Pages

Pembuatan Nitrobenzena



I.         JUDUL PERCOBAAN
Pembuatan  Nitrobenzena
II.      TUJUAN PERCOBAAN
Pada akhir percobaan ini diharapkan mahir mengenai hal-hal berikut :
A.      Cara penyusunan dan penggunaan alat yang diperlukan dalam pembuatan senyawa organic yang berwujud cair seperti refluks, ekstraksi pelarut, penggunaan corong pisah, pengeringan, penyaringan, dan destilasi.
B.       Asas-asas subtitusi elektrofifik aromatic.
C.       Perbedaan yang khas antara reaksi senyawa aromatic dan aliphatic.
III.   PENDAHULUAN
Senyawa aromatic adalah senyawa yang mengandung orbital delokal yang berbentuk cincin. Banyaknya  π electron yang terlibat dalam orbital delokal harus tunduk pada rumus :
            π electron = 4n + 2,        n= 0, 1,2,3,….      (Rasyid,2006:86).
Berdasarkan teori struktur lewis , benzene dituliskan sebagai berikut :
                               
Semua atom C terletak dalam satu bidang. Semua atom C mempunyai orbital p yang tegak lurus pada bidang.  Hal ini terjadi karena atom C dalam bentuk hibrida sp2 .  Sejalan dengan konsep ikatan delokal maka benzene mempunyai orbital delokal yang berbentuk cincin.  Banyak π electron adalah 6. Hal ini berarti bahwa system delokal benzene adalah aromatic karena mengikuti rumus (4n+2) untuk n=1 (Rasyid,2006:86).
Perbedaan sifat kimia antara struktur aromatic dengan struktur konjugasi rangkaian terbuka terlihat dari reaksinya terhadap halogen. System aromatic mengadakan reaksi subtitusi sedangkan system konjugasi rantai terbuka mengadakan reaksi adisi (Rasyid,2006:91).
Berikut ini adalah beberapa reaksi subtitusi yang diatas pada benzene yaitu:
                   Brominasi
                   Klorinasi
               alkilasi
                                  Nitrasi
                                            Sulfonasi
                                       Asilasi
Kebanyakan dari reaksi ini dilaksanakan pada suhu diantara 0 dan 50  kondisi dapat lebih lembut atau lebih keras jika sudah ada subtituen lain cincin benzena. Demikian juga, kondisi biasanya disesuaikan apakah suhu lebih subtituen yang ingin disubtituenkan (Hart,3003:134).
Benzena direaksikan dengan campuran antara asam nitrat pekat dan asam sulfur pekat pada suhu kurang dari 50 . Selagi suhu terendam. Kemungkinan mendapatkan –NO2, tersubtitusi ke cincin bertambah. Dan terbentuklah nitrobenzen :
C6H6 + HNO3     C6H5NO2  + H2O
      Atau :
                                
Asam sulfat pekat bereaksi sebagai katalisator. Yang merupakan elektrofil disini adalah ion natrium atau kation nitril, NO3+ yang terbentuk dari reaksi asam nitrat atau asam sulfur.
HNO3 + 2H2SO4         NO2+ + 2H2SO4- + H3O+
Mekanisme reaksi subtitusi elektrofilik :
Tahap pertama :
                                               
Tahap kedua :
            Reaksi subtitusi elektrofilik diakibatkan olehion positif karena electron yang teroksidasi  ter-exposed dibagian atas dan dibagian bawah dari bidang planar tempat molekul karbon berada, benzene menjadi sangat tertarik pada elektrofil  (atom/molekul yang mencari daerah yang kaya akan elekton pada molekul yang lain). Elektrofil bisa merupakan ion positif, atau bagian yang memiliki polaritas positif pada sebuah molekul.
            Elektrofil bisa merupakan ion positif , yaitu bagian yang memiliki polaritas positif pada sebuah molekul. Electron yang terdelokasi pada bagian atas dan bawah pada molekul eten. Namun hasilnya tidaklah sama. Jika benzene mengalami reaksi adisi sama seperti eten sebagian dari electron yang terdelokalisasi harus berkaitan dengan atom  atau grup yang baru. Sehingga delokalisasi akan terputus dan ini membutuhkan energy.
            Sebaliknya delokalisasi akan bisa tetap dipertahankan jika aton hydrogen digantikan dengan sesuatu yang lain ( reaksi subtitusi). Satom hydrogen tidak memiliki hubungan dengan delokalisasi. Pada kebanyakan reaksi dengan benzene, elektrofil ion pesitif dan reaksi ini memiliki suatu pola general (Anonim,2004).
            Apabila toluene disenyawakan dengan asam nitrat diketahui bahwa NO2+ menyerang sebagian besar daripada posisi orto dan para, sebaliknya hanya sedikit yang menyerang pada posisi meta (Rasyid,2006:96).Reaksinya adalah :
                                                   
