ISOMERISASISINTESA ASAM FUMARAT DARI ASAM MALEAT
A. TUJUANMahasiswa dapat mengetahui proses isomerisasi dalam
sintesa asam fumarat dan asam maleat.
B. ALAT DAN BAHANAlat yang digunakan1. Erlenmeyer2. Gelas
kimia3. Gelas ukur4. Corong dan labu Buchner, kertas saring5. Pipet
ukur dan bola karet6. Spatula7. Pengaduk batang8. Alat refluks9.
Wadah es10. Termometer11. Batu didih12. Pipet tetes13. Pipa kapiler
dan alat penentu titik lelehBahan yang digunakan1. Asam maleat2.
Asam klorida pekat3. Aquadest4. Es
C. DASAR TEORIDalam ilmu kimia, isomer ialah molekul-molekul
dengan rumus kimia yang sama (dan sering dengan jenis ikatan yang
sama), namun memiliki susunan atom yang berbeda (dapat diibaratkan
sebagai sebuah anagram).Kebanyakan isomer memiliki sifat kimia yang
mirip satu sama lain. Juga terdapat istilah isomer nuklir, yaitu
inti-inti atom yang memiliki tingkat eksitasi yang berbeda. Contoh
sederhana dari suatu isomer adalah C3H8O. Terdapat 3 isomer dengan
rumus kimia tersebut, yaitu 2 molekul alkohol dan sebuah molekul
eter. Dua molekul alkohol yaitu 1-propanol (n-propil alkohol), dan
2-propanol (isopropil alkohol, II). Pada molekul I, atom oksigen
terikat pada karbon ujung, sedangkan pada molekul II atom oksigen
terikat pada karbon kedua (tengah). Kedua alkohol tersebut memiliki
sifat kimia yang mirip. Sedangkan isomer ketiga, metil etil eter,
memiliki perbedaan sifat yang signifikan terhadap dua molekul
sebelumnya. Senyawa ini bukan sebuah alkohol, tetapi sebuah eter,
dimana atom oksigen terikat pada dua atom karbon, bukan satu karbon
dan satu hidrogen seperti halnya alkohol. Eter tidak memiliki gugus
hidroksil.
Terdapat dua jenis isomer, yaitu isomer struktural dan
stereoisomer. Isomer struktural adalah isomer yang berbeda dari
susunan/urutan atom-atom terikat satu sama lain. Contoh yang
disebutkan di atas termasuk kedalam isomer struktural. Sedangkan
stereoisomer memiliki struktur yang sama, namun beberapa atom atau
gugus fungsional memiliki posisi geometri yang berbeda. Asam maleat
atau Asam (Z)-butenadioat atau asam toksilat adalah senyawa organik
yang merupakan asam dikarboksilat. Molekul ini terdiri dari gugus
etilena yang berikatan dengan dua gugus asam karboksilat. Asam
maleat adalah isomer cis dari asam butenadioat, sedangkan asam
fumarat merupakan isomer transnya. Isomer cis kurang stabil;
perbedaan kalor pembakarannya adalah 22,7 kJ/mol. Sifat-sifat asam
maleat sangatlah berbeda dengan asam fumarat. Asam maleat larut
dalam air, sedangkan asam fumarat tidak; titik lebur asam maleat
adalah (130-139C), juga lebih rendah dari titik lebur asam fumara
(287C). Perbedaan sifat ini dapat dijelaskan oleh ikatan hidrogen
intramolekul yang terjadi pada asam maleat. Asam maleat berbeda
dengan asam malat ataupun asam malonat yang keduanya juga merupakan
asam dikarboksilat. Dalam bidang industri, asam maleat diturunkan
dari maleat anhidrida dengan hidrolisis. Maleat anhidrida
diproduksi dari benzena atau butena melalui proses oksidasi.REAKSI
: Isomerisasi. Asam maleat dan asam fumarat biasanya tidak akan
saling berubah karena rotasi di ikatan ganda karbon tidaklah
memfavoritkan pemutaran. Dalam laboratorium, konversi isomer cis
menjadi isomer trans dimungkinkan dengan menggunakan cahaya dan
