MID SEMESTER KIMIA ORGANIK 1

     1. Jelaskan bagaimana suatu alkana misalnya metana (CH4) dapat direaksikan dengan suatu asam kuat,padahal alkana sukar bereaksi. Jelaskan upaya yang bisa dilakukan agar bisa bereaksi dengan asam tersebut dan apa hasilnya?

     2. Suatu alkena bila dioksidasi akan menghasilkan suatu efoksida,bila efoksida tersebut  diasamkan senyawa apa yang akan terbentuk?

a)      jelaskan oksidator apa yang digunakan ,dan asam yang digunakan untuk membentuk senyawa tersebut,bagaimana mekanismenya?

b)       jelaskan kemungkinan potensi dari senyawa yg dihasilkan itu? Potensi biologiskahkimia,fisika dan matematika?pilih salah satu dan jelaskan!

      3. Suatu alkua dapat dibuat dari alkana. Jelaskan mengapa reaksi tersebut bisa terjadi? ( misalnya C2H6 menjadi C2H2)

      4.  Senyawa aromatik sukar diadisi,tetapi apabila dibakar menghasilkan bilangan oktanyg tinggi. Mengapa demikian? Bandingkanlah bilangan oktan dari benzena dengan bilangan oktan pertamax.

      JAWABAN :
     
      1. Alkana adalah hidrokarbon yang paling sederhana dan paling tidak reaktif. Meski begitu, secara komersial alkana sangat dibutuhkan karena alkana merupakan senyawa yang terkandung dalam bensin dan pelumas.

      Ciri khas utama yang terdapat pada alkana yang membedakannya dengan senyawa karbon-hidrogen lainnya adalah alkana bersifat jenuh. Karena bersifat jenuh, maka senyawa alkana tidak mengandung ikatan rangkap di antara atom karbonnya. Agar  alkana dapat direaksikan dengan asam kuat maka harus dilakukan pada kondisi khusus. Biasanya asam yang bisa direaksikan dengan alkana adalah asam sulfat dan asam nitrat.

      Nitrasi

      Reaksi alkana dengan HNO3 pada suhu 150-475˚ C mengakibatkan terjadinya substitusi atom H pada alkana oleh gugus -NO2 (gugus nitro). Reaksi substitusi semacam ini dinamakan reaksi nitrasi,dan secara umum dituliskan dengan persamaan reaksi:

            R-H + HO-NO2 → R-NO2 + H2O

Seperti halnya halogenasi, atom-atom H dalam alkana berbeda laju reaksinya dalam nitrasi sehingga hasil nitrasi cenderung membentuk campuran. Contoh:

            CH3CH2CH3 + HNO3 → CH3CH2CH2NO2 + CH3CH(NO2)CH3

      Sulfonasi

      Reaksi alkana dengan asam sulfat pekat berasap (oleum) menghasilkan asam alkana sulfonat dan dituliskan dengan persamaan reaksi umum:

          R-H + HO-SO3H → RSO3H + H2O

      Dalam reaksi di atas terjadi substitusi satu atom H pada alkana oleh gugus -SO3H dan subsritusi ini dinamakan sulfonasi. Dalam reaksi sulfonasi terbukti bahwa laju substitusi H3˚ > H2˚ > H1˚.

      2.  Epoksida adalah senyawa eter siklik dengan cincin yang memiliki tiga anggota. Struktur dasar dari sebuah epoksida berisi sebuah atom oksigen yang diikat pada dua atom karbon berdekatan yang berasal dari hidrokarbon. Tegangan dari cincin dengan tiga anggota ini membuat senyawa epoksida menjadi lebih reaktif daripada eter asiklik. Karakteristik dari senyawa epoksida adalah gugus oksiran yang terbentuk oleh oksidasi dari senyawa olefinik atau senyawa aromatik ikatan ganda.

      Epoksida merupakan gugus yang sangat reaktif, terutama dalam larutan asam karena akan menaikkan kecepatan pembukaan cincin oksida dengan cara protonasi kepada atom oksigen dan berinteraksi dengan berbagai macam reagen nukleofilik.

      a. Yang berperan menjadi oksidator adalah H2O2 dan asam peroksi .

