PROSES NITRASI
A.
DEFINISI Nitrasi diartikan sebagai reaksi terbentuknya t erbentuknya senyawa nitro atau masuknya gugus nitro pada suatu senyawa. Biasanya dilakukan dengan campuran asam sulfat dan asam nitrat. Guna asam asam sulfat dalam nitrasi ini adalah sebagai zat penarik air (pada reaksi nitrasi terbentuk air), sehingga reaksi berlangsung sampai berakhir. Nitrasi merupakan reaksi isotherm, zat – zat – zat zat yang hasilnya dapat meledak, karena itu orang harus berhati – hati, terutama dalam menjaga suhu reaksi, untuk mencegah bahaya kebakaran dan peledakan. Nitrat dapat dibedakan menjadi 2 macam : pembuatan senyawa nitro (nitrobenzene) dan pembuatan ester – nitrat – nitrat ( gliseril trinitrat / nitrogliserin ). Dalam senyawa nitro, atom N langsung la ngsung bergandengan dengan atom C, sedangkan dalam ester – ester – nitrat atom N bergandengan dengan atom O. Ikatan gugus NO2 pada senyawa nitro dapat berupa : 1.-C-NO2
: disebut senyawa nitro
contoh : parafin 2.-O-NO2
+ HNO3
→ Nitroparafin
: disebut senyawa nitrat
contoh : gliserol + 3HNO3 →glseril trinitrat 3.-N-NO2
+ 3H2O
: disebut senyawa nitriamin
contoh : guanidine + HNO3 → nitroguanidine
Reaksi pembentukan sentawa nitro dapat berupa : 1. Reaksi substitusi terhadap: a. hidrogen (-H) CH4 + HNO3 →H3CNO2 + H2O b. klorida RCl
+ H20
(-Cl)
+ AgNO3 →AgCl + RNO2
c. sulfonat 2. Reaksi adisi ikatan rangkap
+ H2O
B. BAHAN PENITRASI
Senyawa penitrasi antara lain : 1.
Asam nitrat : HNO3 Pemakaian dapat berbentuk :
2.
cair berasap ( ada NO2 bebas )
cair pekat
cair encer
gas/uap
Asam nitrat dengan pengikat air Zat pengolah golongan ini digunakan untuk nitrasi fase cair. Pengikat air yang digunakan dapa berupa asam sulfat, asam phospat, dan anhidrida asam. contoh pengikat air : asam sulfat, asam phosfat, dan anhidrida asetat.
3. NO2, N2O4 zat dipakai untuk fase gas.
C. BAHAN YANG DINITRASI
Zat yang dapat dinitrasi antara lain : 1.
Parafin
Umumnya reaksi dilaksanakan pada fasa gas, reaksi berlansung melalui mekanisme radikal bebas. Hasil dari nitrasi parafin adalah Nitroparafin. Haasil samping berupa alkohol, aldehid, olefin. Proses dilaksanakan pada suhu 350-450 derajat celcius 2.
Olefin
Nitrasi olefin berlangsung secara adisi. Reaksi pada umumnya berlangsung pada fase gas. Hasil nitrasi adalah Nitroalkohol. Apabila nitrasi berlanjut, maka menghasilkan produk bermacam-macam, karena senyawa nitroalkohol memiliki gugus -OH dan NO2 3.
Aromatik dan turunannya
Umumnya berlangsung
pada fase cair. Senyawa aromatik yang biasa di
nitrasi dalam industri adalah benzena beserta turunannya, naftalen, dan turunannya. 4.
Alkohol
Nitrasi berlangsung fase cair. 5.
Senyawa nitrogen
D. PEMBUATAN NITROBENZENE
Benzen merupakan senyawa aromatik paling sederhana yang memiliki bau khas dan memiliki rumus struktur C6H6. Benzen berwujud cair pada suhu kamar, sangat mudah menguap, dan bersifat racun dan karsinogen, dan dapat merusak saluran pernafasan. Benzen bersifat tidak reaktif, mudah terbakar, sukar mengalami reaksi adisi, tetapi mudah mengalami reaksi substitusi. Benzen tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti dietil eter, karbon tetra klorida, atau heksana. Benzen sendiri digunakan secara meluas sebagai pelarut. Benzen meleleh pada suhu 5,5oC, sedangkan titik didihnya 80 oC. Benzen mudah terbakar dan harus ditangani dengan hati-hati.