bromin dalam jumlah yang kecil. Cahaya mengubah bromin menjadi
radikal bromin, yang akan menyerang alkena melalui reaksi adisi
radikal menjadi radikal bromo-alkana; memungkinkan terjadi
perputaran ikatan tunggal. Radikal bromin berekombinasi dan asam
fumarat terbentuk. Asam maleat merupakan bahan baku industri untuk
produksi asam glioksilat dengan ozonolisis. Asam maleat diubah
menjadi maleat anhidrida dengan dehidrasi, menjadi asam malat
dengan hidrasi, dan menjadi asam suksinat dengan hidrogenasi
(etanol / Paladium pada karbon). Ia bereaksi dengan tionil klorida
atau fosfor pentaklorida, menghasilkan maleat asil klorida. Asam
maleat merupakan reaktan pada banyak reaksi Diels-Alder.Ion maleat
adalah bentuk terionisasi dari asam maleat. Ion maleat merupakan
zat yang penting dalam biokimia. Ion maleat berguna dalam biokimia
sebagai inhibitor reaksi transaminase. Ester asam maleat juga
disebut sebagai maleat, misalnya dimetil maleat. Asam fumarat
merupakan senyawa kimia yang memiliki rumus kimia HO2CCH=CHCO2H. Ia
adalah senyawa kristal dan merupakan isomer asam dikarboksilat
takjenuh asam maleat. Ia memiliki rasa seperti buah-buahan. Garam
dan ester asam fumarat dikenal sebagai fumarat. Ketika ditambahkan
ke produk makanan sebagai aditif, fumarat ditandai dengan nomor E
E297. Asam fumarat ditemukan di tanaman Fumaria officinalis,
jamur-jamuran, dan lumut kerak. Fumarat merupakan zat antara dalam
siklus asam sitrat yang digunakan oleh sel untuk memproduksi energi
dalam bentuk adenosina trifosfat (ATP) dari makanan. Ini dibentuk
dari oksidasi suksinat oleh enzim suksinat dehidrogenase. Fumarat
kemudian dikonversi oleh enzim fumarase menjadi malat. Fumarat juga
merupakan produk sampingan dari siklus urea.Asam fumarat merupakan
pengasam makanan (asidulan) yang telah digunakan sejak tahun 1946
karena ia tidak beracun. Umumnya digunakan dalam minuman, soda kue,
dan digunakan sebagai pengganti asam tartarat serta kadang-kadang
asam sitrat dengan takaran 1,36 g asam sitrat untuk setiap 0,91 g
asam fumarat. Selain itu asam fumarat juga digunakan dalam permen
untuk menambah rasa asam, sama seperti penggunaan asam malat. Asam
fumarat pertama kali dibuat dari asam suksinat. Cara sintesis
tradisional melibatkan oksidasi furfural (dari hasil pemrosesan
jagung) menggunakan natrium klorat dengan keberadaan katalis
berbasis vanadium. Zaman sekarang, sintesis asam fumarat dalam
skala industri kebanyakan berdasarkan isomerisasi katalitik asam
maleat (yang bisa didapatkan dalam jumlah besar dari hidrolisis
maleat anhidrida, yang diproduksi dari oksidsi katalitik benzena
atau butana) dalam larutan akuatik. Sifat-sifat kimia asam fumarat
dapat terlihat dari gugus fungsinya. Asam lemah ini dapat membentuk
diester, mengalami adisi di ikatan gandanya, dan merupakan dienofil
yang baik. Asam fumarat berubah menjadi maleat anhidrida yang
iritan ketika mengalami pembakaran parsial. Asam maleat dan asam
fumarat merupakan isomer geometric is-trans. Asam maleat berisomer
cis, sedangkan asam fumarat berisomer trans. Prinsip dasar
pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat adalah berdasarkan
reaksi adisi-eliminasi. Asam maleat dan asam fumarat dapat
dibedakan sifat fisiknya berdasarkan perbedaan titik lelehnya.
