laporan praktikum Nitrasi Fenol

KROMATOGRAFI LAPIS TIPIS NITRASI FENOL TUJUAN Memahami prinsip dasar Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Memahami pengaruh substituent terhadap substitusi elektrofilik pada senyawa aromatic DASAR TEORI Kromatografi Kromatografi adalah teknik pemisahan campuran yang berdasarkan kecepatan perambatan komponen dalam suatu medium tertentu atau sering dikenal sebagai teknik pemisahan menggunakan 2 fasa dimana meliputi fasa gerak (mobile) dan fasa diam (stationary), dimana Fasa gerak dapat berupa cairan (kromatografi cair) atau berupa gas (kromatografi gas). Sedangkan fasa diam dapat berupa padatan (adsorbsi) atau cairan (partisi). Pada metode kromatografi merupakan cara paling baik untuk memisahkan komponen kimia yang telah bercampur dalam sampel. Terdapat beberapa macam kromatografi, diantaranya adalah sebagai berikut: Kromatografi kolom adalah kromatografi yang adsorbennya dimasukkan ke dalam tabung (pipa) kaca. Adsorben tersebut berupa padatan dalam bentuk tepung, contohnya alumina. Setelah pemisahan masing-masing komponen terdapat didaerah tertentu dalam tabung. Kromatografi kolom merupakan kromatografi cair yang dilakukan di dalam kolom besar yang merupakan metode terbaik untuk pemisahan campuran dalam jumlah besar (lebih dari 1 g). Kromatografi Lapis Tipis (KLT) KLT merupakan suatu bentuk kromatografi adsorbs padat-cair. Adsorben padat dalam hal ini (silica gel ataupun alumina selaku fase diam) disebar pada suatu lempeng tipis. Dan setelah satu titik sampel ditotolkan padabagian bawah fase diam (kira-kira 0,5 – 1 cm). lempengan kemudian ditempatkan pada wadah yang telah diisi eluen.eluen adalah fase gerak (tinggi eluen) tidak boleh melebihi totolan sampel) yang akan bergerak ke atas. Gerakan dari fasa gerak menyebabkan perbedaan migrasi dari zat-zat penyusun sampel. Kromatografi cair (Liquid Chromatography), merupakan teknik yang tepat untuk memisahkan ion atau molekul yang terlarut dalam suatu larutan, jika larutan sampel berinteraksi dengan fase stasioner, namun interaksinya berbeda dikarenakan perbedaan daya serap (adsorption), pertukaran ion (ion exchange), partisi (partitoring), atau ukuran. Perbedaan ini membuat komponen terpisah satu dengan yang lain dan dapat dilihat perbedaannya dari lamanya waktu transit komponen tersebut melewati kolom. Kromatografi pertukaran ion (ion exchange chromatography) bisa di gunakan untuk pemurnian materi biologis, seperti asam amino, peptide, protein. Metode ini dapat dilakukan dalam dua tipe, yaitu dalam kolom maupun ruang datar (planar). Terdapat dua tipe pertukaran ion, yaitu pertukaran kation (cation exchange) dan pertukaran anion (anion exchange). Pada pertukaran kation, fase stasioner bermuatan negatif, sedangkan pada pertukaran anion, fase stasioner bermuatan positif. Molekul bermuatan yang berada pada fase cair akan melewati kolom. Jika muatan pada molekul sama dengan kolom, maka molekul tersebut akan terelusi. Namun jika muatan pada molekul tidak sama dengan kolom, maka molekul tersebut akan membentuk akatan ionik dengan kolom. Untuk mengelusi molekul yang menempel pada kolom di perlakuan penambahan larutan dengan PH dan kekuatan ionik tertentu. Pemisahan dengan metode ini sangat efektif dan karena biaya untuk menjalankan metode ini merah serta kepastiannya