Penuntun Kol

Departemen Kimia FMIPA IPB

Semester Gasal

2013-2014

KIMIA ORGANIK Penuntun Praktikum Staf Pengajar Kimia Organik

KATA PENGANTAR

Bahan praktikum yang dikumpulkan dalam penuntun ini dirancang untuk mengiringi

bahan kuliah Kimia Organik, yang diberikan pada semester 3.

Materi percobaan meliputi model molekul; sifat fisik dan kimia hidrokarbon jenuh, tak

jenuh, dan aromatis; alkoholr; aldehida dan keton; asam karboksilat dan ester; amina dan

amida; konversi natrium benzoat menjadi asam benzoat; sabun dan detergen; karbohidrat;

protein dan asam amino; lemak dan minyak; identitas dan kemurnian senyawa organik.

Petunjuk tambahan buku penuntun ini, mahasiswa diharapkan mempersiapkan

pengetahuan dasar materi sebelum melakukan percobaan di laboratorium, yang waktunya

sangat terbatas. Gunakan waktu sehemat mungkin dengan menelaah tujuan percobaan dan

membuat bagan kerja pada buku rencana kerja.

Apabila ada hal-hal yang kurang jelas di dalam penuntun ini, mintalah penjelasan

kepada asisten/dosen-dosen. Tindakan ini membuat anda lebih banyak mengetahui seluk

beluk bekerja di laboratorium, disamping mengurangi resiko kegagalan kerja atau

kecelakaan.

Selamat bekerja

Koordinator m.a. Kimia Organik

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

TATA TERTIB PRAKTIKUM i

TEKNIK LABORATORIUM iv

PERCOBAAN 1 MODEL MOLEKUL 1

PERCOBAAN 2 SIFAT FISIK DAN KIMIA HIDROKARBON JENUH, TAKJENUH, DAN

AROMATIK

8

PERCOBAAN 3 ALKOHOL 13

PERCOBAAN 4 ALDEHIDA & KETON 18

PERCOBAAN 5 ASAM KARBOKSILAT & ESTER 22

PERCOBAAN 6 AMINA & AMIDA 26

PERCOBAAN 7 KONVERSI NATRIUM BENZOAT MENJADI ASAM BENZOAT 31

PERCOBAAN 8 SABUN DAN DETERGEN 35

PERCOBAAN 9 KARBOHIDRAT 39

PERCOBAAN 10 PROTEIN DAN ASAM AMINO 45

PERCOBAAN 11 LEMAK DAN MINYAK 51

PERCOBAAN 12 IDENTITAS DAN KEMURNIAN SENYAWA ORGANIK 56

Penuntun Praktikum KO Layanan i

TATA TERTIB PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK LAYANAN 1. Lima menit sebelum praktikum, praktikan harus sudah siap di depan pintu laboratorium

dengan memakai jas laboratorium yang terkancing rapi dan sepatu laboratorium. Setiap

kelompok praktikum wajib membawa lap dan korek api sendiri, tunjukkan pada saat

diabsen.

2. Bahan praktikum yang akan dikerjakan harus sudah dikuasai.

3. Rencana kerja telah disiapkan pada sebuah buku tulis baru & bersampul rapi (sampul

bebas, sebaiknya seragam per kelompok) yang berisi judul dan tujuan percobaan,

diagram alir pekerjaan dengan skema pembagian waktu kerja yang jelas dan tabel untuk

mencatat hasil pengamatan dan catatan lain mengenai jalannya praktikum. Buatlah

rencana kerja hanya untuk percobaan yang akan dikerjakan di minggu tersebut, jangan

sekaligus dengan minggu-minggu selanjutnya.

4. Pertanyaan prapraktik telah dikerjakan di kertas tersendiri (bukan di buku rencana kerja).

Soal tidak perlu ditulis ulang. Nilai tugas prapraktik 40–85.

5. Praktikan memasuki ruang laboratorium satu per satu sambil diabsen oleh PJP.

Selambat-lambatnya 5 menit sejak praktikan terakhir diabsen, seluruh praktikan telah

siap mengikuti kuis:

(a) Rencana kerja dan tugas prapraktik telah terkumpul rapi pada Asisten,

(b) Buku penuntun dan laporan dimasukkan dalam tas dan disimpan rapi di tempat

yang disediakan, dan

(c) Praktikan telah siap dengan kertas kuis dan alat tulis.

Asisten dapat langsung membacakan soal kuis terlepas dari praktikan telah siap atau

tidak 5 menit sejak praktikan terakhir diabsen. Nilai kuis 0–100.

6. Praktikan yang tidak menyiapkan butir 1 s. d. 5 dengan baik akan dikenai sanksi oleh

Asisten (dan diketahui oleh PJP) dengan ketentuan sebagai berikut:

(a) Bila belum siap praktikum ketika namanya diabsen, nilai kerja (praktikan/

kelompok praktikum) dikurangi 20.

(b) Bila baru datang ketika kuis telah mulai dibacakan, nilai kerja dikurangi 50%,

tidak ada kuis susulan atau penambahan waktu kuis. Kerjakan kuis semampunya

tanpa mengganggu praktikan lain yang sedang kuis.

(c) Bila baru datang ketika kuis telah berjalan, nilai kuis automatis 0 dan nilai kerja =

40 jika yang bersangkutan mengikuti praktikum.

(d) Bila baru datang ketika pekerjaan sedang dijelaskan, nilai kuis dan kerja = 0 jika

yang bersangkutan mengikuti praktikum.

Penuntun Praktikum KO Layanan ii

(e) Bila baru datang ketika pekerjaan telah dimulai, nilai praktikum = 0 jika yang

bersangkutan mengikuti praktikum.

(f) Praktikan yang terlambat pada butir (c), (d), dan (e) tidak diperkenankan

mengganti hari atau jam praktikum.

(g) Praktikan yang terlambat karena alasan apapun wajib menemui PJP sebelum

mengikuti praktikum. Jika tidak, yang bersangkutan dianggap tidak mengikuti

praktikum tersebut.

(h) Bila salah menyiapkan rencana kerja/hanya menyiapkan sebagian, tidak membuat

rencana kerja dan atau prapraktik nilai praktikum dikurangi 50%.

(i) Bila melanggar ketentuan pembuatan rencana kerja (butir 3) dan tugas prapraktik

(butir 4), nilai kerja dikurangi 20.

(j) Asisten diberi kewenangan penuh untuk menentukan apakah praktikan

menyontek dalam membuat tugas prapraktik, dan untuk praktikan yang

bersangkutan nilai tugas prapraktiknya = 40.

(k) Jika Asisten berhalangan atau terlambat datang dengan alasan yang sah, ia wajib

melapor kepada PJP, dan PJP akan mencarikan asisten pengganti atau

menggantikan tugasnya.

(l) Jika PJP terlambat datang tanpa pemberitahuan atau pendelegasian kepada

Asisten untuk mengabsenkan, nilai kuis seluruh praktikan di hari itu =100.

7. Soal kuis yang diberikan Asisten hanya boleh bersumber dari buku penuntun dan

pertanyaan prapraktik. Lamanya kuis maksimum 15 menit; bentuk soal bebas.

8. Praktikan dilarang bekerja sama selama pelaksanaan kuis. Asisten tidak wajib menegur

praktikan yang bekerja sama, dan diperbolehkan langsung menolkan kuis praktikan yang

dinilainya menyontek begitu dikumpulkan. Asisten diberi kewenangan penuh untuk

menentukan apakah praktikan berbuat kecurangan atau tidak.

9. Peraturan peminjaman dan pengembalian alat-alat kaca serta penggantian alat yang

pecah/hilang mengikuti ketentuan yang berlaku di Laboratorium Kimia Organik (dapat

ditanyakan pada laboran).

10. Asisten harus merancang praktikum sedemikian rupa agar setiap praktikan dapat secara

bergantian mengerjakan seluruh materi praktikum. Nilai kerja yang diperbolehkan

ialah 30–90 dengan selang nilai 10. Untuk mahasiswa tingkat II, nilai 90 diberikan

tidak hanya bagi mereka yang telah mahir menggunakan alat (expert), tetapi juga bagi

mereka yang selalu berusaha keras untuk mampu menggunakan alat dan selalu bekerja

dengan jujur, dengan terus memperbaiki setiap kesalahan yang dilakukan (hard-worker

and learning-by-doing).

11. Selama bekerja, praktikan hanya boleh membaca buku rencana kerja.

Penuntun Praktikum KO Layanan iii

12. Harus diusahakan ketenangan dan kebersihan selama praktikum berlangsung, termasuk

ketika telah menyelesaikan pekerjaan lebih awal.

13. Praktikan tidak diperkenankan meninggalkan ruang praktikum sebelum praktikum

berakhir, tanpa seizin Asisten/PJP.

14. Asisten diberi kewenangan penuh untuk memberi sanksi atas pelanggaran butir ke-11 s.

d. 13 berupa pengurangan nilai kerja yang besarnya bergantung pada bobot kesalahan.

Untuk kesalahan yang dilakukan pertama kali, Asisten wajib memberi teguran.

15. Laporan dibuat pada buku laporan dan dikumpulkan 2 hari setelah praktikum

(dikoordinasikan dengan Asistennya). Asisten diberi kewenangan penuh untuk

menentukan apakah praktikan menyontek laporan, dan nilai laporan praktikan tersebut

dikurangi 50%. Jika sama persis dan/atau menyontek lebih dari satu kali, nilai laporan

atau bahkan nilai praktikum dapat dinolkan. Nilai laporan: 40–80 sesuai standar

penilaian yang berlaku.

16. Praktikum harus selalu dihadiri. Jika berhalangan secara sah (sesuai ketentuan yang

berlaku di IPB), praktikan dapat meminta waktu lain kepada PJP, sedapat mungkin pada

hari-hari sebelum mengerjakan praktikum berikutnya. Jika praktikum tersebut tidak

diadakan lagi, susulan akan diberikan oleh PJP berupa tugas makalah yang setara

dengan beban kerja praktikum.

17. Praktikan yang mengganti waktu praktikum tanpa berkoordinasi dengan PJP dianggap

belum mengikuti praktikum tersebut.

18. Foto 3 × 4 untuk kartu nilai praktikum harus sudah ada selambat-lambatnya pada

minggu ke-2 praktikum. Keterlambatan akan dikenai sanksi pengurangan nilai kerja

sebanyak 15 per minggu dan bersifat kumulatif.

Penuntun Praktikum KO Layanan iv

TEKNIK LABORATORIUM Tindakan Pencegah Kecelakaan Sejak awal pekerjaan praktikum anda perlu mengembangkan pendekatan yang sehat dan profesional terhadap pekerjaan di laboratorium. Prosedur yang benar dan aman tidak saja melindungi diri anda sendiri, tetapi juga demi berhasilnya kegiatan percobaan anda. Beberapa asas keselamatan tercantum berikut ini. Asisten anda dapat menambahkannya. 1. Hanya pecobaan sah yang dapat dilakukan. Walaupun mencoba-coba sesuatu yang belum

anda ketahui memang menarik, hal ini mengandung bahaya bagi yang sedang dalam taraf belajar.

2. Jika mencium zat kimia, tepiskan uapnya ke muka anda, bukan menghirupnya dari jarak dekat.

3. Lebih aman menggunakan kaca pelindung mata atau kaca mata di laboratorium. Jika bahan kimia korosif mengenai mata anda, segeralah siram dengan air; lakukan dengan seksama.

4. Jika bahan kimia korosif mengenai kulit anda, segeralah cuci dengan air yang banyak. 5. Laporkan kecelakaan, sekecil apa pun, kepada asisten. 6. Jangan mengecap bahan kimia, kecuali jika diminta, anggap semua bahan kimia adalah

beracun. 7. Gunakan lemari asam untuk melaksanakan percobaan yang mungkin melepaskan gas

beracun. 8. Jika menyusupkan pipa gelas, termometer, atau alat gelas ke dalam sumbat karet, lumasi ke

dua belah pihak dengan air atau gliserin. Lindungi tangan anda dengan kain handuk untuk menjaga pecahnya gelas, dan dengan halus putarlah pipa seraya memasukkannya. Lakukan dengan jarak kedua belah tangan cukup dekat, untuk memperkecil pecahnya pipa

(Gambar 1)

Gambar 1. Menyusupkan pipa gelas ke dalam sumbat

Penuntun Praktikum KO Layanan v

Gambar 2. Mengencerkan asam sulfat. Selalu tuangkan asam perlahan-lahan ke dalam air sambil diaduk, jangan tuangkan air ke dalam asam. 9. Untuk mengencerkan asam sulfat, tuangkan asam perlahan-lahan ke dalam air (bukan

sebaliknya) sambil diaduk (Gambar 2) jika tidak, kalor yang dilepaskan terlalu besar dan terlokalisasi hal ini akan menyebabkan semburan yang keras.

10. Pakailah jas laboratorium untuk melindungi pakaian anda terhadap bahan kimia yang

korosif. Selalu memakai sepatu, sebab sepatu jauh lebih aman dibanding sandal. Kebersihan dan Prosedur Praktikum 1. Daerah kerja di laboratorium harus selalu bersih. Asisten anda akan selalu memperhatikan

hal ini. Satu hal, ilmuwan harus selalu rapi dalam bekerja. Sulit melakukan kerja yang rapi dalam keadaan yang berantakan. Salah satu maksud praktek laboratorium adalah untuk meningkatkan ketrampilan anda dalam melakukan kerja yang dapat dipercaya. Singkirkan semua alat dan bersihkan meja pada akhir jam praktikum.

2. Cucilah alat gela dengan air dan sabun jika perlu. Alat gelas dapat dikeringkan dengan oven

pengering, atau biarkan saja pada rak yang disediakan. 3. Tempat samah disediakan untuk sampah padat. Jangan buang korek api, kertas lakmus,

pecahan gelas, atau bahan tak larut ke dalam bak cuci. Siramlah senyawa mudah larut ke dalam saluran pembuangan dengan banyak air agar tak menimbulkan karat pada pipa.

4. Beberapa hal yang selayaknya anda ketahui mengenai pengambilan bahan kimia dari botol

pereaksi: a. Baca labelnya dua kali sebelum menggunakannya. b. Jangan mengembalikan bahan kimia sisa ke dalam botol. Kesalahan mudah dibuat dan

konsekuensinya mencelakakan. Demikian pula, jangan mengambil bahan kimia berlebihan.

c. Letakkan botol pereaksi pada raknya. Alihkan pereaksi ke meja anda dalam gelas piala, labu atau tabung reaksi.

d. Jangan masukkan pipet, penetes, atau sudip ke dalam botol pereaksi. Tuangkan bahan kimia dari botolnya untuk menghindari kontaminasi.

e. Dalam menimbang bahan kimia, usahakan jangan tumpah. Segera bersihkan setiap bahan yang tercecer.

Penuntun Praktikum KO Layanan vi

f. Jangan cemari sumbat atau tutup botol dengan meletakkannya di atas meja. Peganglah dengan menjepitnya memakai jari anda (Gambar 3.)

Gambar 3. Mengalihkan volume cairan. 5. Apabila memanaskan cairan dalam tabung reaksi, arahkan mulut tabung menjauhi anda atau

siapapun untuk menghidarkan golakan (misalkan uap yang dibebaskan tiba-tiba akibat pemanasan yang tinggi, Gambar 4).

Gambar 4. Memanaskan cairan dalam tabung reaksi

Penuntun Praktikum KO Layanan vii

6. Gelas piala, labu dan tabung reaksi adalah untuk memanaskan cairan. Alat pengukur volume seperti gelas ukur tidak untuk dipanaskan. Alat porselin dapat dipanaskan sampai merah membara, tetapi cara terbaik adalah jangan memanaskannya tiba-tiba.

Pembakar Bunsen Pembakar Bunsen sering digunakan sebagai alat pemanas di laboratorium. Gas alam dan udara yang masing-masing dapat diatur volumenya, dicampurkan perlahan-lahan dalam laras pembakar. Perhatikan kerucut nyala bagian dalam, sambil mencampur gas dan udara, kemudian kerucut luar, jika pembakarnya telah sempurna. Pemanasan paling efisien jika dilakukan tepat di ujung kerucut dalam nyala yang baik (pengoksidasi), yaitu pada bagian yang hampir tak berwarna. Campuran gas yang berlebihan menghasilkan nyala kuning (pereduksi). Menangani dan Mengukur cairan Anda dapat menuangkan cairan dengan mudah dari satu wadah ke wadah lain dengan mengarahkan alirannya memakai batang pengaduk. Untuk menghindari kontaminasi pada sumbat, peganglah di antara jemari seperti terlihat pada gambar terdahulu. Untuk mengukur volume cairan dengan teliti, gunakan pipet dan buret. Jika menggunakan pipet, isaplah cairan dengan bola isap dan tahan dengan melekatkan ujung jari pada pangkal pipet. Biarkan prmukaan cairan turun sampai pada garis yang diinginkan, pindahkan pipet yang berisi cairan ke wadah lain dan biarkan mengalir dengan menyentuh ujung pipet pada sisi wadah. Jangan mengguncangkan pipet untuk menjatuhkan tetes terakhir. Pengukuran volume cairan kira-kira, diperoleh dengan membaca volume pada gelas ukur. Letakkan kedudukan mata anda sejajar dengan permukaan cairan; volume dibaca pada dasar meniskus (daerah langkung yang gelap pada permukaan). Tanda volume yang acap dijumpai pada labu atau gelas piala adalah untuk perkiraan saja. Golakan (pembebasan uap secara mendadak karena panas yang terlalu tinggi) sering terjadi jika cairan dipanaskan. Hal ini dapat dihindari dengan menaruh benda padat seperti batu didih, pecahan kaca, atau batang pengaduk dalam wadah dan letakkan nyala langsung dibawah benda-benda ini. Tabung reaksi yang berisi cairan sebaiknya dipanaskan pada sisinya dan diputar terus menerus untuk mencegah letusan mendadak (Gambar 4). Memindahkan dan menimbang Padatan Pemindahan Padatan sebaiknya diguncangkan atau dilonggarkan agar mudah disinduk atau dituang dari wadahnya. Sebagian botol memiliki tutup datar sehingga dapat ditaruh terbalik di atas meja, untuk mencegah kontaminasi. Cara paling mudah untuk mengambil jumlah padatan yang tepat adalah dengan mengetuk perlahan seraya menuangkan (Gambar 5). Seringkali digunakan sendok atau sudip untuk mengambil padatan dalam jumlah kecil. Gunakanlah sudip yang bersih.

Penuntun Praktikum KO Layanan viii

Gambar 5. Menimbang dan memindahkan padatan

Menimbang Berbagai neraca dapat digunakan untuk tujuan kerja yang semianalitik atau yang analitik. Neraca dengan piring tunggal memiliki skala yang bercahaya, dan menunjukkan timbangan sampai ke miligram (0,001 kg). Neraca seperti ini menggunakan palang penyeimbang yang berayun bebas pada tepi pisau yang hampir tak bergesekan (Gambar 6).

Gambar 6. Neraca semianalitik

Beberapa hal penting yang perlu diperhatikan dalam menggunakan dan merawat neraca: 1. Gerakkan tombol pengendali yang mengangkat palang dari tepi pisau dengan hati-hati agar

tidak mengguncang neraca. 2. Selalu istirahatkan palang (mengangkatnya dari tepi pisau sebelum menambah atau

mengambil obyek dari piring neraca. 3. Timbanglah bahan kimia dalam wadah atau plastik, bukan langsung di atas piring neraca. 4. Untuk obyek panas, biarkan dingin lebih dahulu sebelum menaruhnya pada piring neraca.

Panas menyebabkan aliran udara naik, dan hal ini menyebabkan kesalahan penimbangan. 5. Untuk ketelitian yang lebih tinggi, tanganilah obyek dengan penjepit atau kertas lipat yang

dipilih atasnya. Ujung jari dapat membawa massa dan menyebabkan kesalahan. Jenis platform pada neraca berpalang tiga digunakan untuk menimbang obyek yang lebih berat dengan ketelitian sampai 1,0 gr.

Penuntun Praktikum KO Layanan ix

Pemindahan Endapan Penyaringan

Gambar 7. Melipat kertas saring untuk corong

Metode baku untuk memisahkan endapan padat dari cairannya adalah dengan mencairkannya. Kertas sering berfungsi sebagai penapis halus. Jenis kertas saring beragam, dari yang halus sampai kasar dari berbagai mutu. Kertas saring dilipat (Gambar 7) sebelum dimasukkan ke dalam corong. Sobeklah ujungnya sedikit dan lembabkan kertas dalam corong sampai tepi atasnya tertutup rapat dari udara. Rakitan alat dan pengoperasiannya ditunjukkan pada Gambar 8. Endapan di atas kertas dapat dicuci dengan menuang cairan kepada endapan tersebut. Dekantasi Padatan sering mengenap di dasar wadah dengan cepat. Dalam hal ini, sebagian besar cairan dapat dituangkan tanpa mengganggu padatan (Gambar 9). Cara ini disebut dekantasi Pemusingan (Sentrifusi) Asas dari proses pemisahan ini sama dengan dekantasi. Pemusing (sentrifus) adalah alat untuk meningkatkan laju pengendapan dengan memakai gaya sentrifugal (memutar cepat dalam lingkaran) bukan gaya gravitasi.

Penuntun Praktikum KO Layanan x

Gambar 8. Rakitan alat penyaringan dan pengoperasiannya.

Gambar 9. Mendekantasi beningan (supernatan)

Penuntun Praktikum KO Layanan xi

Pengelompokkan Limbah Golongan Deskripsi

A Pelarut organik bebas halogen dan zat organik dalam larutan bebas halogen

B Pelarut organik berhalogen dan zat organik dalam larutan berhalogen

C Residu padatan bahan organik

D Garam dalam larutan; pH harus 6 – 8

E Residu bahan anorganik toksik dan garam dari logam berat serta larutannya

F Senyawa mudah terbakar dan toksik

G Merkuri dan residu garam merkuri anorganik

H Residu garam logam; setiap logam harus ditampung secara terpisah

I Padatan anorganik

K Perampungan pecahan kaca, logam, dan limbah plastik secara terpisah

Hanya air dan air sabun yang boleh dibuang ke wastafel Praktikan yang membuang limbah sembarangan akan diberi sanksi pemotongan nilai kerja 50%

Penuntun Praktikum KO Layanan 1

Percobaan 1. MODEL MOLEKUL TUJUAN 1. Menyadari bahwa molekul adalah objek berdimensi tiga

2. Memahami konformasi alkana dan sikloalkana

3. Memahami isomeri geometrik dan pengaruhnya pada sifat fisik dan kimia

4. Memahami perbedaan cincin aromatik dan sikloalkana

5. Memahami enantiomer dan salah satu proses untuk memperolehnya

PERTANYAAN PRAPRAKTIK 1. Gambarkan 4 konformasi yang mungkin dari butana dilihat dari ikatan C2–C3, lalu urutkan

dari yang paling stabil, dan gambarkan diagram energi potensialnya. 2. Gambarkan sikloheksana dalam konformasi kursi dan konformasi perahu, lalu jelaskan

mengapa konformasi kursi jauh lebih stabil daripada konformasi perahu. 3. Gambarkan 4 konformasi yang mungkin dari 1,4-diklorosikloheksana, dan jelaskan mana

yang paling stabil. 4. Apakah siklooktatetraena aromatik? Berikan alasan untuk jawaban Anda. 5. Gambarkan struktur (E)-3-metil-2-heksena dan cis-4-metil-3-n-propil-2-heptena. 6. Reaksi Markovnikov antara 1-butena dan HBr akan menghasilkan campuran rasemat.

Gambarkan produknya sebagai bayangan cermin satu terhadap yang lain. LATAR BELAKANG Molekul menempati ruang tiga dimensi, dan interaksi ruang dari suatu bagian molekul dengan bagian lainnya akan menentukan sifat fisik dan kimianya. Karena itu, mahasiswa harus mampu membayangkan molekul organik sebagai obyek dengan bentuk tertentu. Hal ini memang sulit untuk kebanyakan orang, apalagi dengan molekul yang rumit. Penggunaan model molekul merupakan salah satu upaya untuk menampakkan molekul mendekati keadaan sebenarnya. Ada bermacam-macam rancangan dan model molekul; dua diantaranya yang terkenal ialah model bola dan tongkat dan model pengisi ruang. Model bola dan tongkat jelas me-nunjukkan besarnya sudut ikatan; konformasi cincin sikloheksana juga ia perlihatkan dengan baik. Sebaliknya, model pengisi ruang lebih baik dalam menggambarkan interaksi atom. Konformasi Molekul sederhana seperti etana pun mampu menampilkan banyak struktur berbeda, sebagai hasil pemutaran ikatan tunggal di antara atom C (ikatan C-C). Semua struktur yang dihasilkan dari perputaran ikatan ini disebut konformer. Dari berbagai kemungkinan konformasi, yang jumlahnya tak terhingga, biasanya ada satu atau beberapa yang ekstrem. Pengertian ekstrem di sini terkait dengan kestabilan (tingkat energi) struktur molekul itu.

