Paraf Asisten
LAPORAN PRAKTIKUM SINTESIS SENYAWA ORGANIK Judul
: Reaksi Pembuatan Alkena dengan Dehidrasi Alkohol
Tujuan Percobaan
:
1. Mempelajari reaksi dehidrasi dari suatu alkohol untuk menghasilkan senyawa dengan ikatan rangkap 2. Mengidentifikasi senyawa dengan ikatan rangkap Pendahuluan Alkohol merupakan suatu kelompok senyawa yang mengandung satu atau lebih gugus fungsi hidroksil (-OH) pada senyawa alkana. Alkohol memiliki rumus umum R-OH yaitu alkil alifatik ataupun siklik yang mengikat gugus -OH. Alkohol dapat diubah dari dan ke banyak tipe senyawa lain. Reaksi dengan alkohol akan menghasilkan 2 macam senyawa. Reaksi tersebut dapat menghasilkan senyawa yang mengandung ikatan R-O atau menghasilkan senyawa yang mengandung ikatan O-H (Fessenden, 1998). Alkohol berdasarkan jenisnya dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu alkohol primer, sekunder, dan tersier. Alkohol primer yaitu alkohol yang memiliki gugus -OH yang terletak pada atom C primer yang terikat langsung pada satu atom karbon yang lain. Contohnya adalah noktanol. H3C
OH
Alkohol sekunder merupakan alkohol yang memiliki gugus -OH yang terletak pada atom C sekunder yang terikat pada 2 atom C yang lain. Contohnya adalah sikloheksanol. OH
Alkohol tersier adalah alkohol yang memiliki gugus -OH yang terletak pada atom C tersier yang terikat langsung pada 3 atom C yang lain. Contohnya adalah 2-metil-2-heksanol. H3C
H3C
OH CH3
(Suminar, 1990). Alkohol termasuk senyawa penting dalam kehidupan sehari-hari karena dapat digunakan sebagai zat pembunuh kuman, bahan bakar, maupun pelarut berbagai zat. Alkohol digunakan sebagai pelarut dan reagensia dalam dunia industri. Alkohol mempunyai titik didih yang lebih tinggi dibandingkan alkana dengan jumlah atom C yang sama, karena molekul alkohol dapat membentuk ikatan hidrogen. Kelarutan alkohol dipengaruhi oleh panjang pendeknya gugus alkil yang dimiliki, banyaknya cabang, dan banyaknya gugus hidroksil yang terikat pada atom karbon yang berkaitan dengan kekuatan ikatan hidrogen. Pengaruh banyaknya cabang pada kelarutan alkohol yaitu semakin banyak cabang, maka semakin rendah titik didihnya (Suminar, 1990). Alkena termasuk golongan hidrokarbon yang memiliki satu atau lebih ikatan rangkap dua antara dua atom C yang berdampingan. Alkena juga sering disebut sebagai hidrokarbon tak jenuh. Alkena mempunyai dua jenis ikatan yaitu ikatan sigma (σ) dan ikatan phi (π). Alkena merupakan senyawa yang relatif stabil, tetapi lebih reaktif jika dibandingkan dengan alkana karena pada alkena terdapat ikatan rangkap antar karbon-karbon (C=C). Ikatan rangkap pada alkena memiliki kekuatan yang lebih dari ikatan tunggal pada alkana. Reaksi pada alkena sebagian besar terjadi pada ikatan rangkap yang dimilikinya dan dua ikatan tunggal akan dihasilkan (Wade, 2006). Alkohol dapat mengalami reaksi eliminasi membentuk alkena yaitu dengan hilangnya gugus -OH dari suatu karbon dan H dari karbon di dekatnya. Reaksi eliminasi alkohol melepaskan H2O yang disebut juga sebagai reaksi dehidrasi. Dehidrasi alkohol membutuhkan suatu katalis asam dan panas. Asam sulfat (H2SO4) dan Asam fosfat (H3PO4) adalah katalis asam yang umum digunakan. Katalis ini tidak hanya bersifat asam, tetapi juga merupakan agen pengoksidasi kuat. Katalis ini mengoksidasi beberapa alkohol menjadi karbon dioksida dan disaat yang sama tereduksi dengan sendirinya menjadi sulfur oksida. Contoh reaksi dehidrasi alkohol dengan katalis asam sulfat yaitu :