Reaksi yang paling umum pada senyawa aromatik ini adalah substitusi atom atau gugus lain terhadap hidrogen pada cincin. Reaksi kebanyakan berlangsung pada suhu 0 – 50oC. Nitrobenzen merupakan senyawa turunan benzen. Nitrobenzen dapat dibuat dengan mereaksikan benzen dengan asam nitrat dengan bantuan asam sulfat pekat sebagai katalisator. Reaksi tanpa katalis akan berjalan lambat. Katalis bertindak sebagai asam lewis yang akan mengubah elektrofil lemah menjadi elektrofil kuat. Ion nitronium (NO2 + dari HNO3) merupakan elektrofil pada proses ini. Adanya substituen lain pada cincin aromatic sebelum dinitrasi dapat mempercepat reaksi dan ada juga yang memperlambat reaksi. Substituen CH3 akan mempercepat reaksi, karena ia akan membuat cincin lebih reaktif, sedangkan substituen Cl- dapat memperlambat nitrasi.
Nitrasi aromatic melalui 2 tahap, yaitu :
• Tahap 1 (Tahap lambat) Serangan elektrofilik, dimana yang bertindak sebagai elektrofilnya adalah NO 2+ • Tahap 2 (Tahap cepat) Hasil serangan pertama berupa ion benzenonium yang mengalami pelepasan H + dengan cepat. H+ ini bergabung dengan HSO 4- menghasilkan kembali katalis H2SO4. Rumus struktur nitrobenzene :
Rumus molekulnya : C6H5 – NO2
MEKANISME UNTUK NITRASI BENZENE Langkah 1:
Asam / basa reaksi. Protonasi gugus hidroksi dari asam nitrat. Ini memberikan kelompok yang lebih baik meninggalkan. ..... Langkah 2:
Kehilangan kelompok meninggalkan, sebuah molekul air menyediakan ion nitronium, yang elektrofil reaktif. Langkah 3:
Ion nitronium elektrofilik bereaksi dengan nukleofilik C = C dari aren tersebut. Ini adalah tingkat yang menentukan langkah karena menghancurkan Aromatisitas dari aren tersebut. Langkah 4:
Air berfungsi sebagai dasar untuk menghapus proton dari sp 3 C menyandang nitrokelompok dan reformasi C = C dan sistem aromatik.
Manfaat Nitrobenzen dalam industri :
• Pembuatan aniline • Bahan pokok industri celup • Sebagai wangi-wangian sabun yang cukup murah harganya
E. APLIKASI DALAM INDUSTRI
Ada banyak aplikasi industri utama nitrasi dalam art i sempit, yang paling penting adalah untuk dengan volume produksi senyawa nitroaromatic seperti nitrobenzena . Reaksi nitrasi yang terutama digunakan untuk produksi bahan peledak, misalnya konversi guanidin ke nitroguanidine dan konversi toluena ke trinitrotoluena . Namun, mereka adalah penting selebar intermediet kimia dan prekursor . Jutaan ton nitroaromatics diproduksi setiap tahunnya. Kegunaan proses nitrasi pada industri :
1.
Bahan peledak yang berupa senyawa nitrat Contoh : gliseril trinitrat (TNT) dan selulose nitrat
2.
Sebagai senyawa antara untuk pembuatan amina yang disentesa dengan senyawa nitro. Contoh : nitrobenzene direduksi menjadi aniline yang merupakan bahan baku zat warna
3.
Bahan pengoksidasi Contoh : nitrobenzene Proses nitrasi di industri dilakukan proses batch dan kontinyu, yang masing-
masing memiliki kelebihan.
Kelebihan proses batch :
1. Proses batch lebih fleksibel Tiap batch bekerja terpisah dari yang lain (sebelum damn sesudahnya). sehingga tidak tegantung. Maka kapasitas tidak harus persis dengan batch sebelum dan sesudahnya. Proses batch dapat dipakai untuk memulai senyawa baru atau pilot plant. 2. Penggunaan tenaga Proses membutuhkan tenaga lebigh besar dari pada proses kontinyu. Hal ini dapat diatasi dengan kapasitas yang besar, Misalnya pada produksi nitrogloiserin dan nitrtotoluena.
Kelebihan proses kontinyu :
1. Harga peralatan murah Untuk kapasitas yang sama, proses kontinyu memerlukan peralatan yang lebih kecil daripada proses batch.Karena ukuran yang lebih kecil maka dapat digunakan peralatan yang lebih baik. 2. Bahaya lebih kecil Karena bahan lebih sedikit, tenaga sedikit kontrol lebih mudah.