Penuntun Praktikum KO Layanan 2 Untuk molekul etana, dua konformasi yang ekstrem dapat digambarkan dengan proyeksi Newman sebagai berikut:

HH

HHH

H

konformasi silang (staggered)ekstrem stabil

H

H

HHH

H

konformasi tindih (eclipsed)ekstrem takstabil

Dengan energi yang cukup dari lingkungannya, etana dengan konformasi silang dapat menjadi konformasi tindih. Energi tambahan ini diperlukan untuk mengatasi interaksi atom-atom H yang terlalu berdekatan pada konformasi tindih. Pada alkana yang tinggi, konformasi yang mungkin dimiliki lebih banyak lagi, sebagaimana diilustrasikan untuk butana berikut ini: • Rotasi sepanjang ikatan C1–C2:

H

H

H

CH2CH3

HH

HH

HHH

CH2CH3

tolak-menolak

antargugus yang lebih besar

mendestabilkan konformasi ini

• Rotasi sepanjang ikatan C2–C3:

H3C

H

H

CH3

HH

HH

CH3

HH

CH3

H

H3C

H

CH3

HH

HH3C

HHH

CH3

silang (2 metil berjauhan)paling stabil

tindih (2 metil berdekatan)paling tidak stabil

Konformasi tidak hanya berlaku pada struktur alifatik, tetapi juga pada struktur siklik, misalnya sikloheksana. Dua konformasi ekstrem yang dapat dimilikinya adalah konformasi kursi dan konformasi perahu. Keduanya memang menunjukkan sudut C-C-C yang ideal, yaitu 109,5o (tetrahedral; hibridisasi sp3), tetapi konformasi perahu kurang stabil karena terjadi interaksi sangat besar antara H1 dan H4 yang sangat berdekatan (interaksi tiang-bendera). Selain itu, kedudukan semua atom H pada C-2 dan C-3 akan menghasilkan proyeksi Newman dengan konformasi tindih.

H1

H

H2

H2H

H3

H

H4

H

H

HH3

KONFORMASI PERAHU

H

HH

H

H

H

H

HH

HH H

KONFORMASI KURSI H

HH

HH

H

HH

H

H

HH1

1

(a) = aksial

(a)

(e) = ekuatorial (e)

Pada sikloheksana tersubstitusi, konformasi paling stabil diperoleh jika substituen besar seperti metil, hidroksil, kloro, dsb. berposisi ekuatorial. Penyebabnya, pada posisi itu, interaksi antara gugus-gugus yang berposisi aksial paling kecil (meminimumkan interaksi 1,3-diaksial), seperti ditunjukkan untuk metilsikloheksana di bawah ini:


CH3

HH

H

H

H

H

HH

HH H

H

HH

HH

H

CH3H

H

H

HHmembalik1

1

3

5

interaksi diaksial melibatkangugus CH3, selain 2 atom H

( KURANG STABIL)

interaksi diaksial hanya melibat-kan 3 atom H, tanpa gugus CH3

(LEBIH STABIL)

3

5

interaksi diaksial melibatkan 3 atom H

interaksi diaksial melibatkan 3 atom H

Isomer cis-trans tidak hanya berlaku pada ikatan rangkap dua, tetapi juga pada sikloalkana terdisubstitusi. Bagi siklopentana, penggambarannya lebih mudah karena tidak memperhatikan posisi aksial atau ekuatorial dari kedua substituen. Sebaliknya, pada sikloheksana terdisubstitusi, misalnya 1,4-dimetilsikloheksana, akan diperoleh 4 macam konformasi kursi, dengan yang paling stabil ialah yang kedua substituennya berposisi ekuatorial, sekali lagi karena interaksi 1,3-diaksial minimum.

H

H

H

H

CH3 CH3

H

H

H

H

H

H

CH3 H

HH H3C

H

H H

cis-1,2-dimetilsiklopentana trans

CH3

CH3

CH3

CH3

(e,a) (a,e) (e,e) (a,a)cis-1,4-dimetilsikloheksana trans-1,4-dimetilsikloheksana

CH3

H3CH3C

Isomer cis-trans pada alkena Isomer cis-trans [(Z)- dan (E)-] pada alkena tentu telah Anda kenal sejak SMU. Isomer tidak sama dengan konformer; ikatan C=C tidak mungkin dirotasikan seperti C-C. Akibatnya, penempatan substituen pada ruang yang berbeda membawa konsekuensi perbedaan sifat fisik dan kimia. Sebagai contoh, asam maleat, isomer cis- dari asam 1,4-butenadioat, lebih polar dan memiliki densitas relatif lebih rendah daripada asam fumarat, isomer trans-nya. Selain itu, karena posisi kedua gugus karboksil yang berdekatan, asam maleat dapat membentuk anhidrida dengan melepaskan molekul air jika dipanaskan.

Model cincin aromatik Sungguh mengherankan, masih sering mahasiswa mengacaukan molekul benzena dengan sikloheksana. Perbedaan kereaktifan kedua macam senyawa tersebut berpangkal pada strukturnya! Benzena, seperti senyawa aromatik lainnya, merupakan molekul siklik planar dengan ikatan rangkap terkonjugasi, yang jumlah elektron π-nya memenuhi aturan Hückel, yaitu (4n + 2), dengan n = 0, 1, 2,...; dalam kasus benzena, n = 1. Siklookta-tetraena, misalnya, bukan cincin aromatik karena memiliki 8 elektron π (n = 1,5). Instrumen fisika modern menunjukkan struktur heksagonal dari benzena, dengan setiap atom C

Penuntun Praktikum KO Layanan 4 membentuk segitiga datar (hibridisasi sp2), dan semua ikatan C-C dan C-H seragam panjangnya. Sayangnya, keseragaman panjang ikatan akibat resonansi ikatan rangkap dua ini tidak dapat digambarkan oleh model molekul.

struktur Kekule struktur Wheland Enantiomer Banyak senyawa organik, seperti halnya kedua telapak tangan kita, merupakan bayangan cermin satu sama lain, dan disebut pasangan enantiomer Dua buah enantiomer tidak identik; sifat fisik dan kimia mereka memang sama, tetapi berbeda arah sudut putaran optiknya, dan dapat dibedakan dengan bantuan enzim tertentu. Senyawa dapat memiliki enantiomer jika memiliki sekurang-kurangnya satu ‘pusat kiral’, yaitu atom C-asimetrik, atau atom C yang mengikat 4 buah gugus berbeda.

Cermin

d

a

bc

b

a

dc

Sepasang enantiomer

Atom C yang berikatan rangkap dua (dengan atom C atau atom lain) bukanlah pusat kiral. Serangan nukleofili pada atom C itu, misalnya pada C-karbonil dari asetaldehida, akan menghasilkan campuran enantiomer dengan nisbah 50:50, yang disebut campuran rasemik. Mereka dapat dipisahkan melalui reaksi dengan suatu senyawa akiral; proses ini disebut resolusi.

O

CH3C H

Nu+

C NuO

H3CH

O

CH3C H

Nu +

Nu CO

CH3

H

etanal(asetaldehida)

serangan dari kanan serangan dari kiri

pasangan enantiomer

cermin

Penuntun Praktikum KO Layanan 5 PERCOBAAN Pengenalan bahan Di dalam wadah, akan Anda jumpai benda-benda bulat yang melambangkan atom, dan bentuk memanjang yang melambangkan ikatan. Jumlah lubang pada setiap atom menyatakan banyaknya ikatan yang dapat dibuat oleh atom tersebut. Kenali ciri-ciri mereka (lihat tabel) sebelum memulai percobaan, lalu periksa kelengkapan mereka dalam wadah.

ATOM PENGIKAT

Hitam Putih Hijau, ungu, jingga Merah Biru Kuning Putih pendek Abu-abu pendek Abu-abu panjang

Karbon Hidrogen Halogen Oksigen Nitrogen Sulfur Ikatan tunggal (untuk model ‘pengisi ruang’) Ikatan tunggal Ikatan rangkap

Konformasi propana Buatlah model molekul propana (C3H8) menggunakan pengikat putih pendek agar interaksi atom terlihat lebih jelas. Setelah selesai merangkai, cobalah memutar ikatan yang ada dengan cara memegang satu atom dan memutar atom lainnya. Manakah yang lebih tampak bedanya, pemutaran ikatan C-H atau C-C? Berapa macam konformasi yang dapat Anda peroleh dengan memutar-mutar ikatan C-C? Dapatkan konformasi yang ekstrem stabil dan takstabil, dan buatlah proyeksi Newman untuk kedua konformasi ekstrem tersebut. Konformasi pada sikloheksana dan sikloheksana tersubstitusi 1. Sikloheksana Buatlah model molekul sikloheksana menggunakan pengikat abu-abu pendek. Cobalah membuat berbagai konformasi pada model itu. Konformasi yang ekstrem stabil, yaitu konformasi kursi, dapat Anda buat dengan menyusun agar C-1 berada pada bidang di atas cincin sedangkan C-4 berada di bawah bidang cincin. Untuk menyempurnakan konformasi ini, perhatikan pula kedudukan kedua belas atom hidrogennya. Keempat atom H pada 2 atom C yang bersebelahan tidak boleh menghasilkan konformasi tindih.

Sebuah lagi konformasi kursi dapat Anda buat dengan cara menukar kedudukan C-1 yang semula berada di atas bidang menjadi di bawah bidang, sedangkan atom C-4 yang semula berkedudukan di bawah bidang ditarik agar berada di atas bidang cincin. Adakah perbedaan kestabilan di antara kedua konformasi tersebut?

Sekarang, Anda dekatkan C-1 dan C-4 sehingga semua atom H pada C-2 dan C-3 dalam keadaan seperti pada konformasi tindih etana. Konformasi yang Anda dapatkan disebut konformasi perahu, yang merupakan bentuk ekstrem takstabil. 2. Metilsikloheksana Kembalikan model molekul sikloheksana yang tadi Anda buat ke konformasi kursi, lalu tukarlah satu atom H dengan satu gugus metil (-CH3). Gunakan pengikat abu-abu pendek dalam membuat gugus metil ini. Bagaimanakah kedudukan gugus metil, aksial atau ekuatorial? Kemudian, ubahlah model ke konformasi kursi yang satunya lagi. Apakah posisi gugus metil berubah? Konformasi kursi manakah yang paling stabil untuk metilsikloheksana?

Penuntun Praktikum KO Layanan 6 3. 1,2-Dimetilsikloheksana Pada cincin sikloheksana, lekatkan 2 gugus metil pada 2 atom C yang bersebelahan. Apabila kedua gugus itu terletak pada kedudukan aksial, akan Anda peroleh isomer geometri trans. Cobalah membalik cincin tersebut sebagaimana Anda membuat konformasi kursi yang kedua dalam percobaan sikloheksana; kedua gugus akan menjadi berkedudukan ekuatorial. Konformasi manakah yang lebih baik untuk molekul trans-1,2-dimetilsikloheksana tersebut? Jika kedua gugus -CH3 pada C-1 dan C-2 masing-masing berkedudukan aksial dan ekuatorial, terciptalah cis-1,2-dimetilsikloheksana. Kemudian buatlah konformasi lain sehingga gugus Me yang semula aksial berubah menjadi ekuatorial, dan yang semula ekuatorial menjadi aksial. Bagaimanakah kesan Anda tentang kedua konformasi tersebut? 4. 1,3-Dimetilsikloheksana Buatlah model molekul 1,3-dimetilsikloheksana dengan kedua gugus metil terletak pada kedudukan aksial, maka akan Anda peroleh isomer geometri cis. Cobalah membalik cincin itu sehingga kedua gugus metil menjadi berkedudukan ekuatorial. Konformasi manakah yang lebih baik?

Jika salah satu gugus –CH3 terletak pada kedudukan aksial, dan gugus –CH3 yang lainnya terletak pada kedudukan ekuatorial, maka Anda akan mendapatkan isomer trans. Untuk isomer trans ini, gambarlah 2 buah konformasi dan bandingkan stabilitas mereka dengan 2 konformasi yang terdahulu (pada cis-1,3-dimetilsikloheksana). Isomeri geometri pada alkena 1. 1,2-Dikloroetena Rangkailah model untuk molekul cis-1,2-dikloroetena dan isomer trans-nya. Gambar struktur tersebut sejelas-jelasnya agar terlihat keadaan planar di sekitar ikatan rangkap dua. Perkirakan besar sudut H-C-Cl dan sudut C-C-Cl. Dapatkah anda memutar ikatan rangkap? Dari pustaka yang ada, carilah data titik didih dan titik leleh untuk kedua isomer tersebut. Akhirnya, mengapa tak mungkin membuat isomer cis-trans untuk molekul 1-butena? 2. Asam maleat dan asam fumarat Mula-mula, buatlah model molekul untuk asam maleat. Dekatkan kedua gugus -OH dan usahakan melepas satu molekul H2O dari molekul tersebut, kemudian rangkaikan kembali sisa molekul menjadi cincin yang utuh. Perhatikan dengan seksama geometri anhidrida asam maleat. Setelah itu, buatlah model untuk asam fumarat; apakah Anda dapat membentuk anhidrida? Mengapa? Carilah data sifat fisik asam fumarat dan asam maleat. Model cincin aromatik Sebagai wakil untuk cincin aromatik, buatlah struktur benzena (C6H6). Perhatikan bentuk molekulnya, lalu bandingkan dengan struktur sikloheksana dari segi (a) jumlah atom H di setiap atom C; (b) sudut C-C-C; (C) geometri cincin; dan (d) jenis ikatan dalam cincin. Enantiomer 1. Pusat kiral Buatlah dua buah model identik yang masing-masing tersusun dari satu atom pusat C dengan 4 atom/gugus lain yang berbeda-beda warnanya. Kemudian pertukarkan kedudukan 2 atom/gugus dari salah satu model. Proses ini menghasilkan stereoisomer, karena terjadi perubahan susunan atom dalam ruang. Pasangan stereoisomer yang Anda peroleh disebut enantiomer. Gambarkan kedua isomer ini sejelas-jelasnya agar tampak hubungan keduanya sebagai benda dengan bayangan cerminnya.

Penuntun Praktikum KO Layanan 7 2. Reaksi yang menghasilkan pusat kiral Buatlah dua model molekul untuk asetaldehida (CH3CHO), kemudian letakkan kedua model identik tersebut sejajar. Perhatikan keadaan planar di sekitar ikatan C=O. Ambillah 2 buah nukleofili, yang dalam hal ini dilambangkan dengan atom berwarna kuning, masing-masing lengkap dengan 1 pengikat (menggambarkan ketersediaan elektron untuk ikatan). Untuk model pertama, nukleofili Anda lekatkan pada C-karbonil dari arah kanan, sedangkan untuk model kedua, lekatkan dari arah kiri. Pada proses pelekatan nukleofili, lepaskan salah satu ikatan pada C=O, dan putarlah pengikat ini ke arah lain agar tidak mengganggu. Bagaimana kesan Anda tentang kedua molekul yang dihasilkan dari proses reaksi ini? Apakah keduanya masih identik satu sama lain sebagaimana asetaldehida asalnya? Kalau kedua molekul itu Anda campurkan, campuran apakah yang terjadi?


Percobaan 2. SIFAT FISIK DAN KIMIA HIDROKARBON JENUH, TAKJENUH, DAN AROMATIK

TUJUAN 1. Berlatih menggunakan handbook untuk mencari sifat fisik hidrokarbon. 2. Membandingkan kelarutan hidrokarbon jenuh (alkana), takjenuh (alkena), dan aromatik

dalam beberapa pelarut yang berbeda-beda polaritasnya. 3. Membandingkan reaktivitas hidrokarbon jenuh, takjenuh, dan aromatik terhadap asam

kuat, oksidator kuat, dan larutan bromin. 4. Mempelajari kemampuan toluena sebagai pelarut dan juga sublimasi pada naftalena. PERTANYAAN PRAPRAKTIK 1. Dari rumus strukturnya, perkirakan apakah heptana, 1-pentena, dan naftalena akan larut

dalam dietil eter? 2. Mengapa hidrokarbon jenuh lebih lembam daripada hidrokarbon takjenuh atau aromatik? 3. Berikan masing-masing sebuah contoh reaksi oksidasi dan substitusi pada alkana. 4. Tuliskan persamaan reaksi antara:

(a) 1-pentena dan larutan bromin 1% dalam karbon tetraklorida, (b) benzena dan larutan Br2 1% dalam CCl4 dengan katalis Fe (2 tahap), serta (c) toluena dan kalium permanganat.

5. Tuliskan persamaan reaksi sikloheksena dengan kalium permanganat dingin dalam keadaan basa, dengan terlebih dulu menuliskan setengah-reaksi reduksi dan oksidasinya.

6. Tuliskan persamaan reaksi nitrasi dan sulfonasi pada benzena dan toluena. LATAR BELAKANG Hidrokarbon minyak bumi Hidrokarbon adalah senyawa organik yang hanya tersusun dari karbon dan hidrogen. Kelompok senyawa ini amat penting perannya dalam abad teknologi ini karena begitu banyak produk yang dapat diturunkan darinya: tekstil, plastik, bahan anti beku, obat-obatan, anestesi, insektisida, pupuk, cat, bahan peledak, dan sebagainya.

Salah satu sumber utama hidrokarbon ialah minyak bumi. Hidrokarbon yang paling banyak terdapat dalam minyak bumi ialah alkana berantai lurus (straight-chain alkane) yang disebut juga alkana normal (n-alkana). Dua golongan senyawa penting lainnya adalah alkana siklik (sikloalkana) dan alkana berantai cabang (branched-chain alkane). Ketiganya sering dikelompokkan sebagai alkana alifatik, dan merupakan hidrokarbon jenuh (saturated), sebab semua ikatan karbon-karbonnya adalah ikatan tunggal. Hidrokarbon yang memiliki ikatan karbon-karbon rangkap dan rangkap tiga disebut hidrokarbon takjenuh (unsaturated), berturut-turut dinamakan alkena dan alkuna.


Fraksi alkana berantai cabang dalam bensin memengaruhi pembakarannya dalam mesin. Bensin yang seluruhnya terdiri atas alkana berantai lurus terbakar sangat tidak merata, menyebabkan ‘ketukan’ yang dapat merusak mesin. Campuran yang lebih kaya akan alkana berantai cabang dan sikloalkana akan terbakar dengan ketukan yang jauh lebih sedikit. Kehalusan pembakaran diberi peringkat secara kuantitatif dengan bilangan oktana (octane number) bensin. Senyawa 2,2,4-trimetilpentana (isooktana) murni terbakar sangat halus dan ditetapkan memiliki bilangan oktana 100, sedangkan heptana murni, yang menyebabkan ketukan terbanyak, ditetapkan memiliki bilangan oktana 0.

Satu golongan terakhir dari hidrokarbon dalam minyak bumi mentah ialah

hidrokarbon aromatik, dan benzena adalah contohnya yang paling sederhana. Selain benzena, senyawa aromatik paling lazim dalam minyak bumi ialah toluena, di mana satu atom hidrogen pada cincin benzena digantikan oleh gugus metil, dan xilena, di mana dua atom hidrogen digantikan dua gugus metil:

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3p-xilenam-xilenao-xilenatoluenabenzena

CH3

H3C

Kumpulan senyawa ini dikenal sebagai BTX (singkatan dari benzene-toluene-xylene). BTX dalam minyak bumi sangat penting untuk sintesis polimer, dan juga secara jelas meningkatkan bilangan oktana. Komponen ini digunakan untuk membuat bahan bakar berkinerja tinggi dengan bilangan oktana di atas 100, seperti yang dipersyaratkan dalam penerbangan modern.

Campuran hidrokarbon jenuh pada minyak bumi dapat dipisahkan berdasarkan titik didihnya, kemudian berdasarkan massa molekulnya (proses penyulingan bertingkat). Gas yang diperoleh dari kolom paling atas menyerupai gas alam yang terkumpul dalam rongga-rongga batuan di atas cadangan minyak bumi. Campuran gas ini dapat dipisahkan lebih lanjut dengan pelarutan kembali etana, propana, dan butana dalam pelarut cair seperti heksana. Campuran gas kaya-metana yang tersisa kemudian digunakan untuk sintesis kimia atau dialirkan melalui pipa untuk memanaskan rumah (lazim di negeri bermusim dingin). Penyulingan-ulang heksana dan gas terlarut memungkinkan pemisahannya dan penggunaan-nya sebagai bahan baku kimia. Propana dan butana juga dapat dikemas dalam tabung di bawah tekanan sebagai liquefied petroleum gas (LPG, elpiji), yang digunakan untuk bahan bakar di perkotaan. Sesudah gas, fraksi berikutnya yang muncul dari kolom penyulingan minyak bumi ialah nafta (naphtha), yang terutama digunakan dalam manufaktur bensin. Petroleum eter, yang kadang-kadang disebut juga ligroin atau bensin, adalah fraksi pertama dari penyulingan tersebut dan mengandung hidrokarbon yang mempunyai rantai dengan atom karbon 4 sampai 7 buah. Fraksi berikutnya yang berturut-turut mempunyai massa molekul yang lebih tinggi digunakan untuk bahan bakar jet dan diesel, minyak pemanas, dan minyak pelumas mesin.

Sekarang ini, banyak bensin yang dihasilkan dari proses pengertakan (cracking),

maka terkandung sejumlah tertentu alkena di dalamnya. Proses pengertakan dapat dilakukan secara katalitik atau termal. Dalam pengertakan katalitik (catalytic cracking), fraksi-fraksi yang lebih berat dari kolom penyulingan (senyawa C12 atau lebih tinggi) dilewatkan pada katalis silika-alumina pada suhu 450–550oC. Terjadi reaksi seperti

CH3(CH2)12CH3 → CH3(CH2)4–CH=CH2 + C7H16

Penuntun Praktikum KO Layanan 10 Sementara itu, pengertakan termal (thermal cracking) menggunakan suhu yang lebih tinggi, sekitar 850–900oC dan tidak menggunakan katalis. Hasilnya ialah alkena berantai lebih pendek, misalnya etilena dan propilena, melalui reaksi seperti berikut

CH3(CH2)10CH3 → CH3(CH2)8CH3 + CH2=CH2

Sifat fisik hidrokarbon Karena hanya memiliki ikatan C-C dan C-H yang kecil selisih elektronegativitasnya, hidrokarbon alifatik maupun aromatik bersifat nonpolar. Sesuai kaidah like dissolves like, ia hanya dapat larut dalam pelarut nonpolar, seperti dietil eter, diklorometana, atau sesama hidrokarbon lainnya, dan juga hanya dapat melarutkan zat-zat yang nonpolar. Jika dicampur-kan dengan air, akan terbentuk 2 lapisan, dengan hidrokarbon berada di atas air karena bobot jenisnya lebih kecil dari 1 g/L.

Pada molekul nonpolar, gaya antarmolekul yang paling berperan ialah gaya London, yang termasuk dalam gaya-gaya van der Waals. Gaya antarmolekul ini akan bertambah kuat seiring dengan meningkatnya bobot molekul (bertambahnya panjang rantai), tetapi akan melemah dengan adanya percabangan, sebab bentuk molekul menjadi cenderung membulat. n-Butana, misalnya, memiliki titik didih 0oC, jauh lebih rendah daripada titik didih n-heksana (69oC), tetapi masih lebih tinggi daripada isobutana (–12oC). Uap dari fraksi rendah minyak bumi (petroleum eter atau bensin) terbakar dengan mudah pada suhu kamar. Suhu ketika campuran hidrokarbon dan udara terbakar terus-menerus dinamakan titik nyala (flash point).