tinggi, maka metode ini biasa digunakan pada awal proses keseluruhan. Kromatografi partisi, prinsip kromatografi partisi dapat dijelaskan dengan hukum partisi yang dapat diterapkan pada sistem multikomponen yang dibahas di bagian sebelumnya. Dan dalam kromatografi partisi, ekstraksi terjadi berulang dalam satu kali proses. Dalam percobaan, zat terlarut didistribusikan antara fasa stasioner dan fasa mobil. Fasa stasioner dalam banyak kasus pelarut diadsorbsi pada adsorben dan fasa mobiladalah molekul pelarut yang mengisi ruang antar partikel teradsorbsi. Contoh khas kromatografi partisi adalah kromatografi kolom yang digunakan luas karena merpakan sangat efisien untuk pemisahan senyawa organik. Kromatografi kertas, mekanisme pemisahan dengan kromatografi kertas Prinsipnya sama mekanisme pada kromatografi kolom. Adsorben dalam kromatografi kertas adalah kertas saring, yakni selulosa. Sampel yang akan dianalisis ditotolkan ke ujung kertas yang kemudian digantung dalam wadah. Kemudian dasar kertas saring dicelupkan kedalam pelarut yang mengisi dasar wadah. Fasa mobil (pelarut) dapat saja beragam. Air, etanol, asam asetat atau campuran zat-zat ini dapat digunakan. Kromatografi Lapis Tipis (KLT) KLT digunakan untuk memisahkan senyawa-senyawa dalam jumlah kecil. Kromatografi ini lebih efisien karena waktu yang diperlukan lebih sedikit. KLT dapat menghasilkan pemisahan yang lebih baik dibandingkan dengan kromatografi kolom dan lebih efisien karena waktu yang dibutuhkan lebih cepat.. Cara kerjanya dimana sampel yang akan dipisahkan ditotolkan dengan pipa kapiler pada KLT lalu dimasukkan dalam chamber yang berisi eluen yang sebelumnya telah ditutup sebentar agar uapnya menjadi jenuh. Pada percobaan KLT ini digunakan untuk mengetahui komposisi hasil nitrasi fenol, dan juga menentukan eluen mana yang terbaik. Pada kondisi yang diberikan laju perpindahan senyawa dibagi dengan laju perpindahan pelarut atau sering dikenal Rf. Harga Rf merupakan jarak noda yang ditempuh nda sampel / jarak yang ditempuh pelarut. Untuk senyawa yang tida berwarna maka diaupkan dengan iod atau dengan lampu UV agar noda lebih jelas terlihat. Harga Rf tergantung kelembapan atmosfer dan sifat penyerapnya. Jika harga Rf percobaan lebih tinggi dari pada harga Rf pada pustaka maka kepolaran pelarut harus dikurangi, jika harga Rf lebih rendah maka komponen polar pelarut harus dinaikkan Substitusi Elektrofilik Aromatik Benzena adalah senyawa aromatik yang paling sederhana. Pada kondisi yang tepat, benzena mudah bereaksi substitusi elektrofilik. Substitusi elektrofilik aromatik adalah reaksi organik dimana sebuah atom, biasanya hidrogen, yang terikat pada sistem aromatis diganti dengan elektrofil. 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. Tahap pertama dalam nitrasi adalah pembentukan elektrofil. Asam nitrat diberi proton oleh asam sulfat pekat. Kemudian ion nitronium, yaitu suatu elektrofil kuat menyerang cincin aromatik. Benzena mudah bereaksi substitusi elektrofilik jika berada pada kondisi yang tepat. Reaksi substitusi elektrofilik adalah reaksi suatu senyawa aromatis dengan suatu elektrofil sehingga dihasilkan produk substitusi, dengan elektrofil menjadi substituen baru menggantikan gugus pergi yang pada umumnya adalah H+. Pada reaksi substitusi pertama, digunakan asam lewis sebagai