PEMISAHAN SENYAWA ORGANIK: EKSTRAKSI
Penulis: Gayatri Ayu Andari
NIM: 10513053 Kelas: K-01 Kelompok: 4
gayatriayuandari@yahoo.com
Abstrak
Ekstraksi merupakan salah satu metode yang digunakan untuk proses pemisahan dengan cara pemindahan satu senyawa atau lebih senyawa dari satu fasa ke fasa yang lain. Metode pemisahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah ekstraksi cair-cair pada asam asetat yang akan diperoleh fasa air dan organik serta ekstraksi asam basa pada campuran beberapa senyawa organik sejumlah yang sama dan akan dihasilkan fasa asam, basa, dan netral. Tujuan praktek ini adalah memperoleh asam asetat dari ekstraksi cair-cair, menentukan konsentrasi asam asetat awal dan setelah diekstraksi, menentukan masa serta titik leleh fasa asam, basa, dan netral, dari ekstraksi asam basa.
Kata kunci: ekstraksi, fasa, asam, basa, organik
Abstract
Extraction is one of the methods used for the separation process by means of the transfer of a compound or compounds of one phase to another phase. Separation method used in this experiment is a liquid extraction in acetic acid to get water phase and organik phase, and an acid base extraction on a mix of organic compounds which have same number that will be generated being acid, base, and neutral phase. The purpose of this practice is to obtain acetic acid from liquid-liquid extraction, determine the initial concentration of acetic acid and after extracting, determining the mass and melting point of acid, base, and neutral phase, after acid-base extracting.
Keywords: extraction, phase, acids, base, organic
1. PENDAHULUAN
Ekstraksi adalah metode pemisahan yang melibatkan proses pemindahan satu atau lebih senyawa dari satu fasa ke fasa lain dan didasarkan pada prinsip kelarutan. Ekstraksi cair-cair merupakan suatu teknik yang mana suatu larutan (biasanya dalam air) dibuat bersentuhan dengan suatu pelarut kedua (biasanya organik) yang pada hakekatnya tidak tercampurkan dan menimbulkan perpindahan satu atau lebih zat terlarut ke dalam pelarut yang kedua [1]. Dasar metode ekstraksi cair-cair adalah distribusi senyawa diantara dua fasa cair yang berada dalam kesetimbangan. Perbandingan konsentrasi di kedua fasa cair disebut koefisien distribusi, K, yaitu K= Ca/Cb. Perpindahan senyawa terlarut dari satu fasa ke fasa yang lain akhirnya mencapai keadaan setimbang (pada suhu tertentu), maka K bisa ditentukan.
Ekstraksi padat cair, prinsip ekstraksi padat-cair adalah adanya kemampuan senyawa dalam suatu matriks yang kompleks dari suatu padatan, yang dapat larut oleh suatu pelarut tertentu. Beberapa hal yang harus diperhatikan untuk tercapainya kondisi optimum ekstraksi antara lain: senyawa dapat terlarut dalam
pelarut dengan waktu yangsingkat, pelarut harus selektif melarutkansenyawa yang dikehendaki, senyawa analit memiliki konsentrasi yang tinggi untukmemudahkan ekstraksi, serta tersedia metodememisahkan kembali senyawa analit daripelarut pengekstraksi [3]. Suatu materi padat dapat mengalami difusi kedalam larutan hingga meningkatkan konsentrasi larutan tersebut. Bahan teresktrak yang berada dalam matrik materi yang inert,lambat laun akan terlarut dalam larutan, demikian pula spesies pelarut akan terdistribusi dalam materi padat tersebut hingga mengalami keadaan kesetimbangan.
Ekstraksi asam-basa, ekstraksi yang menggunakan reagen larutan asam dan basa untuk melakukan pemisahan suatu senyawa. Larutan asam akan bercampur dengan suatu senyawa dalam campuran sampel dan membentuk fasa asam. Begitu juga dengan larutan basa akan bercampur dengan senyawa lain yang terdapat pada campuran sampel dan membentuk fasa basa. Sedangkan senyawa yang tidak bereaksi dengan reagen asam dan basa, maka akan membentuk fasa netral atau fasa organik. Setelah terbentuk masing-masing fasa, maka pada fasa asam ditambahkan larutan basa, dan pada fasa basa ditambahkan larutan asam
untuk menetralkan masing-masing fasa sehingga terbentuk spesi senyawa seperti semula dalam bentuk endapan.
