BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Kineti tik ka Reaksi Esterifikasi atau pembuatan ester merupakan reaksi antara asam karboksilat dan
alkohol dengan hasil reaksi ester dan air. Contohnya yaitu reaksi antara asam asetat dengan etanol. Reaksi esterifikasi antara lain sebagai berikut: CH3COOH + CH3OH ↔ CH3COOCH3 + H2O +! C + " #ersamaan ke$epatan reasi kimia:
%eterangan: r $ & ke$e ke$epat patan an reaksi reaksi pembe pembentu ntukan kan ester ester '(( & ko ' kons nsent entra rasi si as asam am as aset etat at 'C 'CH H3COOH( '!(( & ko '! kons nsen entr tras asii eta etano noll 'CH 'CH3OH( 'C(( & ko 'C kons nsent entra rasi si et etil il as aset etat at 'C 'CH H3COOCH3( '"(( & ko '" kons nsen entr tras asii ai airr 'H2O( k ) & konsta konstanta nta ke$epata ke$epatan n reaksi reaksi ke ke kanan kanan *arah *arah produk produk k 2 & konsta konstanta nta ke$epatan ke$epatan reaks reaksii ke kiri kiri *arah *arah reakta reaktan n t & ,a ,akt ktu u re reak aksi si "itin-au "iti n-au dari kineti kinetika ka reaksi reaksi ke$epat ke$epatan an reaks reaksii pembent pembentukan ukan ester akan makin besar dengan deng an ken kenaika aikan n suh suhu u ada adanya nya pen pengadu gadukan kan dan dit ditamb ambahak ahakan an kat katali alis. s. Hal ini dap dapat at di-elaskan oleh persamaan rrhenius yaitu
"engan: k & & 0 & E & R &
kontant kont antaa la la-u -u re reaks aksii /aktor /akt or fre frekuen kuensi si tum tumbuka bukan n 1uhu Ener En ergi gi kt kti ias asii kons ko nsta tant ntaa ga gass id ideal eal
!erdasarkan persamaaan rrhenius dapat dilihat bah,a konstanta la-u reaksi dipenga dipengaruh ruhii oleh nilai E dan 0 semakin besar faktor tumbukan * maka konstanta konstanta la-u reaksinya reaksinya semakin semakin besar. ilai ilai energi aktiasi *E dipengaruhi oleh penggunaan katalis adanya katalis akan menurunkan energi aktiasi sehingga nilai k semakin besar. 1emakin tinggi suhu *0 maka nilai k -uga semakin besar. "ari hasil penelitian yang dilakukan oleh %irbaskar dkk *244) untuk reaksi esterifikasi asam asetat dengan etanol menggunakan katalis asam dengan ion e5$hange resin diperoleh bah,a untuk reaksi ke arah pembentukan produk *k ) memiliki nilai E & )46)27 k89kmol dan & 2.)4)6 *m32 kmol ;2 s;).
2.2 2. 2
Tinj Ti njau auan an Th Ther ermo modi dina nami mika ka !erdasarkan tin-auan thermodinamika kita dapat mengetahui apakah reaksi tersebut
searah seara h atau bolak;balik bolak;balik dengan menin-au melalui perubahan energi *=<>.. Reaksi esterifikasi antara asam asetat dan etanol ter-adi menurut reaksi berikut: 1
CH3COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + H2O =<>f reaksi & =<>f produk ; =<>f reaktan o th "iketahui data =H f standar *#erry?s Chemi$al Engineers? Handbook @ ed 2447 : =Hof27@ CH3COOH & ;6@6A44 89mol o =H f27@ CH3OH & ;23@4 89mol o =H f27@ CH3COOCH3 & ;66A@74 89mol =Hof27@ H2O & ;2@A@34 89mol =Ho27@ & *=Hof27@ CH3COOCH3 + =Hof27@ H2O ; *=Hof27@ CH3COOH + =Hof27@ CH3OH & *;66A@74;2@A@34 B *;6@6A44;23@4 & ;@A4 89mol !erdasarkan tin-auan thermodinamika -uga dapat diketahui bah,a reaksi tersebut endotermis atau eksotermis dengan menin-au perubahan enthalpy. "ari perhitungan perubahan entalpy =H bernilai negatif yang menandakan bah,a reaksi esterifikasi asam asetat dengan etanol bersifat eksotermis.
"iketahui data =
maka: =
"ari persamaan an?t Hoff:
ΔG ° 298 ¿− RT ln K
ln K =
− ΔG ° RT
−(−5159 ln K =
(
8,314
J mol
J mol.K
)
)
.298 K
% & @423 o
Disalkan suhu operasi sebesar A@ C.
o Denghitung harga % pada suhu A@ C *33) % dapat dihitung : 0
K
ln
K 2
−∆ H
&
K 298
R
*
1
1
T
T '
−
−(−8560 ) J / mol
K 331
ln
298
&
8,314
J mol
/ K
(
1 1 − 331 298
) 2
K 327
ln
−0,344
8,023 &
% 33) & A@@
o
"ari perhitungan energy
Denghitung nilai konersi teoritis o
sumsi suhu A@ C didapatkan % & A@@ • Dol asam asetat : mol methanol & ) : 2A M =
C B 0 C A 0
= 2,496
#ada saat kesetimbangan K =
C C . C D C A . C B
( C
A 0
= C A 0
)(
. X A C A 0 . X A
( 1 − X ) ( C
B0
A
( X ) ) x ( 2,496
) ))
(
− C A 0 . X A
2
K =
Ae
(1
X Ae
−
X Ae
−
)
2
5,688=
( X ) ) x ( 2,496− X ) Ae
( 1− X
Ae
Ae
e & 4747 1ehingga pada saat kesetimbangan dengan suhu operasi A@ perbandingan mol asam astetat : mol methanol *) : 2A se$ara
o
C dan
teoritis
didapatkan nilai konersi sebesar 747F.
