SK KIMIA ORGANIK I PETUNJUK PRAKTIKUM

SK 091341 KIMIA ORGANIK I PETUNJUK PRAKTIKUM

Tim Pembina Kimia Organik I Taslim Ersam Mardi Santoso Yulfi Zetra Agus Wahyudi Sri Fatmawati Arif Fadlan

Jurusan Kimia

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014

Petunjuk Praktikum Kimia Organik I SK 091341 Semester Genap 2013/2014

2

Kata Pengantar Petunjuk pelaksanaan praktikum Kimia Organik I disiapkan untuk mendampingi pelaksanaan perkuliahan Kimia Organik I melalui pembelajaran di laboratorium. Praktikum didesain dan dilaksanakan secara sinergis berdasarkan materi tatap muka di dalam kelas. Petunjuk praktikum digunakan sebagai buku instruksi bagi mahasiswa, asisten, analis, dan pembina dalam menjalankan dan memahami setiap percobaan. Percobaan dibagi menjadi tiga: hidrokarbon, alkil halida, dan nitrasi senyawa aromatik. Identifikasi secara umum dilakukan melalui reaksi-reaksi khas senyawa-senyawa tersebut.


3


4

Daftar Isi Kata pengantar..................................................................................................................... Daftar isi.............................................................................................................................. Deskripsi singkat mata kuliah Kimia Organik I.................................................................. Petunjuk Keselamatan Dalam Laboratorium....................................................................... Petunjuk Penyusunan Jurnal dan laporan............................................................................. Kinerja Laboratorium...........................................................................................................

3 5 7 9 11 13

Eksperimen Percobaan 1. Hidrokarbon.................................................................................................... Percobaan 2. Alkil Halida.................................................................................................... Percobaan 3. Nitrasi Senyawa Aromatis..............................................................................

15 19 23


5


6

Deskripsi Singkat Mata Kuliah Kimia Organik I Semester Genap 2013/2014 Kelas A; Rabu/11.00 & Kamis/11.00 Kelas B; Selasa/13.30 & Rabu/13.30 Praktikum Kelas A, B; Jumat/07.50 Kompetensi Mahasiswa mampu menunjukkan mekanisme reaksi senyawa organik berdasarkan sifat, ikatan, dan strukturnya. Sub Kompetensi 1. Mahasiswa mampu menjelaskan sifat senyawa organik berdasarkan struktur molekul dan ikatan yang ada dalam molekul. 2. Mahasiswa mampu mengklasifikasikan jenis reaksi dan intermediate dalam kimia organik, dan menjelaskan hubungan struktur dengan kestabilan intermediate dan reaksi. 3. Mahasiswa mampu menjelaskan struktur, geometri, susunan atom/gugus dalam molekul. 4. Mahasiswa mampu menjelaskan mekanisme reaksi senyawa organik. Materi 1. Ikatan dan sifat molekul 2. Pengenalan mekanisme reaksi organik 3. Struktur dan sifat alkana, alkena, hidrokarbon aromatik dan alkuna 4. Pengenalan stereokimia organik 5. Reaksi adisi alkena dan alkuna 6. Reaksi substitusi nukleofilik alkil halida dan alkohol 7. Reaksi eliminasi alkil halida 8. Reaksi substitusi elektrofilik dan nukleofilik benzena Tim Pembina 1. Prof. Dr. Taslim Ersam 2. Prof. Dr. Mardi Santoso 3. Dra. Yulfi Zetra, M.S. 4. Drs. Agus Wahyudi, M.S. 5. Dr. Sri Fatmawati, S.Si., M.Sc. 6. Arif Fadlan, M.Si.


7


8

Petunjuk Keselamatan Dalam Laboratorium Bekerja di laboratorium melibatkan berbagai macam pelarut, molekul organik, asamasam, dan basa-basa yang dapat berbahaya apabila terjadi kontak langung. Petunjuk berikut wajib diikuti tanpa perkecualian: a) Ketahui letak pintu masuk, pintu keluar, kotak pertolongan pertama pada kecelakaan (P3K), perlengkapan darurat dan pengaman, dan alat pemadam kebakaran. b) Selalu gunakan kacamata pengaman (safety glasses) selama bekerja di laboratorium. c) Gunakan jas laboratorium dengan benar (semua kancing baju tertutup) selama bekerja di laboratorium. d) Gunakan sepatu tertutup selama bekerja di laboratorium. Jangan menggunakan sandal, sepatu terbuka, dan sepatu hak tinggi. Praktikan yang menggunakan atribut tersebut akan dikeluarkan dari laboratorium untuk mengganti. e) Jangan menggunakan kaos, rok pendek, pakaian dengan lengan pendek. Praktikan dengan atribut tersebut akan dikeluarkan dari laboratorium untuk mengganti. f) DILARANG MAKAN DAN MINUM di dalam laboratorium. g) DILARANG MEROKOK di dalam laboratorium. h) DILARANG BERSENDA GURAU di dalam laboratorium. i) Perangkat telepon selular diseting senyap/silent selama di laboratorium. j) Tidak

diijinkan

mendengarkan

musik

dengan

headphone

selama

di

laboratorium. k) Jangan meninggalkan reaksi tanpa pengawasan. l) Buang limbah percobaan pada tempat yang telah disediakan. Jangan buang limbah di wastafel. m)

Selalu waspada terhadap resiko bahaya dan keadaan darurat. Apabila tidak yakin dengan keselamatan dan keamanan, tanyakan asisten atau pembina.