2. METODE PERCOBAAN
2.1 Ekstraksi Cair-cair (Kelarutan)
Larutan asam asetat sebanyak 5 mL dimasukkan ke
dalam corong pisah 100 mL, kemudian diekstraksi satu kali dengan 15 mL etil asetat. Setelah dikocok 1-2 kali pada awal, kran corong pisah dibuka dengan posisi terbalik. Corong pisah disimpan pada klem bundar (klem cincin). Jika sudah terpisah, bagian bawah dikeluarkan ke dalam Erlenmeyer dengan hati-hati, saat mengeluarkan cairan, tutup corong pisah dibuka. Larutan dalam fasa air dititrasi dengan larutan NaOH 0,3 M dan ditambahkan indicator fenolftalein. Sebelumnya sudah dilakukan titrasi terlebih dahulu terhadap 5 mL larutan asam asetat awal. Kemudian dilakukan perhitungan konsentrasi terhadap larutan konsentrasi asam asetat awal dan konsetrasi asam asetat sesudah ekstraksi. Setelah itu dilakukan ekstraksi terhadap 5 mL larutan asam asetat dalam air sebanyak tiga kali masing-masing dengan 5 mL etil asetat, dan asam asetat dalam fasa air dititrasi. Konsentrasi asam asetat ditentukan.2.2 Ekstraksi Asam-Basa: Pemisahan
Campuran Senyawa Organik Asam, Basa
dan Netral
Campuran padatan yang mengandung sejumlah
yang sama senyawa: (1) asam benzoat (C6H5CO2H); (2)p-nitroanilin (NO2-C6H4NH2); dan naftalen (C10H8)
ditimbang sebanyak 0,2 g, kemudian dilarutkan di dalam 2 mL diklorometana di dalam tabung reaksi bertutup, dihangatkan di atas pemanas listrik jika perlu untuk penyempurnaan larutan. Larutan NaOH 6 M sebanyak 2 mL ditambahkan ke dalam tabung reaksi tersebut, tabung reaksi ditutup dan diguncangkan dengan kuat. Tutup tabung reaksi dibuka perlahan untuk mengeluarkan tekanan dari dalam tabung akibat proses pengguncangan, dan proses pengguncangan diulangi beberapa kali. Tabung reaksi disimpan dalam rak dan dibiarkan terjadi pemisahan 2 fasa secara sempurna. Fasa organik dipindahkan menggunakan pipet tetes secara perlahan ke dalam tabung reaksi kosong dan bersih serta diberi label.Larutan basa juga dipindahkan ke dalam tabung reaksi yang kosong dan bersih serta diberi label.Fasa organik dipindahkan kembali ke dalam tabung reaksi sempurna dan ditambahkan 2 mL larutan NaOH 6 M serta dilakukan ekstraksi seperti sebelumnya. Pemisahan fasa dilakukan, fasa larutan
basa digabungkan dengan larutan basa yang dihasilkan dari proses sebelumnya.