Senyawa aromatik, seperti tersirat dari namanya, memiliki aroma yang khas, dan

beberapa diantaranya berbau harum. Mereka umumnya mudah terbakar dan merupakan karsinogen. Antrasena atau fenantrena, keduanya merupakan senyawa aromatik dengan 3 cincin, akan lebih tinggi titik didihnya dibandingkan dengan benzena. Naftalena, senyawa aromatik 2 cincin yang umum digunakan sebagai kapur barus, tidak mendidih, tetapi langsung menyublim (berubah wujud dari padat ke gas) ketika dipanaskan. Berikut ini diberikan struktur senyawa-senyawa aromatik tersebut:

benzena naftalena antrasena fenantrena Sifat kimia hidrokarbon

Perbedaan sifat kimia di antara anggota-anggota suatu deret homolog hanyalah pada kereaktifan dan laju reaksi, tetapi tidak pada jenis reaksinya. Hidrokarbon jenuh, baik rantai lurus maupun bercabang, tergolong lembam (sukar bereaksi). Ia tidak bereaksi dengan asam kuat pekat, basa kuat pekat, oksidator kuat, maupun reduktor kuat. Reaksi yang dijalani hanyalah reaksi oksidasi (pembakaran) dan substitusi dengan mekanisme rantai-radikal bebas. Di sisi lain, hidrokarbon takjenuh lebih mudah bereaksi, dan reaksi yang dijalani umumnya merupakan reaksi adisi. Perbedaan ini dimanfaatkan sebagai uji kualitatif untuk membedakan alkana dan alkena. Dengan larutan Br2 dalam karbon tetraklorida (CCl4), hanya alkena yang akan bereaksi menghilangkan warna merah kecokelatan dari larutan bromin. Demikian pula halnya dalam reaksi dengan kalium permanganat (KMnO4), yang dikenal sebagai uji Baeyer. Hanya alkena yang mengubah warna ungu KMnO4 menjadi warna cokelat dari MnO2, seiring teroksidasinya alkena menjadi 1,2-diol (glikol).


Reaktivitas hidrokarbon aromatik berbeda dengan hidrokarbon takjenuh alifatik (alkena dan alkuna). Energi resonansi memantapkan cincin aromatik sehingga pereaksi tidak mengadisi ikatan rangkap pada cincin, tetapi menggantikan atom hidrogen yang diikat oleh cincin tersebut. Reaksi ini disebut substitusi elektrofilik, yang meliputi nitrasi, halogenasi, sulfonasi, serta alkilasi dan asilasi Friedel-Crafts. Uji kualitatif dengan Br2 atau KMnO4 negatif hasilnya pada benzena. Penambahan logam Fe pada reaksi benzena dengan Br2 dalam CCl4 memang menghilangkan warna bromin, tetapi produk yang terbentuk ialah bromobenzena, yang menunjukkan reaksi substitusi, bukan adisi. Tidak seperti benzena, alkilbenzena, misal-nya toluena, dapat menghilangkan warna KMnO4 karena teroksidasi menjadi asam benzoat. PERCOBAAN Sifat fisik hidrokarbon 1. Penggunaan handbook

Anda diminta menggunakan Handbook of Chemistry and Physics untuk menentukan titik didih, bobot jenis, dan indeks bias dari n-heksana, sikloheksana, sikloheksena, dan toluena. Bertanyalah pada asisten jika Anda kesulitan dalam menggunakannya.

2. Kelarutan hidrokarbon

a. Ke dalam 4 buah tabung reaksi, Anda masukkan masing-masing 2 mL etanol 96%. b. Kemudian tambahkan tetes demi tetes sampai 10 tetes ke dalam masing-masing

tabung, n-heksana, sikloheksana, sikloheksena, dan toluena, dengan selalu dikocok perlahan setiap penambahan tetesan.

c. Bagaimana kelarutan setiap hidrokarbon dalam alkohol? d. Ulangi percobaan ini dengan menggunakan berturut-turut 2 mL air, bensin (gasoline),

dan dietil eter sebagai pengganti etanol 96%. Perhatian: Pekerjaan dengan dietil eter dilakukan di ruang asam untuk menghindari kebakaran!!!

3. Toluena sebagai pelarut

a. Tambahkan seujung sudip iodin ke dalam 2 mL toluena pada tabung reaksi, lalu amati kelarutannya.

b. Ulangi percobaan serupa dengan seujung sudip lilin parafin dan 5 tetes minyak kelapa.

4. Sublimasi naftalena

a. Masukkan +0,5–1 g naftalena ke dalam tabung reaksi, lalu panaskan bagian bawah tabung itu dengan api kecil dari pembakar bunsen.

b. Catat perubahan yang teramati. Sifat kimia hidrokarbon alifatik Perhatian: Setiap pekerjaan yang menggunakan sikloheksena dilakukan di ruang asam. 1. Reaksi dengan asam kuat pekat

a. Ke dalam 3 buah tabung reaksi, Anda masukkan masing-masing 1 mL asam sulfat pekat.

b. Setelah itu, tambahkan tetes demi tetes sampai 10 tetes ke dalam masing-masing tabung itu n-heksana, sikloheksana, dan sikloheksena, dengan selalu dikocok perlahan setiap penambahan tetesan.

c. Apakah ketiga hidrokarbon itu larut sempurna, sedikit larut, atau tidak larut sama sekali?

d. Apakah ada indikasi terjadinya reaksi seperti pelepasan panas atau perubahan warna?


e. Ulangi percobaan menggunakan asam nitrat pekat sebagai pengganti H2SO4 pekat. f. Bagaimana reaksi yang terjadi, jika ada?

2. Reaksi dengan oksidator kuat

a. Ke dalam 3 buah tabung reaksi, Anda masukkan masing-masing 1 mL larutan natrium karbonat 5%(b/v), lalu ditambahkan dengan 2–3 tetes larutan KMnO4 2% (b/v).

b. Setelah itu, tambahkan tetes demi tetes sampai 10 tetes ke dalam masing-masing tabung itu n-heksana, sikloheksana, dan sikloheksena, dengan selalu dikocok perlahan setiap pe-nambahan tetesan.

c. Ketiga tabung kemudian dipanaskan dalam penangas air, lalu amati apakah terjadi perubahan warna campuran.

d. Bagaimana reaksi yang terjadi, jika ada? 3. Reaksi dengan larutan bromin dalam karbon tetraklorida

a. Ke dalam 3 buah tabung reaksi, Anda masukkan masing-masing 1 mL n-heksana, sikloheksana, dan sikloheksena.

b. Setelah itu, tambahkan beberapa tetes larutan Br2 1% dalam CCl4 sambil dikocok perlahan.

c. Apakah warna larutan bromin hilang? Bagaimana reaksi yang terjadi, jika ada? Sifat kimia hidrokarbon aromatik 1. Reaksi dengan kalium permanganat

Lakukan prosedur yang sama seperti yang dilakukan pada hidrokarbon alifatik (butir 2).

2. Reaksi dengan larutan bromin dalam karbon tetraklorida a. Ke dalam 5 mL toluena dalam tabung reaksi, tambahkan 2–3 tetes larutan Br2 1%

dalam CCl4, lalu setengah isi campuran segera dipindahkan ke tabung reaksi lain, yang berisi 2–3 butiran kecil besi.

b. Amati hilangnya warna bromin dan bandingkan laju reaksi pada kedua tabung (tidak perlu diukur waktunya).

c. Jika reaksi berjalan sangat lambat, hangatkan dalam penangas air. d. Bagaimana reaksi yang terjadi, jika ada?

3. Reaksi sulfonasi toluena

a. Tambahkan 1 mL toluena ke dalam tabung reaksi yang berisi 5 mL H2SO4 pekat (jangan dipipet).

b. Apakah toluena larut? Kemudian panaskan tabung reaksi dalam penangas air bersuhu 70oC, dan aduk perlahan selama 10 menit atau sampai larutan menjadi jernih.

c. Sesudah itu, dinginkan larutan dan tuangkan isinya dalam 25–30 mL air dingin. d. Amati setiap perubahan yang terjadi, dan bagaimana reaksinya?

4. Reaksi nitrasi toluena a. Tambahkan dengan hati-hati 2 mL H2SO4 pekat ke dalam 3 mL HNO3 pekat pada

tabung reaksi. b. Kemudian, masukkan tetes demi tetes 1 mL toluena ke dalam tabung tersebut. c. Apakah toluena larut, dan perubahan apa yang teramati (misalnya, kenaikan suhu

atau perubahan warna)? d. Tabung lalu dikocok selama 2–3 menit, dan dituang isinya ke dalam 25 mL air dingin. e. Perhatikan terbentuknya cairan kental yang memisah dari air. f. Bagaimana reaksi yang terjadi?


Percobaan 3. ALKOHOL TUJUAN 1. Mengenali perbedaan sifat fisik beberapa senyawa alkohol, meliputi kelarutan dalam air,

bau, titik didih, dan viskositas. 2. Memahami pengaruh kedudukan gugus hidroksil pada reaktivitas alkohol dalam reaksi

substitusi nukleofilik dan oksidasi. PERTANYAAN PRAPRAKTIK 1. Gambarkan semua ikatan hidrogen yang mungkin pada campuran 2-propanol dan air. 2. Urutkan menurut meningkatnya kelarutan dalam air: 2-propanol, 2-metil-1-propanol, 1-

propanol, 2-metil-2-propanol, etanol, dan propilena glikol. Jelaskan jawaban Anda. 3. Urutkan alkohol-alkohol pada soal no.2 mulai dari yang tertinggi titik didihnya. Jelaskan

jawaban Anda. 4. Sebutkan masing-masing 2 kegunaan etilena glikol dan gliserol. 5. Dengan menuliskan mekanisme reaksinya, jelaskan bagaimana peranan ZnCl2 dalam

mempercepat reaksi alkohol primer dengan hidrogen halida. 6. Tuliskan persamaan reaksi oksidasi dari (a) etanol dengan kalium permanganat, (b) 2-

propanol dengan pereaksi Jones, dan (c) 2-metil-2-propanol dengan kalium dikromat. LATAR BELAKANG

Senyawa alkohol banyak sekali kegunaannya, antara lain sebagai minuman keras, misalnya etil alkohol atau alkohol tapai; sebagai bahan bakar dan pelarut, misalnya metanol dan etanol; serta sebagai pembunuh kuman (bakterisida), yaitu isopropil alkohol atau alkohol gosok. Alkohol memiliki rumus umum R–OH. Ia dapat dianggap sebagai hidrokarbon yang satu atau lebih atom hidrogennya diganti dengan satu atau lebih gugus hidroksil (–OH). Ia dapat juga dianggap sebagai turunan dari air dengan satu atom hidrogennya digantikan oleh gugus alkil (R–). Jadi, alkohol memiliki sifat-sifat hidrokarbon maupun air. Kelarutan

Alkohol berbobot molekul rendah larut dalam air. Kelarutan ini disebabkan oleh ikatan hidrogen antara molekul-molekul alkohol dan air:

RO

H

H

OH

H

OHH

OH

Semakin banyak gugus hidroksil, semakin banyak dan kuat ikatan hidrogen yang terbentuk, maka alkohol yang bersangkutan akan semakin hidrofilik (menyukai air). Sukrosa (gula pasir), misalnya, meskipun memiliki 12 gugus karbon, juga mempunyai 8 gugus hidroksil yang membuatnya mudah larut dalam air. Demikian pula, gliserol (1,2,3-propana triol), yang memiliki 3 gugus –OH, lebih tinggi kelarutannya dalam air daripada etilena glikol (1,2-etanadiol), yang hanya mengandung 2 gugus –OH, apalagi dibandingkan dengan etanol (1 gugus –OH saja), sekalipun bobot molekul gliserol > etilena glikol > etanol.

Penambahan garam anorganik seperti NaCl atau K2CO3 ke dalam larutan alkohol, dan juga zat organik lain, dalam air, akan mengurangi kelarutannya sedemikian rupa sehingga akhirnya alkohol tersebut dikeluarkan dari larutannya. Peristiwa ini disebut salting out.


Bagian hidrokarbon suatu alkohol sebaliknya bersifat hidrofobik (membenci air). Karena itu, semakin panjang rantai atom karbon dari alkohol, semakin rendah kelarutannya dalam air dan semakin tinggi kelarutannya dalam hidrokarbon. Alkohol berkarbon tiga, yaitu 1- dan 2-propanol, bercampur sempurna (dalam segala perbandingan) dengan air, sedangkan 1-butanol hanya larut sebanyak 8,3 g dalam 100 g air.

Percabangan rantai karbon pada alkohol akan meningkatkan kelarutannya dalam air. Karena itu, alkohol primer (n-alkohol), RCH2OH, seperti 1-butanol (n-butil alkohol/n-butanol), CH3CH2CH2CH2OH, hanya sedikit larut, sedangkan alkohol tersier, R3COH, seperti 2-metil-2-propanol (t-butil alkohol/t-butanol), (CH3)3COH, larut sempurna dalam air. Ini disebabkan oleh lebih kompak dan kurang hidrofobiknya gugus t-butil dibandingkan dengan n-butil. Alkohol sekunder, R2CHOH, seperti 2-butanol (s-butil alkohol/s-butanol), CH3CH2CH(OH)CH3, kelarutannya ada di antara kedua alkohol tersebut.

Titik didih

Sebagaimana dijelaskan di atas, kelarutan alkohol dalam air berasal dari kemampuan-nya berikatan hidrogen dengan air. Selain dengan air, alkohol juga berikatan hidrogen dengan sesamanya. Ikatan hidrogen antarmolekul ini membuat titik didih alkohol lebih tinggi daripada alkil halida atau eter yang bobot molekulnya sebanding. Seperti halnya alkana, semakin panjang rantai karbon (semakin tinggi bobot molekul), titik didih alkohol akan semakin tinggi. Demikian pula, percabangan akan menurunkan titik didih alkohol karena molekulnya menjadi lebih kompak. Berikut ini disajikan beberapa contoh:

CH3OH td. = 64,5oC CH3Cl td. = –24oC n-butanol td. = 117,7oC CH3CH2OH

td. = 78,3oC CH3CH2Cl

td. = 13oC s-butanol td. = 99,5oC

t-butanol td. = 82,9oC Viskositas

Fluida yang mengalir dalam lintasan lurus memiliki laju yang lebih besar di tengah daripada di sebelah bidang batas, sebagian karena gesekan fluida dengan permukaan batas itu. Akibat perbedaan laju tersebut, terjadi aliran laminar, yaitu aliran yang di dalamnya suatu lapisan bergeser relatif perlahan terhadap lapisan yang lain. Aliran laminar inilah yang menimbulkan gesekan internal atau tahanan alir dalam suatu fluida, baik cairan maupun gas, yang disebut viskositas (kekentalan). Aliran laminar sangat bergantung pada gaya-gaya intermolekular di antara molekul yang sejenis, sehingga dapat dikatakan bahwa gerakan aliran dalam fase cair dari setiap molekul sangat dipengaruhi oleh molekul tetangganya.

Dalam suatu deret yang homolog, apabila bobot molekulnya semakin besar, maka zat cenderung membentuk molekul yang lebih kompak atau berbentuk bulat. Zat cair akan cenderung mengental. Contohnya: pada fraksinasi senyawa hidrokarbon dari minyak bumi (percobaan 3), fraksi C1–C4 berwujud gas, selanjutnya fraksi C5–C17 cair, dan fraksi yang lebih berat berupa padatan, misalnya aspal.

Sehubungan dengan viskositas, zat cair dapat dibedakan menjadi Newtonian dan non-Newtonian. Cairan Newtonian memiliki hubungan linear antara besarnya tekanan alir (shear stress) yang digunakan dan laju perubahan bentuk yang dihasilkan, sedangkan jika hubungannya nonlinear, zat cair dikelompokkan sebagai non-Newtonian. Beberapa contoh cairan Newtonian dan non-Newtonian diberikan pada Tabel 1.

Tabel 1.

Cairan Newtonian Cairan Non-Newtonian Minyak Pelarut

Minyak sintetik Resin termoset Cat lateks (tiksotropik)

Untuk menentukan viskositas, terdapat berbagai metode yang dapat digunakan.

Beberapa diantaranya adalah (1) metode small-bore-tube, (2) metode viskometer Saybolt,


(3) metode viskometer-piston-jatuh, (4) metode viskometer rotating-concentric-cylinder, (5) metode viskometer fixed-outer-cylinder, (6) metode viskometer bola-jatuh (metode Stoke), dan (7) metode viskometer Ostwald. Metode dipilih sesuai dengan viskositas cairannya, dengan dua yang terakhir adalah yang umum digunakan. Metode Stoke, misalnya, dipakai untuk menetapkan viskositas yang lebih besar dari 10–10000 poise. Poise (P) merupakan satuan viskositas dalam sistem cgs, yang setara dengan 1 g cm-1 det-1 atau 0,1 Pa det. Namun, viskositas biasanya ditabulasikan dalam centipoise (cP), dengan 1 cP = 10-2 P.

Pada percobaan ini digunakan viskometer Ostwald (Gambar 1) dengan jejari kapiler tertentu. Waktu alir zat cair diukur, lalu dibandingkan dengan waktu alir air pada suhu tertentu, untuk memperoleh viskositas relatif.

Gambar 1. Viskometer kapiler Ostwald-Cannon-Fenske dan cara pengisiannya.

Digunakan rumus berikut untuk menghitung viskositas relatif:

Vlthdgr

8vltPrη

8

44

==

↓

aa

cc

aa

cc

tdtd

Vltgrhd

Vltgrhd

===

8

84

4

air

contohrelatif η

ηη

(pada suhu tertentu)

η = viskositas (P = g cm-1 det-1) P = tekanan alir (dyne cm-2) = hdg h = tinggi cairan (cm) d = densitas/rapatan cairan (g cm-3) g = percepatan gravitasi (980 cm det-2) r = jejari kapiler (cm) t = waktu alir (detik)

V = volume cairan (cm3 = mL) l = panjang pipa kapiler (cm)

Tikalas (subskrip) ‘c’ dan ‘a’ berturut-turut menunjukkan ‘contoh’ dan ‘air’.

Dari persamaan di atas, terlihat bahwa diperlukan data densitas untuk menghitung viskositas relatif contoh. Metode pengukuran densitas berbeda-beda untuk padatan, cairan, dan gas. Untuk zat cair, dapat digunakan (1) metode botol-densitas (piknometer), (2) metode gravitometer Fisher-Davidson, (3) metode timbangan Westphal, dan (4) metode apung. Di antara mereka, alat piknometer (Gambar 2) paling banyak digunakan. Pengaruh kedudukan gugus hidroksil pada reaktivitas alkohol

Perbedaan kedudukan gugus hidroksil sangat erat hubungannya dengan kereaktifan alkohol terhadap pereaksi, atau dengan kata lain, laju terbentuknya produk. Sebagai contoh ialah reaksi substitusi nukleofilik dengan hidrogen halida (HX). Dengan HBr dan HI, semua alkohol memang bereaksi dengan mudah membentuk alkil bromida atau iodida, tetapi dengan HCl, hanya alkohol tersier (3o), benzilik, dan alilik yang mudah bereaksi. Alkohol primer (1o) dan sekunder (2o) kurang reaktif dan untuk mempercepat reaksi, diperlukan


katalis ZnCl2 tanair atau asam Lewis lain yang serupa, yang sering kali masih perlu dibantu dengan pemanasan. Contoh berikut mengilustrasikan hal itu:

3o: (CH3)3COH + HCl2o: (CH3)2CHOH + HCl1o: CH3CH2OH + HCl

(CH3)3CCl + H2O(CH3)2CHCl + H2O CH3CH2Cl + H2O

25oC

ZnCl2ZnCl2kalorke

reak

tifan

men

ingk

at 3o: (CH3)3COH + HCl2o: (CH3)2CHOH + HCl1o: CH3CH2OH + HCl

(CH3)3CCl + H2O(CH3)2CHCl + H2O CH3CH2Cl + H2O

25oC

ZnCl2ZnCl2kalorke

reak

tifan

men

ingk

at

Reaksi oksidasi merupakan contoh lain reaksi alkohol yang sangat dipengaruhi oleh kedudukan gugus hidroksil. Dalam reaksi ini, alkohol sebagai reduktor akan dioksidasi oleh pereaksi anorganik seperti kalium permanganat (KMnO4) atau kalium dikromat (K2Cr2O7) sehingga mengalami pengurangan atom hidrogen atau penambahan atom oksigen. Bersamaan dengan itu, terjadi serah-terima elektron dari oksidator ke alkohol. Alkohol 1o akan dioksidasi menjadi aldehida, dan kemudian menjadi asam karboksilat, sementara alkohol 2o dioksidasi menjadi keton, dan alkohol 3o tidak dapat dioksidasi. Berikut ini diberikan beberapa contoh, beserta perubahan warna yang terjadi: Oksidasi 1-propanol oleh KMnO4 dalam suasana basa dari KOH:

Reduksi : MnO4−

(aq) + 2 H2O(l) + 3e− → MnO2(s) + 4 OH−(aq) x4

Oksidasi : CH3CH2CH2OH(l) + 2 OH−(aq) → CH3CH2CHO(l) + 2 H2O(l) + 2e−

x3 CH3CH2CHO(l) + 2 OH−

(aq) → CH3CH2CO2H(l) + H2O(l) + 2e− x3

Penetralan : CH3CH2CO2H(l) + OH−(aq) → CH3CH2CO2

−(aq) + H2O(l)

x3 Reaksi total : 3 CH3CH2CH2OH(l) + 4 KMnO4(aq) → 3 CH3CH2CO2

−K+(aq) + 4 MnO2(s) + 4 H2O(l) +

KOH(aq) (ungu) (cokelat)

Oksidasi 2-propanol oleh K2Cr2O7 dalam suasana asam dari H2SO4 pekat:

Reduksi : Cr2O72−

(aq) + 14 H+(aq) + 6e− → 2 Cr3+

(aq) + 7 H2O(l)

Oksidasi : CH3 CHOH

CH3 (l) → CH3 CO

CH3 (l) + 2 H+(aq) + 2e− x3

Reaksi total :

3 CH3 CHOH

CH3 (l) + K2Cr2O7(aq) + 4 H2SO4(aq) → 3 CH3 CO

CH3 (l) + Cr2(SO4)3(aq) + 7 H2O(l) + K2SO4(aq) (jingga) (hijau tua)

Kedua jenis reaksi di atas memberikan dasar bagi suatu analisis kualitatif untuk menentukan apakah suatu senyawa termasuk alkohol primer, sekunder, atau tersier. PERCOBAAN Kelarutan dalam air

Tentukan kelarutan etanol dengan jalan menambahkan tetes demi tetes (sampai 15 tetes) secara perlahan-lahan ke dalam tabung reaksi yang berisi 1 mL air. [Perhatian: Sebelum dipakai, bilas dulu pipet tetes dengan alkohol yang diujikan.] Goyangkan tabung setiap penambahan tetesan, dan catat jumlah tetesan sampai tidak ada lagi pelarutan, yaitu jika terbentuk lapisan kedua dan campuran menjadi keruh atau terdapat emulsi. Ulangi proses di atas untuk n-butanol, s-butanol, t-butanol, pentanol, etilena glikol, dan gliserol. Kemudian tambahkan sedikit kristal Na2CO3 ke dalam setiap tabung reaksi itu. Perhatikan apa yang terjadi.


Uji bau Pada setiap alkohol yang Anda uji kelarutannya dalam air, lakukan pula uji bau.

Perhatian: Jangan mencium langsung ke mulut botol. Bukalah tutup botol yang berisi zat, kemudian segera baui dengan cara menepiskan uapnya dari mulut botol ke arah hidung.

Titik didih

Sediakan kapas yang dibulatkan; besarnya bulatan tersebut disesuaikan dengan mulut botol senyawa alkohol. Basahi kapas masing-masing dengan senyawa alkohol: etanol dan n-butanol, dengan jalan memiringkan botol. Goreslah kapas-kapas yang telah basah tersebut pada permukaan kaca, goresannya harus sama luasnya. Kemudian dengan segera amati manakah yang lebih dahulu mengering, etanol atau n-butanol. Ulangi percobaan di atas dengan menggunakan senyawa alkohol n-butanol dengan t-butanol. Viskositas

Bersihkan viskometer Ostwald dengan air, lalu bilas dengan contoh 2 sampai 3 kali. Masukkan 5–10 mL contoh ke dalam alat Ostwald melalui tabung yang tidak ada bolanya (Gambar 1). Hisap contoh dari tabung yang ada bolanya sampai melebihi batas atas. (Penghisap vakum mungkin diperlukan.) Biarkan cairan bergerak turun, lalu tetapkan berapa waktu yang diperlukan untuk mengalirkan contoh dari saat muka cairan berimpit dengan batas atas sampai berimpit lagi dengan batas bawah. Pengukuran waktu alir ini dilakukan minimal 2 kali ulangan (duplo). Catatlah suhu percobaan. Perhatian: Sebaiknya cairan yang paling encer diukur lebih dulu; urutannya: air–etanol–gliserol. Setelah diukur, masukkan kembali contoh ke dalam botol.

