SENYAWA AROMATIK DAN TURUNANNYA MAKALAH
Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah: Kimia Dasar 2 Dosen Pengampu: Atik Rahmawati, M.Si.
Disusun Oleh: Ahmad Munif
(0937)
Intan Rizqia Rizqia Fajariah Fajariah (11371102 (113711025) 5) Joko Triyanto
(113711027)
FAKULTAS TARBIYAH INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI WALISONGO SEMARANG 2012
8
I. PENDAHULUAN
Rempah-rampah mempunyai peranan penting dalam perjalanana sejarah.Perdagangan
bahan-bahan
ini
sangat
menguntungkan,
sebagaimana hasil alam lain,wangi-wangian atau senyawa aromatik mempunyai struktur yang ralatif sederhana. Banyak diantaranya mengandung 6 karbon yang tidak berubah sekalipun melalui bermacam-macam tahap reaksi. Pada makalah ini, kami akan membahas tentang benda- benda atau unsur- unsur kimia yang berkaitan dengan senyawa aromatik atau benzena tersebut. Banyak sekali hal yang sangat menarik yang perlu diketahui dan di pelajari tentang senyawa aromatik. Michael Faraday dapat mengisolasi senyawa benzena dari gas yang ditekan. Senyawa ini merupakan induk dari kelompok senyawa aromatik. Nama aromatik digunakan bukan karena aroma (bau) senyawanya melainkan karena sifat- sifatnya yang istimewa. II.
RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan senyawa aromatik dan bagaimana strukturnya? 2. Apa saja turunan dari senyawa aromatik(benzena) dan tata namanya? 3. Bagaimana model resonansi benzena? 4. Bagaimana kestabilan benzena dan sifat fisika-kimianya ? III.
PEMBAHASAN
1. SENYAWA AROMATIK DAN STRUKTURNYA
Senyawa aromatik adalah merupakan golongan senyawa tidak jenuh, Senyawa aromatik yang paling banyak adalah benzena dan derivatnya (benzena tersubtitusi)1 benzena mempunyai rumus molekul C6H6, dan termasuk dalam golongan senyawa hidrokarbon. 1
Marham Sitorus, Kimia Organik Umum, 2010 (Yogyakarta: Graha Ilmu) hal 75
8
Bila dibandingkan dengan senyawa hidrokarbon lain yang mengandung 6 buah atom karbon, misalnya heksana (C 6H14) dan sikloheksana (C6H12), maka
dapat
diduga bahwa benzena
mempunyai derajat ketidakjenuhan yang tinggi. Dengan dasar dugaan tersebut maka dapat diperkirakan bahwa benzena memiliki ciri-ciri khas seperti yang dimiliki oleh alkena. Perkiraan tersebut ternyata jauh berbeda dengan kenyataannya, karena benzena tidak dapat bereaksi seperti alkena (adisi, oksidasi, dan reduksi). Lebih khusus lagi benzena tidak dapat bereaksi dengan HBr, dan pereaksi pereaksi lain yang lazimnya dapat bereaksi dengan alkena. Sifat-sifat kimia yang diperlihatkan oleh benzena memberi petunjuk bahwa senyawa tersebut memang tidak segolongan dengan alkena ataupun sikloalkena.2 Persyaratan Senyawa Aromatik: 1. molekul harus siklik dan datar 2. memiliki orbital p yang tegak lurus pada bidang cincin (memungkinkan terjadinya delokalisasi elektron pi). 3. memiliki orbital p yang tegak lurus pada bidang cincin (memungkinkan terjadinya delokalisasi elektron pi) a) Aturan Huckel Dalam
tahun
1931
seorang
ahli
kimia
Jerman
Erich
Huckel,mengusulkan bahwa untuk menjadi aromatik suatu senyawa datar,monosiklik (satu cincin) harus memilki elketron pi sebanyak 4n + 2, dengan n adalah sebuahn bilangan bulat. Menurut aturan Huckel, suatu cincin dengan elektron pi sebanyak 2,6,10 atau 14 dapat bersifat aromatik, tetapi cincin dengan 8 atau 12 elektron pi, tidak dapat. Siklooktatetraena (dengan 8 elektron pi) tidak memenuhi aturan Huckel untuk aromatisitas. Mengapa
dengan
6
atau
10
elektron
pi
bersifat
aromatik,sedangkan 8 elektron pi tidak ?