Larutan HCl 6 M sebanyak 2 mL ditambahkan ke dalam fasa organik di dalam tabung reaksi dan dilakukan ekstraksi seperti sebelumnya.Fasa larutan asam dipisahkan ke dalam tabung reaksi kosong dan bersih.Proses ekstraksi diulangi dengan cara menambahkan larutan HCl 6 M sebanyak 2 mL ke dalam fasa organik.Fasa larutan asam yang dihasilkan pada proses ini digabungkan dengan fasa larutan asam yang diperoleh pada proses ekstraksi sebelumnya. Fasa organik dipindahkan dalam tabung reaksi yang kosong dan bersih. Pada fasa organik tersebut ditambahkan 1 mL diklorometana, kemudian ditambahkan sedikit garam natrium sulfat anhidrat untuk menghilangkan sisa air yang mugkin ada,tabung digoyangkan hingga tidak terbentuk emulsi. Cairan fasa organik dipisahkan dari padatan garam meggunakan pipet tetes yang bagian bawahnya disumbat dengan sedikit kapas, fasa organik dimasukkan ke dalam tabung reaksi kosong dan bersih.Sekarang terdapat fasa larutan basa, fasa larutan asam, dan fasa organik.Fasa larutan basa didinginkan dan dinetralkan dengan penambahan larutan HCl 6 M tetes demi tetes sampai kertas lakmus berwarna merah (atau terbentuk banyak endapan, sekitar 2-4 mL HCl). Padatan disaring secara vakum menggunakan corong Hirsch atau corong BÜchner dan labu isap, serta dibilas sedikit dengan air dingin. Padatan dipindahkan pada kertas saring lain untuk dikeringkan dan ditentukan titik lelehnya. Cara yang sama diulangi terhadap fasa larutan asam, hanya untuk penetralan digunakan larutan NaOH 6 M. Padatan yang terbentuk disaring vakum, dikeringkan, ditimbang dan ditentukan titik lelehnya. Sedangkan untuk fasa organik, dilakukan penguapan diklorometana pada penangas air di atas pemanas listrik hingga volumenya berkurang (jangan sampai kering!). Tabung reaksi diangkat dari penangas air dan didinginkan pada suhu kamar, lalu dimasukkan ke dalam penangas es agar terbentuk kristal.Kristal yang terbentuk disaring vakum kemudian dikeringkan, ditimbang dan ditentukan titik lelehnya.
2.3 Ekstraksi pelarut: Isolasi Trimiristin
dari pala (Demonstrasi oleh Asisten)
Pala yang sudah dipotong-potong atau diserbukkan ditimbang 10 g dan dibungkus dengan kertas saring menyerupai silinder dan diikat dengan tali benang kasur. Bungkusan serbuk pala itu dimasukkan ke dalam tabung Soxhlet. Perhatian: ukuran bungkusan pala tidak boleh melampaui tinggi dari saluran pelarut pada tabung Soxhlet!! Dimasukkan sekitar 40 mL n-heksana ke dalam labu bundar yang dilengkapi batang pengaduk magnet atau batu didih dan dipasang di atas pemanas listrik berpengaduk magnet. Tabung Soxhlet dipasang di atas labu berisi n-heksana dan kondensor dipasang di
atas tabung Soxhlet . Jangan lupa pasang selang air dan nyalakan aliran air ke dalam kondensor yang sebaiknya dibalut dengan selimut berisi es. Lakukan proses Soxhletasi selama 30 menit. Setelah Soxhletasi, tuangkan ekstrak dalam labu bundar ke dalam labu bundar lain untuk didistilasi lebih lanjut (Anda harus sudah merangkai peralatan distilasi pada saat menunggu proses Soxhletasi). Lakukan distilasidi atas pemanas listrik. Larutan ekstrak dikisatkan dengan cara distilasi sampai terbentuk residu endapan. Pisahkan endapan dengan penyaringan Buchner yang dilengkapi pengisapan, cuci sekali dengan campuran aseton metanol (1:1) dingin, lalu biarkan kristal kering. Timbang hasil yang diperoleh, tentukan titik leleh dan hitung rendemennya dalam pala.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1.Titrasi Asam Asetat dengan NaOH
0,3 M
Volum Asam Asetat Volum NaOH 0,3 M Konsentrasi (M) 5 mL asam asetat (keadaan awal) 13,25 mL 0,795 5 mL asam asetat (setelah diekstraksi 1 kali) 13,70 mL 0,822 5 mL asam asetat (setelah diekstraksi 3 kali) 13,3 mL 0,798Tabel 2. Masa Fasa dan Titik Leleh dari
Ekstraksi
Masa campuran awal = 0,214 gr
Fasa Masa (gr) Titik Leleh (°C)
