BENZENA dan TURUNANNYA
A. PENGANTAR Senyawa benzena untuk pertama kalinya berhasil diisolasi oleh Michael Faraday dari residu berminyak yang diperoleh dari saluran gas lampu l ampu (untuk penerangan) pada tahun 1895. Benzena memiliki rumus C6H6 sehingga tergolong dalam senyawa hidokarbon. Benzena mempunyi derajat ketidakjenuhan yang tinggi dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon lainnya. Benzena dan turunannya digolongkan digolongkan sebagai senyawa aromatik semata-mata semata-m ata dilandasi dengan atas aroma yang dimiliki oleh sebagian senyawa-senyawa tersebut. Akan tetapi, senyawa kimia harus diklasifikasikan berdasarkan struktur dan kereaktifannya, dan bukan berdasarkan sifat fisiknya. Saat ini istilah aromatik masih dipertahankan, tetapi mengacu pada fakta bahwa semua senayawa aromatik derajat ketidakjenuhannya tinggi dan stabil bila berhadapan dengan pereaksi yang menyerang ikatan pi (π).
B. RUMUS STRUKTUR BENZENA Sejak pertengahan abad ke-19 penetuan struktur benzena telah dilakukan. Sejak abad ke-19 pula telah diketahui bahwa rumus molekul benzena adalah C 6H6. Benzena merupakan senyawa hidrokarbon siklik dengan enam atom karbon yang tergabung dalam cincin. Dalam megetahui rumus struktur yang benar bagi benzena para ahli seperti, Claus, Dewar, Ladenburg, dan Kekule mencoba menggambarkan rumus struktur dari benzene. Rumus yang dikemukakan oleh Kekule yang palng mendekati sifat-sifat kimia benzena.
1. Rumus Strukur Benzena Menurut Menurut Kekule Kekule (1873) mengemukakan bahwa struktur benzena ditulis sebagi cincin dengan enam atom karbon yang mengandung tiga buah ikatan tunggal dan tiga buah ikatan rangkap yang berselang-seling.
H
C H
C
H
C
C
H
C
H
C
H
Struktur Kekule (semua atom dituliskan)
Struktur Kekule (digambarkan sebagai segienam)
Hantout Benzena dan Turunannya
1
Kekule berpendapat bahwa penggantian atom lain pada atom hidrogen akan menghasilkan senyawa yang sama, karena atom karbon dan hidrogen ekivalen. Struktur Kekule ini dapat menjelaskan fakta bahwa jika benzena bereaksi dengan brom dengan katalis FeCl 3 hanya menghasilkan satu senyawa yang memiliki rumus molekul C 6H5Br.
2. Model Ikatan Valensi untuk Benzena Pada model ikatan valensi, benzena dinyatakan sebagai hibrida resonansi dari dua struktur penyumbang yang ekivalen, yang dikenal dengan struktur Kekule. Masing-masing struktur Kekule memberikan sumbangan yang sama terhadap hibrida resonansi, yang berarti bahwa ikatan-ikatan antara atom-atom karbon dalam benzena bukan ikatan tunggal dan juga bukan ikatan rangkap melainkan diantara keduanya. Kerangka atom karbon dalam benzena membentuk segienam beraturan (heksagon) dengan sudut ikatan C-C-C dan H-C-C sebesar 1200. Setiap atom karbon membentuk ikatan sigma dengan dua atom karbon yang berdekatan melalui tumpang tindih orbital-orbital hibrida sp2, dan satu ikatan sigma dengan ato hidrogen melalui tumpang tindih orbital-orbital sp2-1s.
3. Energi Resonansi Benzena Energi Resonansi adalah perbedaan antara hibrida resonansi dengan struktur penyumbang yang paling stabil, yaitu yang kerapatan elektronnya terpusat pada atom dan ikatan kovalen tertentu.
Hantout Benzena dan Turunannya
2
Dengan pertimbangan kepraktisan, untuk selanjutnya cincin benzena disajikan dalam bentuk segienam beraturan dengan sebuah lingkaran di dalamnya, dengan ketentuan bahwa pada setiap sudut segienam tersebut terikat sebuah atom H.
Merupakan hibrida dari Dalam segienam berlingkaran tersebut setiap garis menggambarkan ikatan-ikatan σ (sigma) yang menghubungkan atom-atom karbon. Lingkaran dalam segienam menggambarkan awan enam elektron π (pi) yang terdelokalisasi.
C. TATA NAMA BENZENA Jika satu atau lebih atom H dari benzena digantikan oleh gugus lain, senyawa yang terbentuk disebut senyawa turunan benzena. 1. Benzena Monosubstitusi (benzena yang mengikat satu substituent) Benzena monosubstituen adalah benzena dengan satu atom hidrogen digantikan oleh atom atau gugus atom yang lain. Menurut IUPAC, benzena dengan satu subtituen diberi nama seperti pada senyawa alifatik sebagai gugus induknya adalah benzene. Dalam sistem IUPAC tetap mememakai nama umum untuk beberapa benzena monosubstitusi, misalnya toluena (bukan metilbenzena), kumena (bukan isopropilbenzena), stirena (bukan feniletena), fenol, anilina, asam benzoat, dan anisol. CH3
CH2
H3C
HC
CH3 CH
benzena toluena OH
fenol
NH2
anilina
stirena CH3 O
anisol
kumena HO
O C
Asam benzoat
Hantout Benzena dan Turunannya
3
O HC
Kloro benzena
benzaldehida
CH3
NO2
Cl
H2C
nitrobenzena
etlbenzena
2. Benzena Disubstitusi (benzena yang mengikat dua substituent) Benzena disubstitusi adalah bezena dengan dua atom hidrogen yang digantikan oleh atom atau gugus yang lain. Apabila benzena mengikat dua substituent maka terdapat kemungkinan memilki tiga isomer struktur. Jika kedua substituen diikat oleh atom-atom karbon 1,2- , 1,3-, dan 1,4 berturut-turut disebut orto-(o) , meta- (m), dan para- (p). Jika salah satu di antara dua substituen yang terikat pada cincin benzena memiliki prioritas tinggi, maka menempati posisi nomor 1.