Penetapan densitas contoh dengan piknometer

Bersihkan piknometer dengan air, dan keringkan dengan pelarut atsiri seperti aseton atau eter; jangan menggunakan tisu agar tidak ada serat halus yang tertinggal dalam piknometer. Timbang piknometer kosong dan catat massanya (m1). Kemudian isi piknometer dengan air sampai meluber, dan ditutup sedemikian rupa sehingga tidak tersisa gelembung udara pada tabung kapilernya (Gambar 2). Seka bagian luarnya satu-arah dengan tisu bebas-serat, lalu timbang kembali massanya (m2). Ukurlah suhu air, dan cari densitas air pada suhu tersebut (da) di dalam handbook. Setelah itu, kosongkan piknometer, bilas dengan contoh 2 sampai 3 kali, dan masukkan contoh ke dalamnya seperti saat pengisian air. Timbang kembali massanya (m3). Hitung densitas contoh (dc) dengan persamaan:

ac dmmmm

d

−−

=12

13

Laju reaksi dengan asam klorida (uji Lucas)

Sediakan 4 buah tabung reaksi yang bersih, masing-masing diisi dengan 1,5 mL n-butanol, s-butanol, t-butanol, dan senyawa anu dari asisten. Tambahkan ke dalam setiap tabung itu 5 mL pereaksi Lucas (10 g ZnCl2 dalam 20 mL HCl pekat) yang baru dibuat. Catat perubahan dalam setiap tabung setelah 5, 30, 45, dan 60 menit, lalu bandingkan laju reaksi mereka dengan melihat perubahan warnanya. Oksidasi dengan kalium dikromat

Larutkan 2,5 g K2Cr2O7 dalam campuran antara 2,5 mL H2SO4 pekat dan 22,5 mL air suling. Kemudian sediakan 4 buah tabung reaksi yang bersih dan kering, dan isi setiap tabung dengan 5 mL larutan tersebut. Tambahkan masing-masing 1 mL n-butanol, s-butanol, t-butanol, dan senyawa anu (golongan alkohol) dari asisten. Catat perubahan dalam setiap tabung setelah 10, 20, 30, 45, dan 60 detik, lalu bandingkan laju reaksi mereka dengan melihat perubahan warnanya.


Percobaan 4. SENYAWA KARBONIL: ALDEHIDA DAN KETON TUJUAN 1. Mengenal beberapa macam reaksi senyawa karbonil, yang termasuk aldehida dan keton.

2. Mengenal perbedaan reaktivitas antara aldehida dan keton.

3. Menguji hasil pembuatan senyawa aldehida dibandingkan dengan senyawa aldehida baku.

PERTANYAAN PRAPRAKTIK 1. Apakah keton dapat dioksidasi? Jika ya, berikan contohnya. 2. Tunjukkan dengan mekanisme pembentukan ester kromat bahwa oksidasi alkohol tersier

tidak mungkin terjadi. 3. Urutkan kereaktifan formaldehida, propionaldehida, dan butanon terhadap reaksi adisi

nukleofilik. Jelaskan dari segi sterik dan elektronik. 4. Tuliskan persamaan adisi bisulfit pada butanon, dan penguraian produknya oleh HCl. 5. Tuliskan, jika ada, persamaan reaksi pada uji Tollens asetaldehida dan aseton. 6. Tuliskan langkah-langkah mekanisme reaksi kondensasi aldol campuran antara

benzofenon dan asetaldehida. LATAR BELAKANG Reaktivitas senyawa karbonil Gugus fungsi pada senyawa aldehida dan keton adalah gugus karbonil, yang merupakan ikatan rangkap dua karbon-oksigen, dengan satu ikatan sigma (σ) dan satu ikatan pi (π). Atom karbon maupun oksigen berhibridisasi sp2, dan ketiga atom yang melekat pada karbon karbonil terletak pada bidang segitiga datar (planar trigonal) dengan sudut 120o. Panjang ikatan C=O adalah 1,24 Å, lebih pendek dibandingkan dengan jarak C–O pada ikatan alkohol dan eter, yaitu 1,43 Å. Oksigen lebih elektronegatif daripada karbon, maka elektron ikatan C=O lebih tertarik pada atom oksigen, dan ikatan ini menjadi polar. Selain itu, atom oksigen pada gugus karbonil mempunyai dua pasang elektron menyendiri, maka terjadi resonansi berikut:

C O C O

penyumbang resonansipada gugus karbonil

C Oδ+ δ−

C O

polarisasipada gugus karbonil

Sebagai akibat dari polarisasi, banyak reaksi senyawa karbonil melibatkan serangan

nukleofili (spesies anionik atau spesies netral yang kaya-elektron) pada atom karbon karbonil. Dengan nukleofili lemah (air, alkohol), reaksi adisi ini tidak berjalan tanpa pengaktifan atom C-karbonil (peningkatan muatan positifnya) terlebih dahulu menggunakan

Penuntun Praktikum KO Layanan 19 katalis asam kuat. Proton (H+) merupakan elektrofili (spesies kationik atau spesies netral yang tuna-elektron) yang akan mengadisi pasangan elektron bebas pada atom oksigen karbonil:

C O H+C OH C OH

peningkatan muatan positifpada atom C-karbonil

Nu HNu

COH

H−H+

Nu

COH

Sebaliknya, jika nukleofili kuat yang digunakan (ion sianida, reagen Grignard, ion asetilida, atau nukleofili nitrogen), serangan dapat berlangsung tanpa bantuan katalis:

C ONu:Nu

CO H Nu

atauH+, H2O Nu

COH

(+ Nu:−)

Adisi senyawa bisulfit Salah satu nukleofili yang dapat mengadisi senyawa karbonil ialah natrium bisulfit (NaHSO3) atau natrium metabisulfit (Na2S2O5) yang dalam sistem IUPAC berturut-turut dinamai natrium hidrogen sulfit dan natrium disulfit. Karena berukuran besar, ion bisulfit hanya dapat mengadisi senyawa karbonil yang halangan ruang (steric hidrance)-nya tidak terlalu besar, yang meliputi semua aldehida (karena salah satu atom yang diikat oleh karbon karbonil ialah hidro-gen) serta beberapa keton sederhana, misalnya aseton, yang reaksinya ditunjukkan berikut ini:

CH3 C

O

CH3 + SOOH

O CO

H3C

H3C

SO

O OH

COH

H3C

H3C

SO

O ONa+

Na+

Na+

aseton natriumbisulfit

aseton bisulfit(kristal putih)

Pengocokan dalam larutan natrium metabisulfit lazim digunakan untuk memisahkan

aldehida, misalnya benzaldehida, dari hidrokarbon cair dan senyawa cair netral taklarut-air lainnya. Aldehida membentuk senyawa bisulfit padat, yang dapat disaring dan diurai kembali dengan asam encer atau dengan larutan natrium bikarbonat (NaHCO3) untuk memulihkan aldehida. Reaksi seperti ini, yang menghasilkan padatan (disebut turunan) sangat berguna untuk identifikasi senyawa karbonil, yaitu dengan memadankan nilai titik lelehnya dengan yang tercantum dalam handbook. Oksidasi aldehida Telah disebutkan di atas bahwa aldehida mudah teroksidasi menjadi asam karboksilat, tidak seperti keton yang sukar teroksidasi. Tidak harus memakai oksidator kuat untuk meng-oksidasi aldehida; zat pengoksidasi ringan seperti pereaksi Tollens, Fehling, atau Benedict dapat digunakan. Ketiga reaksi oksidasi ini sering digunakan untuk membedakan aldehida dengan keton. Dalam percobaan hari ini, Anda hanya akan melakukan uji Tollens.

Dalam uji Tollens, aldehida dioksidasi dalam suasana basa menjadi anion karboksilat. Secara bersamaan ion Ag+ dalam pereaksi Tollens (campuran larutan perak nitrat, NaOH,

Penuntun Praktikum KO Layanan 20 dan NH4OH) direduksi menjadi logam Ag (perak bebas) yang melekat pada dinding dalam tabung sebagai cermin perak. Reaksi yang terjadi ialah sebagai berikut:

RCHO + 2 [Ag(NH3)2]+ + 3 OH− → RCO2

− + 2 Ag↓ + 4 NH3↑ + 3 H2O (coba Anda tuliskan setengah-reaksi oksidasi dan reduksinya.)

Pereaksi Tollens, Fehling, dan Benedict, juga berguna untuk menguji adanya gula pereduksi; percobaan ini akan Anda lakukan pada praktikum Karbohidrat. Reaksi Kondensasi Aldol

Titik kereaktifan senyawa karbonil tidak hanya terletak pada ikatan π dari gugus C=O. Atom hidrogen yang berada pada posisi-α, yaitu pada atom karbon yang bersebelahan dengan gugus C=O, bersifat asam dan dapat diambil oleh basa kuat seperti natrium hidroksida atau alkoksida. Keasaman ini muncul karena daya tarik elektron (pengaruh induksi negatif) dari gugus karbonil, dan terutama karena stabilisasi resonansi anion enolat yang dihasilkan setelah pelepasan H+. Prosesnya ditunjukkan berikut ini untuk etanal dan ion metoksida:

CH2 CH

O

H

OCH3 CH2 CH

O

CH2 CH

O+

karbanion enolat

anion enolatetanal ion

metoksida

+ CH3OH

Karbanion merupakan suatu nukleofili karbon, maka dapat mengadisi atom karbon karbonil. Setelah produk adisi (adduct) mengambil proton dari pelarut protik (mampu men-donorkan proton, misalnya air dan alkohol), terbentuklah produk 3-hidroksialdehida, yang dikenal sebagai aldol (atau ketol, jika berasal dari keton). Karbanion dari etanal, misalnya, jika menyerang molekul etanal yang kedua, akan menghasilkan campuran kental 3-hidroksibutanal (β-hidroksibutiraldehida). Dengan pemanasan, aldol tersebut akan kehilangan air (mengalami dehidrasi) membentuk suatu produk aldehida α,β-takjenuh, yaitu 2-butenal (krotonaldehida). Reaksi yang terjadi ialah sebagai berikut:

CH2 CH

O

CH3 CH

O

CH3 CH

O

CH2

CH

OH OCH3

OCH3CH3 C

H

OH

CH2

CH

O

CH3 CH

CH

CH

O+

−3-hidroksibutanal 2-butenal

(krotonaldehida)

Dalam reaksi ini, secara keseluruhan 2 molekul besar (etanal) bergabung dengan melepaskan molekul kecil (air), maka termasuk reaksi kondensasi, dan karena produknya merupakan aldol, disebut reaksi kondensasi aldol. Reaksi kondensasi aldol tidak selalu terjadi antara 2 molekul aldehida yang sejenis. Suatu senyawa karbonil yang tidak memiliki atom hidrogen alfa (H-α), misalnya benzaldehida, dapat pula bereaksi dengan senyawa yang berhidrogen alfa (misalnya, dengan aseton) atau dengan senyawa yang juga tidak berhidrogen alfa (misalnya, dengan sesama benzaldehida). Reaksi yang pertama disebut kondensasi aldol campuran, sedangkan yang kedua disebut reaksi Cannizaro. Dalam percobaan hari ini, Anda akan melakukan kondensasi aldol campuran antara benzaldehida dan aseton. Konjugasi tambahan terhadap sistem takjenuh α,β-keto, yang melibatkan cincin fenil dari benzaldehida, mendorong reaksi untuk dengan sendirinya berlanjut ke dehidrasi aldol, dan dihasilkan kristal berwarna kuning. Reaksi yang terjadi diberikan di bawah ini:


CH

O+ CH3 C

O

CH3 CH

OH

CH2 C

O

CH3 CH CH C

O

CH3

benzaldehida aseton

−H2O

produk kondensasi aldol produk dehidrasi aldol PERCOBAAN Sintesis formaldehida Siapkan kawat tembaga yang dililitkan beberapa kali pada batang pengaduk. Panaskan lilitan pada bagian nyala api yang biru dari pembakar bunsen selama 1–2 menit dan dalam keadaan masih merah, celupkan segera ke dalam tabung reaksi yang berisi 1 mL metanol dan 5 mL air. Tutuplah tabung reaksi (tidak terlalu rapat), dinginkan, keluarkan kawat, dan ulangi percobaan dua atau tiga kali. Amati bau larutan dan gunakan larutan tersebut untuk pengujian. Reaksi adisi bisulfit Tempatkan 5 mL NaHSO3 pekat ke dalam erlenmeyer 50 mL. Dinginkan dalam penangas es sambil ditambahkan aseton setetes demi setetes sampai 20 tetes, kemudian diaduk. Apabila setelah 5 menit tidak terbentuk endapan kristal, maka tambahkan 10 mL etanol sampai kristal terbentuk. Kristal disaring dengan vakum, kemudian diuji dengan HCl pekat. Amati perubahan yang terjadi. Reaksi oksidasi dengan pereaksi Tollens Senyawa yang diujikan meliputi aseton, sikloheksanon, larutan baku formaldehida, dan formaldehida hasil sintesis. Ke dalam tabung reaksi yang bersih dan kering, masukkan 2 mL pereaksi Tollens dan 5–10 tetes larutan yang diuji. Kocok perlahan-lahan dan panaskan dalam penangas air sampai terbentuk cermin perak pada dinding tabung. Reaksi kondensasi aldol

Masukkan ke dalam erlenmeyer 50 mL berturut-turut 2,5 mL benzaldehida, 1 mL aseton, dan 15 mL etanol. Campurkan baik-baik dengan cara menggoyangkan gelas piala, kemudian tambahkan 5 mL NaOH 50%. Goyangkan lagi sampai terbentuk kristal. Diamkan di penangas es selama beberapa menit, kemudian saring dengan bantuan vakum. Rekristalisasi dengan sedikit pelarut etanol, tambahkan beberapa tetes air sampai larutan menjadi keruh, kemudian tempatkan pada penangas es. Diamkan sampai terbentuk kristal, lalu tentukan titik lelehnya.

Penuntun Praktikum KO Layanan

22

Percobaan 5. ASAM KARBOKSILAT DAN ESTER TUJUAN 1. Mempelajari sifat fisik dan kimia beberapa anggota keluarga asam karboksilat.

2. Mengenal nilai keasaman beberapa asam karboksilat serta reaksi asam-basanya.

3. Mensintesis senyawa ester sederhana dari asam karboksilat sederhana.

4. Memepelajari sifat kelarutan ester sederhana hasil sintesis dalam berbagai pelarut.

PERTANYAAN PRAPRAKTIK 1. Manakah yang lebih bersifat asam: asam format atau asam asetat? Jelaskan.

2. Jika dibandingkan dengan asam format, asam asetat tidak mempunyai sifat mereduksi

(oksidator). Mengapa?

3. Bagaimana kelarutan asam format dan asam benzoat dalam air? Jelaskan.

4. Tuliskan persamaan sintesis etil etanoat dari asam etanoat dan etanol.

LATAR BELAKANG Asam karboksilat Asam karboksilat (RCO2H) tergolong asam lemah (pKa~5), maka hanya sedikit mengurai dalam air memberikan proton (H+) dan anion karboksilat (RCOO−). Anda tentu telah mengenal salah satu anggota keluarga asam karboksilat, yaitu asam asetat (etanoat), CH3COOH. Asam asetat adalah cairan jenuh berbau sangat asam yang umumnya digunakan sebagai larutan cuka makan. Asam asetat dengan kadar 100% (asam asetat glasial) pada suhu 16,6oC akan membeku menjadi hablur yang menyerupai es; dalam keadaan ini, ia disebut juga cuka es. Di alam dijumpai pula asam format, atau asam semut, HCOOH. Seperti halnya asam asetat, asam format murni juga merupakan cairan tak berwarna dan berbau menyengat, serta terasa perih bila mengenai kulit. Senyawa ini larut dalam air, alkohol, dan eter pada segala perbandingan. Di laboratorium, Anda dapat mensintesisnya dengan mengoksidasi metanol atau dengan menghidrolisis kloroform dengan suatu hidroksida encer:

Cl

CH Cl

Cl3 OH−

O

CH OH

OH

H

OH−

O

CH

OH

OH

CH OH

OH

−H2OOH−

3 Cl−

O

CH

O

+ +

+

Berbeda dari asam karboksilat lainnya, asam format masih memiliki sebuah gugus

aldehida (formil) selain gugus karboksil. Oleh sebab itu, ia mudah dioksidasi menjadi CO2 dan H2O, dan mudah mereduksi kalium permanganat:


Oksidasi : H C

O

OH HO C

O

OH CO2 + 2 H3O+ + 2e−+ 2 H2O x 5 Reduksi : MnO4

- + 8 H3O+ + 5e- → Mn2+ + 12 H2O x 2 Reaksi total dalam suasana asam sulfat pekat: 5 HCOOH(l) + 2 KMnO4(aq) + 3 H2SO4(aq) → 5 CO2(g) + 2 MnSO4(aq) + K2SO4(aq) + 8 H2O(l)

Pada pengocokan dalam raksa(II) oksida, sebagian asam format melarut sebagai raksa(II) format. Reaksi ini dapat digunakan sebagai uji kualitatif untuk asam format, dan dikenal sebagai uji Serullas:

2 HCOOH + HgO → (HCOO)2Hg + H2O

Asam karboksilat lainnya yang terdapat secara alami ialah asam benzoat, C6H5COOH, yang merupakan komponen dalam kemenyan. Asam benzoat diperoleh sebagai embun kristal seperti-jarum ketika resin dari pohon di Sumatera, yaitu Styrax benzoin, dipanaskan sampai 100oC. Nama ‘asam benzoat’ sendiri berasal dari nama pohon sumbernya itu.

Asam benzoat digunakan secara luas sebagai antimikrob (pengawet) dalam bahan pangan, dan ia terkandung dalam cranberries, prem, kayu manis, biji adas, dan cengkih. Asam tak terdisosiasi merupakan bentuk dengan aktivitas antimikrob, yang optimum pada pH 2,5–4,0 sehingga sangat cocok untuk digunakan dalam makanan asam seperti jeli dan selai, sari buah, minuman berkarbonasi, acar, dan acar kubis. Namun, karena 200 kali lebih larut dalam air daripada bentuk asamnya, garam natrium benzoat lebih umum digunakan. Natrium benzoat juga digunakan sebagai pengawet bumbu, margarin, ikan-beku atau -kalengan, dan bahkan dalam barang bukan-makanan seperti pasta gigi dan tembakau. Begitu berada dalam produk, sebagian garam diubah menjadi bentuk asam aktifnya, yang lebih aktif terhadap ragi dan bakteri daripada terhadap jamur.

Asam benzoat didapati tidak menyebabkan gangguan apapun pada manusia ketika

digunakan dalam jumlah sedikit. Ia mudah disingkirkan dari tubuh terutama setelah peng-gabungan dengan glisina dalam ginjal membentuk asam hipurat (benzoilglisina):

COOH

COOH

CH2

NH2

C

O

NH CH2 COOH

+

asam benzoat glisina asam hipurat Tahap detoksifikasi ini menghindarkan akumulasi asam benzoat dalam tubuh, dan asam hipurat banyak terkandung dalam urine hewan pemakan tumbuhan (termasuk manusia). Ester

Apabila suatu asam organik dan alkohol dipanaskan bersama-sama dengan menggunakan katalisator asam mineral, maka keseimbangan akan dicapai dengan terbentuknya ester dan air. Selanjutnya ester dapat dipisahkan dengan distilasi, karena titik didihnya leih rendah daripada air.

CR

O

OHR' OH+ C

R

O

OR'H2O+

H+

∆

Penuntun Praktikum KO Layanan

24

PERCOBAAN Kelarutan dan uji kualitatif asam format

1. Gunakan beberapa tetes saja asam format; catat baunya yang merangsang dan uji kelarutannya dalam air.

2. Tambahkan larutan NH4OH secukupnya ke dalam larutan asam format ini sehingga bila dikocok, bau amonia dapat dikenali.

3. Didihkan selama 2–3 menit agar kelebihan amonia hilang, kemudian dinginkan dan teteskan larutan AgNO3.

4. Amati endapan putih dari perak format. 5. Panaskan lagi; amati bahwa perak format terurai dan terbentuk endapan logam

perak yang berwarna hitam. Tuliskan persamaan reaksi yang terjadi. Oksidasi asam format dan asam asetat

1. Tambahkan beberapa tetes asam asetat pekat ke dalam beberapa mL larutan H2SO4 encer,

2. Tambahkan KMnO4 secukupnya sehingga terbentuk warna merah jambu dan panaskan.

3. Lakukan uji serupa untuk asam format. Catat bahwa asam asetat tidak mempunyai sifat mereduksi seperti asam format.

Perbandingan keasaman asam karboksilat Dengan menggunakan indikator universal, tentukan pH asam format, asam asetat, dan asam benzoat. Bandingkan keasaman ketiganya. Penetralan dan pengasaman kembali asam benzoat

1. Dalam 2 tabung reaksi, masukkan masing-masing sekitar 0,1 gram asam benzoat. 2. Ke dalam salah satu tabung, tambahkan 3 mL air dingin, dan pada tabung yang lain

tambahkan 3 mL NaOH 10%. 3. Kocoklah kedua tabung, amati, dan catat hasilnya. 4. Tambahkan larutan HCl 1 M ke dalam tabung yang berisi NaOH, dan amati

terbentuknya asam benzoat kambali. Tuliskan persamaan reaksinya.

Perhatian: Asam benzoat mengiritasi kulit dan mata, dan natrium benzoat merupakan iritan rendah. Hindari sentuhan dengan kedua senyawa ini. Sintesis Etil Asetat

Dalam labu bulat 125 mL, campurkan dengan hati-hati 38,0 mL etanol, 28,6 mL asam asetat, dan 4,4 mL asam sulfat pekat. Tambahkan serbuk natrium bikarbonat ke dalam labu sambil dikocok perlahan hingga tidak terbentuk busa lagi. Masukkan pula ke dalam labu tersebut beberapa butir batu didih. Hubungkan labu dengan pendingin tegak dan didihkan (refluks) selama 30 menit. Lepaskan labu, lalu hubungkan dengan pendingin untuk distilasi sederhana (lihat modul). Distilasi perlahan-lahan sampai suhu 100 oC. Suatu campuran ester, alkohol, dan asam asetat akan terdistilasi dalam proses ini. Tuangkan kira-kira 10 tetes hasil distilasi di atas permukaan air. Apabila terbentuk lapisan tipis di atas air kemungkinan besar ester. Coba cium baunya. Teruskan distilasi sampai semua ester diperkirakan telah terdistilasi. Pisahkan lapisan ester dari airnya dengan corong pisah. Cuci ester yang didapat dengan air es, buang lapisan airnya, kemudian campur dan kocok dengan 25 mL larutan CaCl2 50% dingin. Pisahkan lapisan ester ke dalam gelas piala kecil, lalu keringkan dengan sekitar 5 g Na2SO4 anhidrat (tidak perlu ditimbang dengan teliti). (Bebas-airkan dulu bahan

Penuntun Praktikum KO Layanan 25 pengering ini dengan pemanasan pada suhu 105 oC selama 1–2 jam.) Saring sisa Na2SO4 yang tidak digunakan, dan pisahkan kembali ester dari lapisan airnya. Jika masih tersedia cukup waktu, distilasi kembali ester itu pada titik didihnya (lihat handbook) sebelum Anda menimbang hasilnya dan menghitung rendemennya. Bagaimana bau ester yang diperoleh? Ujilah kelarutannya dalam air, etanol, dan eter. Tentukan pula indeks biasnya dan bandingkan dengan data di handbook.


Percobaan 6. AMINA DAN AMIDA TUJUAN: 1. Mempelajari sifat fisik (bau dan kelarutan) beberapa anggota keluarga amina dan amida.

2. Mengenal nilai kebasaan beberapa amina dan amida serta reaksi mereka dengan asam.

3. Memeriksa reaksi hidrolisis amida, yang penting secara fisiologi dan biokimia.

PERTANYAAN PRAPRAKTIK 1. Kelompokkan sebagai amina atau amida primer, sekunder, tersier, aromatik, atau hetero-

siklik (dimungkinkan ada lebih dari satu pengelompokan):

(a) H C

O

NH2 (b) CH C

CH3

CH3

O

NHCH3 (c)

NCH2CH3

H (d) (CH3)3C–N(CH3)2

(e)

NH3C

HO

CH2NH2

CH2OH

piridoksamina(suatu bentuk vitamin B6) (f) N

C

O

NH2nikotinamida

(salah satu penyusun NAD) (g)

NH2

NH2

2. Urutkan menurut bertambahnya keasaman: propilamina, N-etilanilina, dan propionamida. Jelaskan jawaban Anda.

3. Tulislah persamaan reaksi pembentukan benzamida dari asam benzoat dan amonia. 4. Asam oksalat, HOOC–COOH, adalah asam dikarboksilat yang dijumpai pada belimbing-

belimbingan. Tuliskan rumus struktur garam yang terbentuk jika trietilamina bereaksi dengan asam oksalat, serta persamaan reaksi antara garam ini dan natrium hidroksida.

