LAPORAN PRAKTIKUMKIMIA ORGANIKSINTESIS BUTIL ASETATNAMA : NUR ALAMSYAH RAHMI MARATUS SOLEHA MASHYTA DWI PRATIWI MARLINDAKELOMPOK : 1 (SATU)ASISTEN: SELFI WULUR

LABORATORIUM KIMIA ORGANIKJURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS HASANUDDINMAKASSAR2014BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangEster merupakan senyawa yang penting dalam industri dan secara biologis. Lemak adalah ester yang mempunyai rantai panjang asam karboksilat dengan trihidroksi alkohol (gliserol). Bau yang enak dan buah-buahan adalah campuran yang kompleks dari ester volatil.Bau dari isopentenil asetat mirip dengan aroma buah pisang ataupun buah pir. Butil butanoat seperti aroma nanas, sedangkan propil 2-metilpropanoat memberi aroma rum (minuman). Berton-ton senyawa polimer p-dimetil terephtalat disintesis setiap tahunnya untuk membuat produk dengan nama Dacron, yang merupakan polimer dari ester.Ester adalah suatu senyawa organik yang terbentuk melalui penggantian satu (atau lebih) atom hidrogen pada gugus hidroksil dengan suatu gugus organik (biasa dilambangkan dengan R). Asam oksigen adalah suatu asam yang molekulnya memiliki gugus -OH yang hidrogennya (H) dapat terdisosiasi menjadi ion H+.Ester dapat dibuat dari reaksi antara lain klorida asam dengan suatu alkohol dalam media basa seperti piridin, dari reaksi asam anhidrida dengan suatu alkohol, dan juga reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol menggunakan katalis karboksilat dan alkohol direfluks secara bersama-sama dengan adanya asam sebagai katalis.Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan, sehingga tidak mungkin mendapatkan ester secara kuantitatif dalam setiap mol reaktannya. Kesetimbangan dapat diarahkan ke produk dengan mengambil produk airnya, atau dengan membuat lebih kuantitas salah satu reaktan, biasanya reaktan yang harganya relatif murah. Berdasarkan dari uraian diatas maka dilakukan percobaan sintesis butil asetat ini.

1.2 Maksud dan Tujuan Percobaan1.2.1 Maksud PercobaanMaksud dari percobaan ini adalah mempelajari dan mengetahui tentang sintesis butil asetat.

1.2.2 Tujuan PercobaanTujuan dari percobaan ini adalah untuk mensintesis butil asetat dari n-butanol dan asam asetat glasial dengan katalis H2SO4 pekat.

1.3 Prinsip PercobaanPrinsip dari percobaan ini adalah sintesis butil asetat dimana n-butanol dan asam asetat glasial direaksikan dengan menggunakan katalis asam sulfat pekat, kemudian direfluks, diekstraksi, dan dikeringkan. Selanjutnya didestilasi untuk mendapatkan butil asetat.

BAB IITINJAUAN PUSTAKAEsterifikasi dapat dilakukan dengan mereaksikan asam dan alkohol dengan adanya asam mineral sebagai katalis. Metode tersebut disebut dengan metode E. Fischer. Prosesnya adalah sebuah kesetimbangan. Pencapaian kesetimbangan tersebut dipercepat oleh ion hidrogen. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan proses esterifikasi di antaranya (Setyawardhani, dkk., 2005):a. Katalisator Katalisator mempengaruhi kecepatan reaksi kimia dalam satu atau dua jalan, dengan pembentukan senyawa antara. Proses esterifikasi dipercepat dengan penambahan asam kuat, seperti asam sulfat atau asam klorida. Titik kesetimbangan reaksi tidak diubah oleh katalis, hanya kecepatan esterifikasinya ditingkatkan. Setiap kasus, sekarang secara umum digunakan sebuah katalis, yang biasanya asam sulfat, dalam pencampuran dengan alkohol dan asam yang akan direaksikan. Penggunaan katalis asam sulfat pada esterifikasi hanya sedikit tetesan asam pekat perlu ditambahkan ke suatu campuran alkanol dan asam alkanoat untuk mengkatalis reaksi. Asam sulfat pekat ditambahkan dalam jumlah banyak sekitar 5% sampai 10% dari volume reaksi, asam sulfat tersebut akan memiliki efek yang penting pada posisi kesetimbangan. Asam sulfat pekat adalah dehydrating agent, sehingga memiliki ikatan yang kuat dengan air. Semakin banyak penggunaan asam sulfat, akan menggeser posisi keseimbangan ke kanan oleh air yang terserap (Setyawardhani, dkk., 2005).