H3C
H2 C
H C
CH3
H2SO4 Δ
H3C
C H
C H
CH3
OH
Asam sulfat pekat merupakan sebuah katalis sehingga biasanya dituliskan diatas tanda panah bukan disebelah kanan atau kiri persamaan reaksi (Wade, 2006). Dehidrasi alkohol dimulai dengan asam yang melakukan protonasi, mengubah gugus pergi (leaving group) yang buruk yaitu -OH menjadi gugus pergi yang baik yaitu H2O. H2O akan pergi meninggalkan karbokation. Basa pada campuran (air adalah basa pada konsentrasi
tertinggi), memindahkan satu proton dari karbon β (karbon yang berdekatan dengan karbokation) membentuk alkena dan katalis asam akan terbentuk kembali. Reaksi dehidrasi alkohol termasuk dalam reaksi E1. Ketika lebih dari 1 produk terbentuk, maka produk mayor adalah alkena yang lebih tersubtitusi karena alkena yang lebih tersubtitusi sifatnya lebih stabil (Bruice, 2001). Dehidrasi alkohol 2° dan alkohol 3° adalah reaksi E1 (eliminasi 1) yang melibatkan pembentukan karbokation, sedangkan dehidrasi alkohol 1° adalah reaksi E2 (eliminasi 2). Reaksi E2 terjadi pada satu tahap, yaitu tahap pertama asam akan memprotonasi oksigen dari alkohol, proton diambil oleh basa (H2SO4-) dan secara simultan membentuk ikatan rangkap karbon-karbon (C=C) melalui hilangnya molekul air (Hoffman, 2004). Hilangnya H2O diikuti dengan hilangnya proton akan menghasilkan alkena. Kesetimbangan diarahkan ke kanan dilakukan dengan destilasi produk dari reaksi campuran atau penambahan suatu agen dehidrasi untuk menghilangkan air. Alkohol dicampurkan dengan asam sebagai agen dehidrasi, kemudian dididihkan. Alkena mendidih pada suhu yang lebih rendah daripada alkohol karena adanya ikatan hidrogen pada alkohol. Alkena adalah hasil dari destilasi (Wade, 2006). Contohnya yaitu etanol dipanaskan bersama dengan asam sulfat berlebihan pada suhu 170oC. Gas-gas yang dihasilkan dilewatkan kedalam larutan natrium hidroksida untuk menghilangkan karbondioksida dan sulfur dioksida yang dihasilkan dari reaksi-reaksi sampingan. Etena yang dihasilkan terkumpul diatas air. Reaksi dehidrasi alkohol yang menghasilkan lebih dari satu produk, maka hasil utama dapat diramalkan berdasarkan kaidah Zaitsev yaitu alkena yang lebih tersubstitusi dihasilkan lebih banyak daripada alkena yang kurang tersubstitusi (Hoffman, 2004). Mekanisme Reaksi Mekanisme reaksi sintesis yang mungkin terjadi dalam percobaan ini adalah: OH H2SO4
Step 1
Step 2
Step 3
Alat Alat yang digunakan dalam praktikum reaksi pembuatan alkena dengan dehidrasi alkohol adalah set alat destilasi, pemanas listrik, gelas ukur 50 ml, thermometer, pipet mohr, piknometer, penangas air. Bahan Bahan yang digunakan dalam praktikum reaksi pembuatan alkena dengan dehidrasi alkohol adalah H2SO4 pekat, 2-heksanol atau sikloheksanol, 2-metil-2-butanol, MgSO4 anhidrat, larutan 5% Br2 dalam n-oktanol. Prosedur Kerja -
Skema kerja 20 mL Sikloheksanol
-
-
Dimasukkan ke dalam labu destilasi 100 mL Ditambahkan beberapa potong batu didih dan ditambahkan tetes demi
-
tetes 3,3 mL H2SO4 pekat kedalam labu sambil selalu digoyang Didistilasi campuran secara perlahan-lahan di atas pengangas listrik dan
