LAPORAN PRAKTIKUM PROSES KIMIA MATERI : SINTESIS BENZIL ALKOHOL DAN ASAM BENZOAT
Disusun Oleh : Nama
: Elza Jamayanti
NIM
: 011400379
Jurusan
: Teknokimia Nuklir
Kelompok
: 1
Rekan Kerja
: 1. Eka Maretami 2. Nisa Akmalia 3. Rizky D Fitrianto
Dosen
: Rizky Anugrah, S.ST
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR BADAN TENAGA NUKLIR NASIONAL YOGYAKARTA 2016
SINTESIS BENZIL ALKOHOL DAN ASAM BENZOAT I.
TUJUAN
1. Menentukan efisiensi proses pembuatan benzil alkohol dan asam benzoat dengan reaksi Cannizzaro 2. Menyusun neraca massa pembuatan benzil alkohol dan asam benzoat dengan reaksi Cannizzaro II.
DASAR TEORI
Asam benzoat (C6H5COOH) merupakan padatan bersifat asam dan berwarna putih dengan berat molekul sebesar 122,12 g/mol. Massa jenis dari asam benzoat adalah 1,27 gram/cm3. Asam benzoat ini memiliki titik didih sebesar 249 oC dan titik leleh sebesar 122,4oC. Asam benzoat ini sangat sedikit larut dalam air (Anonim, 2014). Adapun struktur dari asam benzoat adalah sebagai berikut: O OH
Gambar 1. Struktur Asam Benzoat Benzil Alkohol (C 6H5CH2OH) merupakan cairan tak berwarna dan berbau dengan berat molekul sebesar 108,14 g/mol. Massa jenis dari benzil alkohol adalah 1,04 gram/cm3. Benzil alkohol ini memiliki titik didih sebesar 205,3 oC dan titik lelehnya -15,2oC. Benzil alkohol larut dalam dietil eter, etanol dan aseton. Benzil alkohol larut sebagian dalam air dingin (Anonim, 2014). Adapun struktur dari benzil alkohol adalah sebagai berikut: OH
Gambar 2. Struktur Benzil Alkohol Suatu senyawa aldehida aromatik dan alifatik yang tidak memiliki hidrogen α dapat mengalami oksidasi dan reduksi apabila direaksikan dengan NaOH atau basa kuat lainnya. Satu molekul aldehida teroksidasi menjadi asam dan yang lainnya tereduksi menjadi alkohol primer. Reaksi ini dikenal sebagai reaksi Canizzaro. Reaksi Canizzaro melibatkan peralihan hidrida dari molekul aldehida yang tidak memiliki hidrogen α misalnya HCHO, R 3CCHO, ArCHO ke molekul kedua, yaitu baik aldehida yang sama (disproporsionasi) maupun terkadang ke molekul aldehida lain (Canizzaro silang) (March, 2001).
Mekanisme reaksi Canizzaro secara umum dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 3 Mekanisme Reaksi Cannizaro Secara Umum (March, 2001). Reaksi Canizzaro pada suatu aldehida diawali dengan adisi ion OH - ke senyawa aldehid (R-CHO) yang akan menghasilkan senyawa penyumbang hidrida yang baik, dengan kehilangan proton pada larutan basa untuk menghasilkan senyawa di-ion. Hidrida dapat berasal dari senyawa 1 atau 2. Reaksi yang berasal dari hidrida dari senyawa 1 akan diikuti dengan peralihan hidrida secara lambat ke atom karbonil molekul aldehid (R-CHO) kedua sehingga membentuk senyawa 3 dan 4. Reaksi yang berasal dari hidrida senyawa 2 menghasilkan senyawa 5 dan 6. Secara normal, hasil terbaik dari reaksi Canizzaro yang berupa asam dan alkohol primer masing-masing 50%, tetapi hal ini dapat berubah dalam beberapa kasus. Senyawa aldehida yang mengandung suatu gugus OH pada cincin maka kelebihan basa akan mengoksidasi alkohol yang terbentuk dan akan berubah menjadi asam dengan hasil yang lebih tinggi, karena OH - akan tereduksi menjadi H2 (March, 2001).
Reaksi O
-
O
H
H
OH
H
OH O
O H
H2 O
O
H
H
O
H H
+
-
O
O
O
H O
+
H
HO
Cl
O
H
OH
H OH
III.
