Reaksi Substitusi Lengkap

ABSTRAK

Reaksi substitusi merupakan reaksi yang melibatkan penggantian atom atau gugus atom pada molekul dengan atom atau gugus atom lainnya. Tujuan percobaan ini adalah untuk mempelajari bagaimana terjadinya reaksi substitusi pada sampel yang digunakan yaitu pembuatan asam sulfanilat (C₆H₅NH₂SO₃) dari persenyawaan anilin (C₆H₅NH₂) dan asam sulfat (H₂SO₄). Bahan utama yang digunakan adalah asam sulfat (H₂SO₄) dan anilin (C₆H₅NH₂). Peralatan yang dipakai adalah gelas ukur, erlenmeyer, beaker glass, termometer, gabus, kertas saring, corong gelas, pipet tetes, bunsen dan penangas pasir. Metode percobaan yang digunakan yaitu filtrasi dan kristalisasi. Percobaan ini dilakukan dengan cara mencampur 5 ml anilin ke dalam 6 ml asam sulfat sambil didinginkan dalam air lalu campuran dipanaskan dalam penangas pasir selama 40 menit pada temperatur 180 ^oC. Pada percobaan ini diperoleh massa kristal asam sulfanilat praktek sebanyak 7,53 gram sedangkan secara teoritis 9,48732 gram sehingga diperoleh persen ralat sebesar 20,59%.

Kata kunci : anilin, filtrasi, kristalisasi, substitusi, sulfanilat

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Istilah sulfonasi terutama digunakan untuk menyatakan reaksi-reaksi yang menggunakan pereaksi sulfonasi yang umum seperti asam sulfat pekat, oleum, dan pereaksi lainnya yang mengandung sulfur trioksida.

Sulfonasi senyawa aromatik merupakan salah satu tipe jenis sulfonasi yang paling penting. Sulfonasi tersebut dapat dilakukan dengan mereaksikan senyawa aromatik dengan asam sulfat.

Asam sulfanilat sendiri pada dunia industri yang paling banyak adalah sebagai bahan baku pembuatan obat-obatan dalam industri farmasi. Asam sulfanilat merupakan sumber bahan obat-obatan sulfa yang bersifat sebagai agen anti bakteri (Ulanira, 2009).

1.2  Tujuan Percobaan

       Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari bagaimana terjadi reaksi substitusi pada sampel yang digunakan untuk pembuatan asam sulfanilat (C₆H₅NH₂SO₃) dari persenyawaan anilin (C₆H₅NH₂) dan asam sulfat (H₂SO₄).

1.3  Manfaat Percobaan

       Manfaat dari percobaan ini adalah praktikan dapat memahami proses bagaimana terjadinya reaksi substitusi pada sampel yang digunakan yaitu reaksi pembentukan asam sulfanilat (C₆H₅NH₂SO₃) dari persenyawaan anilin (C₆H₅NH₂) dan asam sulfat (H₂SO₄).

1.4 Perumusan Masalah

       Perumusan masalah dari percobaan ini adalah :

1.  Berapa gram massa asam sulfanilat (C₆H₅NH₂SO₃) yang terbentuk dari persenyawaan anilin (C₆H₅NH₂) dengan asam sulfat (H₂SO₄) pada mekanisme reaksi substitusi.

2.  Berapa persen ralat yang diperoleh pada percobaan pembuatan asam sulfat.

1.5 Ruang Lingkup

Percobaan ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, dengan kondisi ruangan :

                               Tekanan udara     :      760 mmHg

                               Temperatur          :      30 ^oC

Dalam percobaan ini, bahan - bahan yang digunakan adalah Asam sulfat (H₂SO₄), anilin (C₆H₅NH₂), karbon aktif (C), Natrium hidroksida (NaOH), dan aquades (H₂O). Adapun alat - alat yang digunakan, yaitu : gelas ukur, erlenmeyer, beaker glass, termometer, gabus, kertas saring, corong gelas, pipet tetes, bunsen dan penangas pasir.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Reaksi Substitusi

Reaksi substitusi merupakan reaksi yang melibatkan penggantian atom atau gugus atom pada molekul dengan atom atau gugus atom lainnya. Reaksi substitusi terjadi karena suatu molekul memiliki energi yang cukup (energi aktivasi) untuk memutuskan ikatan. Satu ikatan kovalen bisa diputus dengan 2 cara.

