ORTO DAN PARA NITROFENOL
Tujuan 1. Mensintesis o-nitrofenol dan p-nitrofenol dari fenol dan asam nitrat melalui nitrasi 2. Memisahkan o-nitrofenol dan p-nitrofenol dengan metode distilasi uap 3. Memurnikan o-nitrofenol dan p-nitrofenol dengan metode rekristalisasi 4. Menentukan kemurnian dari o-nitrofenol dan pnitrofenol dengan metode titik leleh 5. Menentukan rendemen dari o-nitrofenol dan pnitrofenol
Prinsip Nitrasi • subtitusi elektrofilik NO2+ terhadap cincin aromatik benzena
Distilasi Uap • proses pemisahan campuran berdasarkan perbedaan tekanan uap • Hukum Raoult • tekanan uap parsial sebanding dengan tekanan uap pelarut murni dikalikan fraksi molnya. • Perbedaan Titik Didih • Suhu pada saat kesetimbangan di antara tekanan uap senyawa dan tekanan uap campuran.
Rekristalisasi
metode pemurnian kristal dengan melarutkannya pada pelarut yang berbeda karakteristik kelarutannya dengan komponen target dan pengotor.
Like Dissolve Like Kecenderungan suatu zat untuk larut dalam pelarut yang memiliki kepolaran yang relatif sama.
Titik Leleh Suhu pada saat kesetimbangan antara fase padat dan cairan Perbedaan kelarutan senyawa organic pada pelarut panas dan pelarut dingin Pelarut Organik lebih larut dalam pelarut panas dibandingkan pelarut dingin
REAKSI OH
+ Fenol
OH
OH NO 2 HO
NO 2
Asam Nitrat
+ NO 2
Pembentukan Ion Nitrosonium HO
NO 2
+
+
H
+
NO 2
+
H2O
Pembentukan o-nitrofenol OH
OH
1)
NO 2
+
OH
O
+
N
O
+
OH NO 2
+
OH NO 2
o nitrofenol
+
O NO 2
+
H H NO 2
Pembentukan p-nitrofenol 2)
OH
OH
+
O
+
N
+ O
+ NO 2
OH
OH
+ O 2N
H
OH
NO 2 p nitrofenol
NO 2
TEORI DASAR
Senyawa Aromatik H H
H
H
H H benzene
• • • • •
Persyaratan Untuk Senyawa Aromatik (Fessenden & Fessenden, 1982) : Siklik Datar Memiliki orbital p tegak lurus bidang cincin Aturan Huckel Π = 4n+2
SUBSTITUSI AROMATIK NUKLEOFILIK Reaksi dalam mana suatu elektrofil disubstitusikan untuk satu atom hidrogen pada cincin aromatik (Fessenden & Fessenden, 1982)
H
+ + E
– Y
E + H
Y
Substitusi Aromatik Nukleofilik Halogenasi H
FeBr3
Br
+ Br2
+ HBr
• Nitrasi
H + HONO2
H2SO4
NO2 + H2O
Sulfonasi
H
heat +
SO2OH
HOSO2OH
+ H2O
• Alkilasi – Friedel Crafts
H
AlCl3
C(CH3)3
+ (CH3)3CCl
+ HCl
• Asilasi – Friedel Crafts
H
O
+ CH3CH2CCl
AlCl3
O CCH2CH3 + HCl
Substitusi Kedua
Suatu benzena tersubstitusi dapat mengalami substitusi gugus kedua
Posisi substituen kedua tergantung pada gugus substituen pertama yang menempel pada cincin benzen (pengarah -o, -p atau pengarah -m)
Bertambahn ya Aktivasi
Pengarah -o dan -p (Gugus Pengaktivasi)
Pengarah -m (Gugus Pendeaktivasi)
-NH2, -NHR, -NR2
-COR
-OH
-CO2R
-OR
-SO3H
-NHCOR
-CHO
-C6H5 (aril)
CO2H
-R (alkil)
-CN
-X (mendeaktivasi)
-NO2
Bertambahn ya deaktivasi
-NR3+
Tabel 10.6 Efek substituen Semuapertama terhadap substitusi kedua Adanya gugus aktivasi menyebabkan cincin lebih mudah terbuka terhadap substitusi lebih lanjut, sebaliknya adanya gugu deaktivasi menyebabkan cincin lebih tertutup terhadap substitusi
pengarah -o, -p kecuali halogen merupakan gugus aktivasi, sedangkan pengarah -m bersifat
Pada pengarah -o, -p memiliki pasangan elektron menyendiri, sedangkan pengarah -m tidak ada
Contoh reaksi substitusi kedua : Pengarah –o dan –p
OH
OH
OH
+
HONO 2
H 2S O
NO 2
4
2-nitrophenol
phenol
+ NO 2 4-nitrophenol
Pengarah meta
NO 2
NO 2
nitrobenzene
H N O
3
H 2S O
4
NO 2 1,3-dinitrobenzene
ALAT DAN BAHAN ALA T