-
dihentikan saat suhu mencapai 900C Ditambah 1 g MgSO4 anhidrat pada distilat yang diperoleh dan dipisah
-
cairannya dengan didekantasi secara hati-hati Diidentifikasi distilat yang diperoleh dengan mengukur titik didihnya,
massa jenisnya dan ikatan rangkapnya - Dibandingkan hasilnya dengan alkohol yang digunakan. Hasil Prosedur kerja Siapkan satu set alat destilasi, gunakan labu destilasi 100 mL dan hubungkan dengan air
pendingin, gunakan labu erlenmeyer yang ditaruh dalam es sebagai penampung distilat. Masukkan 20 mL sikloheksanol ke dalam labu destilasi, tambahkan beberapa potong batu didih, kemudian tambahkan tetes demi tetes 3,3 mL H2SO4 pekat ke dalam labu sambil selalu digoyang, kemudian destilasi campuran secara perlahan-lahan diatas pemanas listrik dan hentikan destilasi saat suhunya 90 0C. Tambahkan 1 g MgSO4 anhidrat pada distilat yang diperoleh dan pisahkan cairannya dengan dekantasi secara hati-hati. Identifikasilah destilat yang diperoleh pada prosedur diatas dengan mengukur titik didihnya, massa jenisnya dan identifikasi ikatan rangkapnya (melalui reaksi dengan brom atau oksidasi dengan KMnO4), bandingkan hasilnya dengan alkohol yang digunakan (secara literatur). Waktu yang dibutuhkan Perlakuan Preparasi set alat destilasi dan bahan Mencampurkan sikloheksanol dengan H2SO4 Destilasi campuran hingga suhu 900C Penambahan MgSO4 anhidrat pada destilat dan
Waktu 20 menit 10 menit 1 jam 30 menit 20 menit
dekantasi Identifikasi dengan mengukur titik didih dan massa
20 menit
jenis destilat Identifikasi ikatan rangkap destilat Total
20 menit 3 jam
Data dan Perhitungan a. Data Bahan
Perlakuan
20 mL sikloheksanol
Ditambah 3,3 mL H2SO4 pekat
Larutan berwarna hitam pekat
Dipanaskan hingga suhu 900C
Larutan tidak berwarna Larutan tidak berwarna 2 mL (Sikloheksena) Larutan tidak berwarna 2 mL (Sikloheksena)
Ditambahkan 2.33 g MgSO4 anhidrat dan didekantasi Ditambah 65 tetes larutan Br2
Ditambah 2 tetes KMnO4
Hasil Larutan tidak berwarna berubah menjadi hijau kekuningan yang kemudian berubah menjadi hitam pekat Larutan menguap dan kemudian uapnya segera menjadi cair kembali (larutan tidak berwarna) Larutan tidak berwarna (Sikloheksena) Terbentuk 2 fase berwarna Bawah: tidak berwarna Atas : putih keruh Terbentuk endapan coklat
Sikloheksanol
Ditambah 60 tetes larutan Br2
Sikloheksanol
Ditambah 2 tetes KMnO4
Sikloheksena
Diuji titik didihnya
Terbentuk 2 fase Bawah : berwarna kuning cerah Atas : putih keruh Terbentuk endapan merah kecoklatan dan larutan merah kecoklatan 850C
b. Perhitungan ρ sikloheksanol
= 0,95 g/mL
ρ sikloheksena = 0,81 g/mL
Mr sikloheksanol = 100 g/mol
Mr sikloheksena = 82 g/mol
V sikloheksanol = 20 mL
Vsikloheksena = 10 mL
m=ρ ×V
m=0,95
g × 20 mL mL
m=19 g mol=
mol=
m Mr 19 g g 100 mol
mol=0,19 mol C₆H₁₁OH
+
H₂SO₄ -
C₆H₁₀
M
0,19 mol
R
0,19 mol
0,19 mol
0,19 mol
S
-
0,19 mol
0,19 mol
Sikloheksena, mol=0,19 mol mol=
m , m=mol × Mr Mr
-
m=0,19 mol × 82
g mol
m=15,58 g
V=
V=
m ρ 15,58 g ,V =19,23 mL g 0,81 mL
Randemen=
V percobaan 10 mL ×100 = ×100 =5 2 V teoritis 19,23 mL
Hasil Perlakuan
Penambahan H2SO4 dalam sikloheksanol (larutan tidak berwarna yang berubah menjadi hijau kekuningan yang kemudian berubah menjadi hitam pekat )
Keterangan