9


10

Petunjuk Penyusunan Jurnal dan Laporan Jurnal dan laporan individual dikerjakan dengan tulisan tangan menggunakan bolpoin tinta hitam pada buku tulis ukuran A5. Format dan Penilaian Jurnal dan Laporan  Jurnal (100 poin) Halaman awal SK 091341 KIMIA ORGANIK I Nomor Percobaan Judul Percobaan Hari/Tanggal Nama NRP Kelompok Asisten

: : : : : : :

Isi a. Pendahuluan b. Reaksi-reaksi c. Tabel Konstanta Fisik Nama Berat Struktur Bahan Molekul

Titik Didih

Titik Leleh

Densitas

Potensi Bahaya

d. Prosedur e. Diagram Alir/Skema kerja  Laporan (100 poin) Halaman awal (Format sesuai jurnal) Isi a. Pengamatan Perubahan Fisik b. Lembar Pengamatan (lampiran yang telah di-acc asisten disertakan) c. Hasil, Diskusi, Kesimpulan


11

Pendahuluan

Jurnal

Reaksi-reaksi

Jurnal

Data Fisik

Jurnal

Prosedur

Jurnal

Diagram Alir

Jurnal

Pengamatan Perubahan Fisik

Laporan

Lembar Pengamatan

Laporan

Hasil, Diskusi, Kesimpulan

Laporan

Pendahuluan memuat penjelasan latar belakang teori secara singkat, tujuan percobaan, manfaat prosedur yang digunakan. Pernyataan reaksi yang akan dilakukan dan bagaimana mengenali reaksi tersebut. Daftar data fisik setiap bahan kimia yang digunakan dalam percobaan berupa berat molekul, titik leleh, titik didih, rapatan, bahaya yang mungkin ditimbulkan. Rangkuman singkat prosedur yang akan dilakukan dalam percobaan. Prosedur bukan kalimat lengkap dan bukan salinan langsung dari petunjuk praktikum. Prosedur berupa daftar singkat tetapi menyeluruh dari semua hal yang akan dikerjakan. Diagram alir dapat berupa skema kerja yang menjelaskan tahapan yang akan dilakukan dalam percobaan, prosedur yang ditulis dalam bentuk lebih singkatan. Diagram alir menjadi referensi cepat selama percobaan berlangsung sehingga percobaan diharapkan dapat berjalan dalam waktu lebih singkat. Perubahan fisik dapat terjadi atau tidak selama percobaan berlangsung. Pangamatan merekam semua perubahan yang dapat diamati; perubahan warna, pembentukan endapan, perubahan suhu, adanya percikan/letupan, timbulnya bau dan lainnya. Pengamatan dapat dituli dalam bentuk dua kolom terpisah antara prosedur yang dilakukan dan pengamatan perubahan yang bersesuaian. Tuliskan kembali semua data sebagaimana pada lembar pengamatan dalam petunjuk praktikum. Lembar pengamatan yang telah disetujui oleh asisten dilampirkan. Bagian ini memuat interpretasi data yang diperoleh selama percobaan berlangsung. Pernyataan bahwa prosedur yang telah dilakukan adalah metoda yang benar atau tidak dapat dinyatakan pada bagian ini. Apabila tidak, berikan saran perbaikan. Bagian ini memuat diskusi kemungkinan kesalahan yang terjadi dan bagaimana kesalahan mempengaruhi hasil secara keseluruhan. Penjelasan terhadap setiap perubahan yang telah dicatat pada pengamatan, kesesuaian capaian percobaan dengan tujuan percobaan, dan bukti-bukti pendukung berupa reaksireaksi diberikan pada bagian ini. Kualitas sebuah laporan tidak tergantung pada jumlah lembar tulisan tetapi pada substansi dan kejelasan hal yang dibahas.


12

Kinerja Laboratorium Penilaian dilakukan terhadap kinerja selama berada di laboratorium. Komponen kinerja laboratorium meliputi: a) Persiapan: penilaian ini didasarkan pada tes praktikum, jurnal, sikap dan kelengkapan memasuki laboratorium, dan pengamatan organisasi selama praktikum. b) Keterampilan laboratorium: penilaian ini diberikan berdasarkan sikap selama percobaan berlangsung dengan mengamati teknik, keinginan untuk membantu anggota kelompok, bekerja dengan petunjuk keselamatan, dan kemampuan untuk mengatasi kegagalan dalam percobaan. c) Hasil: pengamatan hasil dapat berupa persentase rendemen produk, kemurnian produk, identifikasi reaksi-reaksi khas suatu senyawa, pengamatan hasil reaksi.


