9
ISOMER GEOMETRI
Tujuan
Menentukan titik leleh dan bentuk kristal dari asam maleat dan asam fumarat
Menentukan massa asam maleat dan asam fumarat yang terbentuk
Menentukan % rendemen asam maleat dan asam fumarat
Mengubah asam maleat menjadi asam fumarat
Landasan Teori
Dalam ilmu kimia, isomer ialah molekul-molekul dengan rumus kimia yang sama (dan sering dengan jenis ikatan yang sama) namun memiliki susunan atom yang berbeda. (dapat diibaratkan sebagai sebuah anagram). Kebanyakan isomer memiliki sifat kimia yang mirip satu sama lain. Juga terdapat istilah isomer nuklir, yaitu inti-inti atom yang memiliki tingkat eksitasi yang berbeda. Contoh sederhana dari suatu isomer adalah C3H8O. Terdapat 3 isomer dengan rumus kimia tersebut, yaitu 2 molekul alkohol dan sebuah molekul eter. Dua molekul alkohol yaitu 1-propanol (n-propil alkohol, I), dan 2-propanol (isopropil alkohol, II). Pada molekul I, atom oksigen terikat pada karbon ujung, sedangkan pada molekul II atom oksigen terikat pada karbon kedua (tengah). Kedua alkohol tersebut memiliki sifat kimia yang mirip. Sedangkan isomer ketiga, metil etil eter, memiliki perbedaan sifat yang signifikan terhadap dua molekul sebelumnya. Senyawa ini bukan sebuah alkohol, tetapi sebuah eter, dimana atom oksigen terikat pada dua atom karbon, bukan satu karbon dan satu hidrogen seperti halnya alkohol. Eter tidak memiliki gugus hidroksil.
(Underwood, 1987)
Isomer geometri adalah isomer yang disebabkan oleh perbedaan letak atau gugus ruangan. Isomer geometri sering juga disebut dengan isomer cis-trans. Isomer ini tidak terdapat pada kompleks dengan struktur linier, trigonal planar atau tetrahedral, tetapi umumnya terdapat pada kompleks planar segiempat dan octahedral.
Kompleks yang mempunyai isomer hanya kompleks-kompleks yang bereaksi sangat lambat dan kompleks inert. Ini disebabkan karena komplek-kompleks yang bereaksi sangat cepat atau kompleks-kompleks yang labil, sering bereaksi lebih lanjut membentuk isomer yang stabil.
Pada beberapa senyawa kompleks koordinasi, ikatan kovalen menimbulkan kemungkinan terbentuknya senyawa-senyawa isomer, karena ligan terikat dalam ruangan sekitar ion logam pusat. Yang dimaksud dengan senyawa isomer adalah molekul-molekul atau ion-ion yang mempunyai susunan atom yang sama sehingga bangun dan sifat-sifatnya berbeda. Ada dua keisomeran yang lazim dijumpai pada senyawa kompleks koordinasi yaitu keisomeran cis-trans dan keisomeran optic.
(Tim kimia anorganik I, 2014)
Dua gugus yang terletak pada satu sisi ikatan pi disebut cis (latin, "pada sisi yang sama"). Gugus-gugus yang terletak pada sisi yang berlawanan disebut trans (latin, "bersebrangan"). Perhatikan bagaimana kata cis dan trans ini digabungkan ke dalam nama.
Cl Cl Cl H
C=C C=C
H H H Cl
Cis-1,2-dikloroetana trans-1,2-dikloroetena
t.d. 60oC t.d. 48oC
Sifat-sifat fisik (seperti titik didih) cis- dan trans-1,2-dikloroetena berbeda; memang mereka senyawa yang berlainan. Tetapi kedua senyawa ini bukanlah isomer-isomer struktur karena urutan ikatan atom-atom dan lokasi ikatan rangkapnya sama. Pasangan isomer ini termasuk dalam kategori umum stereoisomer; senyawa berlainan mempunyai struktur yang sama, berbeda hanya dalam penataan atom-atom dalam ruangan. Lebih lanjut pasangan isomer ini termasuk dalam kategori yang lebih spesifik : isomer geometri (juga disebut isomer cis-trans) ; stereoisomer-stereoisomer yang berbea karena gugus-gugus berada pada satu sisi atau pada sisi-sisi yang berlawanan terhadap letak ketegaran molekul.