OOR-O-H + R-C-O-H R-C-O-R+ H2OHal ini meningkatkan hasil ester. Walaupun demikian menggunakan banyak asam sulfat merupakan pemborosan, tidak ekonomis dan sulit melakukan pemisahan ester dari campuran reaksi. Katalisator basa tidak efektif karena konversi dari gugus karboksil ke ion karboksilat menggeser kesetimbangan sangat jauh ke kiri (Setyawardhani, dkk., 2005).b. Suhu reaksi Laju reaksi kimia bertambah dengan naiknya temperatur. Seperti kebanyakan reaksi lain, kecepatan esterifikasi kira-kira meningkat dua kali dengan kenaikan suhu 10 C. Oleh karena itu, panas digunakan untuk mempercepat reaksi esterifikasi. Kenaikan ini dapat dihitung dalam kecepatan reaksi dengan dasar bahwa molekul bergerak kira-kira lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi dan konsekuensinya tumbukan satu sama lain lebih sering. Selama suhu meningkat tidak hanya sering terjadi tumbukan molekul, tetapi mereka bertumbukan dengan dampak yang lebih besar karena mereka bergerak lebih cepat. Pada suhu tinggi presentase hasil tumbukan dalam sebuah reaksi kimia lebih luas karena presentase molekul yang memiliki energi aktivasi yang dibutuhkan untuk bereaksi lebih besar. Cara-cara meningkatkan hasil ester (penggeseran kesetimbangan ke kanan) antara lain dengan (Setyawardhani, dkk., 2005):a. Penambahan asam atau alkohol. b. Pengeluaran H2O dengan penarikan H2O (dengan H2SO4, ZnCl2 dan sebagainya). c. Pengeluaran ester dengan penyulingan.Reaksi esterifikasi asam karboksilat adalah reaksi pembentukan ester dengan berbahan dasar asam karboksilat. Ester asam karboksilat ini merupakan senyawa yang mengandung gugus COOR dengan R yang berbentuk alkil maupun aril (Fessenden dan Fessenden, 2006).Katalis yang digunakan dalam esterifikasi dapat berupa katalis asam maupun katalis basa dan berlangsung secara reversibel. Untuk memperoleh rendemen tinggi dari ester tersebut, kesetimbangan harus di geser kearah sisi ester dengan menambahkan salah satu pereaksi secara berlebih. Kekuatan asam dari asam karboksilat hanya memainkan peranan kecil dalam laju pembentukan ester (Fessenden dan Fessenden, 2006).R3CCO2HR2CHCO2HRCH2CO2HCH3CO2HHCO2HBertambahnya kereaktifanBerdasarkan jenis senyawa kimia yang dapat bereaksi dengan ester, proses transesterifikasi digolonkan ke dalam 4 kelompok reaksi yaitu asidolisis, alkoholisis, ester exchange, dan aminolisis. Beberapa orang menyebut keempat jenis reaksi ini tersebut sebagai reaksi interesterifikasi tetapi Yamane (1987) menyebutnya dengan istilah transesterifikasi karena dalam reaksi biokimia transfer suatu grup dari suatu senyawa kimia kepada senyawa kimia lainnya disebut trans (Kitu, 2000).

Menurut Rasyid (2007), proses esterifikasi antara asam lemak dan alkohol akan menghasilkan senyawa ester dan air dengan persamaan umum:

O-HORR - C O + R - OH R - C O + H - OH Asam lemak Alkohol Ester AirReaksi esterifikasi pada persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi :A + B C + DAsam asetat merupakan asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+ dan senyawa CH3COO-. Senyawa ini bersifat korosif.

+COCH3CO + HICH3I + H2OCH3CI + H2OCH3COHOOAsam asetat diproduksi sintesis maupun secara alami melalui fermentasi bakteri seperti dari genus Acetobacter dan spesies Clostridium acetobutylicum. Bakteri- bakteri tersebut terdapat pada makanan dan tanah, sehingga asam asetat secara alami diproduksi pada buah-buahan atau makananyang sudah basi. Cara yang paling populer dalam pembuatan asam asetat melalui karbonilasi methanol. Prosesnya yaitu methanol dan karbon monoksida bereaksi membentuk asam asetat (Riyanto, 2006).