katalis. Asam lewis bereaksi dengan reagensia untuk menghasilkan elektrofil. Elektrofil kemudian menyerang elektron π benzena sehingga dihasilkan ion benzonium (yang merupakan karbokation). Selanjutnya ion H+ dilepaskan untuk menghasilkan produk substitusi. Benzena tersubtitusi dapat mengalami substitusi kedua. Pada senyawa fenol yang merupakan gugus aktivasi, substitusi kedua akan dipermudah. Fenol merupakan pengarah orto- dan para-. Fenol yang mengalami substitusi kedua juga dapat mengalami substitusi ketiga. Substitusi ketiganya juga diarahkan pada posisi orto- atau para-. Ekstraksi Pelarut Merupakan proses pemisahan suatu zat berdasarkan perbedaan kelarutannya terhadap dua fasa cairan tidak saling larut yang berbeda, biasanya air dan yang lainnya pelarut organik. Ekstraksi pelarut sering digunakan, bila pemisahan campuran dengan cara destilasi tidak mungkin dilakukan (misalnya karena pembentukan aseotrop atau karena kepekaannya terhadap panas) atau tidak ekonomis. Seperti ekstraksi padat-cair, ekstraksi cair-cair selalu terdiri atas sedikitnya dua tahap, yaitu pencampuran secara intensif bahan ekstraksi dengan pelarut, dan pemisahan kedua fasa cair itu sesempurna mungkin. Mula-mula pelarut organik ditambahkan dalam larutan air yang mengandung gugus yang akan diekstraksi, pemisahan dilakukan dengan cara pengocokan berulang kali sehingga pelarut yang memiliki massa jenis lebih ringan berada pada lapisan atas. Selanjutnya kedua larutan dapat dipisahkan. 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. Analisa Bahan HNO3 pekat : cairan, tidak berasa, baunya sangat tajam (pedas), tidak berwarna sampai kuning cerah, tidak mudah terbakar, cairan korosif,agen pengoksidasi, beracun, sangat berbahaya jika kontak langsung dengan mata, kulit, dan tertelan. Serta sedikit berbahaya jika terhirup. Metilen Klorida : cairan, tidak berasa, tidak berbau, tidak berwarna, kemungkinan mudah terbakar jika pada temperatur tinggi, tidak korosif, sangat berbahaya jika kontak langsung dengan mata, terhirup dan tertelan. Dan berbahaya jika kontak langsung dengan kulit. Natrium Sulfat : rasanya pahit, tidak berbau, warnanya putih, tidak korosif, tidak mudah terbakar, berbahaya jika kontak langsung dengan mata. Dan sedikit berbahaya jika kontak langsung dengan kulit, tertelan, dan terhirup. Iod : padatan, berbau tajam, tidak berasa, berwarna ungu dengan kilauan perak, sangat korosif, tidak mudah terbakar, sangat berbahaya jika kontak langsung dengan mata, kulit, tertelan, dan terhirup. Fenol : berbau tajam, berasa panas (membakar), tidak berwarna sampai dengan warna pink terang, korosif, kemungkinan terbakar pada saat temperatur tinggi, sangat berbahaya jika kontak langsung dengan mata,kulit, tertelan, dan terhirup. Benzena : cairan, berbau tajam, tidak berasa, tidak berwarna sampai berwarna kuning terang, tidak korosif, mudah terbakar, sangat berbahaya jika kontak langsung dengan mata,kulit, tertelan, dan terhirup. Dan berbahaya jika kontak langsung dengan kulit. ALAT DAN BAHAN Alat Termometer Erlenmeyer Plat KLT Pipa Kapiler Pengaduk Labu Spiritus, kasa, kaki tiga Gelas Beker Corong Pisah Chamber KLT Figure 1 alat-alat percobaan Bahan Asam nitrat pekat Asam sulfat pekat Metilen klorida Natrium Sulfat Iod Fenol Benzena (Eluen) Aquades Air Es Figure 2 bahan-bahan percoban