Menurut Riswiyanto (2009). Bebeapa ciri reaksi cincin benzene adalah sebagai berikut :
a)        Mempunyai rumus molekul  C6H6 dan hanya menghasilkan satu produk dari monosubtitusi;
b)        Hanya memberi  tiga isomer dari produk yang disubtitusi;
c)         Cenderung mengalami reaksi subtitusi daripada reaksi adisi.
d)       Memenuhi aturan Huckel ( 4n+2=π);
e)        Berdasarkan panas hidrogennya benzene lebih stabil daripada sikloheksena. Panas hidrogennya adalah jumlah panas yang dihasilkan bila satu mol molekul senyawa tidak jenuh dihirdogenasi.
Nitrasi adalah salah satu contoh dari reaksi subtitusi elektrofilik aromatic. Dalam reaksi ini suatu gugus fungsi terikat secara langsung pada cincin aromatic yakni gugus nitro (NO2). Nitrasi dapat dilakukan dengan menggunakan HNO3  pekat dan H2SO4 pekat. Atau larutan HNO3 dalam suasana asam asetat glacial. Pemilihn suatu nitrasi bergantung pada reaktifan senyawa yang akan dinitrasi dan kelarutannya dalam mediun penitrasi. Dalam percobaan ini nitrasi benzene dilakukan dengan menggunakan campuran  HNO3 pekat dan H2SO4 pekat  pada suhu 50-60  (Penuntun praktikum kimia organic 1,2012:11-12).
IV.   METODE
A.      Alat dan Bahan
1.        Alat
a.         Labu bundar 500 ml
b.        Kondensor spiral
c.         Sumbat karet
d.        Corong pisah 500 ml
e.         Gelas kimia 1000 ml, 100 ml, dan 500 ml
f.         Thermometer 300
g.        Gelas ukur 25ml
h.        Labu semprot
i.          Corong biasa
j.          Pembakar Bunsen
k.        Kaki tiga dan kasa asbes
2.        Bahan
a.         Benzena (C66)
b.        Asam nitro pekat (HNO3)
c.         Asam sulfat  pekat  (H2SO4 )
d.        CACL2 anhidrat
e.         Larutan natrium Hidroksida 5% (NaOH)
f.         Es batu atau air (H2O)
B.       Cara Kerja
1.        Memasukkan 4ml air (H2O) kedalam labu bundar 500ml;
2.        Mencampurkan 25ml HNO3 dengan 30ml H2SO4 pekat;
3.        Memasukkan campuran tersebut kedalam labu bundar yang telah berisi 4ml air (H2O), sambil dikocok;
4.        Menambahkan 27ml benzene sedikit demi sedikit sambil dikocok dengan kuat, jika campuran panas maka didinginkan dibawah pancuran air suhu 50-60
5.        Merefluks dengan menggunakan pembakar spiritus selama 40menit sambil sekali dikocok;
6.        Mensinginkan campuran sampai suhu kamar;
7.        Memasukkan kedalam corong pisah yang telah berisi 25ml air es;
8.         Memasukkan nitrobenzene dari lapisan air dan dicuci berturut-turut dengan 25ml larutan air, NaOH 5% dan air;
9.        Memisahkan nitrobenzene yang telah dicuci dan memasukkan kedalam Erlenmeyer yang berisi CaCL2  anhidrat;
10.    Mengocok campuran hingga kekeruhan hilang dan menyaring campuran tersebut.
V.      HASIL PENGAMATAN
Mengisi labu bundar dengan 4ml air, 25 ml HNO3 , dan H2SO4 30ml maka perubahan suhu menjadi panas (larutan panas). Lalu menambahkan benzene 27ml hingga terbentuk 2 lapisan , pada lapisan atas kuning pekat dan lapisan bawah kuning muda (panas).  