       Dalam suatu reaksi ada dua hal yang perlu diperhatikan, yaitu apa yang terjadi pada gugus fungsional dan sifat pereaksi yang menyerang. Dalam reaksi organik ada 3 jenis pereaksi, yaitu :

a.         Pereaksi elektrofil : pereaksi yang bermuatan positif,      asam Lewis dan sebagai oksidator (penerima elektron). Contoh : H₂O, HNO_3, H₂SO₄

b.  Pereaksi nukleofil : pereaksi yang bermuatan negatif, basa Lewis dan reduktor (melepaskan elektron). Contoh : H₂O,  NH₃

c.  Pereaksi radikal bebas : pereaksi yg memiliki satu elektron tak berpasangan.       Contoh : Cl. dan   Br.  

(Imbang, 2010)   

2.1.1  Substitusi Nukleofilik

          Bila suatu reaksi substitusi melibatkan nukleofil, maka reaksi disebut reaksi nukleofilik (S_N), dimana S menyatakan substitusi dan N menyatakan nukleofilik. Spesies yang bertindak sebagai penyerang adalah nukleofil (basa lewis), yaitu spesies yang dapat memberikan pasangan elektron ke atom lain untuk membentuk ikatan kovalen (Arihta, 2009).

          Spesies datang (nukleofil) menyumbangkan sepasang elektron dan spesies pergi (gugus pergi) meninggalkan tempat bersama dengan sepasang elektron. Reaksi umumnya adalah :

          Nu :  +  R-X → R-Nu  +  X :

          Jika nukleofil datangnya adalah pelarut untuk reaksi (misalnya H₂O), reaksi ini disebut sebagai solvolisis (Harwood, 2008).

2.1.2  Substitusi Elektrofilik

          Reaksi substitusi elektrofilik terjadi pada senyawa aromatis, tidak hanya pada senyawa monosiklik seperti benzena, tetapi juga terjadi pada senyawa aromatis polisiklik seperti naftalena dan senyawa heteroaromatis seperti furan, pirol, dan tiofena. Reaksi umumnya adalah :

          C₆H₆  +  X₂     =>      C₆H₅X                    (Chanafee, 2008)

2.1.3 Substitusi Radikal Bebas

          Substitusi radikal bebas merupakan reaksi yang berhubungan dengan radikal bebas. Radikal bebas adalah atom atau grup atom yang memiliki sebuah elektron tidak berpasangan/bebas. Radikal bebas dibentuk jika ikatan terbelah menjadi dua yang sama sehingga setiap atom mendapat satu dari dua elektron yang dipakai untuk berikatan. Reaksi umumnya :

          R-H  +  Cl ^. →  RCl  +  H ^.                         (Imbang, 2010)

2.2 Sulfonasi

       Reaksi sulfonasi adalah reaksi antara senyawa aromatis atau gugus alkil dengan asam sulfat pekat. Sulfonasi senyawa organik/aromatik merupakan salah satu tipe jenis sulfonasi yang paling penting. Sebagai contoh adalah reaksi anilin dengan asam sulfat, adalah sebagai berikut :

       C₆H₅(NH₂)  +  H₂SO₄  →  C₆H₄(NH₂)SO₃H

Atau :

 

       Anilin mempunyai nama lain yaitu fenilamin atau aminobenzena. Selain itu reaksi sulfonasi juga terjadi pada alkohol. Reaksi sulfonasi antara asam sulfat pekat dengan alkohol dapat menghasilkan ester sulfat monoalkil atau dialkil (Saufi, 2004).

2.3  Anilin (C₆H₅NH₂)

       Anilin merupakan bahan kimia yang dapat dibuat dari beberapa macam cara dan bahan, serta dapat digunakan untuk membuat berbagai macam produk kimia. Didalam era industrialisasi saat ini anilin mempunyai peranan penting dan banyak digunakan sebagai zat pewarna dan karet sintetis dalam dunia industri.

 (Siringo-ringo, 2012).

2.4  Asam Sulfat (H₂SO₄)

Asam sulfat mempunyai rumus kimia H₂SO₄. Merupakan asam mineral yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan, termasuk dalam kebanyakan reaksi kimia. Kegunaan utama termasuk pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah, dan pengilangan minyak. Reaksi hidrasi dari asam sulfat adalah reaksi eksoterm yang kuat. Karena asam sulfat bersifat mengeringkan, asam sulfat merupakan agen pengering yang baik dan digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan kering. Di atmosfer, zat ini termasuk salah satu bahan kimia yang menyebabkan hujan asam (Dunan, 2008).