Asam fumarat
Nama IUPACAsam (E)-Butenadioat
Nama lainAsam trans-1,2-Etilenadikarboksilatasam
2-butenadioatAsam alomaleatAsam boletat
Identifikasi
Nomor CAS[110-17-8]
Nomor EINECS203-743-0
SMILESOC(=O)C=CC(=O)O
Sifat
Rumus molekulC4H4O4
Massa molar116,07 g/mol
PenampilanPutih padat
Densitas1,635 g/cm, padat
Titik lebur287C
Kelarutan dalam air0,63 g/100 mL
Keasaman (pKa)
pka1 = 3,03, pka2 = 4,44
Bahaya
Klasifikasi EUIritan (Xi)
Frasa-RR36
Frasa-SS2 S26
Senyawa terkait
Asam karboksilats terkaitAsam maleatAsam suksinat
Senyawa terkaitFumaril kloridaFumaronitrilDimetil
fumaratBesi(II) fumarat
Asam maleat
Nama IUPACAsam maleatAsam (Z)-Butenadioat
Identifikasi
Nomor CAS[110-16-7]
Nomor EINECS203-742-5
Nomor RTECSOM9625000
SMILESOC(=O)C=CC(=O)O
Sifat
Rumus molekulC4H4O4
Massa molar116,1 g/mol
Penampilanputih padat
Densitas1,59 g/cm, padat
Titik lebur131-139C terurai
Titik didih135C terurai
Kelarutan dalam air78 g/100 ml (25C)
Keasaman (pKa)pka1 = 1,83, pka2 = 6,07
Bahaya
MSDSMSDS from J. T. Baker
Klasifikasi EUBerbahaya (Xn)
Frasa-RR22, R36/37/38
Frasa-SS2, S26, S28, S37
Senyawa terkait
Asam dikarboksilat terkaitAsam fumaratAsam suksinat
Senyawa terkaitMaleat anhidridaMaleimida
D. LANGKAH KERJA1. Memasukkan 25 ml air kedalam Erlenmeyer 250
ml dan menambahkan 2,5 gram asam maleat, diaduk rata. Melakukannya
di lemari asam dengan menggunakan alat refluks.2. Menambahkan 3,5
ml asam klorida pekat secara perlahan-lahan menggunakan pipet ukur,
lalu menambahkan batu didih.3. Suhu dijaga hingga mendekati titik
lebur asam maleat yaitu 131-139 derajat Celcius.4. Refluks
dilakukan selamat 1 jam hingga suhu mendekati tiitk lebur asam
maleat.5. Setelah larutan keruh, kemudian diangkat dari alat
refluks, batu didih dikeluarkan, kemudian memberikan asam klorida
pekat lagi secara perlahan-lahan untuk memastikan terbentuknya
endapan. Larutan didinginkan pada wadah es yang telah diberi
garam.6. Ketika endapan mulai terbentuk, sebanyak 5 ml air
ditambahkan, digores-gores dengan batang pengaduk. Kemudian Kristal
yang terbentuk disaring menggunakan corong Buchner, dikeringkan,
lalu ditimbang sebagai hasil terbentuknya asam fumarat.
E. DATA PENGAMATANNo.Langkah PercobaanAnalisis Pengamatan
1.
2.
3.
4.
5.
6.25 ml air ditambahkan dengan 2,5 gram asam maleat.
25 ml air ditambahkan asam maleat 2,5 gram dan asam klorida
pekat 3,5 ml (diaduk).
Pada saat proses refluks selama 1 jam (diberi batu didih).
Larutan diberikan asam klorida pekat lagi secara
perlahan-lahan.
Larutan dikeluarkan dari alat refluks (batu didih diambil),
kemudian larutan diletakkan pada wadah es. Diberikan penambahan air
sebanyak 5 ml sambil digores-gores.
Kristal disaring pada corong Buchner, dikeringkan, lalu
ditimbang.Larutan tampak berwarna bening, belum terlarut.
Larutan berwarna bening, menguap, dan sudah homogen.
Larutan berwarna keruh.
Endapan terbentuk. Larutan berwarna kekeruhan.
Larutan tampak terlihat keruh dan terdapat endapan.
Didapatkan endapan kristal 0,3 gram yang terbentuk.