Setelah itu merefluks selama 40 menit terjadi perubahan lapisan warna, pada lapisan atas orange dan lapisan bawah kuning. Memasukkan hasil refluks kedalam corong pisah yang berisi 250ml air es sehingga terbentuk dua lapisan , lapisan  atas berwarna kuning keruh dan lapisan bawah berwaena kuning pekat. Selanjutnya mencuci pada lapisan bawah dengan air (H2O) 25ml maka terbentuk lagi 2 lapisan , pada lapisan atas berwarna kuning jernih dan lapisan bawah berwarna kuning keruh. Kemudian mencuci lapisan bawah dengan NaOH 5% dicorong pisah sehingga terbentuk lagi dua lapisan  , lapisan atas kuning jernih dan lapisan bawah kuning keruh. Setelah itu mencuci lapisan bawah dengan air(H2O) 25ml maka terbentuk dua lapisan, lapisan atas kuning jernih dan lapisan bawah kuning keruh. Kemudian mengeringkan dengan CaCL2 10gram anhidrat ke Erlenmeyer , sehingga terbentuk lapisan yang agak kental , selanjutnya menyaring dengan menggukanan kertas saring, dan menghasilkan larutan yang berwarna kuning keruh, selanjutnya menyaring lagi dengan menggukanan kertas saring dan menghasilkan larutan yang berwarna kuning jernih dengan volume 7 ml.
VI.   ANALISIS DATA
Diketahui :
Ρ C6H6             : 0,88 gr/ml
Ρ HNO3              : 1,51 gr/ml
Ρ C6H5NO2     : 1,21 gr/ml
Mr  C6H5NO2 : 78 gr/mol
Mr HNO3           : 63 gr/mol
Mr C6H6          : 123 gr/mol
V C6H5NO2     : 27 ml
V HNO3             : 25 ml
V C6H6            : 7 ml
Ditanyakan :    % Rendemen = . . . . ?
Penyelesaian :
A.  Massa C6H6      =  V x ρ
                        = 27 ml x o,88 gr/ml
                       = 23,76 gram
B.  Massa HNO3= V x ρ
= 25 ml x 1,51 gr/ml
= 37,35 gram
C.  Mol C6H6    =
 =
= 0,30 mol
D.  Mol HNO3  =
                   =
                   = 0,60 mol
C6H6    +   HNO3   H2SO4   C6H5NO2   +   H2O
Awal   = 0,30mol     0,60 mol                                     
Bereaksi = 0,30 mol    0,30 mol               0,30 mol        0,30 mol
Akhir   =           0,30 mol                     0,30 mol             0,30 mol
E.   Massa Teori  C6H5NO2       = Mol x Mr
                                            = 0,30 mol x 123 gr/mol
                                            = 36,9 gram
F.   Massa praktek C6H5NO2     = V x ρ
                                           = 7 ml x 1,2 gr/ml
                                            = 8,4 gram
G.  % Rendemen                      =   x 100 %
                                            =  x 100 %
                                            = 22,76 %
VII.PEMBAHASAN
Pembuatan nitrobenzene dilakukan dengan penambahan air (H2O ) dengan larutan HNO3 pekat. Penambaha air dilakukan untuk mencapai penitrasian yang lunak. HNO3 digunakan dalam percobaan karena yang akan dibuat nitrobenzene dimana HNO3 pekat ini digunakan sebagai penitrasi atau sebagai bahan untuk membentuk ion natrium (NO2­­­+) yang akan diginakan sebagai  elektrofil dalam pembentukan senyawa benzene (nitrobenzene). Setelah penambahan HNO3 , campuran larutan ditambahkan larutan H2SO4 pekat, H2SO4 berperan sebagai katalis yang mempercepat hasil reaksi tetapi akan terbentuk kembali pada akhir reaksi campuran setelah dikocok , labu akan terasa panas. Adapun reaksi yang terjadi dari penambahan HNO3 pekat dan H2SO4 pekat yaitu :
HNO3   +   2H2SO4      H3O+   +   H2SO4-   +   +NO2
Setelah campuran dikocok , sedikit demi sedikit benzene 27 ml dimasukkan ke dalam campuran tersebut. Penambahan sedikit demi sedikit ini agar menghindari terjadinya kenaikan entalpi yang tinggi pada reaksi pembentukan nitrobenzene tersebut. Pada penambahan benzene, campuran harus dikocok kuat-kuat karena benzene hanya sedikit larut dalam air. Suhu campuran tersebut harus dijaga pada suhu 50-60  sehingga pengocokan dilakukan dibawah pancuran air untuk menghindari penitrasi lebih lanjut. Adapun mekanisme reaksi pembentukan nitrobenzene yaitu :
                                  