2.5 Asam Sulfanilat ((H₂N)C₆H₄SO₃H)

Asam sulfanilat mempunyai rumus kimia (H₂N)C₆H₄SO₃H. Merupakan serbuk halus atau kristal abu-abu, agak larut dalam air, alkohol, dan eter, larut dalam air panas dan HCl pekat, dan hangus pada suhu 288-300 ^oC. Asam sulfanilat adalah hasil sulfonasi dari anilin. Anilin adalah bahan baku dalam industri penghasil bahan pewarna celup. Asam sulfanilat dan garam-garamnya yang terkandung dalam bahan pewarna celup organik memberikan fungsi yang berguna pada kelarutan dalam air atau meningkatkan kecepatan pencucian bahan pewarna yang disebabkan karena kemampuan keduanya mengikat lebih rapat dengan kain. Asam sulfanilat diubah menjadi sulfanilamid yang merupakan satu dari bahan-bahan dasar untuk memproduksi obat-obat sulfa antibakteri. Asam sulfanilat mempunyai isomer yaitu yaitu asam metanilat, gugus sulfonat terletak di posisi dua. Senyawa tersebut digunakan dalam pembuatan bahan pewarna celup azo dan sintesis obat-obat sulfa (Parada, 2011).

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1  Hasil Percobaan

Reaksi yang terjadi pada saat percobaan pembuatan asam sulfanilat dapat digambarkan sebagai berikut :

 

            

Gambar 4.1 Reaksi Pembentukan Asam Sulfanilat

Dari percobaan pembuatan asam sulfanilat yang telah dilakukan maka diperoleh hasil-hasil percobaan yang diberikan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Pembuatan Asam Sulfanilat

Volume Asam Sulfat (H2SO4)	Volume Anilin (C6H5NH2)	Massa Karbon Aktif	Massa Teori Asam Sulfanilat	Massa Praktek Asam Sulfanilat	Ralat
6 ml	5 ml	5 gr	9,48732 gr	7,53 gr	20,59%

4.2  Pembahasan

Asam sulfonil terbentuk dari pemanasan anilin sulfat, berbentuk kristal bewarna putih dalam keadaan murni, tidak dapat larut dalam pelarut organik, larut dalam pelarut anorganik dan larut dalam air dingin (Dimas, 2011)

Dari hasil percobaan diperoleh massa asam sulfanilat 7,53 gram sedangkan menurut perhitungan teoritis diperoleh massa asam sulfanilat 9,48732 gram sehingga didapatkan persen ralat 20,59 %. Persen ralat ini dikarenakan oleh beberapa faktor, diantaranya :

1.        Pada saat melarutkan campuran dengan aquades, ada campuran yang tidak larut.

2.        Pada saat pendinginan, kristal-kristal asam sulfanilat kembali larut karena tidak terjaganya posisi beaker glass.

3.        Adanya beberapa kristal asam sulfanilat yang tidak lolos melewati kertas saring.

4.        Pada saat pemanasan, tidak diperoleh suhu yang telah ditentukan.

Asam sulfanilat dibuat dengan mencampurkan anilin dengan asam sulfat pekat dengan perbandingan yang sama, tetapi didalam percobaan tidak melakukan perbandingan yang sama sehingga diperoleh persen alat yang cukup besar.

  

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1  Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diperoleh dari percobaan ini adalah :

1.    Penambahan anilin pada larutan H₂SO₄ dilakukan tetes demi tetes karena H₂SO₄ yang mengeluarkan panas dapat meledak jika penambahan anilin dilakukan secara cepat dan banyak.

2.    Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah filtrasi dan kristalisasi.

3.    Metode filtrasi dilakukan pada saat penyaringan campuran yang dalam keadaan panas dengan menggunakan dua lapis kertas saring.

4.    Metode kristalisasi terjadi ketika campuran yang dalam keadaan panas disaring sambil didinginkan dalam campuran air dan es, dimana metode tersebut menunjukkan prinsip kristalisasi yaitu dengan adanya perbedaan suhu ekstrim.

5.    Dari hasil percobaan diperoleh massa asma sulfanilat teoritis sebesar 9,48732  gram, sedangkan massa asam sulfanilat praktek sebesar 8,09 gram, sehingga diperoleh persen ralat sebesar 14,73%.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan  dari percobaan ini adalah :

1.    Pada saat filtrasi, wadah untuk hasil filtrasi harus dijaga agar tetap dingin dan larutan yang akan difiltrasi tetap dalam keadaan panas.

2.    Disarankan menggunakan zat pensulfonasi lain seperti oleum sebagai perbandingan.

3.    Pada saat pengeringan kristal asam sulfanilat dalam oven, kristal harus selalu dipantau setiap 5 menit.

4.    Setelah kristal dikeringkan, sebaiknya didinginkan terlebih dahulu ke dalam desikator.

5.    Disarankan menggunakan zat-zat disulfonasi yang lain seperti hidrokarbon jenuh sebagai perbandingan.

DAFTAR PUSTAKA

Arihta, Rizky. 2009. Substitusi Nukleofilik Sunyawa Alifatik. http://www.scribd. com/doc/67994267/Reaksi-Substitusi-Nukleofilik. Diakses pada 11 November 2012.