      Salah satu produk epoksida yang dapat dihasilkan menggunakan minyak nabati sebagai bahan bakunya adalah senyawa polihidroksi trigliserida. Pada  umumnya,  epoksidasi  minyak  menggunakan hidrogen peroksida sebagai pereaksi. Sifat hidrogen peroksida sebagai oksidator tidak cukup  kuat  sehingga  ditransformasi  ke  bentuk  yang  lebih  aktif  (asam  peroksi). Menurut Swern D bahwa  asam  peroksi  yang  dibentuk  dari reaksi hidrogen peroksida dengan asam alifatis rendah (asam formiat dan asam asetat) merupakan bentuk yang reaktif.  Asam peroksi dapat bereaksi  sangat cepat dengan  senyawa  tidak  jenuh. Sifat asam  formiat  yang  kuat  dapat  juga  membuka  cincin  oksiran  untuk  menghasilkan senyawa  turunan  hidroksi-formoksi.  Dengan  adanya  air  akan  terbentuk  senyawa dihidroksil dan asam formiat.

      Karakteristik  dari  senyawa  epoksida  adalah  adanya  gugus  oksiran  yang terbentuk oleh oksidasi dari senyawa olefinik atau senyawa aromatik ikatan ganda.

      Untuk  mencegah  reaksi  eksotermis  yang  tidak  terkendali  dan  untuk mengoptimalkan  epoksidasi,  larutan  peroksida  ditambahkan  secara  bertahap  dengan adanya pengadukan, dan mempertahankan suhu reaksi. Ketika  angka  iod  substrat  telah  berkurang  sampai  ke  titik  yang  diinginkan, reaksi  terhenti  dan  substrat  terepoksidasi  dipisahkan  dari  larutan. Karena  epoksidasi merupakan  reaksi  yang  reversibel  dan  terdapat  kemungkinan  munculnya  reaksi samping, epoksidasi diusahakan untuk terjadi pada temperatur yang rendah dan waktu yang singkat.

      b. Polihidroksi trigliserida merupakan senyawa turunan dari minyak atau lemak yang memiliki gugus hidroksil lebih dari 2. Senyawa polihidroksi trigliserida ini banyak digunakan sebagai bahan untuk pembuatan  poliuretan, bahan aditif untuk plastik, pelumas, surfaktan dan lain-lain sehingga kebutuhan akan senyawa ini menjadi sangat tinggi. Dilihat dari sifat fisika, polihidroksi trigliserida memiliki gugus hidroksil lebih dari dua,  maka ikatan intermolekul hidrogen menjadi lebih besar sehingga  senyawa tersebut memiliki titik didih tinggi dan tidak mudah menguap.

      3. Reaksi eliminasi merupakan reaksi kebalikan dari reaksi adisi. Reaksi eliminasi melibatkan pelepasan atom atau gugus atom dari sebuah molekul membentuk molekul baru. Reaksi eliminasi terjadi pada senyawa jenuh (tidak memiliki ikatan rangkap) dan menghasilkan senyawa tak jenuh (memiliki ikatan rangkap). Contoh lain reaksi eliminasi yaitu; reaksi eliminasi H2 dari alkana menjadi alkena.

                     CH3 - CH3              CH2  = CH2 + H2

      Kemudian senyawa ini dihalogenasi,  Sebagai contoh, bromin ditambahkan membentuk 1,2-dibromoetana.

            CH2  = CH2 + Br2               H2C─CH2  

                                                             Br     Br

      Kemudian senyawa ini dihidrogenasi menggunakan basa kuat sehingga menghasilkan senyawa alkuna.