CARA KERJA Nitrasi Fenol Ditambahkan 0,5 mL H2SO4 pekat Didinginkan sampai 5 °C (larutan A) Dimasukkan larutan A ke dalam Erlenmeyer yang telah berisi 3 gram Fenol, lalu diaduk. Suhu diatur pada 20 – 25 °C, dijaga sampai 15 menit, lalu pada 30 – 35 °C dan jaga selama 15 menit. Ditambahkan 7 mL air es ke dalam campuran, lalu diaduk. Dimasukkan campuran ke dalam corong pisah. Ditambahkan metilen klorida, Diekstraksi 2 kali Diambil fase organic Dikeringkan dengan Natrium Sulfat, uapkan pelarut. Analisis Produk dengan KLT Diisi dengan eluen benzene secukupnya Chamber KLT ditutup Biarkan chamber jenuh dengan uap Benzene. Produk titrasi ditotolkan pada lempeng tipis silica gel. . Dimasukkan dalam chamber. Dielusi dengan elen benzene. Dihentikan jika eluen mencapai garis atas. Dikeringkan. Jika perlu diuapkan dengan iod supaya totolan terlihat jelas. Ditandai ada beberapa noda yang terbentuk. Diukur jarak masing-masing noda dari totolan awal. Dihitung Rf masing-masing noda HASIL PENGAMATAN Nitrasi Fenol No Pertanyaan Pengamatan 1 Pencampuran asam nitrat, aquades dan asam sulfat pekat (larutan A) Keruh dan Hangat 2 Setelah didinginkan 50C Tidak ada perbahan, suhu turun 3 Pencampuran larutan A + fenol Warna menjadi coklat pekat, suhu naik, ada bulat-bulat hitam / polkadot 4 Setelah suhu dijaga 20-250C selama 15 menit Warna tetap (coklat pekat) 5 Setelah suhu dijaga 30-350C selama 15 menit Bulat-bulat hitamnya berkurang, warna tetap coklat 6 Setelah penambahan air es Coklat kehitaman, banyak bulat-bulatan hitam 7 Setelah ekstraksi dengan corong pemisah Ada lampisan tipis diatas yang berwarna cokelat muda, dan larutan bawah berwarna hitam pekat Analisis produk dengan KLT No Pertanyaan Pengamatan 1 Berapa noda yang tampak setelah diuapi iod? 2 warna, warna kuning dan coklat 2 Berapa harga Rf masing-masing? 0,03 dan 0,13 ANALISIS DATA Diperoleh: Noda bawah (kuning) : 0,2 Noda cokelat : 0,8 Pelarut : 6 cm Dihitung Rf masing masing noda: Rf = (Jarak yang ditempuh senyawa)/(Jarak yang ditempuh pelarut) Rf 1 : (0,2 )/6 = 0,03 Rf 2 : (0,8 )/6 = 0,13 PEMBAHASAN Pada percobaan ini bertujuan untuk memahami prinsip dasar KLT (Kromatografi Lapis Tipis) dan Memahami pengaruh substituent terhadap substitusi elektrofilik pada senyawa aromatic. Ada 2 langkah dalam percobaan ini, yaitu melakukan ekstraksi untuk pembuatan nitrasi fenol dan menganalisis produk nitrasi dengan KLT. Nitrasi Fenol Pada percobaan kali ini pertama kali yang dilakukan adalah mencampurkan aquades dengan HNO3 pekat dan ditambahkan H2SO4 yang bertindak sebagai katalis asam lewis. Larutan yang dihasilkan bersifat panas disebabkan HNO3 pekat. Satelah itu didinginkan sampai 50 C dengan tujuan menjaga keasaman produk supaya produk nitrasi dapat terbentuk. Reaksi H2SO4 dengan HNO3 menghasilkan suatu produk berupa +NO2 yang bertindak sebagai elektrofil. Mekanisme reaksinya sebagai berikut : Tahap 1 Tahap 2 Proses selanjutnya adalah penyerangan elektrofil oleh elektron π benzene sehingga menghasilkan karbokation dan distabilkan oleh resonansi. Penyerangan ini terjadi ketika larutan HNO3, H2SO4, dan H2O ditambahkan pada larutan fenol. Perubahan yang terjadi secara fisik adalah menjadi berwarna coklat kehitaman disertai terdapat bulatan-bulatan hitam. Untuk perubahan secara reaksi kimia dapat dillihat pada mekanisme reaksi