ALAT DAN BAHAN
Alat yang digunakan antara lain :
Batang pengaduk
Bulb
Corong
Erlenmeyer
Gelas beker
Labu destilasi
Kertas saring
Kondesor Refluks
Heat mantle
Termometer
Bahan yang digunakan antara lain :
KOH
Benzaldehid
Eter
O
+
IV.
MgSO4
HClpekat
Aquades
LANGKAH KERJA
1. Direfluks 16 g (15 mL, 0.15 mol) benzaldehida dan larutan kalium hidroksida (20 gram dalam 90 mL air) hingga mendidih selama 2 jam. 2. Dinginkan campuran reaksitersebut. 3. Ditambahkan air 52.5 mL untuk melarutkan kalium benzoat. 4. Dituangkan larutan kedalam corong pisah. 5. Ditambahkan 15 mL eter. 6. Dikocoklah larutan untuk mengekstrak benzilalkohol dengan eter. 7. Dipisahkan lapisan bawah dan dilakukan ekstraksi dengan eter dua kali masing-masing digunakan 12.5 mL eter. 8. Disimpan fasa berair. 9. Digabungkan ekstrak eter dan diuapkan pelarutny amenggunakan rotary evaporator hingga volume kira-kira 12.5 mL. 10. Didinginkan dan dikocok larutan eter dua kali dengan 2.5 mL natrium metabisulfit jenuh. 11. Dipisahkan larutan eteral, dicuci dengan 5 mL larutan 10% natrium karbonat, kemudian dengan 5 mL air, dan dikeringkan dengan magnesium sulfat anhydrous. 12. Diidentifikasi fraksi benzyl alcohol dengan digunakan uji titik didih. 13. Dituangkan fasa berair kedalam campuran 40 mL asam klorida pekat, 40 mL air dan + 50 gram es. 14. Disaring endapan asam benzoat, dicuci dengan air dingin 15. Dilakukan pemurnian dengan teknik rekristalisasi.
V.
DATA PENGAMATAN
Massa KOH
= 20,0057 gram
Aquades
= 40 ml
Benzildehide
= 20 ml
VI.
Massa Cu2SO4
= 5,0376 gram
Ether hasil destilasi
= 8,3 ml
Benzil alkohol
= 11 ml
Massa asam benzoat
=
PERHITUNGAN
1. Benzildehide Volume
= 20 ml
ρ
= 1,04 g/cm3
= × = 1,04 ⁄ × 20 = 20,8 gram = =
, , ⁄
= 0,196 2. KOH
= =
,7 , ⁄
= 0,356 7 + → 7 + 7 Mula-mula
0,196
0,356
Bereaksi
0,196
0,196
0,196
0,196 (mol)
Sisa
0
0,16
0,196
0,196 (mol)
Berat asam benzoat secara teoritis
(mol)
= Mol x BM asam benzoat = 0,196 mol x 122 gram/mol = 23,912 gram
Berat benzil alkohol secara teoritis
= mol x Mr benzil alkohol = 0,196 mol x 108 gram/mol = 21,168 gram
Berat asam benzoat yang didapat
= 9,659 gram
Berat benzil alkohol yang didapat
= 11 ml x 1,05 g/cm 3 = 11, 55 gram
Randemen benzil alkohol
=
ℎ × 100% ℎ
=
, × 100% ,
= 54,5635 % Randemen asam benzoat
=
× 100%
=
, × 100% ,
= 40,3939 % a. Neraca Massa
1. Skala Lab
Reaktor Reflux (1) Input 1. Benzildehida Massa Benzildehida 2. KOH Massa KOH 3. H2O Massa H2O
Massa Input
Output 1. KOH sisa Massa KOH sisa
= 20,8 gram = 20,0057 gram = 40 gram = Massa benzildehida + KOH + H2O = (20,8 + 20,0057 + 40) gram = 80,8057 gram
= Mol sisa x BM KOH = 0,16 mol x 56,1056 g/mol
= 8,9768 gram 2. H2O Massa H2O input
3. Kalium Benzoat Massa 7
4. Benzil alkohol Massa
Massa output
= Massa H2O output = 40 gram
= Mol 7 x BM 7 = 0,196 mol x 160,2 gram/mol = 31,3992 gram
= Mol C7H8O x BM = 0,196 mol x 108,14 gram/mol = 21,1954 gram = Massa (KOH sisa + H2O+ 7 ) = (8,9768 + 40 + 31,3992) gram = 80,376 gram
Input – Output = Akumulasi (80,8057 - 80,376) gram = 0,4297 gram
Reaktor 2
7 + → 7 +
Input 1. Kalium Benzoat Massa 7 Mol 2. HCl Massa HCL
Mol HCl
Massa Input
Output
= 31,3992 gram = 0,196 mol
= Volume x Densitas HCl = 40 ml x 1,19 kg/L x 1 L/1000ml x 1000 gram/1kg = 47,6 gram = massa HCl/BM HCl = 47,6 gram/36,5 gr/mol = 1,304 mol = (Massa 7 + HCl) = ( 31,3992 + 47,6 ) gram = 78,9992 gram
1. Asam Benzoat Massa asam benzoat
2. HCl sisa Mol sisa
Massa
3. KCl Massa
Massa Output
= 0,196 mol x 122 gram/mol = 23,912 gram
= (Mol awal – mol bereaksi = 1,304 mol - 0,196 mol = 1,108 mol = mol x BM = 1,108 mol x 36,5 gram/mol = 40,442 gram = mol x BM KCl = 0,196 mol x 75,6 gram/mol = 14,9 gram = M as.benzoat + HCl sisa + KCl = (23,912 + 40,442 + 14,9) gram = 79,252 gram
Massa Input – Output = Akumulasi (78,9992 - 79,252) gram = -0,2528
VII.