Penambahan 1 g MgSO4 anhidrat pada destilat yang diperoleh
Penambahan 3 tetes larutan Br2 setelah pengocokan (sikloheksena membentuk 2 fase bawah tidak berwarna dan atas sedikit keruh keputihan) (sikloheksanol terbentuk 2 fase bawah kuning cerah dan atas putih keruh) Penambahan 2 tetes KMnO4 sikloheksena terbentuk endapan coklat dan larutan tidak berwarna, sikloheksanol terbentuk endapan merah kecoklatan dan larutan berwarna merah kecoklatan Volume / massa hasil percobaan Rendemen Hasil
10 mL / 8.1 g 52 %
Pembahasan Hasil Praktikum sintesis senyawa organik kali ini yaitu mengenai reaksi pembuatan alkena dengan dehidrasi alkohol. Dehidrasi atau pelepasan air merupakan reaksi yang melibatkan terlepasnya H dan OH. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui reaksi dehidrasi alkohol untuk
menghasilkan senyawa dengan ikatan rangkap (alkena). Ikatan rangkap yang terbentuk kemudian diidentifikasi sifat fisik dan kimianya. Dehidrasi alkohol dapat dilakukan dengan cara menambahkan katalis yang berupa asal kuat. Produk dari dehidrasi alkohol adalah golongan alkena. Alkohol yang digunakan adalah alkohol sekunder yaitu sikloheksanol yang direaksikan dengan asam sulfat. Alkohol sekunder (2°) adalah alkohol dengan gugus hidroksil (–OH) terikat pada atom karbon sekunder sehingga proses dehidrasi terjadi pada C sekunder. Atom karbon sekunder adalah atom karbon yang mengikat dua atom karbon lain. Proses pembuatan alkena dapat dilakukan dengan berbagai metode salah satunya adalah dengan menggunakan reaksi dehidrasi alkohol yaitu suatu reaksi penghilangan air. Ikatan rangkap yang diperoleh dari reaksi dehidrasi alkohol dapat diidentifikasi menggunakan uji brom maupun dengan KMnO4. Dehidrasi alkohol ini merupakan 1° adalah reaksi E2. Reaksi E2 terjadi pada satu tahap, yaitu tahap pertama asam akan memprotonasi oksigen dari alkohol, proton diambil oleh basa (H 2SO4-) dan secara simultan membentuk ikatan rangkap karbon-karbon (C=C) melalui hilangnya molekul air. Langkah pertama yang dilakukan yaitu mempersiapkan dan menyusun alat destilasi dan sampel. Sikloheksanol 20 mL dimasukkan dalam labu alas bulat kemudian ditutup agar tidak menguap karena sikloheksanol bersifat volatil. Potongan-potongan batu didih kemudian dimasukkan kedalam labu. Fungsi penambahan batu didih yaitu untuk mengurangi panas dalam larutan akibat reaksi dan mengurangi letupan-letupan pada saat reaksi ataupun proses destilasi. Kemudian sikloheksanol 20 mL direaksikan dengan 3.3 mL H2SO4 tetes demi tetes dalam labu alas bulat sambil digoyang-goyangkan agar tercampur dan larutan menjadi homogen. Penambahan asam sulfat dilakukan tetes demi tetes karena menghindari letupan atau ledakan yang dapat ditimbulkan dari reaksi antara asam sulfat pekat dengan sikloheksanol. Hasil pencampuran kedua senyawa ini yaitu larutan berubah warna menjadi hijau kekuningan kemudian berubah menjadi hitam pekat. Reaksi ini merupakan reaksi eksoterm karena pada saat pencampuran, sistem menghasikan panas. Labu alas bulat yang berisi larutan yang telah homogen kemudian dipasang pada set alat destilasi untuk mendapatkan destilatnya. Prinsip dari destilasi adalah pemisahan senywa dari campurannya berdasarkan perbedaan titik didihnya. Distilasi dilakukan pada suhu sekitar 900C, caranya dengan menaikkan sedikit demi sedikit suhu hingga 900C karena jika langsung 900C selain merusak alat, suhu sistem pada labu alas bulat belum tentu sesuai dengan suhu pada alat. Sikloheksanol memiliki titik didih 161.1oC. Apabila suhu yang dinaikkan hingga suhu diatas 160oC maka larutan yang menguap ialah sikloheksanol.