berikut ini : Posisi orto Posisi meta: Posisi para: Hasil dari reaksi diatas adalah o-nitrofenol, p-nitrofenol, dan m-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. Reaksi totalnya dapat dilihat dibawah ini: Fungsi penambahan 7 mL air es setelah proses penambahan campuran ke dalam fenol adalah untuk menurunkan suhu dan karena fenol memiliki sifat mudah terlarut dalam air dingin. Pada saat sebelum penambahan air es, larutan harus berada pada suhu 20-250C, dan dijaga selama 15 menit, hal ini bertujuan agar fenol larut sempurna dalam larutan A. Karena fenol akan terbakar pada suhu tinggi. Figure 3 Suhu dijaga 20 - 25 C Setelah itu, suhu dinaikkan hingga 30-350C agar reaksi dapat berjalan cepat dan didiamkan hingga 15 menit agar reaksi berlangsung sempurna. Proses selanjutnya adalah proses inti dari langkah yang pertama, yaitu ekstraksi. Sebelum diekstraksi, larutan ditambah dengan metilen klorida. Tujuan penambahan metilen klorida saat ekstraksi adalah untuk memisahkan larutan nitrofenol dengan air. Metilen klorida mempunyai kelarutan 50 kali dibanding fenol dan semakin benyak metilen klorida yang ditambahkan mekin cepat terpisah fase organiknya. Pada proses ekstraksi akan membentuk 2 lapisan dimana lapisan atas berwarna coklat kemerahan dan lapisan bawah berwarna hitam. Figure 4 setelah diekstraksi terpisah menjadi 2 lapisan Kedua lapisan ini dapat terbentuk karena adanya perbedaan massa jenis dari kedua senyawa. Setrelah diekstraksi fase organik berada pada lapisan atas karena memiliki masa jenis lebih rendah. Fase organik ini diperkirakan Nitro Fenol. Perlu diperhatikan bahwa saat melakukan ekstraksi praktikan harus menggunakan sarung tangan, karena sifat dari fenol yang susah hilang apabila terkena kulit. Analisis Produk dengan KLT Setelah proses ekstraksi selesai, lapisan tipis (fase organic) yang terdapat dalam lapisan atas nitrasi diambil. Figure 5 lapisan fase organik diambil Produk yang dihasilkan pada hasil ekstraksi diteliti dengan KLT , nitro fenol ditotolkan pada lempeng tipis silica gel dan dimasukkan ke dalam chamber. Figure 6 Chamber Chamber sebelumnya telah diisi benzene dan dijenuhkan. Benzene bertindak sebagai fasa gerak sedangkan lempeng tipis silica gel bertindak sebagai fasa diam. Saat proses KLT berlangsung chamber harus selalu ditutup hal ini bertujuan agar benzene tidak menguap dan lepas di udara. Selanjutnya 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. Pada percobaan yang dilakukan kelompok III, terbentuk 2 noda, yaitu warna kuning dan coklat. Namun ketika praktikan menguapkannya dengan iod, noda itu semakin memudar, padahal sebenarnya tujuan penguapan iod adalah untuk mempertegas warna. Setelah didapatkan warna dihitung Rf nya dan didapatkan harga Rf 0,03 dan 0,13. Harga Rf dapat dihitung dari rumus : Rf = (Jarak yang ditempuh senyawa)/(Jarak yang ditempuh pelarut) KESIMPULAN Kromatografi pada prinsipnya adalah suatu teknik pemisahan menggunakan dua fasa yaitu fasa gerak (mobile) dan fasa diam (stationary). Produk yang dihasilkan dari proses ini adalah O-nitrofenol dan P-nitrofenol, yang lebih asam dibandingkan dengan fenol. Pada percobaan ini, hasil yang diperoleh praktikan adalah terbentuk 2 noda, yaitu warna kuning dan coklat. Harga Rf masing-masing noda adalah noda kuning = 0,03 dan noda coklat = 0,13. PERTANYAAN