2
Harold Hart, Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat, 1983 (Jakarta: Erlangga) hal 91
8
Agar
bersifat
aromatik,
berpasangan,sehingga
semua
dimungkinkan
elektron overlapping
pi
harus
(tumpang
tindih) yang optimal sehingga terjadi delokalisasi sempurna. Seandainya siklooktatetraena datar dan memiliki sistem pi yang serupa dengan sistem pi benzena,maka orbital π 1,π2, dan π3 akan terisi dengan enam elektron pi. Dua elektron pi sisanya masingmasing akan menempati orbital berdegenerasi π 4 dan π5 (aturan Hund).Maka tidak semua elektron pi akan berpasangan dan tumpang tindih tidak akan maksimal. Jadi sikooktatetraena tidak akan bersifat aromatik. b) Ion Siklopentadiena Adalah suatu diena konjugasi dan tidak aromatik.Alasan utama mengapa tidak aromatik adalah bahwa satu atom karbonnya adalah sp3,tidak sp2.Karbon sp3 ini tidak mempunyai orbital p un tuk ikut berikatan pi,tetapi bila diambil satu ion hidrogen dari dalam siklopentadiena maka hidrodisasi karbon tersebut akan berubah menjadi sp2 dan akan memiliki orbital p yang berisi sepasang elektron. Semua atom karbon dari kation siklopentadiena juga akan bersifat sp2. Apakah salah satu atau kedua ion ini bersifat aromatik? Masingmasing ion memiliki lima orbital molekul π (terbentuk dari lima orbital p,satu per karbon).Anion siklopentadiena dengan enam elektron pi (4n+), mengisi tiga orbitalnya dan semua elektron pi ini berpasangan. Maka anion itu bersifat aromatik. Tetapi kation itu hanya mempunyai empat elektron (4n) yang harus mengisi tiga
orbital.Maka
elektron
pi
ini
tak
akan
semuanya
berpasangan.Jadi kation itu tidak bersifat aromatik.3
3
Ralph J. Fessenden dan Joan S. Fessenden, Kimia Organik, 1982 (Jakarta : Erlangga) hal 464-465
8
4. pada bidang cincin (memungkinkan terjadinya delokalisasi elektron pi). 5. memiliki orbital p yang tegak lurus pada bidang cincin (memungkinkan terjadinya delokalisasi elektron pi). 2. REAKSI SENYAWA TURUNAN AROMATIK(BENZENA) DAN TATANAMA SENYAWA AROMATIK
A. Reaksi Terhadap Senyawa Turunan Benzena Reaksi terhadap benzena dan turunannya adalah derivatisasi yitu bertujuan untuk mensintesa derivatnya. Walaupun beberapa turunan benzena terdapat di alam seperti sinamaldehid pada kulit kayu manis dan eugenol pada minyak cengkeh akan tetapi jumlahnaya terbatas sehingga untuk memenuhi kebutuhan dilakukan sintesa. Ikatan rangkap pada benzena tidak menagalami reaksi adisi sebagaimana alkena tetapi cincin benzena mengalami raeksi subtitusi elektrofilik (SE). Elektrofilik berarti suak elektron (spesi yang bermuatan positif atau mempunyai orbital kosong. Cincin benzena kaya akan elektron sehingga sangat reaktif terhadap elektrofil. Berikut beberapa jenis reaksi subtitusi elektrofilik yang dapat terjadi pada cincin benzene.4 a. Halogenasi Pereaksi adalah halogen (X 2) dengan elektrofil ion halonium (X+) , dengan pereaksi umum adalah adalah Cl 2 (klorinasi) dan Br 2 (brominasi). Katalisator yang digunakan adalah AlX3 atau FeX3 dengan X yang umum adalah Cl dan Br. Secara umum tahapan reaksi pembentukan reaksi elektrofil adalah sebagai berikut : X2 + AlX3/FeX3
X+ + Al-X4/Fe-X4
b. Nitrasi
4
Ibid hal 77
8
Pereaksi adalah asam nitrat (HNO 3) dengan katalisator asam sulfat (H2SO4) dengan reaksi pembentukan elektrofil adalah sebagai berikut : NO2+ + HSO4- + H2O
HNO3 + H2SO4 c. Alkilasi
Pereaksi adalah alkil halida (R-X) dengan katalisator AlX3 atau FeX3 dengan reaksi pembentukan elektrofil adalah sebagai berikut : R – X + AlX3/FeX3
R + + Al-X4/Fe-X4
d. Asilasi O ‖‖
Pereaksi adalah halida asam (R-C – X) Pereaksi adalah halida asam (R-C – X) dengan katalisator AlX3 atau FeX3 dengan reaksi pembentukan elektrofil adalah sebagai berikut. Reaksi ini juga dikenal sebagai reaksi Friedel – Crafts (FC) O
O
‖‖
‖‖
R - C – X + AlX3/FeX3
R – C + Al-X4/Fe-X4