Selain itu asam sulfat juga dapat bersifat sebagai agen pengoksidasi kuat yang akan menghasilkan produk samping. Proses dari pemanasan yang tinggi membuat produk menjadi tidak murni akibat terbentuk senyawa hasil oksidasi. Reaksi yang terjadi yaitu gugus hidroksil akan terlepas dan atom hidrogen dari karbon terdekatnya juga terlepas yaitu atom H pada atom C nomer 2 membentuk H2O. Zat yang terbentuk adalah alkena karena 2 ikatan kovalen dari 2 atom C yang bersebelahan telah putus, kemudian menjadi ikatan rangkap. Penarikan molekul air dari alkohol diperlukan suatu zat yang bersifat dehidrator misalnya asam sulfat pekat (H 2SO4). Reaksi dehidrasi antara sikloheksanol dan asam sulfat pekat membentuk alkena adalah
O
H
H+ HSO4-
O+ H
H -H2O step 2
H + step 3 -H
HSO4-
+
H2SO4
Gugus –OH pada sikloheksanol menyerang H+ pada H2SO4. Serangan ini terjadi karena adanya transfer proton dari atom O. -OH merupakan gugus pergi yang buruk sehingga harus diubah menjadi gugus pergi yang baik. Penambahan asam dapat mengubah -OH menjadi H2O yang merupakan gugus pergi baik. Reaksi ini disebut dehidrasi alkohol karena alkohol yang bereaksi dengan asam akan berubah menjadi gugus alkena (sikloheksena). Penambahan H 2SO4 menyebabkan larutan yang semula tidak berwarna berubah menjadi hijau kekuningan yang kemudian berubah menjadi hitam pekat. Destilat yang didapat adalah 10 mL. Destilat yang didapat ditambahkan MgSO4 anhidrat sebanyak 5 gram karena untuk mengikat sisa-sisa air yang masih ada. Setal itu didekantasi untuk memisahkan destilat yang telah bersih dengan padatan MgSO4 anhidrat yang telah digunakan. Langkah selanjutnya dilakukan pengujian ketidakjenuhan dengan menggunakan KMnO 4. Pengujian dilakukan pada sikloheksanol dan sikloheksena untuk mengamati perubahan alkohol menjadi alkena atau sikloheksanol digunakan sebagai pembanding. Hasil yang diperoleh yaitu terbentuk warna merah kecoklatan pada sikloheksanol dan larutan tidak berwarna dan terdapat endapan coklat
kehitaman pada sikloheksena. Hal ini telah sesuai dengan literatur yaitu reaksi akan menghasilkan endapan. Reaksi antara sikloheksena dengan KMnO4 yaitu:
Pengujian ikatan rangkap yang kedua dengan mencampurkan destilat dan Br 2. Destilat dicampurkan dengan Br2 sebanyak 65 tetes mengalami pembentukan 2 fase. Bagian atas keruh dan bagian bawah tidak berwarna. Sedangkan pada sikloheksanol juga ditambahkan 65 tetes Br2 terjadi 2 fase juga yaitu bagian atas putih keruh dan bagian bawah berwarna kuning cerah. Pada destilat yang direaksikan dengan Br2 akan mengalami adisi membentuk alkana atau larutan jenuh yang ditandai dengan hilangnya warna kuning dari brom menjadi tidak berwarna. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:
Pada sikloheksanol juga terbentuk 2 fase tetapi campuran berwarna kuning atau warna brom masih ada, Hal ini sesuai dengan literatur yang menunjukkan bahwa alkohol tidak dapat diadisi oleh Br2.