            H2C─CH2  + 2KOH → HC≡CH + 2KBr + 2H2O

              Br     Br

      4. Senyawa aromatik adalah senyawa dengan derajat jetidakjenuhan tinggi, memiliki 6 atom  karbon. Senyawa aromatik bersifat stabil sehingga sukar bereaksi, kestabilan ini karena adanya resonansi yang terjadi karena elektron pi pada ikatan rangkapnya bergeser ke ikatan tunggal dan terjadi terus menerus sehingga senyawa aromatik akan sukar diadisi oleh atom lain. Senyawa aromatik ini dicirikan oleh cincin-cincin aromatik yang menggunakan atom-atom karbon tertentu secara bersama-sama, atau dua atau lebih cincin benzena dipadukan. 

      Bilangan oktan (octane number) merupakan ukuran dari kemampuan bahan bakar untuk mengatasi ketukan sewaktu terbakar dalam mesin. Nilai bilangan oktan 0 ditetapkan untuk n-heptana yang mudah terbakar, dan nilai 100 untuk isooktana yang tidak mudah terbakar. Bilangan oktan suatu bensin dapat ditentukan melalui uji pembakaran sampel bensin untuk memperoleh karakteristik pembakarannya. Karakteristik tersebut kemudian dibandingkan dengan karakteristik pembakaran dari berbagai campuran n-heptana dan isooktana. Jika ada karakteristik yang sesuai, maka kadar isooktana dalam campuran n-heptana dan isooktana tersebut digunakan untuk menyatakan nilai bilangan oktan dari bensin yang diuji.

      

      Beberapa zat aditif yang biasa digunakan dan memiliki bilangan oktan lebih dari 100 yaitu benzena, t-butilalkohol [(CH3)3COCH], dan t-butil metil eter [(CH3)3COCH3]. Terkadang digunakan juga campuran zat aditif dalam bensin bertimbal yaitu etilfluid: 65% tetraetil timbal TEL (tetraetil lead) [(CH3CH2)4Pb], 25% 1,2-dibromoetana (BrCH2CH2Br), dan 10% 1,2-dikloroetana (ClCH2CH2Cl).

      Pertamax adalah bahan bakar minyak andalan Pertamina. Pertamax, seperti halnya Premium, adalah produk BBM dari pengolahan minyak bumi. Pertamax dihasilkan dengan penambahan zat aditif dalam proses pengolahannnya di kilang minyak. Pertamax pertama kali diluncurkan pada tahun 1999 sebagai pengganti Premix 98 karena unsur MTBE yang berbahaya bagi lingkungan. Selain itu, Pertamax memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan Premium. Pertamax direkomendasikan untuk kendaraan yang diproduksi setelah tahun 1990, terutama yang telah menggunakan teknologi setara dengan electronic fuel injection (EFI) dan catalytic converters (pengubah katalitik).

      Pertamax
1. Ditujukan untuk kendaraan yang menggunakan bahan bakar beroktan tinggi dan tanpa timbal.
2. Untuk kendaraan yang menggunakan electronic fuel injection dan catalyc converters.
3. Menpunyai Nilai Oktan 92
4. Bebas timbal
5. Ethanol sebagai peningkat bilangan oktannya
6. Menghasilkan NOx dan Cox dalam jumlah yang sangat sedikit dibanding BBM lain

      Ada juga pertamax plus. Pertamax Plus merupakan bahan bakar yang sudah memenuhi standar performa International World Wide Fuel Charter (IWWFC). Pertamax Plus adalah bahan bakar untuk kendaraan yang memiliki rasio kompresi minimal 10,5, serta menggunakan teknologi Electronic Fuel Injection (EFI), Variable Valve Timing Intelligent (VVTI), (VTI), Turbochargers, dan catalytic converters.