-COOH, -SO3H, -CHO, -CN, -OH, -NH 2, -R, -NO2, -X Prioritas semakin turun
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
1,2-diklorobenzena (o-diklorobenzena)
1,3-diklorobenzena
1,4-diklorobenzena
(m-diklorobenzena)
( p-diklorobenzena)
3. Benzena Polisubstitusi (benzena yang mengikat tiga atau lebih substituent) Benzena polisubstitusi adalah benzena dengan lebih dari dua atom H yang digantikan oleh atom atau gugus atom yang lain . Apabila terdapat tiga substituen atau lebih pada sebuah cincin benzena, maka posisinya masing-masing ditunjukkan dengan nomor. Cincin benzena yang mengikat substituen dengan gugus yang berprioritas tata nama tertinggi diberi nomor 1 dan diurutkan sesuai urutan abjad, dan diakhiri dengan kata benzena.
Hantout Benzena dan Turunannya
4
OH
Br
NH2
1
5
4
2
6
2
6
NO2
1
NO2
5
4
1
3
5
3 Br
Cl Cl
1-bromo-3-kloro-2-nitrobenzena
2
6 4
3 Br
3.5-dibromoanilina
4-kloro-2-nitrofenol
D. PEMBUATAN BENZENA 1.
Sulingan bertingkat batubara
2.
Memanaskan garam natrium benzoat kering bersama-bersama dengan NaOH berlebih COONa
+ Na2CO3
+ NaOH
3.
Uap fenol dengan serbuk seng panas OH
+ Zn
4.
+
ZnO
Mereaksikan asam benzenasulfonat dengan uap air SO3H
+ HOH
+ H2SO4
Hantout Benzena dan Turunannya
5
5.
Mengalirkan gas asitelena ke dalam tabung yang berpijar pada temperatur 6500 dengan katalis Fe-Si-Cr
3 HC
CH
+ NaOH
6500 Katalis Fe-Si-Cr
E. REAKSI pada BENZENA Benzena sendiri memiliki sifat fisika dan sifat sifat kimia, oleh karena itu benzena akan berbeda dengan senyawa lainnya. Beberapa sifat fisika yang dimiliki oleh benzena antara lain:
-
Merupakan zat yang tidak berwarna
-
Memiliki bau yang khas
-
Tidak larut dalam pelarut polar, akan tetapi larut dalam pelarut non polar
-
Memiliki titik leleh : 5,5 0C
-
Memiliki titik didih : 80,1 0C
-
Memiliki densitas : 0.88 g/L
Selain itu adapula sifat kimia yang dimiliki oleh benzena yaitu:
-
Kurang reaktif
-
Tidak dapat bereaksi adisi semudah alkena a. C6H6 + Br 2 pada 25 0C dalam keadaan gelap tidak bereaksi b. C6H6 + KMnO4 tidak dapat bereaksi c. C6H6 + asam dipanaskan tidak dapat bereaksi d. C6H6 + 3H2 dengan katalis Ni pada suhu dan tekanan tinggi menghasilkan C 6H12 (reaksi berjalan lambat)
-
Dapat mengalami reaksi substitusi a. Nitrasi
+ HNO3
H2SO4
NO2
+ H2O
nitrobenzena
Hantout Benzena dan Turunannya
6
b. Halogenasi
AlCl3
+ Cl2
+ HCl
Cl
klorobenzena c. Alkilasi CH3
+ CH3CH2Cl
AlCl3
CH2
+ HCl
SO3H
+ H2O
etilbenzena d. Sulfonasi
+ HO-SO3H
Asam benzenasulfonat e. Asilasi O
+
Cl
O
AlCl3
C
C
CH3
Asetil klorida
Asetofenon
+ HCl CH3
F. KEGUNAAN TURUNAN BENZENA Turunan benzena banyak berguna dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam bidang industri. Berikut ini adalah kegunaan dari benzena dan turunannya. 1. Benzena
-
Sebagai bahan baku obat-obatan
-
Pelarut lemak, lilin dan damar.
Hantout Benzena dan Turunannya
7
2. Nitrobenzena
-
Digunakan sebagai aroma sabun
-
Merupakan zat berwarna kuning dan beracun
3. Toluena
-
Digunakan sebagai bahan baku pembuat TNT (trinitrotoluene) yang berfungsi sebagai bahan peledak.
4. Fenol
-
Desinfektan
-
Membuat zat warna
-
Membuat plastik, misalnya bakelit adalah hasil kondensasi dari fenol dan metanal.
5. Asam Benzoat
-
Digunakan sebagai bahan pengawet.
6. Benzaldehida
-
Digunakan sebagai parfum dan zat warna.
7. Stirena
-
Digunakan sebagai bahan baku plasitik.
Hantout Benzena dan Turunannya
8
