k = 
u/ 0,04 M
-k =   
K =  =1,264
u/ 0,01 M
-k =   
K =  = 0,976

u/ 0,008 M
-k =   
K =  = 0,95



Related Post:

0 komentar:

Poskan Komentar