Halogenalkana (Alkil Halida) Pertemuan 2
Halogenalkana • Disebut juga haloalkana atau alkil halida • Merupakan senyawa-senyawa dimana ada satu atau lebih atom hidrogen pada sebuah alkana yang digantikan oleh atom-atom halogen (fluorin, klorin, bromin atau iodin).
Golongan 7A
Contoh dan Aplikasi • CFC (klorofluorokarbon) – Dua CFC yang umum adalah: CFC-11
CCl3F
CFC-12
CCl2F2
• Kegunaan: • pendingin, bahan bakar untuk aerosol, untuk menghasilkan plastik busa seperti busa polistirena atau poliuretana yang memuai, dan sebagai pelarut.
Jenis-jenis Halogenalkana • Berdasarkan posisi atom halogen dalam rantai atom karbon • Beda jenis halogenalkana beda sifat kimia 1. Halogenalkana primer 2. Halogenalkana sekunder 3. Halogenalkana tersier
1. Halogenalkana primer atom karbon yang membawa atom halogen hanya berikatan dengan satu gugus alkil lainnya
Pengecualian: CH3Br dan metil halida lainnya seringkali ditemukan sebagai halogenalkana primer walaupun tidak ada gugus alkil yang terikat pada atom karbon yang membawa halogen.
2. Halogenalkana sekunder atom karbon yang padanya terikat halogen berikatan langsung dengan dua gugus alkil yang lain, yang bisa sama atau berbeda.
3. Halogenalkana tersier atom karbon yang mengikat halogen berikatan langsung dengan tiga gugus alkil, yang bisa merupakan kombinasi dari gugus akil yang sama atau berbeda.
Sifat-sifat Fisik Halogenalkana Titik Didih
Catatan: satu-satunya metil halida yang berwujud cair adalah iodometana; kloroetana berwujud gas.
Dari gambar: Ada 3 halogenalkana yang memiliki titik didih < suhu kamar (20oC) Pada suhu kamar berwujud gas Halogenalkana yang lain kemungkinan berwujud cair
• Pola-pola titik didih mencerminkan pola-pola gaya tarik antar-molekul. Gaya-gaya dispersi van der Waals Gaya tarik ini menjadi lebih kuat apabila molekul lebih panjang dan memiliki lebih banyak elektron. contoh: Klorida Gaya-gaya dispersi akan menjadi semakin kuat apabila jumlah atom karbon semakin bertambah dalam rantai (1 menjadi 2,3, dst) Dibutuhkan lebih banyak energi untuk mengatasi gaya dispersi tersebut, sehingga titik didih meningkat.
Gaya tarik dipol-dipol van der Waals – Ikatan karbon-halogen (selain ikatan karbon-iodin) bersifat polar, karena pasangan elektron tertarik lebih dekat ke atom halogen dibandng ke atom karbon. Ini disebabkan karena halogen (kecuali iodin) lebih elektronegatif dibanding karbon. – Nilai keelektronegatifan unsur-unsur halogen dapat dilihat sebagai berikut: F
4.0
Cl
3.0
Br
2.8
I
2.5
Ini berarti bahwa selain gaya-gaya dispersi, ada juga gaya-gaya lain yang ditimbulkan oleh gaya tarik antara dipol-dipol permanen (kecuali pada iodin).
• Besarnya gaya-tarik dipol-dipol akan berkurang apabila ikatan menjadi semakin tidak polar (misalnya semakin ke bawah mulai dari klorida sampai bromida terus ke iodida). – Meski demikian, titik didih tetap meningkat! Ini menujukkan bahwa efek gaya tarik dipol-dipol permanen jauh lebih tidak penting dibanding efek dipol-dipol temporer yang menimbulkan gayagaya dispersi.
• Titik didih beberapa isomer
Titik didih Halogenalkana primer > sekunder > tersier Penurunan titik didih ini adalah akibat dari: menurunnya efektifitas gaya-gaya dispersi. Dipol-dipol temporer paling besar untuk molekul yang terpanjang. Gaya-gaya tarik juga lebih kuat jika molekul-molekul bisa saling berdekatan. Halogenalkana tersier memiliki struktur yang sangat pendek dan besar sehingga tidak bisa berdekatan dengan molekul tetangganya.
Kelarutan halogenalkana Kelarutan dalam air • Halogenalkana sangat sedikit larut dalam air. • Agar halogenalkana bisa larut dalam air, maka gaya tarik antara molekul-molekul halogenalkana harus diputus (gaya dispersi van der Waals dan gaya-tarik dipol-dipol) demikian juga dengan ikatan hidrogen antara molekul-molekul air. Pemutusan kedua gaya tarik ini memerlukan energi. • Energi akan dilepaskan apabila gaya tarik terbentuk antara halogenalkana dengan molekul-molekul air. Gaya-gaya tarik yang terbentuk ini hanya gaya dispersi dan gaya tarik dipol-dipol. Kedua gaya ikatan ini tidak sama kuatnya dengan ikatan hidrogen sebelumnya terdapat dalam air, sehingga energi yang dilepaskan lebih kecil dibanding yang digunakan untuk memisahkan molekulmolekul air. – Energi yang terlibat tidak cukup banyak sehingga halogenalkana hanya sedikit larut dalam air.
Kelarutan dalam pelarut-pelarut organik • Halogenalkana cenderung larut dalam pelarut organik karena gaya tarik antar-molekul yang baru terbentuk memiliki kekuatan yang sama dengan kekuatan ikatan yang diputus dalam halogenalkana dan pelarut.