13


14

PERCOBAAN 1 HIDROKARBON Hidrokarbon merupakan senyawa organik yang tersusun hanya oleh karbon (C) dan hidrogen (H). Hidrokarbon terbagi menjadi tiga jenis utama yaitu hidrokarbon jenuh, hidrokarbon tak jenuh, dan hidrokarbon aromatik. Hidrokarbon jenuh hanya mempunyai ikatan C-C tunggal, sementara hidrokarbon tak jenuh mempunyai ikatan C-C rangkap 2 atau rangkap 3. Hidrokarbon aromatik merupakan senyawa siklik yang mempunyai sifat kimia berkaitan dengan benzena. Hidrokarbon jenuh (alkana dan sikloalkana) bersifat relatif inert dan tidak mudah bereaksi dengan pereaki-pereaksi umum. Hidrokarbon tak jenuh (alkena dan sikloalkena) dapat mengalami reaksi adisi dan reaksi oksidasi. Benzena dan senyawa aromatik lainnya tidak bereaksi secara adisi tetapi dapat mengalami reaksi substitusi dengan penggantian atom hidrogen oleh satu atom atau sekelompok atom lainnya. Contoh-contoh reaksi: 1. Reaksi Pembakaran Komponen utama gas alam adalah hidrokarbon metana. Hidrokarbon lainnya yang digunakan untuk pemanasan atau memasak adalah propana dan butana. Hasil reaksi pembakaran adalah karbon dioksida dan air disertai dengan pelepasan panas. CH4 + 2O2

CO2

CH3CH2CH3 + 5O2

+ 2H2O + panas

3CO2 + 4H2O + panas

2. Reaksi dengan Bromin Hidrokarbon tak jenuh bereaksi secara cepat dengan bromin dalam larutan karbon tetraklorida atau sikloheksana. Reaksi berupa adisi bromin pada ikaran rangkap karbon. Alkena (bukan alkana atau hidrokarbon aromatik) berekasi dengan Br2 menghasilkan alkil bromida yang sesuai (atau dibromoalkana). Warna kuning/oranye Br2 akan hilang apabila Br2 bereaksi dengan alkena; hasil reaksi bromoalkana biasanya jernih tak berwarna. Alkana tidak bereaksi dengan Br2 karena hanya mempunyai ikatanC-C tunggal; warna kuning/oranye Br2 akan tetap ada.

R

H

H

C

C

R

+

Br2

R

kuning/oranye atau R

H

H

C

C

H

H

R

+

Br2

H

H

C

C

R

Br Br

jernih tak berwarna

tak bereaksi

Senyawa aromatik ‘tahan’ terhadap reaksi adisi karena sifat aromatisitasnya. Senyawa ini bereaksi dengan bromin dengan adanya katalis seperti alumunium klorida. 3. Reaksi dengan Asam Sulfat Pekat (H2SO4 p) Alkena bereaksi dengan H2SO4 pekat melalui adisi menghasilkan asam alkil sulfonat yang larut dalam H2SO4. H R

C

H C

R

+

HOSO2OH

R

H

H

C

C

H

OSO2OH

R


15

Hidrokarbon jenuh tidak reaktif (reaksi adisi tidak mungkin terjadi); alkuna bereaksi secara lambat dan membutuhkan katalis (HgSO4); senyawa aromatik juga tidak reaktif karena reaksi adisi sukar terjadi. 4. Reaksi dengan Kalium Permanganat Aqueous (KMnO4) Kalium permanganat merupakan agen pengokidasi yang dapat bereaksi dengan hidrokarbon tak jenuh, tetapi tidak bereaksi dengan alkana atau hidrokarbon aromatik. Larutan KMnO4 encer berwarna ungu tua, tidak akan berubah apabila tidak terjadi reaksi. Endapan coklat MnO2 terbentuk apabila KMnO4 bereaksi dengan hidrokarbon tak jenuh.