(Fessenden, 1997)
Keisomeran cis-trans terjadi pada beberpa senyawa kompleks yang mempunyai bilangan koordinasi 4, 5, dan 6. Tetapi untuk bilangan koordinasi 4, keisomeran hanya terjadi pada bangun bersisi empat ligan-ligan sama jaraknya ke logam pusat. Misalnya, senyawa kompleks platina (II), [Pb(NH3)2¬Cl2], mempunyai dua senyawa isomer yang berbeda kelarutan, warna dan sifat-sifat lainnya.
Kompleks kobalt (III) etilendiamin, [Co(en)2Br2]Br. Senyawa kompleks ini merupakan/mempunyai dua isomer, yaitu dextro (d) dan levo (l)
(Rivai, 1994)
Werner mengemukakan bahwa jika kompleks logam koordinat empat tipe [MA2B2] memiliki isomer geometri, misalnya isomer cis dan trans, maka dapat disimpulkan bahwa kompleks itu bujur sangkar. Kompleks ini tidak mungkin berbentuk tetrahedral karena bentuk tetrahedral tidak memiliki isomer geometri.
(Ramlawati, 2005)
Tipe isomer ruang dimana 2 senyawa berbeda dalam hal kedudukan relatif 2 gugus terikat disekitar ikatan rangkapnya. Sebagai contoh adalah asam fumarat dan asam maleat. Pada asam fumarat, kedua gugusnya yaitu gugus –COOH dan gugus –H terletak pada sisi ikatan rangkap yang sama (disebut bentuk cis) sementara pada asam maleat kedua gugus tersebut terletak pada sisi ikatan rangkap yang berlawanan (disebut bentuk trans). Isomer geometris disebut juga isomer Cis-trans. Contoh lainnya adalah senyawa 1,2-dikloroetena.
(Mulyono, 2005)
Prosedur Percobaan
Alat dan Bahan
Alat
Erlenmeyer 125 mL
Pembakar Bunsen
Corong Buchner
Labu bulat 400 mL
Alat penentuan titik leleh
Bahan
Kertas saring
Anhidrat maleat
HCl pekat
20 mL aquadesSkema Kerja
20 mL aquades
Dididihkan dalam Erlenmeyer 125 mL
Ditambahkan 15 gr anhidrat meleat
Didinginkan labu dibawah pancuran air keran
Dikumpulkan asam meleat diatas corong Buchner
HasilDikeringkan dan ditentukan titik leleh
Hasil
Filtrate
Filtrate
Dimasukkan ke dalam labu bundar 100 mL
Ditambahkan 15 mL HCl pekat selama 10 menit
Didinginkan pada suhu kamar
HasilDikumpulkan asam fumarat dalam corong
Hasil
Pembahasan
Pada percobaan keisomeran geometri dilakukan pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat. Dalam hal ini senyawa yang berisomer cis dan trans adalah asam maleat dan asam fumarat. Prinsip dari percobaan ini adalah reaksi adisi-eliminsi, yaitu memutuskan ikatan phi dengan reaksi adisi dan kemudian membentuk kembali dengan menggunakan reaksi eliminasi. Metode yang digunakan yaitu metode refluks (yaitu Proses pendidihan atau pendestilasian dengan kolom fraksionasi sehingga uap yang terbentuk berkondensasi dan mengalir lagi kebawah akibatnya terjadi proses alir balik dan proses ini berlaku kontinyu), selain itu juga menggunakan metode kristalisasi (pemisahan endapan dari larutan berdasarkan perbedaan kelarutan), dan metode rekristalisasi (pemurnian Kristal dari larutan pengotor).