Fasa Asam 0,019 147-150
Fasa Basa 0,033 122-124
Fasa Organik 0,016 85-90
Pada percobaan ekstraksi cair-cair (kelarutan), sebelum asam asetat diekstraksi, konsetrasi awal dari asam asetat ditentukan dengan cara mentitrasi asam asetat dengan larutan NaOH 0,3 M dan indikator fenolftalein. Volume asetat yang digunakan 5 mL dan volume NaOH 0,3 M yang diperlukan adalah 13,35 mL, melalui perhitungan menggunaka persamaan:
Sehingga diperoleh konsentrasi asam asetat awal adalah 0,795 M. Saat sudah diekstraksi satu kali dengan etil asetat dan dititrasi dengan larutan NaOH 0,3 M, diperoleh volume NaOH 0,3 M adalah 13,70 mL sehingga diperoleh konsentrasi asam asetat 0,822 M. Sedangkan pada saat sudah diekstraksi tiga kali dan kemudian dilakukan titrasi dengan larutan NaOH 0,3 M, diperoleh volume NaOH 0,3 M adalah 13,3 mL sehingga diperoleh konsentrasi asam asetat 0,798 M. Dari hasil konsentrasi yang diperoleh dapat dibandingkan bahwa nilai konsentrasi sesudah ekstraksi sebanyak tiga kali lebih mendekati dengan konsentrasi asam asetat awal, sehingga melakukan ekstraksi lebih dari satu kali akan memberikan hasil yang lebih efektif dan mendekati dengan konsentrasi aslinya. Selain itu diperoleh juga konsentrasi yang mendekati dengan senyawa yang awal.Asam asetat glasial yang diekstraksi tidaklah murni mengandung senyawa asam asetat. Di dalam asam asetat tersebut bisa terkandung senyawa-senyawa organik lainnya. Dengan adanya ekstraksi cair-cair, maka asam asetat akan tertarik dalam pelarut air yang bersifat polar, sedangkan untuk senyawa-senyawa organik yang kurang polar akan tertarik oleh pelarut etil asetat yang sifat kepolaran lebih kecil dibandingkan dengan air. Semakin banyak pengulangan ekstraksi, maka senyawa-senyawa organik lain yang ikut tercampur dalam asam asetat glasial semakin banyak yang terbawa dalam pelarut yang kurang polar, yaitu etil asetat. Apabila tidak dilakukan ekstraksi berulang kali, senyawa-senyawa organik lain dapat dianggap sebagai pengotor dan dapat mempengaruhi konsetrasi dari asam asetat tersebut.
Untuk percobaan yang kedua, yaitu ekstraksi asam-basa. Ekstraksi asam-basa ini dilakukan untuk memisahkan senyawa organik, yaitu campuran padatan dengan perbandingan yang sama: (1) asam benzoat (C6H5CO2H); (2) p-nitroanilin (NO2-C6H4NH2); dan
naftalen (C10H8). Dalam ekstraksi asam-basa akan
diperoleh 3 fasa, yaitu fasa asam, fasa basa, dan fasa netral yaitu fasa organiknya. Setelah dilarutkan dalam diklorometana dan dipanaskan, maka tahap pertama adalah penambahan NaOH 6 M, yang mana akan membentuk fasa organik dan fasa basa. Selain itu tujuan penambahan NaOH 6 M diawal adalah untuk mendeprotonasi asam benzoat sehingga nantinya akan terbentuk garam benzoat yang akan larut dalam fasa cair Untuk menetralkan fasa basa yang diperoleh maka ditambahkan larutan asam, yaitu larutan HCl 6 M tetes demi tetes dan akan terbentuk endapan. Endapan yang terbentuk dikeringkan dengan corong vakum dan diperoleh masa fasa basa sebesar 0,033 gram. Selain itu ditentukan titik leleh dari endapan yang dibentuk sebesar 122-124°C.
Kemudian fasa organik yang diperoleh dari ekstraksi pertama ditambahkan larutan asam, yaitu HCl 6 M. Tujuan penambahan HCl 6 M pada fasa organik ini Mol asam=Mol basa
adalah untukmemdeprotonasi nitroanilin sehingga p-nitroanilin dapat berubah dalam bentuk garamnya dan berada larut di dalam fasa cair. Setelah ditambahkan akan terbentuk dua fasa, yaitu fasa asam dan fasa netral atau fasa organiknya. Pada fasa asam untuk menetralkannya ditambahkan NaOH 6 M. setelah penambahan larutan basa pada fasa asam, maka akan terbentuk endapan. Endapan yang bercampuran dengan larutan akan disaring dengan corong vakum. Dari penyaringan ini diperoleh masa dari fasa asam sebesar 0,019 gram. Titik leleh dari endapan fasa asam diperoleh sekitar 147-150°C.