5. Urea dihidrolisis oleh H2SO4, lalu produk hidrolisisnya direaksikan dengan NaOH. Tuliskan

rangkaian persamaan reaksi yang terjadi, dan apakah penunjuk terjadinya reaksi? 6. Asetamida dihidrolisis oleh NaOH, lalu produk hidrolisisnya diasamkan dengan H2SO4.

Tuliskan rangkaian persamaan reaksi yang terjadi, dan apakah yang menunjukkan telah berlangsungnya reaksi?

LATAR BELAKANG Amina Amina merupakan turunan dari amonia dengan satu atau lebih atom hidrogennya digantikan oleh gugus alkil. Penggantian 1, 2, dan 3 atom hidrogen berturut-turut menghasil-kan amina primer (1o), sekunder (2o), dan tersier (3o). Jadi, penggolongan primer, sekunder, dan tersier pada amina didasarkan pada jumlah alkil yang menempel pada atom N, bukan pada atom Cα seperti pada alkil halida atau alkohol. Beberapa contoh diberikan berikut ini:

NH3 CH3NH2 CH3NHCH2CH3 (C2H5)3N amonia metilamina (1o) etilmetilamina (2o) trietilamina (3o)


Selain ketiga golongan amina tersebut, terdapat pula diamina yang memiliki 2 gugus amino pada satu molekul. Contohnya ialah heksametilenadiamina (1,6-diaminoheksana), H2N(CH2)6NH2, salah satu bahan baku pembuatan Nilon 6,6. Beberapa amina penting lainnya tergolong amina aromatik dan heterosiklik. Amina aromatik memiliki sedikitnya sebuah gugus amino melekat pada cincin aromatik, sementara amina heterosiklik dicirikan oleh adanya satu atau lebih atom N sebagai bagian dari atom-atom penyusun cincin. Contohnya:

NH2

NH2

N N

NH2

O

Anilina (aromatik): sintesis zat warna

β-naftilamina (aromatik): karsinogen ampuh

Piridina (heterosiklik): bagian dari vitamin niasin

Nikotinamida (heterosiklik) (bagian dari koenzim NAD)

Sebagaimana akan Anda amati dalam percobaan hari ini, banyak kesamaan antara amina dan amonia di samping kemiripan struktur molekulnya. Beberapa sifat fisiknya, terutama bau, dan banyak reaksi kimianya juga serupa. Metilamina, dimetilamina, dan trietilamina adalah contoh penyusun cairan bangkai ikan, fakta yang mengatakan mengenai kesan baunya. Sifat kimia amonia dan amina juga serupa, diantaranya ialah kebasaannya, yang juga akan Anda periksa dalam percobaan. Kebasaan amina

Pasangan elektron pada atom N dapat menerima proton, atau dapat disumbangkan pada suatu spesies tuna-elektron. Jadi, amina merupakan basa baik menurut Brönsted-Lowry maupun menurut Lewis. Dalam air, seperti halnya amonia, ketiga jenis amina (primer, sekunder, dan tersier) berturut-turut membentuk kation mono-, di-, dan trialkilamonium serta anion hidroksida. Larutannya adalah basa lemah karena kesetimbangan bergeser jauh ke kiri. Persamaan reaksi amonia dan amina primer dengan air digambarkan di sini (R- menyatakan gugus organik):

NH3 + H2O NH4

+ + OH− RNH2 + H2O RNH3

+ + OH−

Kebasaan amina alifatik relatif sebanding (walaupun dalam beberapa hal lebih besar) dibandingkan dengan amonia; misalnya:

pKb NH3 > CH3NH2 ≈ (CH3)2NH2 < (CH3)3N

4,70 3,36 3,29 4,23 Di sisi lain, kebasaan amina aromatik umumnya jauh lebih rendah daripada amina alifatik:

pKb NH2

sikloheksilamina

<< NH2

anilina

≈ NHCH3

N-metilanilina

< N(CH3)2

N,N-dimetilanilina

3,3 9,38 9,15 8,96 Penjelasan mengenai urutan kebasaan di atas terkait dengan efek induksi (gugus –CH3 merupakan pendorong elektron) dan juga efek resonansi (delokalisasi pasangan elektron bebas pada atom N ke dalam cincin aromatik). Dapatkah Anda menjelaskannya? Karena amina bersifat basa lemah, tidak mengherankan jika senyawa ini (dan juga amonia) bereaksi dengan asam kuat menghasilkan garam. Garam yang terbentuk dari

Penuntun Praktikum KO Layanan 28 amonia, amina 1o, dan 2o masih memiliki atom hidrogen yang menempel pada atom nitro-gen. Mereka disebut garam amina. Sementara itu, garam dari amina 3o tidak lagi memiliki atom hidrogen tersebut, dan dinamai garam amonium kuaterner (4o). Amina yang biasanya tidak larut dalam air, menjadi larut dalam asam karena terbentuk garam yang larut-air:

RNH2 + HCl RNH3+ + Cl−

garam alkilamonium klorida(larut-air)

(tak-larut-air)

Amida Jika pengasaman amina dilakukan dengan asam karboksilat, akan terbentuk garam amonium karboksilat atau garam amonium karboksilat tersubstitusi. Pemanasan kedua bentuk garam ini (kecuali garam amina 3o) menyebabkan dehidrasi (eliminasi molekul air) yang menghasilkan amida:

R C

O

OH NH3 R C

O

O− NH3+ R C

O

NH2+ + H2Ogaram amonium karboksilat amida primer

R C

O

OH H2N R R C

O

O− +NH3R R C

O

NHR+ + H2Ogaram amonium karboksilat

tersubstitusiamida sekunder

Seperti halnya amina, banyaknya gugus alkil pada atom N menentukan apakah amida tergolong primer (tak ada gugus), sekunder (satu gugus), atau tersier (dua gugus). Dua contoh diberikan di bawah ini:

CH3 C

O

NH2 H C

O

N(CH3)2asetamida (1o) N,N-dimetilformamida (DMF; 3o)

(suatu pelarut polar aprotik) Urea, [CO(NH2)2] merupakan amida yang khas karena memiliki dua gugus amino melekat pada gugus karbonil. Senyawa ini adalah produk metabolisme asam amino dalam sel yang dikeluarkan sebagai limbah dalam urine. Kontras dengan amina, amida merupakan basa sangat lemah dengan pKb bernilai 15–16. Penyebabnya, pasangan elektron bebas pada atom N dapat didelokalisasikan ke atom O dari gugus karbonil. Akibatnya, elektron itu kurang tersedia untuk menangkap proton atau untuk didonorkan. Struktur resonansi dari suatu amida dapat digambarkan sebagai berikut:

RC

O

NH2 RC

O

NH2penyumbang

utamapenyumbang

tambahan Hidrolisis amida Amida merupakan turunan asam karboksilat. Jika dihidrolisis (direaksikan dengan air) dalam suasana asam atau basa, ia akan kembali menjadi asam karboksilat. Ikatan amida

Penuntun Praktikum KO Layanan 29 merupakan tulang-punggung dalam protein (disebut ikatan peptida). Karena itu, pengenalan akan reaksi hidrolisis ini sangat penting khususnya dalam mempelajari sistem hayati.

Hidrolisis-asam. Asam karboksilat dan garam amonium terbentuk apabila amida primer dipanaskan dalam larutan asam kuat HX:

R C

O

NH2 + HX + H2O R C

O

OH + NH4+X−

Jika asam karboksilat cukup atsiri, senyawa ini dapat dideteksi dari baunya. Pembebasan amonia terjadi apabila larutan hidrolisis dijadikan basa:

NH4+X− + NaOH NH3 + NaX + H2O

Sejalan dengan itu, hidrolisis-asam pada amida sekunder menghasilkan asam karboksilat dan garam amonium tersubstitusi, yang menjadi amina primer ketika larutan dibasakan. Hidrolisis-basa. Hidrolisis-basa pada amida primer menghasilkan garam karboksilat dan amonia:

R C

O

NH2 + NaOH R C

O

O− Na+ + NH3 Amonia dapat dideteksi dari baunya selama hidrolisis berlangsung, sementara anion karboksilat dapat diubah menjadi asam karboksilat yang sedikit mengion dengan menambah-kan asam encer pada larutannya:

R C

O

O− Na+ + HX R C

O

OH + NaX Jika amida sekunder yang dihidrolisis-basa, maka akan dihasilkan garam karboksilat dan amina. Karena ikatan peptida dalam protein merupakan ikatan amida sekunder, ia juga dapat dihidrolisis. Yang terakhir ini akan dibahas dalam percobaan Protein dan Asam Amino.

Urea, seperti halnya amida lain, dapat dihidrolisis dalam larutan asam atau basa. Satu-satunya segi tak lazim pada hidrolisis-asam ialah pembentukan asam karbonat, H2CO3, yang tak mantap, dan segera terombak menjadi karbon dioksida dan air. Garam natrium dari asam karbonat, yaitu natrium karbonat, terbentuk dalam hidrolisis-basa:

H2N C

O

NH2 Na+ −O C

O

O− Na++ 2 NaOH + 2 NH3urea (Na2CO3)

Penuntun Praktikum KO Layanan 30 PERCOBAAN Amina dan amida yang lazim

1. Bandingkan bau etilamina dan larutan amonia. 2. Kemudian bandingkan bau etilamina, dietilamina, dan trietilamina. 3. Catat bau amina aromatik anilina dan amina heterosiklik piridina. 4. Catat pula bau asetamida, samakah baunya dengan amonia? 5. Ujilah kelarutan propilamina (atau t-butilamina) dalam air, dengan mengocok 6 tetes

amina ke dalam 1 mL air.

Kebasaan amonia, amina, dan amida 1. Perbandingan kebasaan

1. Masukkan 2 mL dari larutan 1 M berikut masing-masing ke dalam gelas piala kecil: amonia, etilamina, anilina, dan asetamida.

2. Tentukan pH setiap larutan dengan kertas pH bermutu tinggi.

2. Reaksi amina dengan asam: pembentukan garam 1. Basahilah batang gelas pengaduk yang kering dan bersih dengan setetes etilamina,

dekatkan amina pada mulut botol yang berisi HCl pekat. 2. Perhatikan apa yang terjadi. 3. Masukkan 10 tetes anilina pada 5 mL air dan aduklah. Apakah anilina larut? 4. Sekarang tambahkan beberapa tetes asam hidroklorida pekat, sambil diaduk, sampai

larutan cukup asam (periksa dengan kertas lakmus). Apakah anilina larut sekarang? 5. Kocoklah seujung sudip asam benzoat dalam 2 ml air. Apakah asam benzoat larut? 6. Kemudian, masukkan beberapa tetes etilamina sambil diaduk, sampai larutan menjadi

basa (periksa dengan kertas lakmus). 7. Perhatikan perubahan kelarutan asam benzoat.

Hidrolisis Amida 1. Hidrolisis-asam

1. Larutkan sekitar 1 g asetamida dalam 5 mL asam sulfat 10% dalam tabung reaksi dan didihkan larutan di atas pembakar.

2. Identifikasi bau senyawa yang terbentuk dan gunakan kertas lakmus biru untuk meyakinkan adanya uap. Catatlah pengamatan Anda.

3. Sekarang tambahkan tetesan larutan NaOH pekat pada larutan hidrolisis yang telah dingin, sampai keadaannya basa (periksa dengan kertas lakmus). Gas apa yang Anda cium?

2. Hidrolisis-basa

1. Larutkan 1 g urea dalam 2 mL NaOH 10% dalam tabung reaksi. 2. Panaskan larutan perlahan-lahan di atas api selama beberapa menit, dan catat bau

gas yang dibebaskan. 3. Sekarang buatlah larutan menjadi asam (periksa dengan kertas lakmus) dengan

menambah-kan tetesan larutan H2SO4 10%. Apakah terbentuk gas? Gas apa ini? 4. Tuliskan semua persamaan reaksi yang terjadi selama percobaan hidrolisis amida

untuk menerangkan hasil pengamatan Anda.


PERCOBAAN 7. KONVERSI NATRIUM BENZOAT MENJADI ASAM BENZOAT

TUJUAN 1. Membuat asam benzoat dari garam natrium benzoat 2. Mempelajari dan mempraktekkan operasi laboratorium yang mendasar 3. Mempelajari bagaimana meminimumkan susut hasil dalam penyiapan bahan 4. Mempelajari bagaimana reaksi asam-basa dan perbedaan kelarutan dapat digunakan

dalam mensintesis senyawa 5. Mempelajari beberapa sifat dan penggunaan asam benzoat dan natrium benzoat PERTANYAAN PRAPRAKTEK 1. Apa yang akan terbentuk bila asam benzoat Anda reaksikan dengan larutan kapur? 2. Bila dalam eksperimen ini Anda hanya mendinginkan larutan sampai 30oC, berapa hasil

teoretis yang Anda peroleh? 3. Dapatkah asam benzoat terbentuk jika Anda menggunakan asam sulfat, bukannya asam

klorida? Jelaskan jawaban Anda.

LATAR BELAKANG Sewaktu resin dari pohon di Sumatera, yaitu Styrax benzoin, dipanaskan sampai 100oC, uapnya naik kemudian mengembun membentuk kristal seperti-jarum. Sesuai dengan nama pohon sumbernya, senyawa itu disebut asam benzoat. (Resin sebenarnya adalah padatan nonkristalin seperti-kaca yang biasanya dihasilkan dari penguapan bahan atsiri seperti terpentin yang berasal dari getah pohon atau tumbuhan lain.) Natrium benzoat, yang banyak digunakan sebagai pengawet makanan, berfungsi lebih baik dalam makanan yang asam seperti buah-buahan dan sari buah, dibandingkan dalam makanan yang lebih basa. Memang masuk akal bahwa natrium benzoat dikonversi menjadi zat ‘alami’ dari tumbuhan, yakni asam benzoat, dalam makanan yang pH-nya rendah. Dalam eksperimen ini Anda akan membuat asam benzoat dengan asam klorida untuk menurunkan pH larutan natrium benzoat.

natrium benzoat asam benzoat Asam benzoat tersebar luas di alam sehingga urin dari hewan pemakan tumbuhan (termasuk manusia) mengandung asam hipurat, yaitu senyawa yang disintesis oleh ginjal dengan menggabungkan asam benzoat dengan asam amino glisina. Sejumlah besar asam benzoat dapat diperoleh dari sumber alam, seperti biji adas dan cengkeh. Dalam banyak tumbuhan, asam benzoat merupakan pengawet yang menghambat pertumbuhan bakteri, khamir, kapang, sehingga dapat menghambat kerusakan.

COH

O

CO-Na+O


asam hipurat glisina Jika Anda membaca label pada produk yang dijual di toko-toko, akan Anda ketahui bahwa natrium benzoat terdapat dalam banyak jenis produk. Natrium benzoat digunakan sebagai pengawet dalam makanan seperti jeli dan selai, minuman berkarbonat, sari buah, acar, bumbu, margarin, ikan yang dibekukan dan dikalengkan, bahkan dalam barang bukan-makanan seperti pasta gigi dan tembakau. Natrium benzoat paling efektif sebagai pengawet pada kisaran pH 2,5 sampai 4,5, yaitu ketika sebagian besar dari zat ini terkonversi sebagai asam benzoat (sebab bentuk asamlah yang lebih efektif sebagai pengawet dalam makanan yang sifatnya asam). Sifat yang membuat natrium benzoat lebih popular sebagai aditif makanan dibandingkan asam benzoatnya sendiri ialah berkat kelarutannya, sehingga zat ini lebih mudah dicampurkan ke dalam produk makanan yang mengandung air. Baik asam benzoat maupun natrium benzoat berwujud padatan kristal putih, tetapi natrium benzoat hampir 200 kali lebih larut dalam air dibandingkan asam benzoat (Tabel 1). Perbedaan kelarutan yang besar ini sangat memudahkan pembuatan asam dari garamnya dengan rendemen tinggi. Tabel 1. Sifat fisis asam dan natrium benzoat

Bobot Molekul Titik Leleh (oC) Kelarutan dalam Air (g/100 ml)

Asam benzoat 122,1 122 0,34 Natrium benzoat 144,1 61,2 Bila dilarutkan dalam air, asam benzoat berdisosiasi menjadi ion benzoat (basa lemah) dan ion natrium.

C6H5COO-Na+ → C6H5COO- + Na+ ion benzoat Asam klorida ialah larutan gas hidrogen klorida (HCl) dalam air. Asam paling kuat yang ada dalam larutan ini ialah ion hidronium, yang terbentuk oleh transfer satu proton dari molekul HCl ke molekul air. HCl + H2O → Cl- + H3O+ ion hidronium

Bila asam klorida ditambahkan ke larutan natrium benzoat, proton ditransfer dari asam yang paling kuat, yaitu dalam hal ini H3O+, ke ion benzoat yang sifatnya basa. Hasilnya ialah asam benzoat.

CNHCH2COH

O O

H2NCH2COH

O


H3O+ + C6H5COO- → H2O + C6H5COOH asam benzoat Reaksi bersihnya adalah jumlah dari ketiga reaksi tersebut:

C6H5COO-Na+ + HCl → C6H5COOH + Na+Cl- Perhatikan bahwa dalam hal ini, sebagaimana halnya dengan semua reaksi asam-basa yang spontan, proton ditransfer dari asam yang lebih kuat ke basa, menghasilkan asam yang lebih lemah dan basa. Dalam eksperimen ini, Anda memulainya dengan 25,0 mmol (3,60 g) natrium benzoat dan mengendapkan asam benzoat dari larutan berair yang volume totalnya 25 ml. Berdasarkan stoikiometri, produknya adalah juga 25,0 mmol (3,05 g). Kelarutan asam benzoat naik dengan cepat dengan naiknya suhunya (Tabel 2). Dengan demikian, untuk memperoleh asam benzoat sebanyak-banyaknya, Anda harus mendinginkan campuran reaksi. Jika didinginkan sampai 10oC, sekitar 0,05 g asam benzoat (0,21 g/100 ml x 25 ml) akan tetap larut dalam 25 ml larutan. Sisanya akan mengendap dari larutan dan kemudian dikumpulkan dengan penyaringan. Yang terbaik ialah jika Anda dapat mengumpulkan 3,00 g asam benzoat. Tabel 2. Kelarutan asam benzoat dalam air

Suhu (oC) Kelarutan (g/100 ml air)

Suhu (oC) Kelarutan (g/100 ml air)

0 0,17 50 0,85 10 0,21 60 1,20 20 0,29 70 1,77 30 0,42 80 2,75 40 0,60 90 4,55

Zat yang Anda kumpulkan mungkin kurang dari 3,00 g asam benzoat. Galat dalam mengukur massa atau volume, pengendapan taksempurna, pendinginan yang tidak cukup, dan penyusutan yang terjadi akibat pemindahan zat dari satu tempat ke tempat lain akan mengurangi perolehan (rendemen) Anda. Anda mestinya dapat mengurangi penyusutan ini dengan melakukan penimbangan secara hati-hati dan memindahkan setiap kristal dari peralatan kaca yang Anda gunakan. Sejak awal Anda harus terbiasa bekerja dengan cermat sebab kebiasaan yang baik ini akan meningkatkan perolehan, menghemat waktu dan upaya dalam jangka panjang. PERCOBAAN (Perhatian: Asam benzoat mengiritasi kulit dan mata, dan natrium benzoat merupakan iritan rendah. Hindari sentuhan dengan kedua senyawa ini.) 1. Dengan cermat, timbanglah 3,60 g natrium benzoat dan masukkan ke gelas piala kecil.

Ukur 16 ml akuades dengan gelas ukur, masukkan ke dalam gelas piala dan aduk sampai natrium benzoat larut.

2. Ukur 9 ml HCl 3 M dan tuangkan perlahan-lahan sambil diaduk ke dalam larutan natrium

benzoat. Dengan bantuan batang pengaduk, teteskan larutan ini pada secarik kertas pH; bila perlu, tambahkan HCl 3 M ke dalam larutan sampai pH 2 atau lebih rendah.


3. Dinginkan larutan sampai 10oC atau lebih rendah dengan memasukkan gelas piala tadi dalam penangas es (gelas piala lebih besar yang diisi dengan es batu dan sedikit air serta diaduk sewaktu-waktu).

4. Pisahkan asam benzoat dari campuran reaksi dengan penyaringan (sebaiknya dengan

penyaringan vakum) dan cuci asam benzoat di atas kertas saring dengan sekitar 5 ml air dingin. Gunakan bagian rata dari batang pengaduk untuk mengaduk kristal dengan air pencuci. Biarkan penyaring vakum bekerja beberapa saat untuk mengeringkan kristal, kemudian keringkan dalam oven sampai bobot konstan dengan suhu tidak lebih dari 90oC (sebab asam benzoat mulai menyublim pada 100oC).

5. Timbang bobot kristal yang Anda peroleh. 6. Hitunglah perolehan teoretis dengan menggunakan angka signifikan yang sama

sebagaimana Anda menimbang massa natrium benzoat. 7. Hitung rendemen (dalam %) dan evaluasi apakah Anda bekerja cukup cermat hari ini.


Percobaan 8. SABUN DAN DETERGEN TUJUAN: 1. Melakukan dan mengamati penyabunan pada trigliserida 2. Membuat sabun dan mempelajari sifat-sifatnya 3. Mengisolasi campuran asam lemak yang diperoleh dengan mengasamkan larutan

sabun dan menentukan kadarnya 4. Memahami aksi pembersih sabun dalam air lemak dan air sadah PERTANYAAN PRAPRAKTEK 1. Gambarlah molekul lemak padat dan persamaan penyabunannya menjadi sabun

natrium. 2. Gambarlah struktur lengkap yang menunjukkan semua ikatan pada asam stearat dan

natrium stearat. 3. Apa beda sabun natrium dan sabun kalium? 4. Gambarlah struktur ion karboksilat, ion alkali sulfat, dan ion alkilbenzenasulfonat. 5. Tuliskan struktur kalsium stearat. Apakah garam ini larut dalam air? LATAR BELAKANG

Trigliserida adalah lemak dan minyak (ester) berbobot molekul tinggi yang dapat disabunkan dalam larutan basa dan gliserol.

Sebagaimana digambarkan sebelumnya, sabun merupakan garam yang terdiri atas campuran anion karboksilat dan kation bervalensi satu (natrium atau kalium). Campuran anion terbentuk karena pada dasarnya suatu contoh lemak/minyak merupakan campuran berbagai molekul trigliserida, sementara setiap molekul trigliserida dapat mengandung sampai 3 jenis residu asam lemak. Sabun dari lemak jenuh seperti lemak hewan bersifat keras, sedangkan penyabunan minyak takjenuh seperti minyak zaitun menghasilkan sabun lunak. Sabun kalium lebih larut daripada sabun natrium dan mudah menghasilkan busa, maka digunakan untuk membuat sabun cair dan krim cukur. Jika larutan sabun diolah dengan asam hidroklorida encer, akan dihasilkan asam lemak (jenuh atau takjenuh).

R C

O

O−Na+/K+ R C

O

OH+ HCl + NaCl/KCl

CH2

CH

CH2

OCR

OCR

OCR

O

O

O

KOCRO

KOCRO

KOCRO

CH2OH

CHOH

CH2OH

+ 3 KOH +

Trigliserida sabun(campuran kalium karboksilat)

gliserol


Detergen sintetik berbeda dengan sabun karena merupakan garam natrium atau kalium dari asam alkil sulfat atau asam alkilbenzenasulfonat berantai panjang, bukan dari asam karboksilat. Dua contoh detergen diberikan berikut ini:

CH3(CH2)10CH2O S

O

O

O−Na+ CH3(CH2)10CH2

CH3

S

O

O

O−Na+

natrium lauril sulfat natrium 4-lauril-3-metilbenzenasulfonat

(Cermati perbedaan jumlah atom oksigen antara gugus sulfat dan sulfonat!)