Setelah benzene telah habis bereaksi, larutan kemudian direfluks selama 40 menit agar nitrobenzene lebih terbentuk sempurna atau murni. Larutan direfluks agar reaksi dapat berlangsung sempurna dan reaksi mudah terjadi pada suhu tinggi dan setelah direfluks, campuran dimasukkan kedalam corong pisah yang telah berisi air es. Air es es berfungsi memudahkan pada saat campuran dimasukkan kedalam corong pisah yang berisi air es , mula-mula tidak terdapat lapisan dan setelah air dingin lagi, pada corong pisah terbentuk dua lapisan , lapisan bawah adalah nitrobenzene yang berwarna kuning pekat dan pada lapisan bawah berwarna kuning keruh yang merupakan campuran air dan beberapa bahan-bahan lain yang mempunyai berat jenis lebih kecil dari nitrobenzene. Kemudian dicuci berturut-turut dengan (H2O) air , larutan NaOH, dan air. Pada pencucian dengan air, terbentuk dua lapisan, pada lapisa atas berwarna kuning jernih dan pada larutan bawah berwarna kuning keruh. Pencucian ini agar melarutkan zat-zat hasil pencucian atau untuk mencuci garam atau asam sulfat yang masih ada pada halide saat pemisahsan. Kemudian pada penambahan NaOH 5% terbentuk dua warna pada lapisan, pada lapisan bawah kuning keruh dan lapisan atas berwarna kuning keruh. Lapisan atas berwrna kuning jernih merupakan zat-zat hasil reaksi NaOH dengan asam sulfat sedangkan pada larutan yang kuning keruh merupakan nitribenzena. Pencucian NaOH untuk menetralkan sisa-sisa asam yang masih terdapat dalam campuran terbentuk natrium sulfat yang larut dalam air. Sesuai dengan reaksi :
                    NaOH   +   H2SO4      Na2SO4   +   H2O
Setelah itu dicuci lagi dengan air hingga terdapat dua lapisan , lapisan atas kuning jernih dan lapisan bawah kuning keruh. Hal ini untuk mengurangi natrium sulfat manjadi ion-ionnya. Setelah itu , lapisan nitrobenzene yang diperoleh ditambahkan dengan 10 gram CaCL2 yang berfungsi mengikat molekul-molekul air yang kemungkinan ikut tertampung pada saat pemisahan lapisan nitrobenzene pada corong pisah lalu di Erlenmeyer, dimana reaksinya yaitu :
CaCL2 anhidrat   +   H2O        CaCL2   .   2O
Kemudian campuran disaring dengan corong biasa yang dilengkapi kertas saring berlipat. Hal ini agar endapan yang terbentuk  dapat disaring dan nitrobenzene yang diperoleh lebih sempurna. Setelah  disaring diperoleh hasil 7 ml nitrobenzene dengan persen rendemen 22,76 %.
VIII.       KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
A.  Dalam pembuatan senyawa organic seperti “Pembuatan Nitrobenzena” menggunakan metode antara lain merefluks, memisahkan dengan corong pisah, ekstraksi pelarut, mengeringkan, menyaring, dan destilasi.
B.   Reaksi substitusi elektrofilik aromatic terjadi melalui pertukaran gugus bermuatan positif parsial  dengan salah satu atom, ion atau gugus dalam  suatu rangkaian tertutup senyawa aromatic.
C.  Perbedaan senyawa aromatic dan senyawa alifatik terletak pada proses reaksinya. Senyawa aromatic cenderung bereaksi subtitusi , sedangkan senyawa alifatik cenderung bersifat adisi.
IX.   SARAN
A.  Berhati-hati pada ssat menambahkan H2SO4 pekat agar terhindar bahaya;
B.  Jangan sekali-kali menghirup uap nitrobenzene karena uapnya sangat beracun;
C.  Mamakai alat pelindung diri (masker dan sarung tangan).










DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2004. Nitrasi dari Benzena . http://www.chem.is.try.org/ . Diakses  pada tanggal 12 Mei 2012.

Anonim. 2004. Subtitusi Elektrofilik . http://www.chem.is.try.org/ . Diakses pada tanggal 12 Mei 2012.

Hart, Harold.dkk. 2003 . Kimia Organik Edisi Kesebelas. Jakarta : Erlangga.

Rasyid, Muhaedah. 2006 . Kimia Organik 1. Makassar : Badan Penerbit UNM.

Riswiyanto. 2009. Kimia Organik . Jakarta : Erlangga.

Tim Dosen Kimia . 2012 . Penuntun Praktikum Kimia Organik 1 . Makassar : Jurusan Kimia UNM.











LAMPIRAN
JAWABAN PERTANYAAN

1.       C6H6     +   HNO3   H2SO4   C6H5NO2   +   H2O
A.      Mol C6H6 =
 =
= 0,30 mol
B.       Mol HNO3=
                   =
                   = 0,60 mol
Zat pereaksi yang digunakan dalam perhitungan = C6H6 (benzene)
C6H6   +   HNO3   H2SO4   C6H5NO2   +   H2O
Awal   = 0,30mol     0,60 mol                                    
Bereaksi = 0,30 mol    0,30 mol                0,30 mol        0,30 mol
Akhir   =           0,30 mol                         0,30 mol             0,30 mol
Jadi, kelebihan bahan reaksi HNO3 = 0,30 mol
2.        Asam sulfat digunakan dalam nitrasi karena H2SO4 sangat reaktif dan berfungsi sebagai katalis yang dapat mempercepat terjadinya reaksi akan tetapi asam sulfat ini tidak ikut bereaksi dan mampu memprotonkan –HNO3 mrnjadi ion  +NO2 pada akhir reaksi H2SO4 kembali terbentuk asam sulfat.
3.        Mekanisme reaksi nitrasi benzene :
atau:
4.        Senyawa aromatic berbeda dengan senyawa alifatik karena senyawa aromatic lebih cenderung bereaksi secara subtitusi contohnya sulfonasi dan nitrasi.
                              Brominasi
                   Klorinasi
                           alkilasi
                       Nitrasi
                                             Sulfonasi
                                      Asilasi

5.        Reaksi yang akan diserang bila dinitrasi :
A.    Fenol
                          nitrasi
                             
Bagian yang diserang adalah orto dan para karena fenol merupakan gugus fungsi pengarah orto dan para.
B.     Benzaldehid
                         
Bagian yang diserang adalah metana, karena benzaldehid merupakan gugus fungsi pengarah meta.
C.     Toluene
                 
Bagian yang diserang yaitu orto dan para karena toluene merupakan gugus fungsi pengarah orto dan para.
6.        Tidak terjadi nitrobenzene yang terjadi antara nitribenzena dengan air yang menjadi hasil akhir. Sedangkan pada gugus –OH pada fenol akan digantikan oleh gugus NO2 yang berasal dari HNO3. Selain itu dapa suhu 5-10 itu sangat rendah sehungga nitrobenzene tidak dapat dibentuk.
Copyright 2009 bisa bisa bisa!!!. All rights reserved.
Free WPThemes presented by Leather luggage, Las Vegas Travel coded by EZwpthemes.
Bloggerized by Miss Dothy | Blogger Templates | Instant Approval Credit Cards