Chanafee. 2008. Substitusi Aromatik Elektrofilik. http://chanafee.wordpress.com /2008/04/08/sunbtitusi-aromatik-elektrofilik/. Diakses pada 11 November 2012.

Dewanto, Raka dan Aulia Dewi. 2011. Studi Pebentukan Metil Ester dengan Transesterifikasi Sebagai Emulsifier Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit. http://www.diligib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-10541-paper.pdf. Diakses pada 11 November 2012.

Dunan. 2008. Asam Sulfat. http://www.chemistryanalist.wordpress.com /2008/10/25/asam-sulfat-h2so4/. Diakses pada 11 November 2012.

Harwood, Laurence M. 2008. At a Glace Kimia Organik. Jakarta : Erlangga.

Imbang. 2010. Jenis-Jenis Reaksi Senyawa Organik. http://imbang.staff.umm.ac.id /files/20120/rekasi-reaksi-kimia-organik. Diakses pada 11 November 2012.

Mutiara, Sartika. 2008. Sulfonasi Senyawa Organik. http://tikaamore.belajarkimia. wordpress/2008/12/sulfonasi-senyawa-aromatik.html. Diakses pada 11 November 2012.

Parada, Stefanus Layli. 2004. Kimia Organik I. Jilid 1.

Saufi, Rahmat. 2004. Pembuatan Asam Sulfanilik. http://agustonipujianto.files. wordpress.com/2011/04/organik-sulfonasi.doc. Diakses pada 11 November 2012.

Siringo-ringo, Ismanto. 2012. Anilin. http://www.kimiaringgostar.blogspot.com /2012/05/anilin.html. Diakses pada 11 November 2012.

Wiryawan. 2010. Sulfonasi. http://wir-wiryawan.blogspot.com/. Diakses pada 11 November 2012.

LAMPIRAN A

APLIKASI DALAM INDUSTRI

Pembentukan Metil Ester dengan Transesterifikasi sebagai Emulsifier Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit

Pengolahan CPO (crude palm oil) di Indonesia pada saat ini masih terbatas pada minyak goreng dan sebagian kecil pada produk-produk oleokimia seperti asam lemak, fatty alcohol, sabun, metil ester dan stearin. Sedangkan permintaan akan minyak goreng dalam negeri maupun luar negeri sudah jauh dari mencukupi sehingga terjadi excess supply yang mengancam turunnya harga pasar terhadap minyak goreng berbahan baku kelapa sawit. Padahal apabila CPO dirubah menjadi produkproduk oleokimia dapat memberikan nilai tambah yang cukup tinggi dibanding dengan produk pengolahan minyak kelapa sawit lainnya. Emulsifier merupakan senyawa yang mempunyai aktivitas permukaan dimana dapat menurunkan tegangan permukaan  antara liquid-liquid maupun gas-liquid.

Prosedur pembuatannya adalah  memasukkan minyak sawit ke dalam labu leher tiga. Lalu mengalirkan air pendingin menuju reflux. Menyalakan pemanas dan menjaga sampai suhu yang diinginkan. Selanjutnya mencampur NaOH dengan metanol sesuai dengan variabel. Campuran ini kemudian ditambahkan ke dalam minyak. Campuran tersebut kemudian dipanaskan sampai suhu yang diinginkan dan diaduk dengan stirrer. Setelah itu, produk dimasukkan ke dalam corong pemisah dan didiamkan selama 24 jam. Setelah terbentuk lapisan, bagian bawah dipisahkan dari larutan. Kemudian dilakukan pencucian dengan menggunakan H₂SO₄, setelah terbentuk layer, kemudian layer pada bagian bawah corong pemisah dipisahkan. Kemudian menambahkan aquadest ke dalam corong pemisah, setelah terbentuk layer, larutan air dipisahkan dengan metil ester. Larutan air dibuang sedangkan metil ester dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan dengan Na₂SO₄. Kemudian dilakukan penyaringan dengan kertas saring. Kemudian dilakukan analisis kandungan metil ester dengan spektrofotometer-uv. Proses selanjutnya adalah proses sulfonasi metil ester. Metil ester ditambahkan H₂SO₄ dengan konsentrasi sesuai  variabel. Kemudian dilakukan pemanasan dan pengadukan selama 1 jam dengan suhu reaksi sesuai variabel. Selanjutnya dilakukan proses metanolisis dengan penambahan metanol sebanyak 20%-berat H₂SO₄. Proses ini dilakukan selama 30 menit pada suhu 60 °C. Setelah itu dilakukan proses penetralan dengan penambahan NaOH 45% berat, proses penetralan dilakukan selama 30 menit dengan suhu 45 °C (Dewanto dan Aulia, 2011).