e. Sulfonasi Pereaksi adalah asam sulfat (H 2SO4) berasap dengan reaksi pembentukan elektrofil adalah sebagai berikut : H2SO4
SO3 + H2O. 5
B. Tata Nama Senyawa Benzena
5
Ibid hal 78-79
8
Semua senyawa yang mengandung cincin benzena digolongkan sebagai senyawa turunan benzena. Penataan nama senyawa turunan benzena sama seperti pada senyawa alifatik, ada tata nama umum (trivial) dan tata nama menurut IUPAC yang didasarkan pada sistem penomoran.6 Dengan tata nama IUPAC, atom karbon dalam cincin yang mengikat substituen diberi nomor terkecil. Menurut IUPAC, benzena dengan satu substituen diberi nama seperti pada senyawa alifatik, sebagai gugus induknya adalah benzena. Benzena dengan gugus alkil sebagai substituen, diklasifikasikan sebagai golongan arena. Penataan nama arena dibagi ke dalam dua golongan berdasarkan panjang rantai alkil. Jika gugus alkil berukuran kecil (atom C6) maka gugus alkil diambil sebagai substituen dan benzena sebagai induknya. Jika gugus alkil berukuran besar (atom C6) maka benzena dinyatakan sebagai substituen dan alkil sebagai rantai induknya. Benzena sebagai substituen diberi nama fenil– (C6 H5–, disingkat – ph). Benzena dengan dua gugus substituen diberi nama dengan awalan: orto– (o–), meta– (m–), dan para– (p–). rto– diterapkan terhadap substituen berdampingan (posisi 1 dan 2), meta– untuk posisi 1 dan 3, dan para– untuk substituen dengan posisi 1 dan 4. Jika gugus substituen sebanyak tiga atau lebih, penataan nama menggunakan penomoran dan ditulis secara alfabet. Nomor terkecil diberikan kepada gugus fungsional (alkohol, aldehida, atau karboksilat) atau gugus dengan nomor paling kecil. Sedangkan jika terdapat tiga substituen atau lebih pada cincin benzena, maka sistem o, m, p tidak dapat diterapkan lagi dan hanya dapat dinyatakan dengan angka. Semua senyawa aromatis berdasarkan benzen, C 6H6, yang memiliki enam karbon. Setiap sudut dari segienam memiliki atom karbon yang terikat dengan hidrogen. 6
Ibid hal 76
8
1.
Kasus dimana penamaan didasarkan pada benzen.
a.
Klorobenzen
Ini merupakan contoh sederhana dimana sebuah halogen terikat pada cincin benzen. Penamaan sudah sangat jelas. Penyederhanaannya menjadi C 6H5Cl. Sehingga dapat dinamakan fenilklorida.
b.
Nitrobenzen
Golongan nitro, NO2, terikat pada rantai benzen. Formula sederhananya C6H5 NO2.
c.
Metilbenzen
Satu lagi nama yang jelas. Benzen dengan metil terikat padanya. Golongan alkil yang lain juga mengikuti cara penamaan yang sama. Contoh, etilbenzen. Nama lama dari metilbenzen adalah toluene. Formula sederhananya C 6H5CH3.
d.
(Klorometil)benzen
Variasi dari metilbenzen dimana satu atom hidrogen digantikan dengan atom klorida. Perhatikan tanda dalam kurung , (klorometil) . Ini agar dapat dimengerti bahwa klorin adalah bagian
dari metil dan bukan berikatan dengan cincin. Jika lebih dari satu hidrogen digantikan dengan klorin, penamaan akan menjadi (diklorometil)benzena atau (triklorometil) benzen.
8
e.
asam benzoik (benzenacarboxylic acid)
Asam benzoik merupakan nama lama, namun masih umum digunakan lebih mudah diucapkan dan ditulis. Apapun sebutannya terdapat asam karboksilik, -COOH, terikat pada cincin benzen. 7
3. MODEL RESONANSI BENZENA
Model Kekule untuk struktur benzena, hampir benar, tetapi tidak seluruhnya benar. Kita mengenal struktur Kekule bahwa dua struktur Kekule untuk benzena berbeda hanya dalam susunan elektronnya ; Semua atom mempunyai kedudukan yang sama pada
kedua struktur tersebut. Ini adalah tepat seperti halnya resonansi.Untuk mengungkapkan model benzena dengan cara lain, sebagai hibrida resonansi, benzena lebih mantap dibandingkan atom penyumbangnya,maka model kekule untuk mendeskripsikannya yaitu : − Panjang ikatan karbon-karbon pada benzena adalah sama, yaitu:
pertengahan antara panjang ikatan tunggal dan ikatan rangkap.