Dari kedua uji ikatan rangkap yaitu dengan Br 2 dan KMnO4 dapat diketahui bahwa distilat yang dihasilkan merupakan sikloheksena. Untuk lebih meyakinkan lagi maka dilakukan uji titik didih pada sikloheksena. Menurut literatur sikloheksena memiliki titik didih 83 oC dan hasil yang diperoleh menunjukkan senyawa dengan titik didih 85oC. Hal ini telah sesuai karena titik didih yang dihasilkan mendekati titik didih menurut literatur. Rendemen yang diperoleh dari hasil perhitungan sebesar 52%. Kesimpulan
Kesimpulan dari praktikum yang telah dilakukan adalah 1. Proses pembuatan alkena dapat dilakukan dengan berbagai metode salah satunya adalah dengan menggunakan reaksi dehidrasi alkohol yaitu suatu reaksi penghilangan air. Asam sulfat akan memprotonasi oksigen dari alkohol, proton diambil oleh basa (H2SO4-) dan secara simultan membentuk ikatan rangkap karbon-karbon (C=C) melalui hilangnya molekul air.S ikloheksanol yang didehidrasi menggunakan katalis asam sulfat pekat menghasilkan sikloheksena dengan titik didih 850C dan rendemen sebesar 52%. 2. Identifikasi ikatan rangkap dalam suatu senyawa dapat dilakukan dengan mereaksikannya dengan KMnO4 dan Br2, atau dengan uji titik didih dan massa jenis. Distilat yang dihasilkan dalam percobaan ini cocok dengan literatur yang ada sehingga dapat dikatakan bahwa destilat yang dihasilkan merupakan alkena yaitu sikloheksena. Referensi Bruce, L Berg. 2001. Qualitative Research Methods For The Social Sciences. United State of Amerika: California State University. Fessenden, J. Ralph. 1998. Dasar-dasar Kimia Organik. Jakarta : Binarupa Aksara. Hoffman, Robert, V. 2004. Organic Chemistry Second Edition. New Jersey : John Wiley & Sons. Suminar, A. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi keempat Jilid 2. Jakarta:Erlangga. Tim Penyusun Petunjuk Praktikum Sintesis Senyawa Organik. 2014. Petunjuk Praktikum Sintesis Senyawa Organik. Fmipa unej: Jember. Wade, L.G, Jr. 2006. Organic Chemistry Sixth Edition. California : Pearson Prentice Hall. Saran Sebaiknya pemasangan set alat destilasi dilakukan secara teliti dan hati-hati, sehingga dapat dipastikan tidak ada kebocoran. Agar tidak mengganggu praktikan lainnya dan untuk memperlancar jalannya praktikum. Nama Praktikan Dewi Adriana Putri (121810301053)