Kereaktifan kimiawai halogenalkana Pentingnya kekuatan ikatan • Pola kekuatan dari keempat ikatan karbonhalogen ditunjukkan pada gambar berikut: Perlu diperhatikan bahwa kekuatan ikatan semakin berkurang ketika kita berpindah dari C-F ke C-I, dan juga perhatikan bahwa ikatan C-F jauh lebih kuat dibanding lainnya.
• Agar zat lain bisa bereaksi dengan halogenalkana, maka ikatan karbon-halogen harus diputus. – Karena pemutusan semakin mudah dilakukan semakin ke bawah (mulai dari fluoride sampai iodin), maka senyawa-senyawa semakin ke bawah golongan halogen akan semakin reaktif. – Iodoalkana merupakan halogenalkana yang paling reaktif dan fluoroalkana merupakan yang paling tidak reaktif.
Pengaruh polaritas ikatan • Dari keempat halogen, fluorin merupakan unsur yang paling elektronegatif dan iodin yang paling tidak elektronegatif. – Ini berarti bahwa pasangan elektron dalam ikatan karbonfluorin akan tergeser ke ujung halogen.
• Perhatikan metil halida sebagai contoh-contoh sederhana berikut ini:
Reaksi substitusi dan eliminasi halogenalkana • Reaksi-Reaksi antara Halogenalkana dengan IonIon Hidroksida dari larutan NaOH dan KOH mencakup reaksi substitusi dan reaksi eliminasi. • Reaksi substitusi atau eliminasi pada halogenalkana tergantung pada kondisi-kondisi yang digunakan dan jenis halogenalkana. – Halogen primer, sekunder, dan tersier memiliki perilaku berbeda.
Reaksi substitusi • Pada sebuah reaksi substitusi, atom halogen digantikan oleh sebuah gugus -OH menghasilkan alkohol. • Contoh:
Dalam bentuk persamaan ion:
• Pelarut yang biasa digunakan adalah campuran antara etanol dan air dengan perbandingan 50/50 – Halogenalkana tidak dapat larut dalam air. – Jika hanya air yang digunakan sebagai pelarut, maka halogenalkana dan larutan natrium hidroksida tidak akan bercampur dan reaksi hanya bisa terjadi apabila lapisan halogenalkana dan natrium hidroksida bertemu.
Reaksi Eliminasi • Halogenalkana juga mengalami reaksi eliminasi dengan NaOH atau KOH. • Pelarut : etanol • Contoh: 2-bromopropana bereaksi menghasilkan sebuah alkena – propena.
atom hidrogen terlepas dari salah satu atom karbon ujung bersama dengan bromin dari atom karbon pusat. atom-atom yang terlepas berada pada atom-atom karbon yang berdekatan dengan atom karbon yang mengikat halogen, dan terbentuk sebuah ikatan rangkap antara atom-atom karbon tersebut.
Faktor penentu jenis reaksi (substitusi atau eliminasi?) • • • •
Jenis halogenalkana Pelarut Suhu Konsentrasi larutan NaOH atau KOH jenis halogenalkana
substitusi atau eliminasi?
primer
sebagian besar substitusi
sekunder
substitusi dan eliminasi
tersier
sebagian besar eliminasi
• Pelarut – Perbandingan antara jumlah air dengan jumlah etanol dalam pelarut dapat mempengaruhi kecenderungan reaksi, yakni: • Air mendorong terjadinya reaksi substitusi. • Etanol mendorong terjadinya reaksi eliminasi.
• Suhu – Suhu yang lebih tinggi mendorong terjadinya reaksi eliminasi.
• Konsentrasi larutan NaOH atau KOH – Konsentrasi yang lebih tinggi mendukung reaksi eliminasi.
Ringkasan • Bagi halogenalkana tertentu, untuk lebih mendukung reaksi eliminasi ketimbang substitusi, gunakan: – suhu yang lebih tinggi – larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida pekat – etanol murni sebagai pelarut
• Untuk lebih mendukung reaksi substitusi ketimbang eliminasi, gunakan: – suhu yang lebih rendah – larutan natrium hidroksida atau kalium hidroksida yang lebih encer – lebih banyak air dalam campuran pelarut
Tata nama dan klasifikasi alkil halida • Dalam sisitem IUPAC, suatu alkil halide diberi nama dengan suatu awalan halo • Berdasarkan nama gugus fungsional trivial, nama gugus alkil disebut lebih dahulu, diikuti nama halidanya. – Gugus fungsi Halogen diawali dengan kata-kata fluoro-, kloro-, bromo-, iodo-, dll., tergantung dari halogennya. – Gugus yang lebih dari satu dinamai dikloro-, trikloro-, etc., dan – gugus yang berbeda dinamai sesuai urutan alfabet. Contoh: CHCl3(kloroform) adalah triklorometana Halotana (CF3CHBrCl) adalah 2-bromo-2-kloro-1,1,1-trifluoroetana.
Sintesis Halogenalkana • Pembuatan halogenalkana dari alkohol dengan menggunakan hidrogen halida – Reaksi umum yang terjadi pada proses ini bisa dituliskan sebagai berikut:
• Pembuatan kloroalkana – Sebuah kloroalkana tersier bisa dibuat dengan mereaksikan alkohol yang sesuai dengan asam hidroklorat pekat pada suhu kamar
• Pembuatan bromoalkana – mereaksikan alkohol yang sesuai asam hidrobromat
• Pembuatan iodoalkana
• Pembuatan halogenalkana dari alkohol menggunakan fosfor halida Pembuatan kloroalkana • Kloroalkana bisa dibuat dengan mereaksikan sebuah alkohol dengan fosfor(III) klorida cair, PCl3.
Pembuatan bromoalkana dan iodoalkana
Tugas • Berikan 5 contoh Halogenalkana dan penggunaannya dalam industri!