Reaksi Karbonilasi MetanolBagian eksperimental menyajikan berbagai metode sintesis didasarkan pada reaksi esterifikasi langsung dari asam asetat dan butil alkohol dengan adanya berbagai katalis. Proses ini menggunakan karakteristik dua versi eksperimental untuk proses esterifikasi. Proses pertama digunakan untuk mencapai esterifikasi n-butil asetat, benzil asetat, isoamil asetat. Alkohol, asam asetat dan katalis dimasukkan dalam labu reaksi yang dilengkapi dengan pendingin refluks, dan reaksi massa menurun untuk beberapa waktu. Cara alternatif lain adalah diteruskan reaksi eliminasi air dari sistem sebagai azeotrop, dengan proses sedimentasi. Ester yang belum murni diproses dengan pemisahan, netralisasi dan destilasi. Reaksi yang mendasari esterifikasi asam asetat adalah sebagai berikut (Modra, dkk., 2011):

Reaksi Esterifikasi Asam Asetat dengan Berbagai AlkoholKetika konsentrasi katalis ditingkatkan, konversi reaksi esterifikasi asam asetat dengan n-butanol juga meningkat, tetapi pada nilai-nilai yang tinggi pertumbuhannya tidak mengagumkan. Oleh karena itu lebih baik menggunakan konsentrasi lebih rendah dari 0,1 % - 0,2 % berat komponen asam yang memberikan konversi baik. Bila menggunakan lebih banyak alkohol untuk esterifikasi asam asetat, terjadi penurunan dalam konversi dengan meningkatnya jumlah atom karbon dalam molekul alkohol. Jika alkohol adalah benzil alkohol yang berisi inti aromatik, konversi bahkan lebih rendah (Modra, dkk., 2011).

DAFTAR PUSTAKAFessenden, R.J., dan Fessenden, J.S., 2006, Kimia Orgaik Jilid 1, Erlangga, Jakarta.

Kitu, N.E., 2000, Sintesis Mono- dan Diasilgliserol dari Destilat Asam Lemak Minyak Kelapa Melalui Reaksi Esterifikasi dengan Katalis Lipase Rhizomucor Miehel, Teknologi Pertanian IPB, Bogor.

Modra, D., Puscas, C., dan Bugarin, M., 2011, Esterification of Acetic Acid with Monohydric Alcohols: Study on Esterification of Acetic Acid with N-Butanol, Chemistry Biology-Geography, 20 (4), 33-44.

Rasyid, R., 2007, Pengaruh Suhu dan Konsentrasi Katalis Pada Proses Esterifikasi Distilat Asam Lemak Minyak Sawit (DALMs) Menjadi Biodiesel, Jurusan Teknik Kimia Universitas Muslim Indonesia, 3 (10), 305-309.

Riyanto, 2006, Produksi Asam Asetat dari Etanol dengan Cara Elektrolisis, Logika, 3 (2), 61-70.

Setyawardhani, D.A., Yoenitasari, dan Wahyuningsi, S., 2005, Kinetika Reaksi Esterifikasi Asam Formiat dengan Etanol pada Variasi Suhu dan Konsentrasi Katalis, Ekuilibrium, 4 (2), 64-70.

Yamane, T., 1987, Enzyme Techonolgy for The Lipids Industry: An Engineering Overview, Applewhite T.H (ed), Illinois.

BAB III

METODE PERCOBAAN3.1 BahanBahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah n-butanol, asam asetat glasial, asam sulfat pekat, akuades, NaHCO3, MgSO4 anhidrat, kertas pH, kertas saring, vaselin, tissue roll.

3.2 AlatAlat yang digunakan dalam percobaan ini adalah labu alas bulat 250 mL, gelas kimia 250 mL, gelas ukur 100 mL, pipet tetes, corong pisah, alat refluks, corong kaca, alat distilasi.