Bagaimana sabun dan detergen bekerja? Kebanyakan kotoran pada pakaian atau kulit melekat sebagai lapisan tipis minyak. Jika lapisan minyak ini dapat disingkirkan, berarti partikel kotoran dapat dicuci. Molekul sabun maupun detergen memiliki bagian rantai-hidrokarbon panjang yang nonpolar, sekaligus bagian polar yang berupa anion karboksil (pada sabun) atau anion sulfat atau sulfonat (pada detergen).

Ketika sabun atau detergen dikocok dalam air, molekul-molekulnya akan membentuk agregat bulat yang disebut misel (micelle), sehingga dihasilkan bukan larutan, melainkan dispersi koloid. Rantai karbon yang lipofilik (tertarik pada atau larut dalam lemak/minyak) mengarah ke pusat misel, sedangkan ujung anionik yang hidrofilik (tertarik pada atau larut dalam air) membentuk ‘permukaan’ misel yang berhadapan dengan air (Gambar 2).

Gambar 1 Misel sabun natrium dalam air.

Ketika sabun atau detergen digunakan untuk mencuci, tetesan minyak ‘disembunyikan’ di dalam bulatan misel yang larut-air ini, dan tolak-menolak antara permukaan misel (yang diselubungi oleh kation natrium) mencegah penggabungan (koalesensi).


Sifat menonjol lain dari larutan sabun dan detergen ialah tegangan permukaan yang sangat rendah, yang menjadikan mereka lebih memiliki daya ‘pembasahan’ dibandingkan dengan air saja. Akibatnya, sabun termasuk golongan zat yang disebut surfaktan (surface active agent). Gabungan dari daya pengemulsi dan kerja permukaan dari larutan sabun memungkinkannya untuk melepaskan kotoran, lemak, dan partikel minyak dari permukaan yang sedang dibersihkan dan mengemulsikannya sehingga kotoran itu tercuci bersama air.

Sabun tidak bekerja baik dalam air sadah, karena kation mineral terlarut bervalensi dua (Ca2+, Mg2+, dan Fe2+) membentuk endapan dengan anion karboksilat (asam lemak) dari sabun. Karena itu, terjadi kerak kalsium stearat (atau garam lain) pada dinding kamar mandi, atau sebagian lapisan lengket pada pakaian, kulit, atau rambut.

CH3(CH2)16 C

O

O− Ca2+ −O C

O

(CH2)16CH3

kalsium stearat(salah satu komponen kerak dalam air sadah)

Sebaliknya, anion alkil sufat dan alkil sulfonat dari detergen tidak membentuk endapan dengan kation tersebut, sehingga detergen sangat efektif dalam air sadah. Fosfat dapat ditambahkan dalam sabun dan detergen. Fosfat membentuk kompleks yang larut dengan ion logam, sehingga ion tersebut tidak membentuk garam taklarut dengan sabun. Akan tetapi, meluasnya penggunaan fosfat di masa lalu menimbulkan masalah. Karena banyak digunakan dalam detergen, sejumlah besar fosfat mengalir ke danau dan sungai. Fosfat juga dikenal sebagai pupuk, yang merangsang pertumbuhan tanaman sedemikian rupa sehingga tanaman ini menghabiskan oksigen terlarut dalam air. Ikan akan mati kekurangan oksigen. Fosfat masih digunakan dalam detergen, dengan jumlah terbatas. Dengan pereaksi Lorenz, kandungan fosfat dalam bahan dapat ditentukan dengan mengendapkannya menjadi senyawa (NH4)3(PMo12O40)⋅6H2O. Perbandingan jumlah fosfat ini diperkirakan berdasarkan pengamatan visual dan ditentukan secara kuantitatif dengan menimbang endapan tanpa-air yang terjadi. PERCOBAAN Pembuatan sabun natrium

1. Timbang sebanyak 20 gram contoh lemak/minyak dalam sebuah gelas piala 400 mL. 2. Tambahkan 20 mL etanol 95% dan 20 mL larutan NaOH 25%. 3. Panaskan campuran tersebut di atas penangas air yang suhunya 80–90oC selama 30 menit

sambil terus diaduk sampai kalis (tidak melekat di dinding dalam wadah). 4. Setelah itu, tambahkan 160 mL larutan NaCl jenuh. 5. Dinginkan campuran tersebut dan saring melalui kain penyaring berlapis (kain blacu).

[Dalam industri sabun, biasanya filtrat (hasil penyaringan sabun) yang mengandung gliserol dipisahkan dengan cara penyaringan vakum atau dengan cara kimia, kemudian dimurnikan sebagai produk-ikutan (by-product) yang bernilai-jual.]

6. Sabun yang tertinggal dalam kain penyaring dipindahkan ke dalam gelas piala kecil (cetakan) dan ditimbang.

7. Kira-kira 2,5 gram sabun yang baru dibuat tadi dimasukkan ke dalam tabung reaksi, kemudian dilarutkan dengan 25 mL air panas, dan diaduk sampai homogen. Selanjutnya larutan sabun itu dibagi-lima untuk pengujian sifat-sifat sabun.


Sifat-sifat sabun dan detergen 1. Uji pH dan salting out

1. Tabung reaksi pertama didinginkan pada suhu kamar dan diukur pH-nya dengan indikator universal.

2. Bandingkan dengan pH larutan sabun dan detergen komersial (0,1 g dalam 5 mL air). 3. Kemudian ke dalam ketiga tabung itu, ditambahkan larutan NaCl jenuh (kira-kira 0,5 g NaCl

dalam 2 mL air) untuk mengendapkan sabun/detergen. 4. Kumpulkan sabun/detergen yang terbentuk dengan cara dekantasi, lalu cuci satu kali

dengan larutan garam dan beberapa kali dengan air. 5. Larutkan 0,1 g sabun/detergen itu dalam beberapa mL air panas, dinginkan pada suhu

kamar, dan uji pH-nya kembali menggunakan indikator pp.

2. Pengasaman dan uji kesadahan 1. Ke dalam 3 tabung reaksi lainnya, tambahkan masing-masing 5 mL HCl 1 N, larutan

MgSO4, dan larutan CaCl2. (Dua larutan terakhir dapat diganti dengan Mg/Ca-karbonat.) 2. Panaskan ketiga tabung reaksi dalam penangas air dan amati serta catat perubahan yang

terjadi dalam setiap tabung tersebut. 3. Jelaskan peristiwa yang terjadi dan tuliskan reaksi kimianya. 4. Ulangi percobaan serupa pada larutan sabun dan detergen komersial.

3. Kemampuan sebagai surfaktan

1. Ke dalam tabung reaksi ke-5, tambahkan 2 tetes minyak, kocok, dan biarkan tabung berdiri tegak.

2. Amati dan catat keadaan dinding tabung. 3. Bandingkan dengan penambahan 2 tetes minyak ke dalam 5 mL air serta ke dalam 5 mL

larutan sabun dan detergen komersial. Penetapan kadar asam lemak

1. Timbang + 0,5 g sabun komersial yang telah dipotong kecil, larutkan dalam 400 mL air suling, tambahkan 1–3 tetes indikator pp, panaskan sampai mendidih, lalu dinginkan.

2. Encerkan menjadi 500 mL dalam labu takar. Ambil 20 mL larutan sabun dengan pipet, masukkan dalam corong pemisah, tambahkan 10 mL petroleum eter (PE), lalu dikocok.

3. Jika terbentuk emulsi, tambahkan 10 mL NaCl jenuh, lalu dikocok lagi 10–15 menit, dan dibiarkan beberapa menit.

4. Lapisan PE dipisahkan. 5. Pekerjaan ekstraksi dilakukan 2 kali (duplo). 6. Lapisan eter dimasukkan dalam corong pemisah, tambahkan 20 mL air suling dan 2 tetes

indikator pp, dikocok, dan dibiarkan sampai lapisan air tidak bersifat basa lagi. 7. Ke dalam lapisan petroleum eter, tambahkan 20 mL alkohol, lalu dikocok selama 10–15

menit dan dibiarkan beberapa menit. 8. Lapisan alkohol dipisahkan ke dalam Erlenmeyer 150 mL, tambahkan 2 tetes indikator pp,

lalu dititrasi dengan NaOH 0,005 N. 9. Hitunglah konsentrasi asam lemak dalam sabun sebagai asam stearat, CH3(CH2)16COOH,

dengan rumus:

(mg) sabunbobot 100% x 284,47 x 0,005 x NaOH vol

xsabun larutan vol

500


Percobaan 9. KARBOHIDRAT TUJUAN : 1. Mengenal beberapa karbohidrat yang lazim dan sifat fisisnya. 2. Mempelajari perbedaan penting sifat fisis dan kimia dari monosakarida, disakarida,

polisakarida. 3. Menghubungkan reaksi karbohidrat dengan kimiawi dasar dari gugus fungsinya. 4. Mempelajari beberapa reaksi karbohidrat yang penting dalam metabolisme. PERTANYAAN PRAPRAKTEK 1. Apakah contoh aldoheksosa dan ketoheksosa yang umum? 2. Apakah maltosa diperkirakan akan mereduksi ion tembaga dalam pereaksi Fehling pada

percobaan hari ini? 3. Dapatkah larutan iod encer digunakan untuk membedakan amilosa dan amilopektin?

Jelaskan. 4. Bandingkan struktur dekstrin dan maltosa. Bandingkan struktur dekstrin dan amilosa. 5. Gambarkan struktur molekul yang ada dalam campuran kesetimbangan fruktosa dalam

larutan air. 6. Gambarkan struktur dari segmen molekul amilopektin. LATAR BELAKANG Karbohidrat merupakan sumber energi utama dalam tubuh kita. Orang yang aktif membakar karbohidrat dalam jumlah besar, sedangkan karbohidrat yang berlebihan dalam makanan diubah menjadi lemak dan disimpan. Karbohidrat ada dalam berbagai bahan pangan: bebijian, kentang daging tanpa lemak, ikan, dan bahkan bayam. Penggolongan karbohidrat Luasnya peristilahan dalam bidang karbohidrat dapat disederhanakan dengan membaginya ke dalam tiga kelompok, monosakarida, disakarida, polisakarida. Beberapa karbohidrat umum, kelompok, sumber, dan hasil hidrolisisnya disajikan dalam tabel berikut. Disakarida memiliki dua unit monosakarida yang dihubungkan melalui ikatan asetal (glikosida). Polisakarida adalah polimer yang tersusun dari monomer berupa monosakarida. Glukosa (dalam madu), sukrosa (dalam tebu), dan amilosa (dalam beras) adalah contoh umum dari ketiga kelompok karbohidrat. Sifat fisis Semua monosakarida dan disakarida, serta beberapa polisakarida, larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut organik. Karbohidrat, yang pada hakikatnya adalah polialkohol, membentuk ikatan hidrogen dengan air. Larutan gula pekat (misalnya madu) adalah sirup kental yang lewat jenuh dan dapat mengkristal perlahan-lahan. Sukrosa (gula pasir) dan banyak anggota lainnya dalam keluarga karbohidrat memiliki rasa manis. Derajat kemanisannya tergantung pada struktur khasnya. Beberapa senyawa yang strukturnya tak berhubungan (misalnya sakarin), jauh lebih manis dibandingkan dengan gula.


BEBERAPA KARBOHIDRAT UMUM Karbohidrat Kelompok Sumber Monosakarida produk hidrolisis Glukosa (dekstrosa) Mono- Madu - Fruktosa (levulosa) Mono- Madu - Galaktosa Mono- - Manosa Mono- - Xilosa Mono- - Maltosa Di- sirup tapioka/jagung Glukosa Sukrosa Di- Gula tebu, gula bit, dan berbagai cairan tanaman Fruktosa dan glukosa Laktosa Di- Susu Glukosa dan galaktosa Pati (amilosa dan amilopektin) Poli- Bebijian, umbi-umbian Glukosa Glikogen Poli- Jaringan hati, jaringan otot - Xilan Poli- Kayu, merang, tongkol jagung, sekam Xilosa Selulosa Poli- Sel tanaman kayu, kapas, Glukosa

kertas Sukrosa Sakarin (pemanis buatan) Gula Pereduksi Semua monosakarida dan kebanyakan disakarida mereduksi senyawa pengoksidasi lemah seperti Cu dalam pereaksi Fehling. Karbohidrat semacam ini disebut gula pereduksi. Agar dapat berfungsi sebagai gula pereduksi, suatu karbohidrat harus mempunyai gugus fungsi sebagai aldehida atau gugus fungsi hemiasetal yang dapat membuka menjadi aldehida. Dari ketiga bentuk glukosa, hanya bentuk rantai terbuka (bentuk asiklik) yang dioksidasi oleh pereaksi Fehling. Anda akan menguji kemampuan mereduksi dari beberapa karbohidrat dalam percobaan hari ini.

NH

SOO

O

H O

OHH

OHH

OH

CH2OH

H

O

HOH2C

H

CH2OH

H OH

OH H


Glukosa (33%) Bentuk rantai terbuka (2%) Asam karboksilat

β-Glukosa (66%) Hidrolisis disakarida dan polisakarida Hidrolisis ikatan asetal pada disakarida (lihat maltosa) menghasilkan monosakarida. Hidrolisis polisakarida seperti amilosa dan amilopektin berlangsung bertahap dan memberikan produk. Pemutusan semua ikatan asetal (hidrolisis sempurna) menghasilkan hanya glukosa. Hidrolisis parsial pada ikatan secara acak menghasilkan molekul pati yang lebih kecil yang disebut dekstrin, dan sedikit maltosa. Molekul maltosa dihasilkan apabila masih ada ikatan asetal di antara dua unit glukosa. Sirup tapioka, yaitu campuran yang diperoleh dari hidrolisis parsial pati tapioka, mengandung banyak maltosa. Dalam percobaan ini, Anda akan menentukan efek hidrolisis pada kemampuan mereduksi dari karbohidrat. Bagaimana efeknya menurut Anda?

H O

OHH

OHH

OH

CH2OH

H

OH

HH+

H C OCH OH

CHO H

CH OH

CH OH

CH2OH

C OH

CH OH

CHO H

CH OH

CH OH

CH2OH

O

Cu+2, H2Olar. Fehling

H O

OHH

OHH

OH

CH2OH

HOH

H

O

O OOH

OH

CH2OHO

OH

OH

CH2OHO

O

OH

OH

CH2OH

O

O

HO OOH

OH

CH2OHO

OH

OH

OH

CH2OH

H2O, H+

atau enzim

H2O, H+

atau enzim

tiga bentuk glukosa(hidrolsisi sempurna)

dekstrin + maltosa(hidrolisis parsial)

H2 O

, H+

atau enzim


Dehidrasi Karbohidrat Seperti halnya alkohol, karbohidrat menjalani reaksi dehidrasi jika ada asam sulfat pekat. Kompleks pati-iod Pati terdiri dari campuran amilosa dan amilopektin. Pati kentang misalnya, memiliki 90% amilopektin dan 10% amilosa. Amilosa bereaksi dengan iod, I2 menghasilkan kompleks biru hitam yang tajam, sedangkan amilopektin dan iod membentuk kompleks merah-ungu. Warna ditimbulkan oleh ikatan lemah di antara molekul pati dan iod. Diperlukan molekul pati yang besar untuk membentuk kompleks ini. Hasil hidrolisis parsial pada molekul pati, antara lain dekstrin, tidak menjalani reaksi ini. PERCOBAAN A. Uji Molisch

Uji Molisch sangat umum dan memberikan reaksi positif dengan semua jenis karbohidrat. Beberapa tabung reaksi yang bersih diisi masing-masing dengan 5 ml larutan gula (glukosa, sukrosa, zat pati atau selulosa dalam air). Tambahkan 1 tetes pereaksi Molisch (alfa-naftol dalam alkohol), kocok perlahan-lahan. Miringkan tabung dan tambahkan ke dalamnya 5 ml asam sulfat pekat dengan hati-hati dan perlahan-lahan melalui dinding tabung. Perhatikan warna lingkaran yang terbentuk pada batas pertemuan dari dua lapisan cairan dalam tabung (cincin merah atau violet). Bila campuran ini dikocok dan diencerkan dengan 5 ml air akan terbentuk warna ungu tua.

B. Reaksi Glukosa

1. Dengan pereaksi Fehling Pereaksi Fehling dapat digunakan untuk menunjukkan adanya gula pereduksi. Ke dalam tabung reaksi yang bersih dan kering masukkan 2 ml larutan Fehling

A dan 2 ml larutan Fehling B, lalu tambahkan beberapa tetes larutan glukosa. Kocok perlahan-lahan, lalu masukkan tabung tersebut ke dalam penangas air mendidih. Amati dan catat perubahan yang terjadi dan tulis reaksinya.

2. Dengan pereaksi Benedict

Sama halnya dengan pereaksi Fehling, pereaksi ini pun dapat menunjukkan adanya gula pereduksi.

Ke dalam sebuah tabung reaksi yang bersih dan kering masukkan 2 ml pereaksi Benedict, lalu tambahkan beberapa tetes glukosa. Aduk perlahan-lahan, kemudian masukkan ke penangas air yang sedang mendidih.

Amati dan catat perubahan yang terjadi dan tuliskan reaksi kimianya.

3. Dengan pereaksi Tollens Pereaksi Tollens juga digunakan untuk menguji adanya gula pereduksi.

Pereaksi ini adalah campuran larutan perak nitrat, NaOH, dan NH4OH. Dengan gula pereduksi, dihasilkan perak bebas yang menempel pada dinding tabung hingga membentuk cermin perak.


Ke dalam tabung reaksi yang bersih dan kering masukkan 2 ml pereaksi Tollens dan beberapa tetes larutan glukosa. Kocok perlahan-lahan dan panaskan ke dalam penangas air sampai terbentuk cermin perak pada dinding tabung. Tulis reaksi pembentukan cermin tersebut.

4. Dengan basa kuat

Ke dalam sebuah tabung reaksi yang bersih dan kering masukkan 2 ml larutan glukosa 10% dan 0,5 ml NaOH 25%, aduk perlahan-lahan lalu panaskan dalam air mendidih selama 5 menit.

Perhatikan rupa dan bau dari zat yang terbentuk dan tuliskan reaksinya.

5. Reaksi sukrosa

Larutkan 1,5 gram sukrosa dalam 200 ml air. Lakukan seperti percobaan B (1,2,3, dan 4) dengan menggunakan sukrosa sebagai pengganti glukosa.

6. Reaksi laktosa

Larutkan 1,5 gram laktosa dalam 200 ml. Lakukan percobaan seperti percobaan B (1,2,3 dan 4) dengan menggunakan laktosa sebagai pengganti glukosa.

C. Reaksi pati

Dalam sebuah lumpang (mortar) kecil gerus sebanyak 0,5 gram pati dengan sedikit air hingga terbentuk pasta. Pindahkan pasta itu ke dalam gelas piala, tambahkan air, lakukan dekantasi sebanyak 3 kali dengan air sampai cairan di atas endapan menjadi bening.

Pati yang telah dicuci tadi pindahkan ke dalam gelas piala berisi 100 ml air mendidih sambil terus dikocok perlahan-lahan.

Lakukan percobaan terhadap pati tersebut dengan menggunakan pereaksi Fehling,

basa kuat, dan pereaksi Iod. Untuk setiap percobaan gunakan 2 ml larutan suspensi zat pati tadi.

Amati dengan saksama dan catat setiap perubahan yang terjadi pada pereaksi yang

digunakan. D. Reaksi pati yang dihidrolisis

Ke dalam 10 ml larutan pati sisa percobaan C di atas, tambahkan 1 ml HCl pekat lalu panaskan perlahan-lahan dengan api kecil.

Bila suhu mencapai 800oC, teteskan sedikit cairan tersebut pada larutan iodium dalam

sebuah lempeng penguji warna. Pemanasan dilanjutkan sampai larutan mendidih sambil setiap menit dilakukan uji warna. Lakukan uji ini 5 atau 6 kali atau sampai tidak terjadi lagi perubahan warna larutan.

Amati dan catat setiap perubahan warna. Zat apakah yang terbentuk dalam hidrolisis

pati? Netralkan larutan zat pati yang telah dihidrolisis tadi dengan larutan NaOH 10%

kemudian lakukan uji menggunakan pereaksi Fehling.


E. Analisis Kuantitatif Karbohidrat

A. Fenol-H2SO4

Alat dan Bahan 1. Alat-alat : Spectronic 20, penangas air (250C), dan tabung reaksi. 2. Bahan : contoh larutan karbohidrat. 3. Pereaksi : Larutan fenol 5% dan H2SO4.

1. Standarisasi

Pipet 2 ml larutan gula yang mengandung 0, 20, 30, 40, dan 60 mikrogram gula ke dalam tabung-tabung reaksi. Tambahkan ke dalam setiap tabung tersebut 1 ml larutan fenol 5% dan 5 ml asam sulfat pekat (segera, hati-hati) melalui dinding tabung. Kocok perlahan-lahan, biarkan 10 menit dan simpan di atas penangas air (250C) selama 15 menit.

Setelah itu, keringkan dan bersihkan pinggir tabung dengan kertas saring, lalu ukur

absorbans (A) dari setiap larutan tersebut (490 nm untuk heksosa dan 480 nm untuk pentosa atau asam uronat). Dari data yang diperoleh buat kurva standard sebagai berikut :

Konsentrasi Kurva standar yang diperoleh digunakan untuk menentukan konsentrasi karbohidrat

dalam contoh. 2. Analisis

Tentukan kadar total karbohidrat dari larutan contoh yang diberikan dengan cara sebagai berikut:

Pipet 2 ml larutan contoh tersebut ke dalam setiap tabung reaksi, tambahkan 1 ml

larutan fenol 5% dan 5 ml asam sulfat. Biarkan 10 menit sambil sekali-kali dikocok perlahan-lahan, lalu simpan di atas penangas air selama 15 menit.

Ukur absorbans (A) dari larutan contoh tersebut, dan dari data yang diperoleh

tentukan kadar total karbohidrat dengan cara memplot data ke dalam kurva yang telah dibuat. Pembacaan konsentrasi contoh akurat apabila A dari contoh berada di daerah garis yang linier.

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 10 20 30 40 50 60

Absorban


Percobaan 10. PROTEIN DAN ASAM AMINO TUJUAN 1. Mempelajari kimia gugus asam dan gugus amina pada asam amino dan protein 2. Mengenal uji kimia yang membedakan asam amino dari protein 3. Membandingkan sifat-sifat golongan polimer alami (protein) dengan monomernya (asam

amino) 4. Mempelajari beberapa bahan pangan yang mengandung protein dan asam amino 5. Mencari perkiraan titik isolistrik kasein PERTANYAAN PRAPRAKTEK 1. Apa artinya residu, denaturasi, dan polipeptida 2. Jelaskan mengapa asam glutamat bersifat asam dan lisina adalah asam amino basa 3. Apakah tripeptida akan memberikan uji Biuret positif? Jelaskan 4. Manakah dari berikut yang membedakan protein dari asam amino: biuret, ninhidrin,

xantoproteat? LATAR BELAKANG Protein adalah bahan hidup. Jantung semua sel setiap organisme hidup ialah protein. Protein adalah polimer alami yang melaksanakan fungsi penting dalam sistem hayati. Protein membawa oksigen, membuat kulit yang unik, mengkatalis reaksi, mengendalikan pH, memancarkan impuls syaraf, dan mengangkat objek (otot). Protein dalam bahan pangan memasok energi dan asam amino. Asam amino adalah monomer dalam protein. Dalam percobaan hari ini, Anda akan memeriksa sifat asam amino dan protein, mengamati beberapa reaksinya, dan melakukan uji untuk membedakannya. Asam Amino Mula-mula mari kita lihat sifat monomer dan kemudian memeriksa bagaimana monomer bergabung membentuk polimer (protein). Kebanyakan asam amino memperlihatkan satu ciri umu: adanya satu gugus amino primer pada karbon, yakni karbon di samping gugus karboksil. Asam Amino Dua puluh macam asam amino yang ditemui dalam protein memiliki gugus R yang berbeda. Beberapa asam amino dan sifat khususnya disajikan dalam tabel berikut. Sifat asam basa ini menjelaskan fungsi larutan protein sebagai larutan penyangga.

