LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK KROMATOGRAFI LAPIS
TIPIS : NITRASI FENOL
Sumber :
http://munachasa.blogspot.co.id/2015/06/laporan-praktikum-kimia-organik_5.html
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
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.
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 sp2lebih 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:
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
N o
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
N o
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 +NO
2. Asam sulfat mampu merebut suatu gugus hidroksil dari dalam asam nitrat sehingga dihasilkan +NO
2, 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.
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 Kromatograf, 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.
---[1] M. Keulemans.A.I, 959, Gas Chromatography, Edisi ke 2, Reinhold Publishing Corp: New Yok. Hal.2
[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 kromatograf, 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
[6] Riswiyanto.2009. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga. Hal. 144
[7] R.J.Fesenden dan J.S.Fesenden.1982.Kimia Organik. Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga. Hal.466
[8] Sanusi Ibrahim dan Marham Sitorus,2013, Teknik Laboratorium Kimia Organik, Yogyakarta:Graha Ilmu. Hal.10
[9] Sanusi Ibrahim dan Marham Sitorus,2013, Teknik Laboratorium Kimia Organik. Hal.10
[10] Riswiyanto.2009. Kimia Organik. Jakarta : Erlangga. Hal. 343-347 [11] R.J.Fesenden dan J.S.Fesenden.1982.Kimia Organik. Edisi Ketiga.
Jakarta: Erlangga. Hal.485
[12] Petunjuk Praktikum Kimia Organik . Semarang: Laboratorium Tadris Kimia Fakultas Tarbiyah IAIN Walisongo