3.3 Prosedur PercobaanSebanyak 37 g n-butanol (46 mL, 0,5 mol) dimasukkan ke dalam labu alas bulat 250 mL dan ditambahkan asam asetat glasial sebanyak 60 g (60 mL, 1 mol). Kemudian ditambahkan H2SO4 pekat 1 mL tetes per tetes dan direfluks selama 3-6 jam. Setelah itu dimasukkan ke dalam corong pisah yang berisi 250 mL air lalu dikocok. Setelah dikocok, akan terbentuk dua lapisan yakni lapisan air di bawah dan lapisan atas butil asetat. Lapisan air dikeluarkan dari corong pisah sedangkan lapisan atas (butil asetat) ditambahkan 100 mL air lalu dikocok dan didiamkan. Setelah didiamkan akan terbentuk dua fase, lapisan bawah dikeluarkan dan lapisan atas ditambahkan NaHCO3 lalu dipisahkan. Selanjutnya, lapisan atas diambil dan ditambahkan MgSO4 anhidrat lalu disaring. Filtratnya didistilasi pada suhu 124-125 0C. Hasil detilat yang diperoleh diuji indeks biasnya menggunakan refraktometer.BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil PengamatanButil asetat merupakan salah satu contoh dari senyawa ester oleh karenanya memiliki bau yang khas (seperti balon). Butil asetat dapat disintesis dengan beberapa metode, salah satunya adalah sintesis ester dari asam karboksilat yang direaksikan dengan suatu alkohol, pada percobaan ini butil asetat disintesis dengan cara mereaksikan asam asetat glasial dengan n-butanol menggunakan katalis asam sulfat, hasil pengamatan terhadap reaksi tersebut dapat dilihat pada tabel berikut :Tabel 1. Hasil Pengamatan Perubahan yang Terjadi pada SampelNo.UraianPengamatan / Hasil

1.2.

3.

4.

5.

6.7.

8. C4H9OH + CH3COOH +H2SO4Direfluks selama 3-6 jam

Larutan hasil refluks dimasukkan ke dalam corong pisah yang berisi 250 ml akuades kemudian dikocok dan lapisan atas diambil dan ditambahkan 100 ml akuades dan diekstraksi kembali. Lapisan bawah dikeluarkan dan disimpan sedangkan lapisan atas diambil.Lapisan organik ditambahkan dengan NaHCO3 jenuh untuk menetralkan pHnya.Ke dalam larutan yang berwarnacoklat ditambahkan MgSO4 anhidrat Larutan disaring dan didestilasi pada suhu 124 oC 125 oC. Diukur indeks biasnyaLarutan beningLarutan berwarna coklat Berbau khasTerlihat 2 lapisan, lapisan atas merupakan lapisan organik (butil asetat) dan lapisan bawah merupakan lapisan polar (air dan senyawa polar lainnya).

Lapisan berwarna kekuningan

Larutan kuningan bening dan pHnya 7.