      Pertamax Plus

      1. Telah memenuhi standart WWFC
2. BBM ini ditujukan untuk kendaraan yang bertehnologi tinggi dan ramah lingkungan
3. Menggunakan teknologi Electronic Fuel Injection (EFI), Variable Valve Timing Intelligent (VVTI), (VTI), Turbochargers dan catalytic converters.
4. Tidak menggunakan timbal, alias tanpa timbal.
5. Mempunyai Nilai Oktan 95
6. Toluene sebagai peningkat oktannya
7. Menghasilkan NOx dan Cox dalam jumlah yang sangat sedikit dibanding BBM lain

Reaksi-reaksi senyawa aromatik selain reaksi substitusi

Benzena merupakan senyawa organik yang dapat mengalami beberapa reaksi khusus. Reaksi benzena biasanya terjadi melalui penggantian atom hidrogen yang terikat pada karbon dengan gugus fungsi yang lain, atau dengan istilah reaksi substitusi. Halaman ini akan menjelaskan reaksi yang dapat terjadi pada senyawa benzena, dengan kata lain akan menjelaskan reaksi pembuatan senyawa turunan benzena.

Substitusi Elektrofilik

Kebanyakan reagen yang dapat bereaksi dengan cincin aromatik pada benzena dan turunannya adalah elektrofil. Jika benzena digambarkan dengan rumus umum ArH, dimana Ar merupakan gugus aril, maka elektrofil akan menggantikan kedudukan hidrogen dalam cincin. Reaksi tersebut dinamakan reaksi substitusi elektrofilik. Beberapa reaksi substitusi elektrofilik adalah reaksi nitrasi, sulfonasi, halogenasi, alkilasi dan asilasi.

Nitrasi

Reaksi nitrasi adalah reaksi kimia yang terjadi pada benzena dan asam nitrat dengan bantuan katalis asam sulfat. Senyawa yang dihasilkan adalah nitrobenzena dan air (produk samping). Elektrofil yang bekerja dalam reaksi nitrasi adalah ion nitronium (+NO2).

Sulfonasi

Reaksi sulfonasi adalah reaksi kimia yang terjadi pada benzena dan asam sulfat dengan adanya pemanasan. Produk yang dihasilkan dalam reaksi sulfonasi adalah asam benzena sulfonat dan air. Reaksi sulfonasi merupakan reaksi reversible (dapat balik).

Halogenasi

Reaksi halogenasi adalah reaksi kimia yang terjadi pada benzena dan molekul halogen diatomik dengan bantuan katalis logam (biasanya besi). Senyawa yang dihasilkan dalam halogenasi adalah aril halida (halobenzena) dan asam halida. Sebagai contoh, jika benzena direaksikan dengan bromin dan katalis besi, akan terbentuk bromobenzena dan asam bromida.

Alkilasi Friedel-Crafts

Alkil halida dengan benzena bereaksi dengan adanya aluminium(III) klorida menghasilkan alkilbenzena. Reaksi ini dinamakan reaksi alkilasi. Jika alkil halida yang direaksikan mempunyai rantai panjang akan terjadi reaksi penataan ulang (rearrangement reaction).

Asilasi Friedel-Crafts

Versi lain dari reaksi Friedel-Crafts adalah asilasi. Reaksi asilasi adalah reaksi kimia yang terjadi pada benzena dengan asil halida dengan bantuan katalis aluminium(III) halida.

Walaupun asil halida yang direaksikan mempunyai rantai panjang, reaksi asilasi tidak dapat mengalami penataan ulang.

Substitusi Nukleofilik

Penggantian salah satu atom hidrogen dengan gugus fungsi nukleofil tidak dapat dilaksanakan secara langsung. Cara alternatif yaitu dengan menambahkan suatu gugus pergi (leaving group) pada cincin benzena. Setelah itu, gugus pergi akan digantikan oleh gugus nukleofil. Reaksi akan berhasil jika gugus pergi yang digunakan adalah garam diazonium (-+N2). Reaksi tersebut dinamakan reaksi substitusi nukleofilik.

Contoh reaksi substitusi nukleofilik adalah reaksi pembuatan fenol. Gugus OH tidak dapat ditambahkan langsung pada cincin benzena, melainkan via garam diazonium seperti pada skema berikut.

Permasalahan : Mengapa pada reaksi alkilasi , jika alkil halida yang direaksikan mempunyai rantai panjang akan terjadi reaksi penataan ulang (rearrangement reaction), sedangkan pada reaksi asilasi tidak terjadi ?

