LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK
KROMATOGRAFI LAPIS TIPIS : NITRASI FENOL
A. TUJUAN
1. Memahami
prinsip dasar kromatografi lapis tipis (KLT)
2.
Memahami pengaruh sutituent terhadap subtitusi elektrofilik pada
senyawa aromatic
B.
DASAR TEORI
1. Kromatografi
Kromatografi adalah suatu teknik pemisahan fisik dimana
komponen-komponen yang dipisahkan didistribusikan diantara dua fasa, dimana
salah satu fasa tesebut adalah suatu lapisan stationer dengan permukaan yang
luas, yang lainnya sebagai fluida yang mengalir lembut disepanjang landasan
stationer.[1]
Pemisahan dengan teknik kromatografi didasarkan pada distribusi
komponen zat yang dianalisa (analit) antara dua fasa (fasa gerak dan diam),
yang mana pemisahan komponen terjadi secara difrensial yang dibawa fasa gerak
melewati fasa diam. Fasa gerak dapat berupa cairan (Kromatografi Cair) atau
berupa gas (Kromatografi Gas), sedangkan untuk fasa diam dapat berupa padatan
(adsorbs)atau cairan (partisi). Pembagian kromatografi pada umumnya didasakan
pada fasa gerak yaitu kromatografi cair dan kromatografi gas sehingga ada empat
jenis kromatografi seperti berikut[2]:
1.
Fasa gerak cair dan fasa diam cair
Contoh:
kromatografi kertas, kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC)
2.
Fasa gerak cair dan fasa diam padat
Contoh:
Komatogafi lapis tipis (KLT/TLC), Kromatografi kolom
3.
Fasa gerak gas dan fasa diam cair
Contoh:
Kromatografi gas cair (GLC/GC)
4.
Fasa gerak gas dan fasa diam padat
Contoh:
Kromatografi gas padat (GSC)
Perkembangan
selanjutnya, teknik kromatografi dijalankan dengan manipulasi perbedaan
aktifitas sifat-sifat fisik dari zat-zat yang menyusun suatu sampel (analit)
yang akan dipisahkan antara fasa gerak dan fasa diam yaitu:
1.
Sifat adsorbsi
2.
Sifat pertukaran ion (ion exchange)
3.
Kelarutan/kepolaran/titik didih
4.
Ukuran partikel dengan cara gel permeabilitas dan gel filtrasi
5.
Afinitas kimia (enzimatik)
6.
Pertukaran ion dengan fasa diam esin (ion exchange chromatography)[3]
Jika fase gerak digerakkan melalui fase diam untuk menghasilkan
pemisahan kromatografi, proses ini dikenal sebagai pengembangan. Setelah
senyawa-senyawa dipisahkan dengan pengembangan, hasilnya dideteksi atau
divisualisasi (ditampakkan). Jika senyawa-senyawa yang dipisahkan benar-benar
dikeluarkan dari system, maka senyawa itu telah dielusi atau elusi telah
terjadi. Senyawa yang dipisahkan biasanya disebut linarut, atau secara kelompok
disebut cuplikan. Hasil dari keseluruhan tersebut disebut dengan kromatogram.[4]
2.
KLT
Pemilihan teknik kromatografi dalam pemisahan senyawa, didasarkan pada
sifat kelarutan dari senyawa yang akan dipisahkan. Kromatogafi Lapis Tipis
(KLT) atau TLC (Tin Layer Chomatogaphy) digunakan untuk preparative atau
memisahkan senyawa-senyawa dalam jumlah kecil. Teknik KLT menggunakan adsorben
yang disalutkan pada suatu lempeng kaca sebagai fase stationernnya dan
pengembangan kromatogram terjadi ketika fase mobil tetapis melewati adsorben
itu.[5]
Absorben yang sangat umum digunakan adalah
silikagel dan alumina dan ditambah dengan kalsium sulfat untuk jadi perekat
pada plat kaca atau porselen dengan ukuran 20 x 20 cm. Prosedurnya adalah
sampel yang akan dipisahkan ditotolkan dengan pipa kapiler pada KLT lalu
dimasukkan dalam chamber yang berisi eluen yang sebelumnya telah ditutup
sebentar agar uapnya jenuh.
3.