Corong buchner Gelas Kimia Gelas Ukur Heating mantle Kaca arloji Klem Labu Erlenmeyer Penangas air Peralatan distilasi uap Statif Termometer
BAHAN Akuades
Asam klorida Asam nitrat Fenol Karbon aktif n-heksana
Rangkaian Alat
Sifat fisik dan kimia Fenol Asam nitrat (C6H5OH) (HNO3) Mr : 94,11 Titik didih : 121° C Titik didih : 182 ° C Titik leleh : -41 ° C Asam klorida Titik leleh : 42 ° C Cairan bening dan sedikit beruap,larut dalam air,korosif(HCl) Mudah larut dalam air,tidak Titik didih : 108,58 ° C berwarna Titik leleh : -62,25 ° C Tidak berwarna,asam Hexanes kuat,korosif,larut dalam Aquades air,berabau tajam (C6H14) (H2O) Mr : 86,18 Mr : 18 Titik didih : 68 ° C Titik didih : 100 ° C Titik leleh : -95 ° C Titik leleh : Cairan tidak berwarna,larut Tidak berbau,tidak dalam dietil eter dan berwarna,berbentuk aseton ,tidak larut dalam cairan,polar air ,volatil
dan donor proton yang Prosedur danpelarut Pembahasan akan bereaksi dengan HNO3, membentuk elektrofil NO2+
Asam Nitrat pekat Tambahkan akuades
Penambahan fenol ke dalam Asam Nitrat campuran asam nitrat dan 30% berjalan Masukkan dalam tabung reaksi sebanyak 3,3 mL reaksi pada airAgar dilakukan suhu sempurna sehingga Masukkan termometer yang rendah, sekitar 7oC, Terbentuk dua lapisan: produk yang dihasilkan Dinginkan di dalam penangas es (5-10˚C) Atas : lapisan air karena: maksimal Tambahkan fenol Bawah 80% perlahan 1 mL 1. jumlahnya Ea sebanding dengan : lapisan organik Biarkan campuran pada suhu ruang selama 30 menit suhu. Suhu yang tinggi akan menghasilkan pLapisan semi solid nitrofenol sebagai produk organik Cuci dengan 10 mL air utama. Buang lapisan atas campuran 2. Menghindari oksisdasi Cuci dengan 2 x 10 mL air menghilangkan ionfenol nitrat dan asam nitrat karena Dekantasi larutan fenol yang tidak yangbereaksi akan menghasilkan membentuk produkester nitrat. Lapisan Lapisan 3. Reaksi antara asam nitrat Organik Air dengan fenol bersifat eksoterm dan dapat menimbulkan ledakan
Pada saat yang perlu Lapisan Produk orto dandistilasi para-nitrofenol diperhatikan adalah : sama Organik dapat dipisahkan satu Masukkan dalam labu dasar bulat berisi 15 mL air o-nitofenol bersifat volatil • Jumlah airmetode dalam labu didih lain didih dengan distilasi Tambahkan batu karena ikatan hidrogennya adalah tiga perempat bagaian uap. Hal ini disebabkan: Distilasi intramolekular dan agar uap air cukup selama •Isomertidak orto tidak terjadinya larut dalam Kristal p-ortofenol menyebabkan prosesterbawa distilasi berlangsung. air, namun uap air Distilat karena asosiasi Residu terbentuk, disepanjang molekul Ikatan Hidrogen Intramolekular •Penggunaan batu didih agar • Selama proses distilasi, isomer hitam 1. kuning Lapisan organik yang masih OH Tampung ------ Tambahkan 5 mL air tidak terjadi bumping. + O terurai orto tidak menempel dinding corong labu N n-heksana dipilih karena: 0,3 mL HCl Saring didengan Tambahkan • Kondensor tidak dialiri air agar yang terjadi • Isomer orto memiliki tekanan Pada p-nitrofenol erlenmeyer dan dinding • O Tidak bereaksi dengan kristal buchner Tambahkan 0,3 g karbon distilat o-nitrofenol tidak Kristal uap yang tinggi pada suhu adalah ikatan hidrogen corong pisah sehingga o-nitrofenol aktif mengkristal di intermolekular dalam sekitar titik didih campuran, mengurangi jumlah kristal •Volatile Tambahkan heksana Panaskan Menghilangkan kondensor. O