16

EKSPERIMEN A. PETUNJUK UMUM  Percobaan memberikan informasi mengenai sifat-sifat hidrokarbon dan reaktivitas kimia berdasarkan jenis hidrokarbon (jenuh, tak jenuh, aromatik). Percobaan dilakukan terhadap n-heksana, sikloalkena, toluena, dan senyawa unknown A-D. Senyawa unknown A-D dapat berupa alkana/sikloalkana atau alkena/alkuna.  BUANG SEMUA LIMBAH PERCOBAAN PADA TEMPAT YANG TELAH DISEDIAKAN. JANGAN BUANG LIMBAH DI WASTAFEL.  Catat semua data dan pengamatan pada lembar pengamatan yang tersedia dalam dokumen percobaan. B. ALAT DAN BAHAN Alat - Tabung reaksi - Pipet tetes - Kaca arloji - Korek api

Bahan - n-Heksana - Sikloheksena - Toluena - Senyawa unknown A-D - Aquades - Ligroin - Larutan 1% bromin dalam sikloheksana - Larutan 1% KMnO4 aqueous - H2SO4 pekat

C. PROSEDUR SIFAT FISIK HIDROKARBON 1. Kelarutan dan Densitas Dalam Air Beri label tabung reaksi dengan nama senyawa yang akan diuji. Masukkan kedalam masing-masing tabung 5 tetes hidrokarbon yang sesuai: n-heksana, sikloheksena, toluena, senyawa A-D. Tambahkan 5 tetes aquades kedalam masing-masing tabung. Apakah terjadi pemisahan?komponen manakah yang berada di atas atau di bawah?. Kocok tabung untuk mencampur isinya. Apakah yang terjadi ketika campuran didiamkan?bagaimana densitas hidrokarbon yang diuji?apakah hidrokarbon lebih rapat atau kurang rapat dari pada air. Amati dan catat pada lembar pengamatan. Simpan tabung untuk dibandingkan dengan percobaan berikutnya. 2. Kelarutan dan Densitas Dalam Ligroin Beri label tabung reaksi dengan nama senyawa yang akan diuji. Masukkan kedalam masing-masing tabung 5 tetes hidrokarbon yang sesuai: n-heksana, sikloheksena, toluena, senyawa A-D. Tambahkan 5 tetes ligroin kedalam masing-masing tabung. Ligroin adalah pelarut nonpolar. Apakah terjadi pemisahan?komponen manakah yang berada di atas atau di bawah?. Kocok tabung untuk mencampur isinya. Apakah terjadi perubahan kenampakan campuran sebelum dan sesudah pencampuran?bandingkan tabung-tabung pada percobaan ini dengan percobaan sebelumnya. Amati dan catat pada lembar pengamatan. Petunjuk Praktikum Kimia Organik I SK 091341 Semester Genap 2013/2014

17

SIFAT KIMIA HIDROKARBON 1. Pembakaran Masukkan masing-masing 5 tetes hidrokarbon yang sesuai: n-heksana, sikloheksena, toluena, senyawa A-D pada kaca arloji. Bakar dengan korek api. Amati api yang terbentuk dan warna asap masing-masing senyawa uji. Catat pada lembar pengamatan. 2. Uji Bromin Beri label tabung reaksi dengan nama senyawa yang akan diuji. Masukkan kedalam masing-masing tabung 5 tetes hidrokarbon yang sesuai: n-heksana, sikloheksena, toluena, senyawa A-D. Tambahkan tetes demi tetes larutan 1% bromin dalam sikloheksana disertai pengocokan setiap penetesan. Hitung jumlah tetesan larutan 1% bromin dalam sikloheksana hingga warnanya tetap ada dan tidak hilang; jangan menambahkan lebih dari 10 tetes. Catat pada lembar pengamatan. 3. Uji KMnO4 Beri label tabung reaksi dengan nama senyawa yang akan diuji. Masukkan kedalam masing-masing tabung 5 tetes hidrokarbon yang sesuai: n-heksana, sikloheksena, toluena, senyawa A-D. Tambahkan tetes demi tetes larutan 1% KMnO4 aqueous disertai pengocokan setiap penetesan. Hitung jumlah tetesan larutan 1% KMnO4 aqueous hingga warnanya tetap ada dan tidak hilang; jangan menambahkan lebih dari 10 tetes. Catat pada lembar pengamatan. 4. Uji H2SO4 Beri label tabung reaksi dengan nama senyawa yang akan diuji. Masukkan kedalam masing-masing tabung 5 tetes hidrokarbon yang sesuai: n-heksana, sikloheksena, toluena, senyawa A-D. Lakukan percobaan satu per satu tiap tabung. Tambahkan 3 tetes H2SO4 pekat pada tabung. Pegang tabung dan rasakan apakah terjadi perubahan suhu. Amati apakah larutan menjadi homogen dan bercampur atau terjadi perubahan warna. (perubahan suhu atau pembentukan larutan homogen atau perubahan warna merupakan indikasi terjadinya reaksi). Catat pada lembar pengamatan. Identifikasi senyawa A-D berdasarkan uji yang telah dilakukan. Simpulkan identitas senyawa A-D (alkana/sikloalkana atau alkena/alkuna). Catat pada lembar pengamatan.