Subtitusi Elektrofilik Aromatik
Reaksi yang paling utama dari senyawa aromatik adalah reaksi
substitusi aromatik elektrofilik digambarkan sebagai (E+) yang akan bereaksi
dengan cincin aromatik dengan mengantikan 1 atom hidrogen. Banyak
subtituen yang dapat bereaksi dengan senyawa aromatik melalui reaksi sutitusi
elektrofilik. Senyawa aromatic dapat bereaksi dengan halogen, nitrat, sulfonat,
alkil, dan aril. Reaksi subtitusi elektrofilik aromatic mampu menghasilkan
berbagai macam senyawa aromatic tersubtitusi. [6] Contoh reaksi substitusi yang khas pada benzena:
Kebanyakan dari reaksi ini dilaksanakan pada
suhu diantara 0° dan 50°C, tetapi kondisinya dapat lebih lembut atau lebih
keras jika sudah ada substituen lain pada cincin benzena. Demikian juga, kondisi
biasanya disesuaikan apakah satu atau lebih substituen yang ingin
disubstitusikan.
Aromatisasi
benzene menyajikan suatu kesetabilan yang unik pada system pi, dam benzene
tidak menjalani kebanyakan reaksi yang khas bagi alkena. Meskipun demikian
benzene tidaklah sekali-kali lamban (inert). Pada kondisi yang tepat benzene
mudah bereaksi subtitusi elektrofilik aromatic.[7]
4. Ekstraksi Pelarut
Ekstraksi
pelarut merupakan
pemisahan satu komponen dari campuran dengan melarutkannya dalam pelarut,
tetapi komponen lainnya tidak dapat dilarutkan dalam pelarut tersebut. Proses
ini biasanya dilakukan dalam fase cair, sehingga disebut juga ekstraksi
cair-cair. Dalam ekstraksi cair-cair, larutan yang mengandung komponen yang
diinginkan harus bersifat tak campur dengan cairan lainnya. Senyawa organic
yang terdapat dalam larutan ataupun pada jaringan tumbuhan dan hewan dapat
ditarik dengan teknik ekstrasi dengan menggunakan pelarut seperti n-heksana,
ligroin, eter, kloroform, metilen klorida, methanol dan lain lain. Pemilihannya
tergantung dari sifat bahan yang akan dipisahkan.[8]
Penggunaan
corong pemisah adalah untuk mengekstraksi senyawa organik yang terlarut dalam
suatu pelarut dengan pelarut lainnya dan antara pelarut tidak saling
melarutkan. Dengan demikian akan membentuk dua lapisan dan senyawa organik yang
diinginkan dapat diambil, tanpa terkotori oleh zat lain. Teknik ekstraksi hanya
dapat dilakukan bila senyawa yang akan diekstraksi kelarutannya lebih besar
dalam pelarut pengekstraksi atau koofesien distribusinya (KD) lebih
besar serta antara kedua pelarut tidak campur.[9]
5. Fenol
Fenol atau asam
karbolat atau benzenol adalah zat kristal tak berwarna yang memiliki bau khas.
Rumus kimianya adalah C6H5OH dan strukturnya memiliki
gugus hidroksil (-OH) yang berikatan dengan cincin fenil. Kata fenol juga
merujuk pada beberapa zat yang memiliki cincin aromatik yang berikatan dengan
gugus hidroksil.
Fenol murni
berbentuk Kristal yang tak berwarna, sangat berbau dan mempunyai sifat
antiseptic. Fenol agak larut dalam air dan sebaliknya sedikit air dapat juga
larut dalam fenol cair, karena bobot molekul air itu rendah dan turun titik
beku molal dari fenol itu tinggi, yaitu 7,5 maka campuran fenol dengan 5-6% air
telah terbentuk cair pada temperature biasa. Larutan fenol dalam air disebut
air karbol atau asam karbol.
Sifat kimia
dari fenol adalah fenol tidak dapat dioksidasi menjadi aldehid atau keton yang
jumlah atom C-nya sama, karena gugus OH-nya terikat pada suatu atom C yang
tidak mengikat atom H lagi. Jadi fenol dapat dipersamakan dengan alkanol
tersier. Sedangkan, jika direaksikan dengan H2SO4 pekat
tidak membentuk ester melainkan membentuk asam fenolsulfonat ( o atau p).