•
Dol asam asetat : mol methanol & ) : 3 o
sumsi suhu A6 C didapatkan % & A@@ M =
C B 0 C A 0
= 2,997
#ada saat kesetimbangan K =
C C . C D C A . C B
( C
A 0
= C A 0
)(
. X A C A 0 . X A
( 1 − X ) ( C
B0
A
( X ) ) x ( 2,997
(
) ))
− C A 0 . X A
2
K =
Ae
(1
X Ae
−
X Ae
−
)
2
5,688=
( X ) ) x ( 2,997− X ) Ae
( 1− X
Ae
Ae
e & 472 3
1ehingga pada saat kesetimbangan dengan suhu operasi A@
o
C dan
perbandingan mol asam astetat : mol methanol *) : 3 se$ara teoritis didapatkan nilai konersi sebesar 72F. 2.3
Mekanisme Reaksi Reaksi esterifikasi adalah suatu reaksi antara asam karboksilat dan alkohol
membentuk ester. 0urunan asam karboksilat membentuk ester asam karboksilat. Ester asam karboksilat ialah suatu senya,a yang mengandung gugus ;COOR dengan R dapat berbentuk alkil ataupun aril *#rati,i 24)). %atalis yang digunakan dalam esterifikasi dapat berupa katalis asam atau katalis basa dan berlangsung se$ara reersible *1upard-an 2446. #ada per$obaan ini menggunakan asam karboksilat berupa asam asetat yang direaksikan dengan sebuah alkohol berupa etanol menggunakan katalis asam. Gntuk pembuatan etil asetat reaksi esterifikasi yang ter-adi dalam per$obaan ini dan mekanisme katalis asam pada hidrolisa ester adalah sebagai berikut:
Dekanisme reaksi esterifikasi
merupakan reaksi substitusi antara asil nukleofil
dengan katalisator asam *biasanya HCl atau H21O6.
4
Dekanisme esterifikasi dengan katalis asam meliputi : ).
#ada tahap pertama gugus karbonil akan terprotonasi oleh asam. 0ransfer proton dari katalis asam menu-u ke atom oksigen karbonil sehingga ter-adi peningkatan elektrofisilitas pada atom karbon karbonil.
2. 0ahap kedua melibatkan adisi nukleofil yakni gugus OH pada alkohol menyerang karbon karbonil yang telah terprotonasi. 1ehingga ikatan C;O yang baru *ikatan ester terbentuk. + 3. 0ahap ketiga adalah tahap kesetimbangan dimana ter-adi penghilangan gugus H pada ikatan ester yang baru. "eprotonasi dilakukan untuk membentuk ikatan C; O yang stabil. 6. #ada tahap ke empat salah satu gugus hidroksil harus terprotonasi karena kedua gugus hidroksilnya identik. A. 0ahap ke lima melibatkan pemutusan ikatan C;O dan lepasnya air. gar peristi,a ini dapat ter-adi gugus hidroksil harus diprotonasi agar kemampuannya sebagai gugus bebas9lepas lebih baik. . 0ahap terakhir ester yang berproton melepaskan protonnya.
2.
!aria"e# $an% Ber&en%aruh
Reaksi esterifikasi dipengaruhi oleh beberapa ariabel. ariabel;ariabel yang dimaksud antara lain *Hakim dan Ira,an 24)4: ). Jaktu reaksi 1emakin lama ,aktu reaksi maka kemungkinan kontak antar Kat semakin besar sehingga akan menghasilkan konersi yang besar. 8ika kesetimbangan reaksi sudah ter$apai maka dengan bertambahnya ,aktu reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak memperbesar hasil. 2. #erbandingan Kat pereaksi "ikarenakan sifatnya yang reersibel maka salah satu reaktan harus dibuat berlebih agar optimal dalam pembentukan produk ester yang ingin dihasilkan. #ada penelitian ini salah satu reaktan yang harus dibuat berlebih adalah etanol 3. #engadukan #engadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul Kat pereaksi dengan Kat yang bereaksi semakin baik sehingga memper$epat reaksi dan reaksi ter-adi sempurna. Hal ini sesuai dengan persamaan rrhenius : k & . e *;Ea9R0 %eterangan: k & konstanta la-u reaksi 5
& faktor frekuensi atau faktor pre eksponensial Ea & energi aktiasi *k89mol R & tetapan gas uniersal *44@2) atm9mol.% atau @3)6 89mol.% 0 & temperatur atau suhu *% 1emakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga konstanta ke$epatan reaksi sehingga reaksi dapat ber-alan lebih optimal. 6. 1uhu 1emakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak kon ersi yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan persamaan rrhenius bila suhu naik maka harga k semakin besar sehingga reaksi ber-alan $epat dan hasil konersi makin besar. A. %atalisator 1ifat reaksi esterifikasi yang lambat membutuhkan katalisator agar ber-alan lebih $epat. %atalisator berfungsi untuk mengurangi energi aktiasi pada suatu reaksi sehingga pada suhu tertentu harga konstanta ke$epatan reaksi semakin besar.
6