Asam maleat dan asam fumarat memiliki rumus molekul yang sama, yaitu HOOCCHHCHCOOH tetapi memiliki susunan yang berbeda dalam ruang. Isomer geometri adalah isomer yang diakibatkan oleh ketegaran dalam molekul dan hanya dijumpai dalam dua kelas senyawa, yaitu alkena dan senyawa siklik. Asam-asam maleat mempunyai struktur cis sedangkan asam fumarat mempunyai struktur trans.
Mula-mula dilakukan pembuatan asam maleat terlebih dahulu dengan menggunakan 3 g anhidrida maleat yang ditambahkan dengan 4 ml aquades yang telah dididihkan. Pada saat pendidihan aquades dalam erlenmeyer, erlenmeyer yang digunakan ditutup aluminium foil agar air yang menguap tidak habis keluar, sehingga air tidak cepat habis saat dididihkan. Proses pendidihan aquades berfungsi agar anhidrida maleat dapat cepat larut. Ketika penambahan anhidrida maleat ke dalam air mendidih dalam erlenmeyer dilakukan dengan cepat sehingga air yang mendidih tadi tidak banyak menguap. Penggunaan aquades berfungsi sebagai pelarut sehingga mempermudah terjadi pembukaan ikatan pada senyawa siklik dari anhidrida maleat dan terbentuknya karbokation.
Setelah penambahan anhidrida maleat pada air mendidih, larutan tersebut tetap dididihkan sampai larutannya tidak berwarna. Larutan tidak berwarna menandakan bahwa anhidrida maleat larut semua dalam air. Kemudian erlenmeyer yang berisi larutan tersebut didinginkan di dalam air agar terbentuk kristal. Pembentukan kristal pada proses ini harus terbentuk sebagian, artinya sebagian larutan terbentuk kristal dan sebagian lagi masih dalam keadaan cair (filtrat). Kristal yang terbentuk disaring dengan menggunakan kertas saring agar kristal dan filtratnya terpisah. Setelah kristal yang tersaring kering, kristal tersebut ditimbang dan diperoleh berat untuk kristal asam maleat, sehingga dapat dicari % rendemen asam maleat dengan menggunakan rumus :
% rendemen asam maleat = berat Kristal asam maleat murni × 100 %
berat asam maleat kotor
Kristal asam maleat yang terbentuk kemudian ditentukan titik lelehnya dengan menggunakan alat penentuan titik leleh. Titik leleh asam maleat secara literatur yang leleh pada suhu 130˚C.
Filtrat yang diperoleh sebelumnya ditambahkan dengan HCl pekat. Proses ini merupakan proses perubahan asam maleat menjadi asam fumarat. Penambahan HCl berfungsi sebagai katalis yang digunakan untuk memprotonasi salah satu gugus karbonil sehingga ikatan rangkap pada atom karbon dapat beresonansi dan terjadi rotasi pada ikatan tunggal, selanjutnya ikatan rangkap beresonansi kembali. Ion H+ dihasilkan lagi dari reaksi pada tahap keempat.
Kemudian larutan direfluks dan erlenmeyer yang berisi filtrat ditutup dengan aluminium foil. Fungsi refluks adalah untuk membantu proses pemanasan pada asam fumarat, sehingga panas yang dihasilkan dapat berlangsung secara kontinu dan merata. Sedangkan penutupan erlenmeyer dengan aluminium foil berfungsi agar uap tidak keluar ke udara. Proses pemanasan dihentikan apabila kristal terbentuk semua dan sempurna dan tidak ada lagi larutan di dalamnya. Proses ini memakan waktu ± 20 menit. Kemudian kristal dikeringkan dan ditimbang. Maka diperoleh berat asam fumarat, sehingga dapat dicari % rendemen asam fumarat dengan menggunakan rumus :
% rendemen asam fumarat = berat Kristal asam fumarat murni × 100%
berat asam fumarat kotor
Kristal asam fumarat kemudian ditentukan titik lelehnya dengan menggunakan alat penentu titik leleh. Titik leleh asam fumarat secara literatur yang leleh pada suhu 287˚C.