F. PERHITUNGANAsam MaleatMol=gram/ BM=2,5 gram/ 116,1 gram/mol=
0,0215 mol
Gram HCL= . V=1,18 gram/ ml . 3,5 ml=4,13 gram
Mol= gram/ BM=4,13 gram/ 36,46 gram/mol=0,1133 mol
Asam FumaratMol= gram/ BM=0,3 gram/ 116,1 gram/mol=0,0026
mol
Berat kertas saring (a)= 0,2 gramBerat kertas saring + endapan
(b)= 0,5 gramBerat endapan (c)= b a= 0,5 gram 0,2 gram= 0,3
gram
Secara Teoritis + HCl + HClM:0,02150,1133 -
-B:0,02150,02150,02150,0215S: -0,09180,02150,0215Tabel Neraca Massa
Secara TeoritisKomponenInputOutput
grammolGrammol
HCl
HClTotal2,54,13--6,630,02150,1133--0,1348-3,3472,49620,78396,63-0,09180,02150,02150,1348
% yield= (gram produk/ gram reaktan) x 100= (3,2801 gram/6,63
gram) x 100= 49,4836%
% Konversi LR [HCl]= (0,0026/ 0,1133) x 100= 2,2947%Secara
Praktik + HCl + HClM:0,02150,1133 -
-B:0,00260,00260,00260,0026S:0,01890,11070,00260,0026Tabel Neraca
Massa Secara PraktikKomponenInputOutput
grammolgrammol
HCl
HClTotal2,49624,1309--6,62710,02150,1133--0,13482,15434,03610,30190,09486,62710,01890,11070,00260,00260,1348
% yield= (gram produk/ gram reaktan) x 100= (0,3967 gram/6,6271
gram) x 100= 5,9860%
% Konversi LR [HCl]= (0,0026/ 0,0215) x 100= 12,093%% Kesalahan=
x 100= x 100=82,9058%
G. ANALISA PENGAMATANPada percobaan kali ini yaitu sintesa asam
fumarat dari asam maleat yang bertujuan untuk mengetahui bagaimana
proses isomerisasi dari asam maleat menuju asam fumarat.Asam maleat
atau asam z-butadioat merupakan senyawa organik dari asam
dikarboksilat. Molekulnya terdiri dari gugus etilen yang berikatan
dengan dua gugus asam karboksilat. Asam maleat juga merupakan
isomer cis dari asam butenadioat. Sedangkan asam fumarat merupakan
isomer transnya. Dalam hal ini asam maleat dan asam fumarat
mempunyai rumus molekul yang sama sesuai dengan pengertian isomer
itu sendiri (senyawa yang mempunyai rumus molekul yang sama namun
strukturnya berbeda). Adapun perbedaan lain pada dua senyawa ini
yaitu, maleat larut dalam air sednagkan fumarat tidak. Titik lebur
asam maleat juga lebih rendah daripada asam fumarat. Perbedaan
sifat tersebut dapat dijelaskan oleh ikatan hidrogen intromolekul
yang terjadi pada asam maleat. Pada percobaan kali ini dilakukan
dengan menggunakan alat refluks pada proses pemanasan hingga
terbentuknya endapan atau kristal yaitu dengan bantuan penambahan
asam klorida pekat yang memicu agar proses pembentukan endapan
berjalan lebih cepat. Proses isomerisasi ini telah kami lakukan
sebanyak 2 kali, yang pertama dengan jalan pemanasan namun tidak
berhasil, yang kedua dengan jalan refluks didapatkan hasil endapan
sebanyak 0,3 gram.
H. KESIMPULAN1. Pada prosesnya, asam maleat dan asam fumarat
biasanya tidak akan saling berubah dikarenakan adanya rotasi pada
ikatan ganda karbon yang tidak memfavoritkan perputaran, namun
dalam hal ini diupayakan melalui proses pemanasan pada refluks
didapatkan hasil endapan kristal 0.3 gram.2. Uji titik leleh secara
praktik 230 derajat dan secara teorinya 280 derajat. Sehingga
setelah dihitung-hitung persen kesalahannya mencapai 19,86%.I.
TUGASTulislah mekanisme reaksi yang terjadi!Jawab: + HCl + HClAsam
maleatAsam fumarat
J. DAFTAR PUSTAKA1. http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_maleat2.
http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_fumarat3.
http://id.wikipedia.org/wiki/Isomer4. Jobsheet.2014.Penuntun
Praktikum Satuan Proses.Politeknik Negeri Sriwijaya: Palembang.
K. GAMBAR ALAT
Pipet UkurErlenmeyer Gelas Kimia
SpatulaGelas Ukur Neraca Analitik
Bola karetCorong Buchner