R CH

NH2

C

O

OH


Asam amino Gugus R Keterangan

Glisina H – Sederhana Alanina CH3 – Alifatik

Tirosina HO CH3

Aromatik

Glutamat HOOC – CH2 – CH2 – Asam Lisina * NH2CH2(CH2)2 CH2 – Basa Sisteina HS – CH2 – Mengandung belerang Sistina – CH2SSCH2 – Disulfida, produk oksidasi dari sisteina

Triptofan* N

H

CH3

Heterosiklik dan aromatik

*) Termasuk asam amino esensial, yaitu yang tak dapat disintesis oleh tubuh dan harus ada

dalam makanan. Struktur Protein Protein adalah molekul besar dengan bobot molekul 10.000 sampai lebih dari 1 juta. Protein terdiri atas unit monomer asam amino, yang disebut residu, yang terikat satu sama lain melalui ikatan peptida (amida). Urutan yang tepat dari residu asam amino dikenal sebagai struktur primer protein. Protein mempunyai konfigurasi tiga dimensi yang pasti; sering mengandung struktur heliks atau lembaran terlipat yang disebut struktur sekunder. Struktur tersier mengacu pada pelipatan dan penggulungan rantai peptida (yang telah tersusun dalam struktur sekunder) menghasilkan konformasi yang agak kaku. Ikatan hidrogen, ikatan disulfida (sistina), jembatan garam, dan jenis ikatan lainnya mempertahankan bentuk protein yang khas. Cobalah bayangkan struktur gulungan yang kompleks ini dalam pikiran Anda, selama melakukan percobaan. Denaturasi Protein Perusakan bentuk tiga dimensi dari molekul oleh berbagai cara fisis dan kimia disebut denaturasi. Protein terdenaturasi oleh setiap aksi yang memutus ikatan hidrogen atau mengganggu jembatan garam. Aksi seperti ini meliputi: pemanasan, pengocokan yang kuat, penyinaran dengan cahaya UV, pelarut organik (alkohol), asam, basa, dan detergen. Ion logam berat, seperti raksa, perak, dan timbal mendenaturasi terutama dengan memutus jembatan garam. Akan Anda lakukan metode ini dalam percobaan hari ini. Hidrolisis Protein Sebagaimana Anda harapkan dengan mengetahui bahwa protein adalah poliamida, zat ini dapat dihidrolisis dalam larutan atau basa, menghasilkan asam bebas. Reaksi ini digambarkan dengan tripeptida yang residu asam aminonya terikat dan ikatan amidanya ditunjukkan dengan tanda panah. Tetapi hidrolisis ini adalah proses yang memerlukan waktu lama.


Uji berikut digunakan untuk mendeteksi adanya asam amino dan protein, dan untuk membedakan antara keduanya. Uji Biuret Uji Biuret selalu positif untuk protein, tetapi tidak untuk asam amino. Hasil yang positif dinyatakan dengan pembentukan kompleks ungu-merah jambu, jika ion Cu2+ dalam larutan basa ditambahkan pada polimer protein yang mengandung ikatan poliamida. Uji xantoproteat Uji ini tergantung pada reaksi dengan jenis rantai samping asam amino tertentu. Uji xantoproteat menunjukkan hasil positif untuk rantai samping pada tirosona dan triptofan. Karena kedua asam amino tersebut (terutama tirosina) umumnya ada dalam protein, uji ini positif untuk kebanyakan protein. Reaksi juga terjadi pada kedua asam amino bebas ini. Uji xantoproteat melibatkan penggantian beberapa hidrogen pada cincin aromatik yang reaktif, dengan gugus nitro (nitrasi dengan asam nitrat pekat), diikuti oleh reaksi dengan basa menghasilkan warna jingga kuning.

H2N CH

CH2SH

C

O

OH

H2N CH

CH2SH

C

O

N CH

CH3

C

OH

N CH

H

C

O

OH

H

2H2O

HN CH

CH3

C

O

OH

H

HN CH

H

C

O

OH

H

tripeptida

sisteina alanina glisina

OH

CH2

C CN

H OH

HNO3

OH

CH2

C CN

H OH

NO2O2N

NaOH

OH

CH2

C CN

H OH

NO2O2N

residu tirosina senyawa nitro(kuning pucat)

(jingga kuning)


Uji Ninhidrin Uji ninhidrin memberikan hasil positif dengan asam amino dan beberapa protein. Uji ini melibatkan beberapa reaksi kompleks, yang dapat diringkas sebagai berikut. Dua molekul ninhidrin mengambil gugus amino alfa (-NH) dari asam amino atau protein, dan membentuk kompleks biru-ungu serta senyawa lain. PERCOBAAN A. Hidrolisis Gelatin dengan asam

Tambahkan 10 g gelatin ke dalam 50 ml H2SO4 50% dalam labu didih berdasar bundar. Pasang labu tersebut pada pendingin air tegak, kemudian refluks selama 2–3 jam (sementara itu kerjakan percobaan lain).

Dinginkan larutan, lepas labu dari pendingin air dan panaskan labu tersebut di dalam

penangas air yang suhunya 90oC selama semalam (gunakan pendingin udara pada labu tersebut).

Untuk mengetahui hidrolisis telah sempurna atau belum, lakukan uji Biuret. Bila hasil

uji tersebut positif berarti hidrolisis belum sempurna, dan masih perlu refluks lagi selama beberapa jam. Hidrolsis telah sempurna apabila uji Biuret memberikan hasil negatif.

Apabila hidrolisis telah sempurna, pipet 5 ml larutan itu dan encerkan menjadi 20 ml.

Sediakan 2 erlenmeyer, masukkan larutan hasil pengenceran masing-masing 10 ml dan tambahkan larutan Ba(OH)2 secukupnya untuk menetralkan kelebihan asam sulfat dengna menggunakan buret dan indikator BB warna biru.

Setelah netral, saring larutan tersebut dan atur pH filtrat hingga mencapai ± 7.

Tambahkan sedikit arang aktif, panaskan sampai mendidih, saring dan sebagian filtrat diuapkan. Sisa filtrat dan sisa penguapan adalah campuran dari asam-asam amino yang terdiri dari glisina, hidroksi prolina, asam glutamat, asam aspartat, fenilalaina, sistina, dan tirosina. Kristal yang diperoleh dari hasil penguapan dilarutkan kembali dengan 10 ml air untuk uji selanjutnya.

B. Koagulasi protein

Sediakan 5 buah tabung reaksi bersih dan kering, kemudian isilah masing-masing tabung tersebut dengan 2 ml larutan albumin 5%. Selanjutnya Tabung 1 : panaskan perlahan-lahan dengan api kecil. Catat suhu pada saat protein

mulai berkoagulasi, Tabung 2 : tambah 4 ml etanol HCl pekat, Tabung 3 : tambah beberapa tetes HCl pekat, Tabung 4 : tambah beberapa tetes HNO3 pekat, Tabung 5 : tambah beberapa tetes NaOH pekat.

C

C

O

O

COH

OHR

HC

NH2

C

O

OH

C

C

O

O

C

C

C

O

O

CHN

3H2O

R C H

O

+ CO2

ninhidrin kompleks biru-ungu


Amati dan catat perubahan-perubahan yang terjadi pada setiap tabung dan bedakan hasilnya satu sama lain. Berikan kesimpulan Anda. C. Pengendapan protein dan kation

Sediakan 5 buah tabung reaksi yang bersih dan kering, dan masing-masing tabung tersebut dengan zat berikut ini: Tabung 1 : 5 ml air, Tabung 2 : 5 ml larutan albumin 5%, Tabung 3 : 5 ml air dan 4 tetes HCl 10%, Tabung 4 : 5 ml larutan albumin 10% dan 4 tetes HCl 10% Tabung 5 : 5 ml air dan 4 tetes larutan NaOH 10%, Tabung 6 : 5 ml albumin 10% dan 4 tetes NaOH 10%.

Selanjutnya ke dalam setiap tabung di atas tambahkan 2 ml larutan CuSO4 10%. Amati dan catat setiap perubahan yang terjadi pada setiap tabung, dan berikan kesimpulan Anda untuk percobaan ini. D. Pengendapan protein oleh anion

Sediakan 3 tabung reaksi yang bersih dan kering, dan masing-masing tabung diisi seperti tabung 2, 4, dan 6 pada percobaan (C) di atas.

Ke dalam setiap tabung tambahkan 2 tetes larutan K-ferisianida 10%. Amati dan catat perubahan yang terjadi pada setiap tabung. Pada tabung yang manakah endapan lebih mudah terbentuk? Jelaskan. E. Pengaruh logam berat pada protein dan larutan asam amino

Campurkan beberapa tetes larutan AgNO3 1% dengan 1 ml bagian dari albumin telur, gelatin dan larutan asam glutamat, masing-masing dalam tabung tersendiri. Catat dan amati perubahan yang terjadi. F. Reaksi warna biuret untuk protein

Ke dalam 1 ml larutan albumin 5% dalam tabung reaksi tambahkan 1 ml larutan NaOH 10%. Kemudian tambahkan 1 tetes larutan CuSO4 1%. Amati dan catat warna yang terbentuk, dan tuliskan reaksi kimianya. G. Reaksi xantoproteat untuk protein

Ke dalam sejumlah kecil contoh protein (serbuk kasein atau gelatin) dalam tabung reaksi tambahkan ± 1 ml HNO3 pekat, kemudian panaskan perlahan-lahan. Amati perubahan warna yang terjadi.

Setelah dingin, tambahkan ke dalam campuran tersebut beberapa tetes larutan NaOH encer. Amati dan catat perubahan yang terjadi. H. Reaksi ninhidrin untuk protein dan asam amino

Ke dalam 2 ml larutkan asam amino (gunakan larutan asam amino hasil hidrolisis gelatin) tambahkan 2 tetes larutan ninhidrin 0,3%, kemudian panaskan perlahan-lahan sampai mendidih kira-kira 1 menit. Dinginkan larutan tersebut, dan catat perubahan warna yang terjadi.


I. Efek penyangga dan asam amino

Ke dalam 5 ml air dalam tabung reaksi tambahkan 1 tetes indikator congo red. Ke dalam tabung reaksi lain yang berisi 5 ml larutan 1% asam amino (dari hidrolisis gelatin), juga tambahkan 1 tetes indikator tersebut. Apakah ada tanda-tanda perbedaan warna dari kedua larutan tersebut?

Ke dalam setiap tabung di atas tambahkan 0,1 N NaOH tetes demi tetes sambil

dicatat perbedaan kelakuan dari masing-masing larutan tersebut. Penambahan asam dihentikan apabila sudah terjadi perubahan warna.

Ulangi percobaan itu dengan menggunakan fenolftalein sebagai indikator dan larutan

0,1 N NaOH sebagai pengganti 0,1 N HCl. Bagaimana hasilnya? J. Pengaruh asam nitrit terhadap asam amino

Ke dalam sebuah tabung reaksi yang berisi 5 ml campuran 5% HCl (3 ml) dan larutan asam amino (2 ml) dingin (es) tambahkan 1 ml larutan 5% NaNO2.

Sebagai kontrol, tambahkan 1 ml larutan 5% NaNO2 ke dalam 5 ml larutan 5% HCl

dingin dalam tabung reaksi lain. Amati dan catat hasil percobaan tersebut, dan simpulkan. K. Titik Isolistrik Protein (Kasein)

Sediakan 9 buah tabung reaksi yang bersih dan kering, lalu isikan dengan larutan seperti pada tabel berikut:

Larutan (mL) No. tabung 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Akuades 8,38 7,75 8,75 8,5 8 7 5 1 7,4 Asam asetat 0,01 N 0,62 1,25 – – – – – – – Asam asetat 0,1 N – – 0,25 0,5 1 2 4 8 – Asam asetat 1 N – – – – – – – – 1,6

pH yang terjadi 5,9 5,6 5,3 5,0 4,7 4,4 4,1 3,8 3,5

Tambahkan ke dalam setiap tabung 1 mL larutan kasein-Na-asetat lalu dikocok. Catat kekeruhan yang terjadi segera setelah dikocok dan setelah 10 menit. Gunakan tanda (–) jika tidak terjadi kekeruhan sama sekali; (+/–) jika kekeruhan tipis sekali; (+) jika kekeruhan sedikit; (++) jika kekeruhan lebih banyak; dan (+++) jika kekeruhan sangat banyak.


Percobaan 11. LEMAK DAN MINYAK TUJUAN 1. Mengamati sifat fisik dan kimia lemak yang umum. 2. Mempelajari hubungan antara struktur residu asam lemak dalam lipid dan sifat fisik

kimianya. 3. Melakukan uji kualitas minyak goreng yang meliputi bilangan penyabunan dan peroksida PERTANYAAN PRAPRAKTEK 1. Pikirkan keuntungan penggunaan cara ekstraksi dengan pelarut organik, baik dari segi

lemak maupun ampasnya. 2. Apakah “bagian alkohol” dari semua trigliserida sama? 3. Apa artinya residu asam lemak? 4. Tuliskan struktur lengkap asam lemak berikut: miristat, linolenat, dan laurat. Asam mana

yang tak jenuh? 5. Adakah beda antara lemak dan minyak? Uraikan. 6. Apakah manfaat uji bilangan penyabunan? Apa artinya bilangan penyabunan yang tinggi? LATAR BELAKANG Lemak dan minyak yang acapkali disebut trigliserida adalah anggota dari keluarga lipid. Sebagai bahan makanan, golongan ini merupakan sumber masalah kegemukan, dan bersama-sama dengan lipid lainya, yaitu kolesterol, dicurigai sebagai zat pengeras pembuluh nadi. Namun, trigliserida tidak selamanya buruk. Senyawa ini berfungsi sebagai pembawa vitamin larut minyak, yaitu vitamin A, D, E, dan K. Mengurangi lemak dalam makanan juga berarti mengurangi pengambilan zat gizi tersebut. Trigliserida tertentu berfungsi sebagai sumber utama asam linoleat, yakni asam lemak takjenuh. Karena senyawa ini tak dapat disintesis oleh tubuh, asam linoleat dianggap sebagai asam lemak esensial. Akhirnya, trigliserida menunda rasa lapar sesudah makan karena senyawa ini meninggalkan lambung secara perlahan-lahan. Lipid mudah dibedakan dari karbohidrat, protein, dan asam nukleat karena kelarutanya dalam pelarut organik nonpolar. Secara kimiawi, lemak dan minyak adalah campuran ester dari asam lemak dan gliserol. Lemak dan minyak dapat diperoleh dari berbagai macam sumber, baik dari tumbuh-tumbuhan seperti kelapa, kelapa sawit, kacang-kacangan, biji-bijian, dan lain-lain maupun dari hewan. Kandungan lemak dan minyak beragam, bergantung pada sumbernya. Lemak dapat diisolasi melalui cara mekanis, perebusan, dan ekstraksi kimia. Dalam ekstraksi lemak dari kacang-kacangan dan biji-bijian, pelarut yang sering digunakan ialah benzena, CCl4, CHCl3, heksana, atau petroleum eter. Pengerjaannya menjadi lebih singkat jika keping biji diubah menjadi partikel halus. Lemak yang diperoleh dengan cara ini lebih jernih, dan proteinnya tertinggal dalam ampas. Lemak yang dihasilkan dengan ekstraksi perlu dimurnikan dari pengotor, zat warna, asam lemak bebas, dan senyawa keton dan aldehida.

Karena sumber lemak beragam macamnya, maka setiap jenis lemak berbeda sifat fisik dan kimianya. Dengan menganalisis sifat fisika dan kimianya dapat ditentukan tindakan apa yang harus dilakukan terhadap lemak dan minyak tersebut sebelum digunakan untuk keperluan manusia, misalnya untuk pembuatan sabun, dan margarin. Dalam hal ini, sifat-sifat kimia lemak/minyak yang sering dianalisis antara lain, bilangan penyabunan, bilangan ester, bilangan asam, dan asam lemak bebas (FFA), bilangan peroksida, dan bilangan iod. Ukuran derajat kerusakan atau ketengikan minyak dapat dilihat


dari kandungan asam lemak bebasnya dan dari bilangan peroksida. Minyak dapat dipercepat kerusakannya jika di dalamnya terkandung banyak air atau pengotor. Struktur trigliserida dan asam lemak Trigliserida yang disebut lemak dan minyak, adalah ester yang bagian alkohol dari molekulnya selalu gliserol dan bagian asamnya ialah asam berantai panjang yang disebut asam lemak. Istilah residu asam lemak mengacu pada asam lemak yang ada dalam trigliserida. Gliserol Trigliserida Ketiga gugus R dalam satu molekul dapat sama atau berbeda: jika berbeda dinamakan trigliserida campuran, dan bilamana ketiganya sama di sebut trigliserida sederhana. Jarang dijumpai tridliserida sederhana di alam. Beberapa asam lemak yang umum ada di dalam trigliserida adalah Jika anda perhatikan, asam palmitat bersifat jenuh, sedangkan dua lainnya takjenuh. Trigliserida yang tersusun dari gliserida dan tiga asam lemak tersebut adalah molekul khas dalam minyak biji kapas.

Asam lemak yang umum lainnya mempunyai nama dan struktur sebagai berikut:

CH2

CH

CH2

OH

OH

OH

CH2

CH

CH2

O C R

O

O C R

O

O C R

O

CH3(CH2)14 C OH

O

CH3(CH2)7 CH CH(CH3)7 C OH

O

CH3(CH2)4 CH CH CH2 CH CH (CH2)7 C OH

O

asam palmitat asam oleat

asam linoleat

CH3(CH2)14 C O

O

CH3(CH2)7 CH CH(CH3)7 C O

O

CH3(CH2)4 CH CH CH2 CH CH (CH2)7 C O

O

CH2

CH

CH2

(palmitat)

(oleat)

(linoleat)


Sifat Fisis Asam lemak jenuh berwujud padat pada suhu kamar, sedangkan asam takjenuh berbentuk cair. Terdapat hubungan umum yang sama di antara ketakjenuhan dan titik leleh trigliserida. Titik leleh menurun jika proporsi residu asam lemak takjenuh dalam trigliserida meningkat. Karena itu, trigliserida seperti lemak hewan, yang kaya akan residu asam lemak jebuh (sekitar 90%), berwujud padat. Sebaliknya, minyak zaitun yang mengandung sekitar 86% residu asam oleat dan linoleat adalah cairan. Dapat disimpulkan bahwa keadaan fisis, yaitu cair atau padat, memberikan gambaran mengenai jenis residu asam lemak yang ada. Telah menjadi kebiasaan untuk menamakan trigliserida padat sebagai lemak, dan yang cair sebagai minyak. Reaksi trigliserida Dua reaksi utama pada molekul trigliserida adalah pada gugus fungsi ester dan alkena (bila ada). Reaksi penting pada gugus fungsi ester ialah hidrolisis dan penyabunan. Anda akan mempelajari penyabunan dalam percobaan berikut. Bilangan penyabunan memberi gambaran jumlah asam lemak yang terdapat dalam lemak dan minyak. Pada penetapan ini, selain asam lemak bebas, juga residu asam lemak turut bereaksi, karena ester itu tersabunkan pada waktu dipanaskan dengan basa berlebih. Bilangan penyabunan didefinisikan sebagai jumlah mg KOH yang diperlukan untuk penyabunan 1 g minyak; ini mencirikan banyaknya asam lemak bebas. Persen asam lemak bebas dinyatakan sebagai oleat pada kebanyakan lemak dan minyak. Untuk minyak kelapa dan minyak inti kelapa sawit dinyatakan sebagai palmitat. Bilangan ester ialah bilangan penyabunan dikurangi bilangan asam, yaitu merupakan banyaknya residu asam lemak. Reaksi yang terjadi pada gugus fungsi alkena adalah hidrogenasi (adisi hidrogen), perkembangan ketengikan, reaksi minyak mengering, hidrasi (adisi air), dan halogenasi (adisi halogen, dengan Cl2, Br2, atau I2). Reaksi brom dengan lemak hewan adalah sebagai berikut:

C11H23 C OH

O

C13H27 C OH

O

C17H35 C OH

O

C17H29 C OH

O

C19H31 C OH

O

asam laurat asam miristat asam stearat

asam linoleat asam arakidonat

(H2C)7H3C CH CH (CH2)7 C O

O

CH3

(H2C)7H3C CH CH (CH2)7 C O CH3

O

Br Br

(oleat)molekul khas dalam lemak hewan

dibrominda


Reaksi brominasi digunakan untuk menentukan derajat ketakjenuhan lemak. Cara yang paling mudah untuk menentukan derajat ketakjenuhan adalah dengan bilangan iod. Bilangan iod suatu lemak ialah bobot iod yang bereaksi dengan 100 g lemak. Bilangan iod dapat ditentukan dengan berbagai cara, misalnya cara Hanus, cara Wijs, cara Kaufman dan cara Chudory. Berikut ini akan dicoba penentuan dengan cara Hanus. Asam-asam lemak tak jenuh dari minyak/lemak dapat mengikat oksigen pada ikatan rangkapnya dan membentuk suatu peroksida. Peroksida yang dihasilkan pada autooksida atau suatu permulaan ketengikan ii sangat reaktif dan ditetapkan secara iodometri. Ada hubungan antara sifat minyak (bilangan iod) dengan bilangan peroksida. Minyak dengan bilangan iod tinggi akan menghasilkan peroksida yang tinggi pula, begitu pula sebaliknya untuk minyak dengan bilangan iod rendah. PERCOBAAN Uji Kelarutan Lipid Masukkan 2 mL pelarut ke dalam tabung reaksi yang bersih. Bubuhkan sedikit (3 tetes atau seujung sudip) bahan percobaan ke dalamnya, lalu kocok isi tabung kuat-kuat (divorteks). Amati apakah bahan larut atau tetap terpisah dari pelarut. Pelarut yang dipakai adalah eter, kloroform, CCl4, alkohol panas, alkohol dingin, asam (HCl), basa (NaOH), dan air, sedangkan bahan percobaannya meliputi minyak kelapa, minyak hewani, dan mentega. Penentuan Titik Cair dan Titik Beku Lipid Untuk penetapan titik beku, masukkan bahan percobaan yang berupa cairan (minyak kelapa, minyak hewani, dan hasil pelelehan mentega) sebanyak setengah volume tabung. Lekatkan bagian tabung yang berisi cairan tersebut dengan ujung termometer air raksa. Bekukan cairan dengan memasukkan tabung ke dalam penangas es. Catat pada suhu berapa cairan tersebut mulai membeku dan kapan membeku seluruhnya. Untuk penetapan titik cair, masukkan 2 sudip bahan percobaan yang berwujud padat (mentega dan hasil pembekuan minyak kelapa dan minyak hewani) ke dalam tabung reaksi. Lekatkan bagian tabung yang berisi padatan itu dengan ujung termometer air raksa. Lelehkan padatan dengan memasukkan tabung ke dalam penangas air yang dipanaskan dengan hati-hati (api kecil) sambil sesekali airnya diaduk. Volume air untuk penangas kira-kira setengah volume gelas piala agar sebagian tabung ada di atas permukaan air. Catat pada suhu berapa padatan tersebut mulai mencair dan telah mencair seluruhnya. Bilangan penyabunan

− timbang dengan teliti ± 2 gram minyak ke dalam erlenmeyer 250 ml − tambahkan 25 ml larutan KOH dalam alkohol 0,5 N serta batu didih − hubungkan erlenmeyer dengan pendingin tegak dan didihkan selama 1 jam, sambil

sekali-kali digoyangkan. Setelah itu, erlenmeyer diangkat dan tambahkan 1 ml indikator fenolftalein dan dititar dengan HCl 0,5 N. Buat pula penetapan blanko seperti di atas (tanpa contoh). (Lakukan 3x)

Perhitungan

)gram(contohBobot1,56xHClNx)contohmlblankoml(

penyabunanBilangan−

=


Bilangan peroksida

Ditimbang ± 5,00 gram contoh minyak ke dalam 250 ml erlenmeyer bertutup asah dan tambahkan 30 ml larutan asam asetat – kloroform (3:2). Goyangkan larutan sampai bahan terlarut semua. Tambahkan 0,5 ml larutan KI jenuh. Diamkan selama satu menit dengan kadangkala digoyang, kemudian tambahkan 30 ml akuades. Titirasi dengan 0,1 n Na2S2O3 sebanyak dua tetes sampai warna kuning hampir hilang. Tambahkan 0,5 ml larutan pati 1%. Lanjutkan titrasi sampai warna biru mulai hilang. Bilangan peroksida dinyatakan dalam ekuivalen dari peroksida dalam setiap 1000 gram contoh. Perhitungan

)g(contohbobot1000xtioNxtioml

peroksidaBilangan =

56 Penuntun Praktikum KO Layanan

Percobaan 12. IDENTITAS DAN KEMURNIAN SENYAWA ORGANIK TUJUAN 1. Mempelajari teknik serta prinsip kerja alat untuk penetapan titik leleh, rotasi spesifik, dan

indeks bias. 2. Menetapkan titik leleh, rotasi spesifik, dan indeks bias dari suatu larutan atau campuran. PERTANYAAN PRAPRAKTIK 1. Sebutkan 2 dampak penting pencemar pada titik leleh senyawa organik. 2. Apakah pengaruh dari penggunaan contoh yang terlalu besar atau terlalu banyak dalam

penetapan titik leleh? 3. Apakah perlunya (a) mengemas contoh dengan padat dalam tabung titik leleh dan (b)

memanaskan penangas dengan lambat dan tetap di dekat suhu leleh? 4. Sebutkan masing-masing dua kegunaan penetapan titik leleh, rotasi spesifik, dan indeks

bias. Bagaimana hubungan setiap sifat fisis dengan kemurnian senyawa organik? LATAR BELAKANG Kegunaan titik leleh Kebanyakan senyawa organik yang berwujud kristal mempunyai titik leleh cukup rendah (50–300oC) sehingga mudah ditetapkan dengan alat yang sederhana. Kimiawan organik secara rutin menggunakan titik leleh untuk membantu mengidentifikasi senyawa kristal dan untuk mendapat keterangan tentang kemurniannya. Misalnya, jika suatu senyawa X yang titik lelehnya tajam dicurigai sama dengan senyawa A yang diketahui, maka kedua senyawa tersebut harus mempunyai titik leleh yang sama. Jika titik leleh A yang dilaporkan di dalam pustaka berbeda nyata dengan hasil pengamatan terhadap X, dapat dipastikan bahwa struktur mereka berbeda. Jika selisih titik leleh keduanya hanya beberapa derajat, dapat diperkirakan kedua senyawa sama (perbedaan yang kecil bisa disebabkan oleh perbedaan teknik penetapan titik leleh).