Pada percobaan mengenai keisomeran geometri ini dilakukan pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat. Sebelum dilakukan pengubahan menjadi asam fumarat, terlebih dahulu dilakuakan pembuatan asam maleat yang menggunakan anhidrida maleat sebagai bahan utama. Anhidrida maleat ditambahkan pada aquadest yang telah dididihkan. Dalam hal ini aquadestberfungsi sebagai pelarut sehingga mempermudah terjadinya pembukaan ikatan pada senyawa siklik dari anhidrida maleat dan terbentuknya karbokation. Mekanisme reaksinya sebagai berikut:
Pada proses sebelumnya sebagian asam maleat mengkristal dalam air, karena kelarutan asam maleat dalam air adalah sekitar 44,1 g/100 g air pada 25°C. Sebagian asam maleat lainnya larut dalam air, yang kemudian digunakan untuk mengubah menjadi asam fumarat. Mekanisme reaksi pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat sebagai berikut:
Pada percobaan pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat, larutan filtrat asam maleat dari proses sebelumnya ditambahkan HCl pekat dan direfluks perlahan-lahan. Dalam hal ini HCl pekat berfungsi sebagai katalis yang digunakan untuk memprotonasi salah satu gugus karbonil sehingga ikatan rangkap pada atom karbon dapat beresonansi dan terjadi rotasi pada ikatan tunggal, selanjutnya ikatan rangkap beresonansi kembali. Ion H+dihasilkan lagi dari reaksi pada tahap keempat.
Setelah dilakukan refluks mulai terbentuk endapan kristal asam fumarat dari larutan panas. Larutan didinginkan pada suhu kamar dan direkristalisasi dengan air. Pada tahap rekristalisasi digunakan air sebagai pelarut yang sesuai karena asam fumarat termasuk senyawa yang polar sehingga akan larut dalam pelarut yang polar pula (like dissolve like).
Titik leleh asam maleat lebih rendah dari pada asam fumarat karena pada asam maleat, hal ini menandakan adanya perbedaan sifat fisik antara senyawa berisomer cis dan trans. Senyawa berisomer Cis memiliki titik leleh lebih kecil karena adanya tolakan antara dua gugus karboksilat yang bersebelahan mengakibatkan senyawa ini kurang stabil. Sedangkan senyawa yang berisomer trans memiliki tolakan yang lebih kecil sehingga senyawanya relative stabil. Dengan demikian titik leleh asam fumarat lebih tinggi dari pada asam maleat.
Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan
Dari percobaan ini dapat disimpulkan bahwa :
% rendemen dapat dicari dengaqn menggunakan rumus :
% rendemen = berat Kristal murni × 100%
berat kotor
Besar kecilnya % rendemen tergantuk Kristal murni yang didapat
Titik leleh asam maleat lebih rendah dari pada asam fumarat karena pada asam maleat, hal ini menandakan adanya perbedaan sifat fisik antara senyawa berisomer cis dan trans
Saran
Percobaan isomer geometri ini tidak dilakukan percobaan. Hal ini dikarenakan kemungkinan alat yang digunakan tidak cukup atau bahan yang digunakan tidak ada. Sehingga praktikan hanya mencari di literature mengenai percobaan isomer geometri ini. Untuk itu praktikan menyarankan agar menyediakan bahan dan alat yang akan digunakan sehingga perobaan dapat dilakukan
Daftar Pustaka
Day, R.A, dan Underwood. 1987. Analisis Kimia Kualitatif. Jakarta: Erlangga
Fessenden. 1997. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga
Mulyono. 2005. Kamus Kimia. Jakarta: Bumi Aksara
Ramlawati. 2005. Kimia Anorganik . Bandung : ITB
Rivai. 1994. Asas Pemeriksaan Kimia. Jakarat: Universitas Indonesia
Tim Kimia Anorganik I. 2014. Penuntun Praktikum Kimia Anorganik I. Jambi : Universitas Jambi