7
http://tuanpitri.com/tag/makalah-senyawaaromatik ,pitria,16/05/2009
8
− Panjang ikatan rangkap C = C adalah 1,34 Å ikatan tunggal C – C
adalah 1,53 Å. − Apabila benzena dianggap mempunyai 3 ikatan rangkap dan 3 ikatan
tunggal seperti pada struktur Kekulé, maka akan didapati 3 ikatan yang pendek (1,34 Å) dan 3 ikatan yang panjang (1,53 Å). Akan tetapi analisis dengan difraksi sinar-X menunjukkan bahwa panjang ikatan C – C pada benzena sama, yaitu 1,39 Å. 8
4. KESTABILAN BENZENA DAN SIFAT FISIKA-KIMIA NYA
a. Kestabilan Benzena Berbeda dengan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan rangkap lainnya, benzena tidak mudah mengalami reaksi adisi
Reagen
KMnO4 encer Br 2/CCl4 (dlm gelap) HI
8
Sikloheksena
Benzena
Terjadi oksidasi, cepat
Tidak bereaksi
Terjadi Adisi, cepat
Tidak bereaksi
Terjadi Adisi, cepat
Tidak bereaksi
Harold Hart, Op cit hal 93-94
8
Terjadi H2 + Ni
hidrogenasi,Terjadi
hidrogenasi,
25oC,
lambat,
20 lb/in.2
100-200oC, 1500 lb/in.2
Kestabilan cincin benzena secara kuantitatif dapat dilihat dari panas hidrogenasi dan pembakarannya.
Panas hidrogenasi dan pembakaran benzena lebih rendah dari pada harga perhitungan. b. Sifat Fisika dan Kimia nya Sifat Fisik:
−
Zat cair tidak berwarna.
−
Memiliki bau yang khas.
−
Menguap.
−
Benzena digunakan sebagai pelarut.
−
Tidak larut dalam pelarut polar seperti air air, tetapi larut
dalam pelarut yang kurang polar atau nonpolar, seperti eter dan tetraklorometan. −
Larut dalam berbagai pelarut organik.
−
Benzena dapat membentuk campuran azeotrop dengan air.
−
Densitas : 0,88.
Sifat Kimia:
−
Bersifat bersifat toksik-karsinogenik (hati-hati menggunakan
benzena sebagai pelarut, hanya gunakan apabila tidak ada alternatif lain misalnya toluene). −
Merupakan senyawa nonpolar.
8
−
Tidak begitu reaktif, tapi mudah terbakar.
−
Lebih mudah mengalami reaksi substitusi dari pada adisi. 9
No.
Nama
Titik Leleh
Titik Didih
1
BENZENA
5,5
80
2
TOLUENA
- 95
111
3
o-XILENA
- 25
144
4
m-XILENA
- 48
139
5
p-XILENA
13
138
IV.
PENUTUP Kesimpulan
Kesimpulan dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa senyawa benzena yang mempunyai enam atom karbon (C) dan mempunyai derajat ketidakjenuhan yang tinggi. Senyawa benzena memiliki tiga buah ikatan tunggal dan rangkap dan membentuk cincin yangikatannya berselang-seling. Senyawa benzena dan turunannya termasuk senyawa aromatik yang dulu dikarenakan aromanya dan sekarang dapat ditentukan oleh struktur dan sifat fisika kimianya. Ikatan rangkap pada benzena berbeda dengan ikatan rangkap pada alkena, karena ikaan rangkap pada benzena tidak mengalami reaksi adisi. Menurut Friedrich August Kekule, keenam atom karbon pada benzena tersusun secara siklik membentuk segienam beraturan dengan sudut ikatan masing-masing 120°. ikatan karbon-karbon pada molekul benzena berada di antara ikatan rangkap dua dan ikatan tunggal karena terkonjugasi. Di samping benzena dan turunannya, ada beberapa jenis 9
Ralph J. Fessenden dan Joan S. Fessenden, Op cit hal 454-455
8
senyawa lain yang menunjukkan sifat aromatik, yaitu mempunyai ketidakjenuhan tinggi dan tidak menunjukkan reaksi-reaksi seperti alkena. Pada umumnya benzena digunakan sebagai pelarut dan namun ada juga yang berfungsi sebagai obat, pengawet makanan dan sebagainya. Sedang dampak senyawa benzena karena sangat beracun dapat menyebabkan kanker bahkan kematian apabila terhirup dengan konsentrasi tinggi.
Daftar Pustaka
1. 2. Fessenden,Ralph J. Dan Joan S. Fessenden, 1982, Kimia Organik , Jakarta: Erlangga. 2. Tim Dosen Universitas Airlangga, 2009, Senyawa Organik , Surabaya: Universitas Airlangga. 3. http://id.wikipedia.org 4. http://tuanpitri.com/tag/makalah-senyawa-aromatik 5. Sitorus,Marham, 2010, Kimia Organik Umum, Yogyakarta : Graha Ilmu 6. Sarker,Satyajit D dan Lutfun Nahar, 2007, Kimia Untuk Mahasiswa Farmasi, Yogyakarta : Pustaka Pelajar
8