Dengan HNO3 pekat dihasilkan nitrofenol dan pada nitrasi selanjutnya
terbentuk 2,4,6 trinitrofenol atau asam pikrat. Larutan fenol dalam air
bersifat sebagai asam lemah sehingga akan mengion, oleh karena itu fenol dapat
bereaksi dengan basa dan membentuk garam fenolat.[10]
Ikatan sp2 lebih kuat
jika dibandingkan dengan ikatan kabon sp3,
oleh karena itu ikatan C-O dari suatu fenol tidak mudah untuk diputuskan. Fenol
tidak mengalami reaksi SN1, SN2,
ataupun reaksi eliminasi seperti alcohol. Meskipun ikatan C-O pada fenol sulit
untuk diputuskan tapi ikatan OH mudah putus. Fenol dengan pKa = 10, merupakan
asam yang lebih kuat dari pada alcohol maupun air.[11]
6. Analisa Bahan
a. HNO3 pekat : cairan, tidak berasa, baunya sangat tajam (pedas), tidak
berwarna sampai kuning cerah, tidak mudah tebakar, cairan korosif, agen
pengoksidasi, beracun, sangat berbahaya jika kontak langsung dengan mata, kulit
dan tertelan. Seta sedikit berbahaya jika terhirup
b. Metilen klorida : cairan, tidak berasa, tidak berbau, tidak berwarna,
kemungkinan mudah terbakarjika pada temperature tinggi, tidak korosif , sangat
berbahaya jika kontak langsung dengan mata, terhirup dan tertelan, dan jika
kontak dengan kulit
c.
Natrium sulfat : rasanya pahit
tidak berbau, warnanya putih, tidak korosif, tidak mudah terbakar, berbahaya
jika kontak langsung dengan kulit, tertelan dan terhirup.
d.
Iod :
padatan, berbau tajam, tidak berasa, sangat korosif, tidak mudah terbakar,
berbahaya jika kontak langsung dengan mata, kulit, tertelan dan terhirup
e.
Fenol : berbau
tajam, berasa panas (membakar), tidak berwarna sampai dengan warna pink terang,
korosif, kemungkinan terbakar saat temperature tinggi, sangat bevbahaya jika
kontak langsung dengan mata, kulit, tertelan dan terhirup.
f.
Benzene :
cairan berbau tajam, tidak berasa, tidak berwarna sampai kuning terang, tidak
korosif, mudah terbakar, sangat berbahaya jika kontak langsung dengan kulit.[12]
C.
ALAT DAN BAHAN
Alat:
1.
Thermometer
2.
Erlenmeyer
3.
Plat KLT
4.
Pipa kapiler
5.
Pengaduk
6.
Labu spiritus, kasa, kaki tiga
7.
Gelas beker
8.
Corong pisah
9.
Chamber KLT
10.
Statif, klem
Bahan :
1.
Asam nitrat pekat
2.
Asam sulfat pekat
3.
Metilen klorida
4.
Natrium sulfat
5.
Iod
6.
Fenol
7.
Benzene
8.
Aquades
9.
Air es
D.
CARA KERJA
1. Nitrasi Fenol
a.
b.
c.
2.
Analisis Poduk dengan KLT
E.
HASIL PENGAMATAN
1. Nitrasi Fenol
|
No
|
Pertanyaan
|
Pengamatan
|
|
1
|
Pencampuran asam nitrat, aquades dan asam
sulfat pekat (larutan A)
|
Terjadi panas (reaksi eksotermis), larutan
berwarna bening
|
|
2
|
Setelah didinginkan 5°C
|
Suhu turun/dingin, larutan bening
|
|
3
|
Pencampuran larutan A + fenol
|
 Larutan
bening + kristal fenol putih hitam (ada
endapan). Panas, ada bau. |
|
4
|
Setelah suhu dijaga 20-25°C selama 15 menit
|
Suhu turun, warna tetap hitam fenol larut dalam larutan A
|
|
5
|
Setelah suhu dijaga 30-35°C selama 15 menit
|
Suhu naik, warna tetap hitam fenol larut dalam larutan A
|
|
6
|
Setelah penambahan air es
|
Larutan menjadi dingin, warna tetap hitam dan kental
|
|
7
|
Setelah ekstraksi dengan corong pisah
|
Terbentuk 2 lapisan, lapisan coklat (atas)
dan hitam (bawah)
|
2. Analisis Produk dengan KLT
|
No
|
Pertanyaan
|
Pengamatan
|
|
1
|
Berapa noda yang tampak setelah diuapi iod?
|
Dua noda (orange dan coklat)
|
|
2
|
Berapa harga Rf masing-masing?
|
Orange= 0,15 dan coklat=0,086
|
Rumus yang digunakan untuk menghitung Rf:
F.