18

LEMBAR PENGAMATAN SIFAT FISIK HIDROKARBON Air Sampel

Kelarutan

Ligroin Densitas

Kelarutan

Densitas

Hidrokarbon n-Heksana Sikloheksena Toluena Senyawa A Senyawa B Senyawa C Senyawa D SIFAT KIMIA HIDROKARBON Sampel

Pembakaran

Uji Bromin

Uji KMnO4

Uji H2SO4

Uji HNO3

Hidrokarbon n-Heksana Sikloheksena Toluena Senyawa A Senyawa B Senyawa C Senyawa D Senyawa A adalah _____________________________________________ Senyawa B adalah _____________________________________________ Senyawa C adalah _____________________________________________ Senyawa D adalah _____________________________________________ Petunjuk Praktikum Kimia Organik I SK 091341 Semester Genap 2013/2014

19


20

PERCOBAAN 2 ALKIL HALIDA Alkil halida dapat diperoleh dari alkohol melalui reaksi substitusi alifatik nukleofilik. Reaksi dapat terjadi melalui mekanisme SN1 atau SN2 yang bergantung pada struktur alkil halida dan kondisi reaksi. Tahap pertama masing-masing reaksi adalah protonasi alkohol membentuk ion oksonium yang mengubah gugu sOH menjadi gugus pergi yang bagus. Tahap berikutnya tergantung pada sifat gugus alkil; apabila gugus alkil lebih mudah membentuk karbokation maka tahap lambat penentu laju reaksi adalah tahap pelepasan molekul air dari ion oksonium. Karbokation selanjutnya bereaksi secara ccepat dengan ion halida menghasilkan alkil halida. Mekanisme reaksi SN1 melibatkan protonasi alkohol pada tahap 1 yang diikuti pembentukan karbokation pada tahap 2 melalui ion oksonium. Tahap ke-2 adalah tahap penentu laju reaksi. Serangan ion halida pada karbokation planar terjadi pada tahap ke-3. Mekanisme ini umumnya terjadi apabila gugus alkil berupa alkil tersier, alkil sekunder atau gugus alkil dengan karbokation terstabilkan resonansi seperti kation alil atau benzil dapat mengikuti mekanisme yang sama (semakin stabil karbokation, semakin mungkin mengikuti mekanisme SN1). Reaksi substitusi dapat juga terjadi tanpa melalui pembentukan karbokation. Mekanisme reaksi ini dikenal dengan mekanisme SN2 dan umumnya dialami oleh gugus alkil primer. Ion halida menyerang atom karbon primer ion oksonium pada tahap penentu laju reaksi dan alkil halida terbentuk secara langsung. Gugus alkil sekunder dapat melewati reaksi substitusi melalui mekanisme SN1 atau SN2 bergantung pada kondisi reaksi. Mekanisme reaksi SN1 dan SN2 ditunjukkan sebagai berikut: SN1

SN2

Uji klasifikasi alkil halida dilakukan dengan memperhatikan substituen halogen dan kestabilannya. Dua uji alkil halida yang umum berupa uji perak nitrat dan uji natrium iodida saling melengkapi; satu uji sangat bagus untuk alkil halida tersier sedangkan yang lainnya bagus untuk alkil halida primer. Uji perak nitrat alkoholik bergantung pada reaksi yang cepat dan kuantitatif perak nitrat alkoholik dengan ion halida menghasilkan perak halida yang tak larut (kecuali fluorida). Perak dan logam berat lainnya mengkatalisis reaksi SN1 alkil halida melalui pembentukan Petunjuk Praktikum Kimia Organik I SK 091341 Semester Genap 2013/2014

21

kompleks dengan pasangan elektron bebas halida. Laju penegndapan perak halida tergantung pada gugus pergi, I>Br>Cl, dan pada struktur gugus alkil. Semua faktor struktural yang menstabilkan ion karbonium yang kekurangan elektron akan mempercepat reaksi; benzilalil>3°>2°>1°>metil>vinilaril. Uji natrium iodida dalam aseton dilakukan dengan mencampurkan alkil halida dengan antrium iodida dalam aseton. Laju pembentukan endapan NaX (X= Cl atau Br) diamati dan digunakan untuk menentukan reaktivitas alkil halida melalui mekanisme SN2. Uji ini didasarkan pada prinsip bahwa natrium iodida lebih larut dalam aseton sedangkan natrium bromida dan natrium klorida tidak larut dalam aseton. Reaksi SN2 berlangsung secara serentak dan menghasilkan produk inversi. Secara keseluruhan reaksi alkil halida pada uji natrium iodida mengikuti urutan metil>primer>sekunder>tersier.