sedangkan tekanan uap isomerrendah paraRekristalisasi yang mungkin •Titik didih Campur lebih + pengotor •lebih N Distilat ditampung di labu O - - - - - - HO o para rendah dibandingkan terbentuk. (68,7 C) dari titik leleh Kristal Saring + Saring O HO N Erlenmeyer dalam penangas es isomer orto Filtrat coklat 2. Saat rekristalisasi, kondisi o-nitrofenol O Filtrat agar segera membentuk kristal. • Isomer orto dan para memiliki Ikatan Hidrogen Intermolekular tua Dinginkan larutan tidak tepat jenuh pada Biarkan pada massa suhu ruang molekul relatif tinggi sehingga kristal isomer sulit penangas es Dinginkan dalam terbentuk. Kristal p3. Kristal Suhupenangas sistem esyang tidak nitrofenol Timbang odijaga antar 55-85˚C karena Hitung rendemen nitrofenol padaTimbang rentang suhu tersebut Uji titik leleh Hitung para rendemen isomer memiliki Hasil Uji titik lelehcukup tinggi kelarutan yang dalam air sehingga dapat Hasil dipisahkan ketika
Mengapa rendemen yang terbentuk sedikit? 1. Terbentuknya polinitrasi dan oksidasi fenol sehingga reaksi menjadi tidak regioselektif 2. Masih banyak lapisan organik yang menempel di dinding labu erlenmeyer dan di dinding corong pisah karena sifat lapisan organik yang berminyak sehingga menyulitkan pembilasan. 3. Terbentuknya kristal o-nitrofenol dalam kondensor
HASIL PENGAMATAN ZAT
PERLAKUAN
HASIL
HNO3 70%
• Diambil 15mL • Diencerkan dengan akuades hingga 35mL
HNO3 30%
HNO3 30%
• Diambil 3,3mL • Dimasukan ke tabung reaksi • Disimpan dalam penangas es • Ditambah 1mL fenol
T=50-100c Lapisan semisolid
Lapisan semisolid
• Dibiarkan pada suhu
Larutan menjadi
ZAT
PERLAKUAN
HASIL
Lapisan Organik
• Dimasukan ke labu dasar bulat, ditambah 15mL air dan Distilat Kuning batu didih • Didistilasi
Distilat Kuning
• Ditampung dalam Erlenmeyer diatas penangas es
Kristal kuning orto nitrofenol
Kristal kuning
• Ditambahkan n-heksana • Direkristalisa si,disarng • Dikeringkan , ditimbang • Diukur titik lelehnya
Kristal orto nitrofenol murni m=0,7456 g TL= 43,9049,40c
ZAT
PERLAKUAN
Residu hitam
• Ditambah 5mL air, 0,3mL HCl pekat, 0,3 g karbon aktif
HASIL
• Dipanaskan • Disaring dan didinginkan
Tidak terbentuk para nitrofenol
PERHITUNGAN
• Pengenceran asam nitrat (V1.N1)HNO3 70% =(V2.N2)HN03 30% V1. 70% = 35mL. 30% V1 = 20mL • Perhitungan konsentrasi HNO3 30% M= = = 6,6190 M
• Perhitungan konsentrasi fenol M= = 9,3508 M
Stoikiometri Mol HNO3= M. V = 6,6190 M . 3,2mL = 21,8427 mmol= 21,8427 . 10-3 mo
• Mol fenol = M.V = 9,3508M. 1mL= 9,2508 mmol= 9,3508. 10-3 mol
M 9,3508.10-3 21,8427.10-3 R 9,3508.10-3 9,3508.10-3 9,3508.10-3 S 12,4919.10-3 Massa ortonitrofenol 9,3508.10-3 • Teoritis: m= n.Mr = 9,3508.10-3mol. 139,11 g/mol = 1,3008g
9,3508.10-3
-
9,3508.10-3 •
Praktis: m= 0,7356g %rendemen= .100%= 56,55%
O- dan P- Nitrofenol dapat disintesis dari fenol dan asam nitrat melalui reaksi nitrasi O- dan P- Nitrofenol dapat dipisahkan dengan metode distilasi
KESIMPULA N
O- dan P- Nitrofenol dapat dimurnikan dengan metode rekristalisasi Kemurnian O- Nitrofenol dapat ditentukan berdasarkan titik lelehnya yaitu 43,9-49,40c rendemen dari O- Nitrofenol dapat ditentukan sebesar 56,55%
DAFTAR PUSTAKA • Fessenden,
R. J. & Fessenden, J. S. 1982. Kimia Organik. Diterjemahkan oleh A. H. Pudjaatmaka. Erlangga. Jakarta
• Solomons,
T. G. & Fryhle, C. B. 2011. Organic Chemistry. Jonh Willey & Sons, Inc. Hoboken.