PEMBAHASAN
Pada percobaan
ini kita melakukan 2 langkah umum yang saling berkaitan 1 sama lain, yaitu
nitrasi fenol dan pengujian produk dengan kromatografi lapis tipis. Pada
nitrasi fenol, dicampurkan asam nitrat pekat dengan aquades lalu ditambahkan
asam sulfat pekat dan dinginkan, hal ini dimaksudkan untuk membuat larutan A
yang akan dicampur dengan fenol. Asam sulfat disini betindak sebagai katalis
asam lewis yang akan mempecepat tejadinya reaksi. Dalam reaksi ini yang
betindak sebagai elektrofilik adalah +NO2. Asam sulfat
mampu merebut suatu gugus hidroksil dari dalam asam nitrat sehingga dihasilkan +NO2,
yang merupakan elektrofil. Elektrofil ini dapat menyerang electron pi pada
suatu cincin benzene untuk menghasilkan karbokation yang terstabilkan oleh
resonansi. Asam nitat pekat dicampur dengan aquades agar konsentrasinya tidak
terlalu pekat. Dalam percobaan ini juga djaga agar suhu hanya 50C
hal ini bbetujuan untuk menjaga tingkat keasaman dalam larutan, menjaga agar
asamsulfat tetap hanya bertindak sebagai katalis.
Setelah larutan
dicampurdengan fenol, larutan yang awalnya berwarna bening berubah menjadi
berwarna hitam dan timbul bau yang menyengat. Suhu didalam Erlenmeyer dijaga
pada suhu uangan yaitu berkisar 20-250C, hal ini agar fenol larut
sempurna dalam larutan A. Seperti kita tahu fenol memiliki kemungkinan terbaka
pda suhu tinggi, untuk itu sebelum suhu dinaikkan terlebih dahulu diaduk dan
didiamkan selama 15 menit aga fenolnya melarut secara sempurna. Setelah itu,
suhu dinaikkan hingga 30-350C, hal ini bertujuan untuk mempercepat
reaksi dan diamkan 15 menit agar reaksi berlangsung sempurna. Selanjutnya,
ditambahkan air es yang betujuan untuk menurunkan suhu dalam larutan dan
menghentikan reaksi.
Larutan ini
kemudian diekstraksi dengan metilen klorida di dalam corong pisah hingga
terbentuk 2 lapisan, lapisan atas berwarna merah kecoklatan dan lapisan bawah
berwarna hitam. Kedua lapisan ini dapat terbentuk karena adanya perbedaan massa
jenis dari kedua senyawa. Tujuan penambahan metilen klorida saat ekstraksi
adalah untuk memisahkan larutan nitrofenol dengan air. Lapisan atas larutan
yang telah diekstraksi ditambahkan dengan Na2SO4 yang
bertujuan untuk mengikat air yang masih ada dalam larutan. Kemudian diuapkan
untuk memperoleh hasil nitrasi fenol.
Langkah selanjutnya
adalah pengujian produk dengan kromatografi lapis tipis. Sebelumnya, chamber
diiisi dengan benzene dan selanjutnya ditutup agar jenuh dengan benzene.
Setelah didapatkan fase organic dr nitrasi fenol, produk nitrasi fenol tersebut
ditotolkan pada lempeng tips silica gel dan dimasukkan kedalam chamber, dielusi
dengan eluen benzene dan dihentikan jika eluen telah mencapai garis batas atas.
Setelah kromatogram dikeringkan selanjutnya diuapkan dengan iod, hal ini
bertujuan untuk menegaskan warna yang terdapat dalam kromatogram. Setelah
didapatkan warna dihitung Rf nya dan didapatkan harga Rf = 0,15 (orange) dan
Rf=0,086 (coklat).
Suatu elektrofil dapat menyerang
electron pi suatu cincin benzene pada percobaan ini didapat:
Hasil dari reaksi diatas adalah
o-nitrofenol, hasil reaksi dapat berupa o-nitrofenol, p- nitrofenol. Fenol
merupakan pengarah orto para sedangkan NO2 merupakan pengarah meta.
Tapi disini NO2 hanya bertindak sebagai elektrofil, sehingga produk
yang dibentuk akan lebih dominan o-nitrofenol dan p-nitrofenol.