Terdapat gumpalan endapan putih.Larutan butil asetat berwarna bening

Indeks bias butil asetat 1,394

4.2 Reaksi

::4.3 Pembahasan Pada sintesis butil asetat digunakan bahan dasar n-butanol dan asam asetat glasial yang dikatalisis oleh asam sulfat pekat. Pada percobaan ini yang berfungsi sebagai pereaksi pembatas adalah n-butanol karena larutan ini yang membatasi banyaknya produk yang terbentuk. Hal ini dilihat dari jumlah mol n-butanol yang digunakan adalah 0,5 mol sedangkan asam asetat glasial yang memiliki jumlah mol yang berlebih yakni sebesar 1 mol. Jadi banyaknya produk yang terbentuk tergantung dari banyaknya n-butanol yang digunakan. Campuran larutan tersebut kemudian direfluks selama 3 6 jam agar reaksi bisa berjalan dengan sempurna dengan adanya pemanasan. Proses refluks tentu juga didukung oleh adanya katalis asam sulfat pekat, namun reaksi masih berlangsung lama, hal ini dikarenakan katalis yang digunakan kurang efektif dalam memprotonasi alkohol terhadap asam karboksilat, sehingga karboksilat yang bertindak sebagai nukleofilik.Proses refluks dianggap telah selesai setelah terjadinya perubahan warna dan bau yakni dari berwarna bening menjadi berwarna kekuningan, dengan menghasilkan bau seperti balon. Larutan dari labu leher tiga dikeluarkan dan dimasukkan ke dalam corong pisah yang telah berisi 250 ml akuades. Penambahan akuades berfungsi sebagai pelarut polar untuk menarik zat pengotor yang bersifat polar. Setelah itu dikocok, didiamkan beberapa saat hingga larutan menjadi bening karena pada saat butil asetat dan akuades tercampur, lauran berubah menjadi berwarna keruh, ketika larutan berubah menjadi bening dan terbentuk dua fasa maka larutan tersebut dipisahkan. Lapisan atas merupakan lapisan organik (butil asetat) dan lapisan bawah merupakan lapisan polar (air dan senyawa polar lainnya). Proses ini dilakukan sebanyak dua kali tetapi dengan penambahan akuades yang berbeda yaitu sebanyak 100 ml agar sampel (butil setat) benar-benar bersih dari zat-zat pengotor yang bersifat polar.Larutan hasil ekstraksi tersebut kemudian ditambahkan dengan NaHCO3 yang terlebih dahulu dijenuhkan sampai pHnya netral (pH 7). Hal ini bertujuan untuk menghilangkan kelebihan asam dari penambahan asam sulfat pekat. Selanjutnya larutan dikeringkan dengan penambahan MgSO4 anhidrat yang berfungsi sebagai pengikat air yang terikat pada fase organik. MgSO4 anhidrat merupakan agen pengering yang dapat mengikat 7 molekul air. Kejernihan fasa organik menandakan bahwa lapisan organik sudah bebas air. Penambahan MgSO4 dihentikan pada saat telah terbentuk suspensi dalam larutan yang menandakan tidak adanya air yang masih dapat diikat oleh MgSO4 tersebut. Larutan kemudian disaring untuk memisahkan fase organik dengan MgSO4. Filtrat yang diperoleh didistilasi pada suhu 124 oC hingga 125 oC dengan menggunakan kondensor Leibigh yang dialiri air sehingga diperoleh butil asetat murni yang memiliki bau seperti balon, indeks bias butil asetat tersebut diukur untuk menentukan kemurniannya, indeks bias butil asetat yang diperoleh sebesar 1,394 dan merupakan indeks bias yang sama dengan nilai indeks bias secara teoritis.

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN5.1 KesimpulanKesimpulan yang diperoleh dari percobaan ini yaitu butil asetat dapat disintesis dari n-butanol dan asam asetat glasial dengan katalis H2SO4 pekat.

5.2 Saran 5.2.1 Saran untuk LaboratoriumSebaiknya diadakan pengadaan alat-alat baru atau perbaikanalat-alat yang telah rusak guna memperlancar kegiatan selama praktikum. Selain itu, sebaiknya bahan-bahan yang ada di laboratorium organik diperbaharui dan ditambah agar praktikan dapat semakin inovatif dan kreatif dalam mensintesis senyawa-senyawa kimia.

5.2.2 Saran untuk AsistenSebaiknya asisten lebih sering untuk mengarahkan praktikan agar tidak terjadi kesalahan yang fatal selama percobaan ini seperti memecahkan peralatan laboratorium dan sebagainya.

37 g 1-butanol (46 mL, 0,5mol)LAMPIRAN 1: BAGAN KERJA

- Ditambahkan 60 g asam asetat glasial (60 ml, 1 mol)- Dimasukkan ke dalam 250 mL labu alas bulat- Ditambahkan asam sulfat pekat 1 mL tetes pertetes- Direfluks sampai 3-6 jam- Dimasukkan ke dalam corong pisah yang berisi 250 mL air- Dikocok lalu dipisahkan

Lapisan bawahLapisan atas

Ditambahkan dengan 100 mL air Dikocok lalu dipisahkan dengan corong pisah

Lapisan bawahLapisan atas

Ditambahkan dengan NaHCO3 jenuh sampai pH netral Dipisahkan dengan corong pisah

Lapisan bawahLapisan atas

Dikeringkan dengan MgSO4 anhidrat Disaring

ResiduFiltrat

Didestilasi pada suhu 124 125 oC

Butil asetat

HasilDiuji menggunakan refraktometer

LAMPIRAN 2: GAMBAR

Rangkaian alat refluks Ekstraksi dengan corong pisah

Butil Asetat