22

EKSPERIMEN A. PETUNJUK UMUM  Percobaan memberikan informasi mengenai sifat-sifat dan reaktivitas alkil halida. Percobaan dilakukan terhadap etanol (etil alkohol), 2-propanol (isopropil alkohol), 1butanol (n-butil alkohol), 2-butanol (sec-butil alkohol), 2-metil-2-propanol (tertbutilalkohol), dan sikloheksanol.  BUANG SEMUA LIMBAH PERCOBAAN PADA TEMPAT YANG TELAH DISEDIAKAN. JANGAN BUANG LIMBAH DI WASTAFEL.  Catat semua data dan pengamatan pada lembar pengamatan yang tersedia dalam dokumen percobaan. B. ALAT DAN BAHAN Alat - Tabung reaksi - Penutup Karet - Pipet tetes - Pengaduk kaca - Gelas piala Bahan - Etanol (etil alkohol) - 2-Propanol (isopropil alkohol) - 1-Butanol (n-butil alkohol) - 2-Butanol (sec-butil alkohol) - 2-Metil-2-propanol (tert-butilalkohol) - Sikloheksanol - Aquades

-

Pereaksi Lucas (ZnCl2 dalam HCl) AgNO3 0,1 M dalam 95% etanol HNO3 1M Larutan natrium Iodida 15% dalam aseton kering - Aseton - Larutan NaOH 0,5 M - Indikator Fenolftalein (PP)

C. PROSEDUR 1. Reaksi Lucas Beri label tabung reaksi dengan nama senyawa; etanol, 2-propanol, 1-butanol, 2butanol, 2-metil-2-propanol, sikloheksanol. Masukkan kedalam masing-masing tabung 2 mL pereaksi Lucas dan masing-masing 4-5 tetes senyawa uji yang sesuai. Aduk campuran dan catat waktu yang dibutuhkan hingga campuran menjadi keruh atau membentuk dua fasa terpisah. Catat pada lembar pengamatan. Simpan Hasil Reaksi Untuk Percobaan Berikutnya. 2. Uji Perak Nitrat Beri label tabung reaksi dengan nama senyawa; etanol, 2-propanol, 1-butanol, 2butanol, 2-metil-2-propanol, sikloheksanol. Lakukan percobaan satu per satu tiap tabung. Masukkan 1 tetes hasil reaksi Lucas yang bersesuaian dari percobaan 1 kedalam masing-masing tabung yang telah berisi 2 mL pereaksi perak nitrat. Tutup tabung dengan penutup karet. Catat waktu mulai penambahan. Amati dan catat dengan tepat waktu campuran menjadi keruh dan waktu pembentukan endapan di dasar atau di dinding tabung. Apabila tidak terjadi perubahan dalam waktu 5 menit, hangatkan Petunjuk Praktikum Kimia Organik I SK 091341 Semester Genap 2013/2014

23

campuran dalam penangas air panas dan amati perubahan yang terjadi. Tambahkan beberapa tetes HNO3 1M dan amati. Catat pada lembar pengamatan. 3. Uji Natrium Iodida Beri label tabung reaksi dengan nama senyawa; etanol, 2-propanol, 1-butanol, 2butanol, 2-metil-2-propanol, sikloheksanol. Lakukan percobaan satu per satu tiap tabung. Masukkan 2 tetes hasil reaksi Lucas yang bersesuaian dari percobaan 1 kedalam masing-masing tabung yang telah berisi 1 mL larutan natrium Iodida 15% dalam aseton kering. Tutup tabung dengan penutup karet. Catat waktu mulai penambahan. Amati dan catat dengan tepat waktu campuran menjadi keruh dan waktu pembentukan endapan. 4. Reaktivitas: Pelarut Beri label tiga tabung reaksi kering dengan campuran pelarut yang digunakan (aseton: air; 55:45, 60:40, 65:35). Masukkan 2 mL masing-masing campuran pelarut tersebut kedalam tabung yang sesuai, tambahkan 2 tetes larutan NaOH 0,5 M dan 2-3 tetes indikator fenolftalein. Tutup tabung dengan penutup karet dan masukkan tabung kedalam penangas air hangat selama 3-4 menit. Masukkan 3 tetes hasil reaksi Lucas untuk 2-metil-2-propanol dari percobaan 1 kedalam masing-masing tabung. Catat waktu mulai penambahan. Aduk, amati dengan teliti dan catat dengan tepat waktu warna merah muda indikator hilang.


24

LEMBAR PENGAMATAN

Reaksi Lucas

Senyawa Uji

Waktu Mulai

Waktu Terjadi

Penambahan

Kekeruhan/Terbentu

Pereaksi Lucas

k Dua Fasa

Waktu Total

Etanol 2-Propanol 1-Butanol 2-Butanol 2-Metil-2-propanol Sikloheksanol Uji Perak Nitrat & Uji Natrium Iodida Uji Perak Nitrat Senyawa Uji

Uji Natrium Iodida

Waktu Waktu Waktu Waktu Waktu Waktu Waktu Waktu Mulai

Keruh

Endap

Total

Mulai

Keruh

Endap

Total

Etanol 2-Propanol 1-Butanol 2-Butanol 2-Metil-2-propanol Sikloheksanol Reaktivitas: Pelarut Campuran Pelarut aseton: air 55:45 aseton: air 60:40 aseton: air 65:35