SENYAWA AROMATIK

Benzena merupakan suatu anggota dari kelompok besar senyawa aromatik, yakni senyawa yang cukup distabilkan oleh delokalisasi elektron-pi. Energi resonansi suatu senyawa aromatik merupakan uluran diperolehnya kestabilan.

Cara paling mudah untuk menentukan apakah suatu senyawa itu aromatik ialah dengan menentukan posisi absorpsi dalam mspektrum nomor oleh proton yang terikat pada atom-atom cincin. Proton yang terikat ke arah luar cincin aromatik sangat kuat terperisai dan menyerap jauh ke bawah-medan dibandingkan kebanyakan proton, biasanya lebih dari 7 ppm.

SIFAT FISIKA DAN KIMIA

Sifat Fisik:

1.    Zat cair tidak berwarna

2.    Memiliki bau yang khas

3.    Mudah menguap

4.    Benzena digunakan sebagai pelarut.

5.    Tidak larut dalam pelarut polar seperti air air, tetapi larut dalam pelarut yang kurang polar atau nonpolar, seperti eter dan tetraklorometan

6.    Larut dalam berbagai pelarut organik.

7.    Benzena dapat membentuk campuran azeotrop dengan air.

8.    Densitas : 0,88

Sifat Kimia

1.    Bersifat bersifat toksik-karsinogenik (hati-hati menggunakan benzena sebagai pelarut, hanya gunakan apabila tidak ada alternatif lain misalnya toluena

2.    Merupakan senyawa nonpolar

3.    Tidak begitu reaktif, tapi mudah terbakar dengan menghasilkan banyak jelaga

4.    Lebih mudah mengalami reaksi substitusi dari pada adisi.

REAKSI BENZENA (R. Substitusi)

1.    Reaksi Nitrasi

Campuran asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat dengan volume sama dikenal sebagai campuran nitrasi. Jika campuran ini ditambahkan ke dalam benzena, akan terjadi reaksi eksotermal. Jika suhu dikendalikan pada 55°C maka hasil reaksi utama adalah nitrobenzena, suatu cairan berwarna kuning pucat.

2.    Reaksi Sulfonasi

Sulfonasi merupakan reaksi substitusi atom H pada benzena oleh gugus sulfonat. Reaksi ini terjadi apabila benzena dipanaskan dengan asam sulfat pekat sebagai pereaksi.

3.    Alkilasi Benzena

Penambahan katalis AlCl₃  anhidrat dalam reaksi benzena dan haloalkana atau asam klorida akan terjadi reaksi sangat eksotermis. Jenis reaksi ini dinamakan reaksi Friedel-crafts. Contoh persamaan reaksi:

4.    Reaksi halogenasi

Sebagai elektrofil adalah X+, dihasilkan dari reaksi antara X2 + FeX3.

FeX3 (misalnya FeCl3) adalah suatu asam Lewis yang berfungsi sebagai katalis. Katalis asam Lewis lain yang dapat digunakan adalah AlCl3, AlBr3.

5.    Reaksi Friedel-Crafts

Reaksi Friedel-Crafts meliputi reaksi alkilasi dan reaksi asilasi.

Sebagai elektrofil dalam reaksi alkilasi Friedel-Crafts adalah ion karbonium (R+). Karena melibatkan ion karbonium, maka seringkali terjadi reaksi penyusunan ulang (rearrangement) membentuk karbonium yang lebih stabil.

Sebagai elektrofil dalam reaksi asilasi Friedel-Crafts adalah ion asilium.

Pada reaksi asilasi Friedel-Crafts tidak terjadi reaksi penataan ulang. Dalam reaksi alkilasi dan asilasi Friedel-Crafts juga digunakan katalis asam Lewis, misalnya FeCl3, FeBr3, AlCl3, AlBr3.

Permasalahan : di dalam artikel diatas, benzena dapat membentuk campuran azeotrop dengan air. bagaimana reaksi nya ?