Jika tersedia contoh senyawa A, Anda dapat dengan cepat menentukan apakah X sama dengan A, dengan cara menentukan titik leleh campuran. Campuran X dan A harus memiliki titik leleh seperti senyawa murninya apabila kedua senyawa itu sama. Jika X tidak sama dengan A (walaupun keduanya secara terpisah menunjukkan titik leleh yang sama), maka campuran zat akan meleleh pada suhu yang lebih rendah dan dengan kisaran titik leleh yang lebih lebar dibandingkan dengan senyawanya sendiri. Titik leleh campuran bahkan dapat mencapai 50oC lebih rendah daripada senyawa murninya. Gejala ini terjadi karena satu zat bertindak sebagai pencemar bagi zat lainnya. Pencemar yang bercampur atau campur sebagian biasanya menurunkan titik leleh dan melebarkan kisarannya. Dengan demikian, kisaran titik leleh yang lebar biasanya menyatakan bahwa suatu senyawa tidak murni. Teknik umum untuk menetapkan titik leleh

Untuk menentukan titik leleh suatu kristal, sedikit bahan berupa serbuk halus dimasukkan ke dalam tabung kapiler berdinding tipis yang ditutup salah satu ujungnya. Tabung kapiler ini diikatkan pada termometer dan dipanaskan dalam penangas yang diaduk dengan baik. Dua macam suhu yang dicatat, yaitu suhu saat bahan mulai ‘runtuh’ dan mencair dan suhu pada saat zat sudah sempurna mencair. Kisaran titik leleh ialah selang di antara kedua suhu tersebut.

Kristal senyawa organik murni biasanya memiliki titik leleh yang tajam; maksudnya, zat meleleh pada selang yang sangat sempit. Biasanya, senyawa dianggap murni jika kisaran titik lelehnya tidak lebih dari 0,5–1,0oC. Senyawa yang tersedia secara komersial umumnya memiliki kisaran 2–3oC, sedangkan senyawa yang sangat murni kisarannya 0,1–0,3oC. Bagaimanapun, kisaran titik leleh tidak hanya dipengaruhi oleh kemurnian zat, melainkan


juga pada ukuran kristal, banyaknya contoh, rapatnya pengemasan dalam tabung, dan laju pemanasan penangas. Waktu tertentu diperlukan untuk memindahkan panas dari penangas melalui dinding tabung kapiler dan ke seluruh massa contoh. Jika penangas dipanaskan terlalu cepat, suhu akan naik beberapa derajat lebih tinggi dibandingkan dengan suhu yang sebenarnya diperlukan untuk melelehkan zat. Akibatnya, hasil pengamatan lebih tinggi dibandingkan dengan yang sesungguhnya.

Jika suhu penangas mendekati titik leleh contoh, lakukan pemanasan perlahan-lahan dengan laju yang tetap, sekitar 2oC/menit. Gunakan contoh sedikit saja, berupa serbuk, dan dikemas rapat dalam tabung kapiler berdinding tipis. Padatan di dalam tabung kapiler harus cukup tinggi sehingga Anda jelas melihatnya selama pelelehan (sekitar 1–2 mm).

Beberapa zat cenderung menyusut dan melunak sebelum mencapai titik lelehnya. Zat lainnya dapat melepaskan pelarut kristalisasi, tetapi titik leleh dicapai hanya ketika zat padat itu mulai berubah menjadi cairan, yaitu ketika tetesan pertama cairan menjadi tampak. Penguraian (dekomposisi) juga dapat terjadi selama zat dipanaskan, yang biasanya disertai dengan perubahan warna dan/atau pengarangan (gosong). Perilaku bahan selama pelelehan ini harus mampu dikenali dan dibedakan dari titik leleh sesungguhnya, serta dicatat dengan seksama. Misalnya: meleleh tajam pada 89,0–89,50C; meleleh perlahan pada 67–690C; atau tl. 131–1330C dengan dekomposisi atau perubahan warna pada 650C (dalam handbook biasa ditulis 65od; skala – oC, oF, atau K – ditentukan pada kepala tabelnya). Di dalam percobaan hari ini, Anda akan menentukan titik leleh dua macam padatan murni yang hampir sama kisaran titik lelehnya. Kemudian kedua zat dicampur dan ditetapkan juga kisaran titik lelehnya. Akhirnya, Anda akan menerima senyawa 'anu' dari asisten untuk diidentifikasi berdasarkan teknik titik leleh campuran. Penetapan titik leleh tidak dilakukan dengan radas titik leleh Thiele seperti pada percobaan Perbandingan antara Senyawa Kovalen dan Ionik. Digunakan pemanas listrik yang dapat melelehkan zat dalam 3 tabung kapiler sekaligus, sehingga memudahkan Anda melakukan perbandingan titik leleh. Polarimeter

Sinar putih bervibrasi dalam semua kemungkinan bidang yang tegak lurus dengan arah perambatan, dan ia tersusun dari banyak panjang gelombang yang berbeda. Sinar natrium, suatu cahaya monokromatik yang hanya memiliki satu frekuensi sekalipun, masih bervibrasi dalam semua bidang yang mungkin (Gambar 1a).

(a) (b) Gambar 1 (a) Sinar tak terpolarisasi (merambat menembus bidang kertas) bervibrasi pada

semua bidang yang mungkin; (b) Sinar terpolarisasi bervibrasi hanya pada satu bidang.

Jika sinar yang bervibrasi pada semua kemungkinan bidang dilewatkan melalui suatu prisma Nicol, maka dua berkas sinar terpolarisasi (Gambar 1b) akan dihasilkan (lihat Gambar 2). Salah satu berkas diteruskan melalui prisma, sementara berkas yang lain dipantulkan sedemikian rupa sehingga tidak mengganggu berkas yang diteruskan.

Gambar 2 Pembentukan dua berkas sinar terpolarisasi melalui suatu prisma Nicol.

Jika berkas yang diteruskan dilewatkan melalui prisma Nicol lain, ia akan diteruskan kembali hanya jika sumbu prisma Nicol kedua berorientasi sejajar dengan berkas sinar itu. Apabila sumbu prisma ini tegak lurus terhadap sumbu sinar terpolarisasi-bidang, sinar tersebut akan diserap.

Beberapa zat memiliki kemampuan untuk menekuk atau membelokkan bidang sinar terpolarisasi, dan fenomena itu disebut rotasi optik. Hanya molekul dengan satu atau lebih


atom karbon asimetrik (pusat kiral), yaitu atom karbon yang keempat tangannya mengikat substituen berbeda, yang dapat melakukan hal ini. Beberapa pengecualian penting terdapat pada rantai heliks protein dan heliks rangkap DNA, yang sifat optik aktifnya tidak disebabkan oleh struktur karbon asimetrik, melainkan bersifat melekat (inherent) pada struktur heliks itu sendiri. Besar dan arah pembelokan bidang sinar terpolarisasi yang melalui suatu zat asimetrik dalam larutan dapat diukur dengan alat polarimeter (Gambar 3).

Gambar 3 Alat polarimeter:

(1) Sakelar nyala/mati; (2) Jentera pemilihan (selection wheel); (3) Lensa pembacaan; (4) Lensa okuler (eyepiece); (5) Skala dan vernier; (6) Tempat contoh; (7) Prisma polarisator; (8) Filter kaca;

(9) Selubung bola (bulb cover); (10) Sendi bola (bulb socket); (11) Bagian luar polarimeter. Prinsip kerja polarimeter dijelaskan berikut ini. Sinar tak terpolarisasi dari suatu

sumber cahaya melintasi prisma polarisator (polarizer). Hanya sinar terpolarisasi yang diteruskan dan kemudian melalui sel contoh. Jika contoh tidak membelokkan bidang sinar itu, sudutnya tidak berubah. Namun, jika tabung contoh berisi suatu zat optik aktif, sinar akan dibelokkan. Prisma analisis (analyzer) lalu diputar sedemikian rupa agar segaris dengan sinar terpolarisasi yang telah dibelokkan itu sehingga sebanyak-banyaknya sinar dapat lewat. Derajat (sudut) rotasi α yang terbentuk diukur (lihat Gambar 4). Besarnya sudut rotasi ini dipengaruhi oleh faktor (1) konsentrasi (semakin besar konsentrasi, semakin besar sudut rotasi); (2) pelarut; (3) suhu; (4) panjang gelombang sinar terpolarisasi; (5) sifat zat; dan (6) panjang tabung contoh.

Gambar 4 Komponen dari alat polarimeter.

Arah perputaran ditunjukkan oleh (+) untuk dekstrorotasi (ke arah kanan) dan (–)

untuk levorotasi (ke arah kiri). Untuk menghindari kebingungan serta untuk menghubung-kan struktur dan tata nama, lambang D dan L digunakan tanpa dipengaruhi oleh arah perputaran optik. Penandaan D atau L terkait dengan konfigurasi atom karbon asimetrik.


Sudut rotasi dapat digabungkan dalam sebuah rumus dengan konsentrasi contoh dan panjang tabung contoh untuk memberikan satu nilai yang disebut rotasi spesifik 20

D][α , yang mengandung notasi untuk suhu dan panjang gelombang sinar terpolarisasi.

cdαα ==

contoh tabung panjang X ikonsentrasrotasisudut 20

D][

Konsentrasi dinyatakan dalam gram zat terlarut per mililiter larutan, panjang dinyatakan dalam desimeter, D = garis-D natrium, dan 20 = 20oC. Jadi, rotasi spesifik dapat didefinisi-kan sebagai sudut rotasi yang dihasilkan oleh 1 g/mL larutan senyawa optik aktif dalam tabung sepanjang 1,0 dm, ketika diukur pada 20oC dengan garis-D natrium. Jika konsentrasi c dinyatakan dalam g/100 mL, maka persamaan rotasi spesifik menjadi:

cdαα 10020

D][ =

Nilai rotasi spesifik khas bagi setiap senyawa optik aktif dan dapat digunakan untuk

mengidentifikasi suatu larutan anu dan menentukan konsentrasinya. Dalam percobaan, Anda hanya akan melakukan identifikasi larutan anu. Sebagai tambahan, jika sudut rotasi diplot pada sumbu-y dari suatu grafik terhadap konsentrasi dalam g/mL pada sumbu-x, maka rotasi spesifik dapat dihitung dari kemiringan garis yang diperoleh.

ikonsentras perubahanrotasisudut perubahan

kemiringan == ][ 20Dα

Refraktometer

Indeks bias cairan ialah nisbah laju sinar dalam vakum terhadap laju sinar dalam cairan tersebut. Indeks bias merupakan suatu tetapan bagi cairan itu, dan penetapannya memberikan kita suatu metode untuk identifikasi zat sekaligus penentuan kemurniannya. Karena sudut pembiasan beragam terhadap panjang gelombang sinar, pengukuran indeks bias mensyaratkan penggunaan sinar yang diketahui panjang gelombangnya, biasanya garis-D natrium yang kuning dengan panjang gelombang λ = 5890 Å. Contoh penulisan indeks bias: 4567,120 =Dn ; tikatas (superscript) menyatakan suhu dan tikalas (subscript) menyata-kan bahwa garis-D natrium digunakan sebagai rujukan.

Indeks bias biasanya dilaporkan sampai 4 tempat desimal, dan karena indeks bias mudah ditetapkan secara eksperimental sampai beberapa bagian per 10.000, ia merupakan tetapan fisik yang sangat akurat. Sejumlah kecil pengotor memiliki pengaruh yang besar pada nilai eksperimental, dan untuk dapat menyamai nilai indeks bias yang telah dibuktikan dan dilaporkan, zat harus dimurnikan dengan sangat hati-hati.

Indeks bias menurun dengan meningkatnya suhu karena densitas menurun, sehingga terdapat lebih sedikit molekul per satuan volume. Suatu besaran yang disebut pembiasan spesifik tidak bergantung pada suhu dan dapat dihitung dengan persamaan:

)2)(()1)(1(

2

2

+−

=ndnr

dengan r = pembiasan spesifik d = densitas n = indeks bias

Indeks bias mudah ditetapkan dengan refraktometer Abbé (Gambar 5), yang dapat dilengkapi dengan penangas suhu-tetap dan suatu larutan baku yang diketahui indeks biasnya. Refraktometer Abbé membandingkan sudut yang dilalui cahaya dari suatu sumber-titik-efektif ketika melalui cairan uji dan ketika memasuki suatu prisma yang diketahui indeks biasnya (Gambar 6). Indeks bias cairan itu dibaca dari cakra angka.


(a) (b)

Gambar 5 (a) Skema refraktometer Abbé; (b) Alat refraktometer Abbé.

Gambar 6 Skema pembelokan sinar dalam refraktometer Abbé. Beberapa hal berikut perlu diperhatikan dalam penggunaan refraktometer Abbé: 1. Prisma dapat diatur-suhunya sesuai dengan kebutuhan. 2. Hanya beberapa tetes contoh yang diperlukan. 3. Cairan yang mudah mengalir (free-flowing) dapat diteteskan dengan pompa-tetes mata

(eyedropper) ke dalam saluran yang ada di sisi prisma. Teknik ini terutama berguna apabila campuran yang akan dianalisis mengandung suatu komponen atsiri, karena akan meminimumkan kehilangan akibat penguapan komponen atsiri tersebut dan karena itu, memengaruhi ketepatan pembacaan.

4. Jangan pernah menyentuh prisma dengan benda keras apapun. Selalu bersihkan prisma dengan tisu lembut yang dibasahi oleh alkohol atau petroleum eter. Prisma yang sudah bersih harus selalu ditinggalkan dalam keadaan terkunci agar tidak terkena kotoran atau debu.

PERCOBAAN Titik leleh senyawa murni dan campuran serta identifikasi senyawa anu

Dengan sudip hancurkan sekitar 50–100 mg urea dengan menggerusnya ke dinding gelas piala kecil yang kering. Isilah tabung kapiler dengan urea, dengan menekankan bagian ujungnya yang terbuka pada contoh. Agar padatan yang menyumbat ini turun ke dasar tabung, ketuk-ketukkan tabung dengan dasar tertutup di bagian bawah. Ulangi cara ini sampai Anda mendapatkan contoh padat dalam tabung setinggi 1–2 mm. (Prosedur ini pernah Anda lakukan pada percobaan Perbandingan antara Senyawa Kovalen dan Ionik.) Lakukan hal yang sama untuk asam trans-sinamat.


Masukkan kedua tabung kapiler ke dalam pemanas listrik untuk penetapan titik leleh, nyalakan alat, lalu naikkan suhu dengan cepat sampai 15–20oC di bawah titik leleh contoh. Urea maupun asam trans-sinamat meleleh pada suhu kira-kira 130oC (Tabel 1). Setelah itu, turunkan laju pemanasan, agar selama penetapan titik leleh, kenaikan suhu tidak melebihi 2–3oC/menit. Bandingkan kisaran titik leleh urea dan asam trans-sinamat.

Tabel 1 Titik leleh beberapa senyawa organik. Senyawa tl., oC Senyawa tl, oC Bifenil 70–71 1,2-Naftol 121–122 Kaprolaktam 69–71 Benzoin 132–133 Vanilin 81–82 Asam trans-sinamat 132–133 Asam glutarat 97–99 Urea 132–133 Dibenzotiofena 99–100 Kolesterol 148–150 Asetanilida* 113–114 Asam salisilat 156–158 Asam mandelat 117–118 Benzanilida 160–161 Asam benzoat 121–122 Sulfanilamida 165–166

* Jika asetanilida direkristalisasi dari air dan tidak dikeringkan dengan sempurna, titik leleh yang diperlihatkan mungkin 83–84oC

Untuk menunjukkan dampak pencemar pada titik leleh zat murni, buat campuran

urea dan asam trans-sinamat dengan nisbah 25:75, 50:50, dan 75:25 berdasarkan bobot. Catatlah kisaran titik leleh ketiga campuran itu secara bersamaan dengan cara yang sama seperti zat murninya. Dengan menggunakan angka pertengahan pada kisaran titik leleh, plotkan data pada lembar laporan.

Akhirnya, dapatkan senyawa anu dari asisten Anda dan catat kisaran titik lelehnya. Senyawa tersebut merupakan salah satu zat yang terdaftar dalam Tabel 1; gunakan tabel itu untuk melakukan identifikasi awal. Selanjutnya, pastikan identitas yang diperoleh dengan teknik titik leleh campuran. Campurkan sekitar 50 mg zat yang diperkirakan sama, dan tetapkan kisaran titik lelehnya. Jika perlu, ulangi prosedur ini sampai diperoleh identitas yang betul-betul pasti dari senyawa anu. Catatlah hasil pengamatan dan kesimpulan Anda. Identifikasi senyawa anu dengan polarimeter

Perhatikan tabung polarimeter pada Gambar 7. Posisikan tabung vertikal, lalu buka sekrup penutup polarimeter (2) yang ada di sisi sebelah atas dengan hati-hati. Setelah itu, lepaskan dengan hati-hati penutup bagian dalam (3) yang menyatu dengan gasket karet putih (4), lalu jendela kacanya (5). Cuci tabung polarimeter dengan air suling 2 kali, kemudian isikan dengan air sampai meniskus air (7) berada di atas tabung kaca. Saat mengisikan, peganglah cincin logam (6), dan bukan tabung kacanya (1), untuk mencegah kenaikan suhu tabung polarimeter beserta isinya akibat pegangan tangan Anda. [Pada kebanyakan zat, jika digunakan sinar dari lampu natrium (λ = 589 nm), sudut rotasi akan berkurang 0,3% setiap kenaikan suhu 1oC.] Geserkan jendela kaca di atas tabung untuk meratakan meniskus cairan. Dengan cara ini, pembentukan gelembung udara di dalam tabung polarimeter dapat dihindari. Pasang kembali penutup bagian dalam, lalu tutup kembali sekrup polarimeter, dan bersihkan bagian luar tabung dengan kertas tisu.


Gambar 7 Tabung polarimeter.

Nyalakan polarimeter (gunakan sumber tegangan 220 V), dan tunggu 5 menit agar

alat stabil. Buka tempat contoh, lalu masukkan tabung polarimeter yang berisi air suling ke dalamnya. Jika masih ada gelembung udara, perangkap gelembung itu dalam perbesaran anular (9) dari tabung dengan posisi horizontal (lihat Gambar 7 kanan). Amati melalui lensa okuler (simak kembali Gambar 3), dan putar jentera pemilihan ke kiri atau kanan untuk menggerakkan prisma analisis sampai tampak bidang kuning-jingga yang sama terangnya (equally illuminated: Gambar 8.2). Putar kembali jentera sehingga bidang berubah menjadi terang-gelap-terang (Gambar 8.1) atau gelap-terang-gelap (Gambar 8.3). Kembalikan ke keadaan sama terang, dan catat skala yang terbaca (menunjukkan sudut rotasi dalam derajat). Ulangi 2 tahapan yang terakhir, dan reratakan hasil dari 3 kali pembacaan (triplo).

Gambar 8 Nol optik ditunjukkan pada suatu daerah sinar/bayangan rangkap-tiga: (1) di

atas atau di bawah nol optik; (2) nol optik; (3) di bawah atau di atas nol optik. Pembacaan skala dilakukan melalui dua lensa pembesar berukuran kecil yang berada

di kedua sisi lensa okuler. Skala polarimeter memiliki 360 bagian, masing-masing sebesar 1o, sementara vernier memiliki 20 bagian yang ekuivalen dengan 19 bagian pada skala. Contoh pembacaan skala polarimeter diberikan pada Gambar 9. Nilai yang terbaca pada vernier kiri ialah α1 = 9,20o, sedangkan vernier kanan menunjukkan nilai α2 = 9,40o. Sudut rotasi merupakan rerata dari kedua nilai itu, yakni α = ½(α1 + α2) = 9,30o. Jika alat polarimeter berada pada posisi centering yang baik, akan diperoleh α1 = α2.

Gambar 9 Contoh pembacaan sudut rotasi.

α1

α2

skala

vernier


Identifikasi senyawa anu. Timbanglah kira-kira 2,0 g senyawa anu dengan ketelitian

0,01 g, dan pindahkan ke dalam labu takar 100 mL. Tambahkan sekitar 90 mL air suling dan 1 tetes NH4OH cmc, lalu aduk untuk melarutkan zat anu. Teteskan 2 tetes indikator fenolftalein pada setiap lekukan dari lempeng tetes (spot plate). Pada salah satu lekukan, tambahkan 1 tetes larutan anu. Jika tidak terbentuk warna, tambahkan segera 1 tetes NH4OH pada larutan anu dalam labu takar, kemudian 1 tetes larutan anu ditambahkan kembali pada lekukan yang lain. Demikian seterusnya sampai terbentuk warna merah muda, dan penambahan NH4OH pun dihentikan. Keadaan agak basa ini diperlukan untuk memperbesar mutarotasi dan memungkinkan cepat dicapainya kesetimbangan antaranomer gula. Sekarang, encerkan larutan anu menjadi 100 mL. Cuci tabung polarimeter dua kali dengan 5–10 mL larutan anu, lalu isi tabung dengan larutan yang sama, dan tetapkan sudut rotasinya. Prosedurnya sama seperti yang dijelaskan di atas. Hitunglah rotasi spesifik larutan anu berdasarkan rumus; anggaplah suhu 20oC. Identifikasikan larutan anu tersebut dengan membandingkan nilai terhitung dengan nilai pada Tabel 2. (Senyawa anu: gula dan sakarin)

Indeks bias senyawa anu

Turunkan lampu refraktometer (bentuknya seperti gagang pintu, terletak di bagian depan refraktometer), lalu bukalah prisma refraktometer. Bersihkan prisma bagian atas dan bawah dengan kapas yang dibasahi dengan etanol 96%, lalu biarkan mengering. Kemudian teteskan contoh uji pada permukaan prisma bagian bawah, dan kedua prisma ditutup kembali. Naikkan lampu refraktometer, lalu bukalah lubang cahaya dengan menaikkan saklar yang ada di sebelah kiri Anda dari bawah ke tengah. Anda teropong skala indeks bias seperti jika Anda melihat mikroskop, lalu putar kenop yang ada di sebelah kanan Anda sampai Anda peroleh lingkaran yang sebagian terang dan sebagian lainnya gelap. Pengaturan yang tepat ialah sampai garis horizontal berpotongan dengan 2 garis diagonal di titik pusat (lihat Gambar 10). Setelah itu, naikkan sakelar ke atas dan tahan sambil membaca skala indeks bias. Nilai indeks bias diperoleh sampai 4 angka desimal; 3 angka pertama dibaca dari skala sebelah atas, sedangkan angka terakhir ditentukan dari skala yang bawah (lihat Gambar 11).

Gambar 10 Pengaturan refraktometer. (a) Tidak tepat. (b) Tepat.

Gambar 11 Contoh pembacaan skala refraktometer. Dalam percobaan ini, Anda diminta menetapkan indeks bias etanol, spiritus, dan campuran keduanya (1:1).

Documents

Penuntun Kol