Untuk fasa organik yang terakhir, dilakukan penguapan diklorometana, kemudian dilakukan pembentukan kristal setelah proses penguapan dan pendingin dengan cara diletakkan di dalam penangas es. Dari percobaan ini diperoleh masa dari kristal fasa organik seberat 0,016 gram. Titik leleh dari kristal adalah sekitar 85-90°C.
Berdasarkan titik leleh dari fasa asam, fasa basa, dan organik atau fasa netral yang diperoleh maka dapat ditentukan senyawa apa yang menjadi fasa asam, fasa basa dan fasa netral atau organik dari campuran padatan yang awal, dengan cara membandingkan antara titik leleh yang diperoleh dengan titik leleh pada literatur. Titik leleh untuk asam benzoat adalah 122,4°C; titik leleh untuk p-nitroanilin adalah 148,5°C; dan titik leleh untuk naftalen adalah 80,2°C [2]. Maka dengan membandingkan titik leleh yang ada, diperoleh hasil bahwa fasa asam adalah senyawa p-nitroanilin, fasa basa adalah senyawa asam benzoat, dan fasa organik atau netral adalah naftalen. Naftalen dikatakan sebagai netral karena tidak bereaksi dengan asam maupun basa yang digunakan sebagai reagen dalam ekstraksi asam dan basa. Asam benzoat dikatakan sebagai fasa basa karena saat pertama kali ditambahkan dengan NaOH 6 M (reagen yang bersifat basa), senyawa ini yang tertarik oleh larutan NaOH 6M. Sedangkan p-nitroanilin dikatakan sebagai fasa asam karena saat ditambahkan dengan HCl 6 M, p-nitroanilin yang tertarik oleh reagen asamnya.
Tujuan penambahan HCl 6 M pada larutan fasa basa dan penambahan NaOH 6 M pada larutan fasa asam adalah untuk mendapatkan spesi awal, yaitu asam benzoat dan p-nitroanilin yang dihasilkan berupa endapan.
Namun, titik leleh pada fasa organik, yaitu naftalen pada literatur tidak berada pada rentang titik leleh hasil percobaan. Selain itu melalui perhitungan persen kesalahan diperoleh kesalahan dalam titik leleh yang diperoleh sebesar 6%.Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa hal, yaitu:
1. Masih terdapat pengotor dalam kristal naftalen yang terbentuk.
2. Kesalahan paralaks dalam pengukuran titik leleh menggunakan alat yang terdapat pada laboratorium.
Selain itu dengan mengetahui masa yang diperoleh oleh masing-masing fasa, maka dapat diperoleh kadar dari asam benzoat, p-nitroanilin, dan naftalen yang berada dalam campuran senyawa tersebut. Persentase kadar masing-masing fasa dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Sehingga diperoleh kadar dari masing-masing fasa dalam sampel/campuran sebanyak 0,214 gram adalah
1. Fasa asam (p-nitroanilin) kadarnya 8,88% 2. Fasa basa (asam benzoat) kadarnya 15,42% 3. Fasa netral (naftalen) kadarnya 7,48%
Berdasarkan hasil persentase kadar masing-masing senyawa yang kecil dalam sampel campuran, dapat diakibatkan oleh beberapa kesalahan, antara lain: (a) Kondisi reagen yang digunakan sudah tidak murni lagi/sudah terkontaminasi zat lainnya. Dalam campuran senyawa tersebut masih terdapat pengotor. Karena endapan yang terbentuk hanya disaring menggunkan corong vakum. Setelah endapan terbentuk, tidak dilakukan rekristalisasi yang mana kemurnian spesi yang terbentuk lebih besar.
(b) Kesalahan saat penimbangan atau pengukuran reagen atau zat yang digunakan saat percobaan
(c) Saat mengektraksi, larutan fasa organik dan fasa cair belum benar-benar terpisah dengan baik tetapi sudah dikeluarkan
(d) Kebersihan alat-alat yang digunakan saat percobaan tidak baik
(e) Masih terdapat beberapa endapan dari masing-masing senyawa yang masih menempel pada kertas saring atau menempel pada tabung reaksi karena tidak dilakukan pembilasan dengan bersih.