PENDAHULUAN Apakah prinsip dasar kromatografi? Jawab : Prinsipnya adalah perambatan komponen dalam suatu medium tertentu atau sering dikenal sebagai teknik pemisahan menggunakan 2 fasa dimana meliputi fasa gerak (mobile) dan fasa diam (stationary), dimana Fasa gerak dapat berupa cairan (kromatografi cair) atau berupa gas (kromatografi gas) Sedangkan fasa diam dapat berupa padatan (adsorbsi) atau cairan (partisi). Sebutkan dan jelaskan macam-macam kromatografi. Kromatografi kolom adalah Kromatografi kolom merupakan kromatografi cair yang dilakukan di dalam kolom besar yang merupakan metode terbaik untuk pemisahan campuran dalam jumlah besar (lebih dari 1 g). Kromatografi Lapis Tipis (KLT) merupakan suatu bentuk kromatografi adsorbs padat-cair. Adsorben padat dalam hal ini (silica gel ataupun alumina selaku fase diam) disebar pada suatu lempeng tipis. Dan setelah satu titik sampel ditotolkan padabagian bawah fase diam (kira-kira 0,5 – 1 cm). Lempengan kemudian ditempatkan pada wadah yang telah diisi eluen. Eluen adalah fase gerak (tinggi eluen) tidak boleh melebihi totolan sampel) yang akan bergerak ke atas. Kromatografi cair (Liquid Chromatography), merupakan teknik yang tepat untuk memisahkan ion atau molekul yang terlarut dalam suatu larutan, jika larutan sampel berinteraksi dengan fase stasioner, namun interaksinya berbeda dikarenakan perbedaan daya serap (adsorption), pertukaran ion (ion exchange), partisi (partitoring), atau ukuran. Kromatografi pertukaran ion (ion exchange chromatography) bisa di gunakan untuk pemurnian materi biologis, seperti asam amino, peptide, protein. Kromatografi partisi, ekstraksi terjadi berulang dalam satu kali proses. Dalam percobaan, zat terlarut didistribusikan antara fasa stasioner dan fasa mobil. Fasa stasioner dalam banyak kasus pelarut diadsorbsi pada adsorben dan fasa mobiladalah molekul pelarut yang mengisi ruang antar partikel teradsorbsi. Contoh khas kromatografi partisi adalah kromatografi kolom yang digunakan luas karena merpakan sangat efisien untuk pemisahan senyawa organik. Kromatografi kertas, mekanisme pemisahan dengan kromatografi kertas Prinsipnya sama mekanisme pada kromatografi kolom. Apakah prinsip dasar kromatografi lapis tipis (KLT)? Jawab : prinsip nya untuk mengetahui komposisi hasilnitrasi fenol dan menentukan eluen mana yang terbaik. Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam KLT? Jawab : yang harus diperhatikan adalah jarak yang ditempuh senyawa dan jarak yang ditempuh pelarut untuk menghitung harga Rf. Apakah reaksi substitusi elektrofilik aromatik? Jelaskan! Jawab : Substitusi elektrofilik aromatik adalah reaksi organik dimana sebuah atom, biasanya hidrogen, yang terikat pada sistem aromatis diganti dengan elektrofil. DAFTAR PUSTAKA Fessenden, Ralph J. dan Joan S. Fessenden.Dasar-Dasar Kimia Organik. Tangerang : Binarupa Aksara, 2010. Firmansyah, Arizal Petunjuk Praktikum Kimia Organik, Semarang : Laboratorium Pendidikan Kimia Jurusan Tadris Kimia fakultas Tarbiyah IAIN Walisongo Semarang, 2013. Gritter, Roy , dkk, Pengantar Kromatografi, Penerjemah: Dr. Kosasih Padmawinata, Bandung : ITB, 1991. Hart, Harold, dkk., Kimia Organik: Suatu Kuliah Singkat, Jakarta: Erlangga, 2003. Ibrahim, Sanusi dan Marham Sitorus, Teknik Laboratorium Kimia Organik, Yogyakarta: Graha Ilmu, 2013.