Waktu Mulai

Waktu Warna Indikator Hilang

Waktu Total


25


26

PERCOBAAN 3 NITRASI SENYAWA AROMATIS Reaksi-reaksi substitusi pada atom karbon alifatik umumnya bersifat nukleofilik. Reaksi substitusi aromatik bersifat elektrofilik akibat rapatan elektron pada cincin benzena yang tinggi. Spesi yang bereaksi dengan cincin aromatik dapat berupa ion positif atau dipol dengan ujung positif. Spesi yang kekurangan elektron ini, elektrofil, dapat dihasilkan melalui berbagai cara, tetapi reaksi antara elektrofil dan cincin aromatik pada dasarnya sama. Mekanisme reaksi substitusi aromatik elektrofilik, mekanisme ion arenium, dapat dilihat sebagai berikut: Tahap 1 E+ +

H

H

E

E

+

H E

+ ion arenium

benzena

Tahap 2 +

H

E

E benzena tersubstitusi

Reaksi tahap 1 menunjukkan benzena mendonorkan pasangan elektron bebas pada spesi elektrofilik , E+, menghasilkan intermediat karbokation, ion arenium. Meskipun ion arenium terstabilkan oleh keadaan resonansi, intermediat ini kehilangan stabilitas aromatisnya sebesar 36 kkal/mol. Stabilitas ini didapatkan kembali pada reaksi tahap 2 melalui eliminasi sebuah proton dari ion arenium menghasilkan benzena tersubstitusi. Proses ini dikenal sebagai rearomatisasi. Reaksi substitusi aromatik elektrofilik pada benzena monosubstitusi dipengaruhi beberapa faktor, satu faktor tersebut adalah laju reaksi relatif. Gugus pensubstitusi pada cincin dapat menyebabkan reaksi substitusi berjalan lambat atau cepat dibandingkan reaksi dengan benzena. Gugus pensubstitusi yang meningkatkan laju reaksi relatif terhadap laju reaksi dengan benzena disebut gugus pengaktivasi. Gugus ini mendonorkan elektron, meningkatkan rapatan eelktron cincin aromatik dan menstabilkan ion arenium. Gugus pengaktivasi ini mendonorkan elektron pada cincin aromatik melalui dua cara, resonansi dan hiperkonjugasi. Gugus pengaktivasi tipe resonansi mempunyai pasangan elektron bebas pada atom yang terikat langsung pada cincin. Elektron ini overlap dengan awan elektron phi (π) sistem aromatik. Gugus –N(CH3)2 dan –OH merupakan dua contoh gugus tipe ini. Gugus pengaktivasi tipe hiperkonjugasi menstabilkan ion arenium melalui overlap ikatan sigma () dengan sistem π aromatik. Substituen alkil adalah contoh umum aktivator jenis ini. Bentuk resonansi ion arenium dapat dilihat sebagai berikut:


27

X

X

H

X

H

orto+ X E+

E

E

E +

X

X

X +

H

+

para-

+ +

+ H

E

E

H

H X

X

X meta-

E

+

+

E

E

E + H

H

H

Gugus pensubstitusi yang menurunkan laju reaksi relatif terhadap laju reaksi dengan benzena adalah gugus pendeaktivasi. Gugus ini menarik elektron dan menurunkan rapatan elektron cincin aromatik sehingga stabilitas ion arenium turun. Gugus pensubstitusi dapat emnarik elektron dari cincin melalui resonansi atau induksi. Ikatan π yang dapat terjadi melalui overlap orbital p substituen dengan sistem π cincin aromatik menyebabkan efek penarikan elektron secara resonansi. Gugus penarik elektron tipe resonansi umumnya mempunyai atom positif atau atom parsial positif yang terikat langsung dengan cincin. Gugus -CN dan –NO2 merupakan contoh gugus penarik elektron tipe resonansi. Efek induksi dihasilkan dari perbedaan elektronegativitas atom-atom ikatan. Atom-atom elektronegatif menarik elektron cincin aromatik melalui ikatan . Gugus penarik elektron tipe induksi dicontohkan oleh halogen. Sifat elektronik alami substituen juga mempengaruhi posisi terjadinya reaksi elektrofilik. Cincin aromatik disubstitusi dapat dijumpai dalam tiga bentuk: orto (1,2-), meta (1,3-), dan para (1,4-). Pengaruh secara keseluruhan dapat diklasifikasikan dalam 3 kelompok: gugus pengaktivasi pengarah orto-para, gugus pendeaktivasi pengarah orto-para, gugus pendeaktivasi pengarah meta. Semua gugus yang mengaktivasi cincin aromatik melalui dorongan elektron adalah pengarah orto-para. Substituen penarik elektron umumnya pengarah meta. Halogen adalah pendeaktivasi pengarah orto-para yang menunjukkan efek induksi penarik elektron dan efek resonansi pendorong elektron. Halogen mendekativasi cincin aromatik akibat elektronegativitasnya yang tinggi tetapi dapat menstabilkan ion arenium melalui pemakaian bersama pasangan elektron. Klasifikasi gugus pengarah dapat dilihat sebagai berikut: reaktivitas