Dari hasil persentase kadar yang diperoleh maka didalam sampel campuran masih lebih banyak bahan-bahan pengotor yang merupakan senyawa-senyawa lain yang tercampur dalam campuran senyawa.
Pada percobaan yang ketiga, yaitu isolasi trimiristin dari pala hanya dijelaskan oleh asisten praktikum mengenai cara kerja ekstraksi menggunakan metode soxhletasi. Pala yang akan diekstraksi dengan metode soxhletasi harus dihaluskan terlebih dahulu dengan cara dipotong-potong atau diserbukkan. Tujuan dari hal tersebut untuk mempercepat proses ekstraksi, karena luas permukaannya lebih besar, jadi laju reaksi lebih cepat berjalan. Kemudian dilakukan pembungkusan dengan kertas saring yang bertujuan agar sampel tidak ikut turun ke dalam labu alas bundar ketika diekstraksi. Prinsip kerja utama dalam metode ektraksi soxhlet adalah ektraksi yang kontinyu. Maksud dari ekstraksi kontinyu ini adalah ekstraksi terhadap senyawa yang ingin diambil pada pala dengan terus menerus sampai
semua senyawa yang ingin diperoleh tidak terdapat lagi di dalam pala, namun terkumpul dalam labu bulat tempat untuk menampung hasil ekstraksi. Pelarut n-heksana akan membawa senyawa pada pala yang memiliki kepolaran yang hampir sama atau sama dengan larutan n-heksana. Pada ekstraksi soxhlet ini harus digunakan pelarut yang mudah menguap dan juga digunakan hanya untuk senyawa yang tahan dengan panas, oleh karena itu digunakan n-heksana sebagai pelarut dalam percobaan ini. Untuk percobaan soxhlet tidak dilakukan penimbangan masa senyawa yang terdapat dalam sampel pala dan pengukuran titik leleh.
4. KESIMPULAN
Dari percobaan ini, diperoleh konsentrasi asam asetat awal 0,795 M, sedangkan saat asam asetat diekstraksi sebanyak 1 kali diperoleh konsentrasi asam asetat 0,822 M dan saat diekstraksi sebanyak 3 kali diperoleh konsentrasi asam asetat 0,798 M. Dari pemisahan senyawa organik diperoleh fasa asam dengan masa 0,019 gr dan titik lelehnya 147-150 °C yaitu p-nitroanilin, fasa basa dengan masa 0,033 gr dan titik lelehnya 122-124 °C yaitu asam benzoat, fasa organik dengan masa 0,016 gr dan titik lelehnya 85-90 °C yaitu naftalen. Kadar masing-masing fasa dalam sampel adalah (1 )Fasa asam (p-nitroanilin) kadarnya 8,88% (2) Fasa basa (asam benzoat) kadarnya 15,42% (3)Fasa netral (naftalen) kadarnya 7,48%.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Allah SWT. Penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada dosen pengawas Laboratorium Kimia Organik ITB, Dr. Deana Wahyuningrum, S.Si, M.Si. Penulis juga berterimakasih kepada para asisten praktikum Kimia Organik, dan kepada teman-teman Jurusan Kimia ITB 2013 terutama Ni Luh Putu Ananda Saraswati sebagai partner dalam praktikum organik dan teman-teman kelompok 4 yang telah membantu penulis selama melakukan percobaan dan dalam diskusi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Bassett,J.,dkk. 1994. BUKU AJAR VOGEL KIMIA ORGANIK ANALISIS KUANTITATIF ANORGANIK. (diterjemahkan oleh: Dr.A.Hadyama Pudjaatmaka dan Ir. L. Setiono). Penerbit Buku Kedokteran. Jakarta. Halaman 165.
[2] Anonim. Material Data Sheet (MSDS) List. (online). Diakses pada tanggal 15 Oktober 2014. https://www.sciencelab.com/msdsList.php
[3] Jurnal ILMU DASAR, Vol. 12 No. 1, Januari 2011: 13-22 diakses dari http://jurnal.unej.ac.id