PEMBAHASAN
Reaksi cannizaro merupakan reaksi dimana aldehid-aldehid yang tidak memiliki hidrogen alfa bereaksi dengan basa kuat kemudian mengalami oksidasi dan reduksi secara serentak atau disproporsional yaitu separuh senyawa aldehid tereduksi menghasilkan alkohol primer dan separuh lagi teroksidasi menjadi asam karboksilat. Reaksi inilah yang dimanfaatkan untuk memperoleh asam benzoat yang merupakan golongan asam karboksilat dan memperoleh benzil alkohol yang merupakan golongan alkohol. Aldehid yang digunakan pada praktikum ini ialah benzaldehida. Dimana benzaldehida merupakan senyawa aldehida siklik yang tidak memiliki hidrogen alfa. Basa kuat yang digunakan adalah KOH. Benzaldehid dan KOH direaksikan pada proses reflux yang berlangsung selama 2 jam. Proses reflux bertujuan untuk mengoptimalkan proses reaksi sehingga dapat menghasilkan produk yaitu benzil alkohol dan asam benzoat dengan efisiensi yang tinggi. Prinsip kerja reflux adalah mengisolasi senyawa yang dihasilkan karena benzil alkohol bersifat volatil (mudah menguap), sehingga dengan adanya
kondensor reflux maka uap yang didinginkan akan jatuh kembali ke labu didih. Nukleofil OH yang memiliki ion negatif akan menuju atom C postif pada gugus aldehid sehingga OH masuk pada gugus aldehid tersebut. Kemudian sepasang elektron ikatan menyumbangkan elektronnya ke atom O pada gugus aldehid sehingga atom O bersifat negatif dan akan menuju elektrofilik K yang bersifat positif sehingga menghasilkan produk akhir yaitu benzil alkohol. Sedangkan sepasang elektron bebas dari atom O menyumbangkan elektronnya ke atom C pada gugus aldehid sehingga atom C akan menuju atom H dari HCl yang bersifat elektropositif sehingga menghasilkan produk akhir berupa asam benzoat dan KCl. Hasil dari reflux ditambahkan air secukupnya, penambahan air bertujuan untuk melarutkan endapan kalium benzoat. Proses selanjutnya ialah ekstraksi, dimana produk berupa kalium benzoat dan benzil alkohol hasil reflux dipisahkan dengan menggunakan corong pemisah. Pemisahan tersebut merupakan ekstraksi cair-cair. Ekstraksi cair-cair adalah suatu teknik dalam suatu larutan (dalam air) dengan suatu pelarut kedua (organik), yang tidak dapat saling bercampur dan menimbulkan perpindahan satu atau lebih zat terlarut
(solute)
kedalam
fase
yang
kedua.