Dengan adanya gugus pendorong maka akan
menyebabkan keasaman fenol menjadi berkurang, karena gugus pendorong akan
mengumpulkan (mengonsentrasikan) muatan negative, keadaan ini menyebabkan
cincin jadi kurang stabil sehingga kekuatan asamnya lemah. Sedangakan gugus
penarik sebaliknya akan menyebabkan keasaman fenol bertambah, karena gugus
penarik akan mendispersikan(memancarkan) muatan negative, keadaan ini
menyebabkan cincin menjadi lebih stabil sehingga kekuatan asamnya semakin kuat.
Jadi pada percobaan ini o-nitrofenol dan p-nitrofenol yang dihasilkan memiliki
kekuatan asam yang lebih tinggi jika dibanding fenol, karena adanya gugus
penarik electron yaitu NO2.
G.
KESIMPULAN
1. Prinsip dasar kromatografi lapis tipis
adalah distribusi komponen sampel antara dua fase berdasarkan perbedaan kecepatan perpindahan masing-masing komponen, yakni fase diam dan fase gerak. Adsorben
padat pada percobaan ini adalah lempeng tipis silica gel dan bertindak sebagai
fasa diam, sedangkan eluen benzene bertindak sebagai fasa gerak.
2. Didapatkan hasil Rf adalah orange= 0,15 dan coklat=0,086.
3. Adanya subtituen NO2 yang
merupakan gugus penarik electron menyebabkan cincin lebih stabil sehingga
kekuatan asamnya juga meningkat.
DAFTAR
PUSTAKA
Anonim. (2013). Petunjuk Praktikum Kimia Organik. Semarang:
Laboratorium Pendidikan Kimia Jurusan Tadris Kimia FITK IAIN Walisongo.
Basset, J dkk.
1994. Buku Ajar Vogel: Kimia Analisis
Kuantitatif Anoganik. ( alih bahasa: A. Handyana P dan L Setiono). Jakata:
EGC
Basset, J.,
R.C. Denney, G.H. Jeffery, J. Mendham, Alih bahasa: Hadyana Pudjaatmaka dan L. Setiono.
(1994). Buku Ajar Vogel Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik. Ed. 4. Jakarta: EGC.
Fesenden, R.J dan
J.S.Fesenden.1982.Kimia Organik. Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga
Gritter, Roy
J.,
James M. Bobbitt, Arthur E. Schwarting, 1991, Pengantar Kromatografi,
edisi kedua, Bandung : ITB
HAM, Mulyono. (2009). Kamus Kimia. Jakarta: Bumi Aksara.
Hart, Harold, dkk. (2003). Kimia Organik: suatu kuliah
singka. Jakarta: Erlangga.
Ibrahim, Sanusi
dan Marham Sitorus. (2013). Teknik Laboratorium Kimia Organik.
Yogyakarta: Graha Ilmu.
M. Keulemans.A.I, 959, Gas
Chromatography, Edisi ke 2, Reinhold Publishing Corp: New Yok.
Riswiyanto.2009.
Kimia Organik. Jakarta : Erlangga
Wonorahardjo,
Surjani. (2013). Metode-metode Pemisahan Kimia. Jakarta: Indeks.
Semarang,
30 Mei 2014
Mengetahui,
Dosen
Pengampu Praktikan
(R.Arizal Firmansyah, M.Si)
(Munadhiroh)
[2]
Sanusi Ibrahim dan Marham Sitorus,2013, Teknik
Laboratorium Kimia Organik, Yogyakarta:Graha Ilmu. Hal.19-20
[3] Sanusi Ibrahim dan Marham Sitorus,2013, Teknik Laboratorium Kimia Organik, Yogyakarta:Graha Ilmu, Hal.20
[4] Roy
J. gritter, James M. Bobbitt, Arthur E. Schwarting, 1991, pengantar kromatografi, edisi kedua, Bandung : ITB. Hal.5
[5] J.
Basset, dkk. 1994. Buku Ajar Vogel: Kimia
Analisis Kuantitatif Anoganik. ( alih bahasa: A. Handyana P dan L Setiono).
Jakata: EGC. Hal.228
[8]
Sanusi Ibrahim dan Marham Sitorus,2013, Teknik
Laboratorium Kimia Organik, Yogyakarta:Graha Ilmu. Hal.10
[12]
Petunjuk
Praktikum Kimia Organik . Semarang:
Laboratorium Tadris Kimia Fakultas Tarbiyah IAIN Walisongo
Tidak ada komentar:
Posting Komentar