-NH2 -OH

-OCH3

-CH3 (alkil)

-F

-Br

-COH

-SO3H

-NO2

-NHCOCH3

-Cl

-I

-COOR

-COCH3

-CN

gugus pengaktivasi pengarah orto- para-

gugus pendeaktivasi pengarah orto- para-

gugus pendeaktivasi pengarah meta-

Nitrasi merupakan satu contoh penting reaksi substitusi aromatik elektrofilik. Senyawa aromatik nitro banyak digunakan dalam berbagai produk. Gugus elektrofil dalam nitrasi adalah ion nitronium (NO2+) yang dihasilkan dari asam nitrat melalui protonasi dan dehidrasi menggunakan asam sulfat sebagai agen pendehidrasi.


28

EKSPERIMEN A. PETUNJUK UMUM  Percobaan memberikan informasi mengenai sifat-sifat dan reaktivitas senyawa aromatik tersubstitusi. Percobaan dilakukan terhadap toluena, klobenzena, metil benzoat, dan nitrobenzena.  BUANG SEMUA LIMBAH PERCOBAAN PADA TEMPAT YANG TELAH DISEDIAKAN. JANGAN BUANG LIMBAH DI WASTAFEL.  Catat semua data dan pengamatan pada lembar pengamatan yang tersedia dalam dokumen percobaan. B. ALAT DAN BAHAN Alat - Erlenmeyer - Pipet tetes - Gelas piala - Gelas ukur - Penangas es Bahan - Toluena - Klorobenzena - Metil Benzoat - Nitrobenzena

-

H2SO4 pekat HNO3 pekat Aquades Es batu

C. PROSEDUR 1. Nitrasi Toluena Masukkan 3 mL toluena kedalam erlenmeyer 125 mL yang telah berisi 6 mL H 2SO4 pekat. Dinginkan campuran reaksi dalam penangas es hingga tidak terasa panas. Aduk campuran reaksi dengan cara menggoyangkan erlenmeyer selama 10 menit. Tambahkan perlahan campuran 2 mL H2SO4 pekat dan 2 mL HNO3 pekat kedalam erlenmeyer yang masih berada dalam penangas es sambil diaduk. Amati dengan teliti dan catat setiap perubahan yang terjadi pada lembar pengamatan. 2. Nitrasi Klorobenzena Masukkan 2,25 mL klorobenzena kedalam erlenmeyer 125 mL yang telah berisi 6 mL H2SO4 pekat. Dinginkan campuran reaksi dalam penangas es hingga tidak terasa panas. Aduk campuran reaksi dengan cara menggoyangkan erlenmeyer selama 10 menit. Tambahkan perlahan campuran 2 mL H2SO4 pekat dan 2 mL HNO3 pekat kedalam erlenmeyer yang masih berada dalam penangas es sambil diaduk. Amati dengan teliti dan catat setiap perubahan yang terjadi pada lembar pengamatan. 3. Nitrasi Metil Benzoat Masukkan 1,5 mL metil benzoat dan 4 mL H2SO4 pekat kedalam erlenmeyer 125 mL. Dinginkan campuran reaksi dalam penangas es hingga tidak terasa panas. Tambahkan 2 mL HNO3 pekat tetes demi tetes kedalam campuran reaksi yang masih berada dalam penangas es, aduk campuran reaksi dengan menggoyangkan erlenmeyer. Lanjutkan Petunjuk Praktikum Kimia Organik I SK 091341 Semester Genap 2013/2014

29

pendinginan selama 5 menit. Amati dengan teliti dan catat setiap perubahan yang terjadi pada lembar pengamatan. 4. Nitrasi Nitrobenzena Masukkan 2,25 mL nitrobenzena kedalam erlenmeyer 125 mL yang telah berisi 6 mL H2SO4 pekat. Aduk campuran reaksi dengan cara menggoyangkan erlenmeyer selama 20 menit. Tambahkan perlahan campuran 2 mL H2SO4 pekat dan 2 mL HNO3 pekat kedalam erlenmeyer sambil diaduk. Amati dengan teliti dan catat setiap perubahan yang terjadi pada lembar pengamatan.


30

LEMBAR PENGAMATAN

Nitrasi Senyawa Aromatis

Pengamatan Toluena Klorobenzena Metil Benzoat Nitrobenzena


31

SK KIMIA ORGANIK I PETUNJUK PRAKTIKUM

Recommend Documents