Tekniknya
cukup
dengan
menambahkan pelarut pengekstrak yang tidak bercampur yang tidak tercampur dengan pelarut pertama melalui corong pemisah, kemudian dilakukan pengocokan sampai terjadi kesetimbangan konsentrasi solut pada kedua pelarut. Setelah didiamkan beberapa saat akan terbentuk dua lapisan dan lapisan yang berada di bawah dengan kerapatan lebih besar. Pelarut yang digunakan pada proses ektraksi ini ialah eter. Eter akan memisahkan kalium benzoat dan benzilalkohol, dimana eter merupakan senyawa nonpolar yang dapat melarutkan benzilakohol yang bersifat semipolar. Sedangkan kalium benzoat bersifat polar (fasa cair) akan terpisah dengan campuran fasa organik (eter dan benzil alkohol). Kemudian akan terlihat dua lapisan larutan, lapisan bawah merupakan fasa cair dan lapisan atas merupakan fasa organik. Hal ini dikarenakan densitas fasa cair lebih besar dibandingkan densitas fasa organik. Campuran benzil alkohol dan eter dipisahkan dengan proses destilasi. Destilasi merupakan proses pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih dari kedua larutan. Larutan campuran benzilalkohol dan eter dipanaskan, maka molekul pada larutan eter yang memiliki titik uap yang lebih rendah dibandingkan benzilalkohol akan menguap. Dietil eter memiliki titip uap sebesar 34,6ºC, sedangkan benzilalkohol
memiliki titik uap sebesar 204-207ºC. Uap-uap eter tersebut akan terkondensasi dan mengalir melalui kondensor menuju erlenmeyer sebagai penampung. Pada fasa cair, kalium benzoat direaksikan dengan HCl pekat. Sebelum ditambahkan HCl pekat, batu es ditambahkan pada larutan kalium benzoat. Penambahan batu es ini bertujuan untuk menghindari kontaminan dari lingkungan sehingga proses yang terjadi adalah proses pengendapan asam benzoat. Asam klorida pekat bertujuan agar terjadi kondensasi dan pembentukan endapan asam benzoat. Pencucian endapan asam benzoat dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa garam KCl
dan
pengotor
lainnya.
Endapan
asam
benzoat
tersebut
kemudian
direkristalisasi dengan menggunakan air panas. Rekristalisasi bertujuan untuk memperoleh suatu senyawa yang murni dengan cara melarutkan endapan dalam pelarutnya berupa air, kemudian mengkristalkan kembali asam benzoat sehingga pengotor atau bahan-bahan yang lain akan terpisah. Berdasarkan data pengamatan serta perhitungan, randemen terbentuknya benzil alkohol dan asam benzoat secara berturut-turut adalah 54,56% dan 40,39%. Rendemen adalah perbandingan jumlah (kuantitas) suatu yang dihasilkan dari proses pada reaksi cannizaro. Randemen menggunakan satuan persen (%). Semakin tinggi nilai randemen yang dihasilkan menandakan nilai asam benzoat dan benzil alkohol yang dihasilkan semakin banyak. Secara kualitatif, benzil alkohol yang dihasilkan berwarna kekuning-kuningan. Benzil alkohol memiliki karakteristik yakni tidak berwarna. Perbedaan warna benzil alkohol kemungkinan disebabkan karena kemurnian benzil alkohol yang dihasilkan tidak 100% dan masih terdapat bahan-bahan lain yang bercampur pada zat ini.
VIII.
KESIMPULAN
1. Reaksi cannizaro merupakan reaksi dimana aldehid-aldehid yang tidak memiliki hidrogen alfa bereaksi dengan basa kuat kemudian mengalami oksidasi dan reduksi secara serentak atau disproporsional yaitu separuh senyawa aldehid tereduksi menghasilkan alkohol primer dan separuh lagi teroksidasi menjadi asam karboksilat. 2. Reaksi cannizaro pada praktikum ini menghasilkan benzil alkohol dan asam benzoat. 3. Randemen asam benzoat yang dihasilkan sebesar 40,39% dan benzil alkohol sebesar 54,56%.
IX.
SARAN
1. Uji titik didih benzil alkohol tidak dapat dilakukan pada proses ini karena larutan yang dihasilkan tumpah oleh kesalahan praktikan. Sebaiknya pada saat praktikum, larutan yang dihasilkan langsung dianalisis. Akan tetapi, dengan terbatasnya waktu kerja di laboratorium mengharuskan praktikan bekerja keesokan harinya.
X.
DAFTAR PUSTAKA
March, J. 2001. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. Fifth Edition. John Wiley & Sons, Inc. New York.
http://download-filepdf.blogspot.co.id/2015/05/pembuatan-benzil-alkohol-danasam.html (diakses pada 27 Desember 2016) https://aisyiahrestu.wordpress.com/ekstraksi-pelarut/ (diakses pada 27 Desember 2016)
Yogyakarta, 28 Desember 2016 Asisten Pembimbing
Praktikan
Rizky Anugrah, S.ST
Elza Jamayanti
