ESTERIFIKASI
Latar Belakang
Esterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dari asam karboksilatdan alcohol. Contohnya reaksi antara asam asetat dengan etanol. Produkreaksi berupa ester dan air.Persamaan umum reaksi ini dapat ditentukansebagai berikut:
R-COOH + HO-R* ↔ R-COOR* + H2O
Reaksi ini bersifat bolak balik (reversibel) dan umumnya sangat lambatsehingga memerlukan katalis agar diperoleh ester yang maksimal maka perludipelajari faktor-faktoryang mempengaruhi proses esterifikasi. Salah satufaktor yang akan dibahas pada percobaan kali ini adalah suhu.
Tujuan Percobaan
1. Mengetahui pengaruh variabel reaksi terhadap konversi pada prosesesterifikasi. 2. Mengetahui pengaruhvariabel terhadap konstanta kesetimbangan pada
prosesesterifikasi.
3. Mengerahui pengaruh variabel terhadap konstanta reaksi pada prosesesterifikasi. 4. Mengetahuipengaruhwaktureaksiterhadapkonversipada proses esterifikasi
Manfaat Percobaan
1. Dapat memahami pengaruh jenis variabel terhadap konversi ester yang terbentuk. 2. Dapat mempelajari cara menghitung kontanta keseimbangan dan laju reaksi (k). 3. Dapat melakukan kajian numerik dari percobaan yang telah dilakukan.
LandasanTeori
KinetikaReaksi
Esterifikasi atau pembuatan ester merupakan reaksi antara asam karboksilat
dan alkohol dengan hasil reaksi ester dan air.Contohnyayaitu
reaksiantaraasamasetatdenganetanol.Reaksi esterifikasiantara lain sebagaiberikut: CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H2O
A + B C + D
Persamaan kecepatan reasi kimia 𝑟𝑐 = −𝑑𝐶𝑎
Keterangan :
rc = kecepatan reaksi pembentukan ester
[A] = konsentrasi asam asetat [CH3COOH]
[B] = konsentrasi etanol [C2H5OH]
[C] = konsentrasi etil asetat [CH3COOC2H5]
[D] = konsentrasi air [H2O]
k1 = konstanta kecepatan reaksi ke kanan (arah produk)
k2 = konstanta kecepatan reaksi ke kiri (arah reaktan)
t = waktu reaksi
Ditinjau dari kinetika reaksi, kecepatan reaksi pembentukan ester akan makin besar dengan kenaikan suhu, adanya pengadukan dan ditambahakan katalis. Hal ini dapat dijelaskan oleh persamaan Arrhenius yaitu
𝑘 = 𝐴𝑒−𝐸𝐴𝑅𝑇
Dengan :
k = kontanta laju reaksi
A = Faktor frekuensi tumbukan
T = Suhu
EA = Energi Aktivasi
R = konstanta gas ideal
Berdasarkan persamaaan Arrhenius dapat dilihat bahwa konstanta laju reaksi dipengaruhi oleh nilai A, EA, dan T, semakin besar faktor tumbukan (A) maka
konstanta laju reaksinya semakin besar. Nilai energi aktivasi (EA) dipengaruhi oleh
penggunaan katalis, adanya katalis akan menurunkan energi aktivasi sehingga nilai k semakin besar. Semakin tinggi suhu (T) maka nilai k juga semakin besar. Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Kirbaskar dkk. (2001) untuk reaksi esterifikasi asam asetat dengan etanol menggunakan katalis asam dengan ion exchange resin diperoleh bahwa untuk reaksi ke arah pembentukan produk (k1) memiliki nilai EA = 104129
kJ/kmol dan A = 2,6.1014 (m3)2 kmol -2 s-1 TinjauanThermodinamika
Berdasarkan tinjauan thermodinamika kita dapat mengetahui apakah reaksi tersebut searah atau bolak-balik dengan meninjau memalui perubahan energi gibbs(ΔG°). Reaksi esterifikasi antara asam asetat dan etanol terjadi menurut reaksi berikut :
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
ΔG°f reaksi = ΔG°f produk - ΔG°f reaktan
Diketahui data ∆Go standar (Smith,2010) : ∆Go f 298 CH3COOH = -389900 J/mol ∆Go f 298 C2H5OH = -174780 J/mol ∆Go f 298 CH3COOC2H5= -327600 J/mol ∆Go f 298 H2O = -237129 J/mol maka : ∆Go 298 = (∆Gof 298 CH3COOC2H5 + ∆Gof 298 H2O)-(∆Gof 298 CH3COOH + ∆Gof 298 C2H5OH) = (-327600-237129)-(-389900-174780) = -49 J/mol
Dari persamaan van’t Hoff :
∆Go 298 = -RT ln K -49 J/mol = - (8,314 J/mol K) (298 K) ln K ln K = −49 𝐽 𝑚𝑜𝑙 −8,314 𝑚𝑜𝑙 𝐾𝐽 298 𝐾 K = 1,01997 Pada reaksi : CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O ∆Ho
f reaksi = ∆Hof produk - ∆Hof reaktan
Diketahui data ∆Ho f standar ( Smith dkk .,2010) : ∆Ho f298 CH3COOH = -484500 J/mol ∆Ho f298 C2H5OH = -227960 J/mol ∆Ho f298 CH3COOC2H5 = -446900 J/mol ∆Ho f298 H2O = -285830 J/mol maka : ∆Ho 298 = (∆Hof298 CH3COOC2H5 + ∆Hof298 H2O) - (∆Hof298 CH3COOH + ∆Hof298 C2H5OH ) = ( -446900-285830) – (-277960-484500) = 29730 J/mol
Dengan persamaan maka harga K pada suhu 40o C (313 K) dapat dihitung : ln (k2/k1) = ∆H 298 𝑅 1 𝑇2− 1 𝑇1 ln ( k313/k298) = 29730 8,314 1 313− 1 298 ln (k363/1,01997) = -0,57 k313/1,01997 = 0,565 k313 = 0,57
Dari perhitungan energy gibbs di dapat nilai k < 1 , maka dapat disimpulkan reaksiEsterifikasi asam asetat dengan etanol merupakan reaksi reversible.
Dengan persamaan maka harga k pada suhu 50oC (323 K), dapat dihitung :
ln (k/k1) = ∆H 298 𝑅 1 𝑇2− 1 𝑇1 ln (k323/k298) = 29730 8,314 1 323− 1 298 ln (k323/1,01997) = -0,92 k323/1,01997 = 0,39 k323 = 0,4
Dari perhitungan energy gibbs didapat nilai k < 1 , maka dapat di simpulkanReaksi esterifikasi asam asetat dengan etanol merupakan reaksi reversible. Dengan persamaan maka harga k pada suhu 65oC (338 K), dapat dihitung :
ln (k/k1) = ∆H 298 𝑅 1 𝑇2− 1 𝑇1 ln (k338/k298) = 29730 8,314 1 338− 1 298 ln (k338/1,01997) = -1,42 k338/1,01997 = 0,24 k338 = 0,2
Dari perhitungan energy gibbs didapat nilai k < 1 , maka dapat di simpulkanreaksi esterifikasi asam asetat dengan etanol merupakan reaksi reversible.Selain dapat mengetahui reaksi tersebut reversible, berdasarkan tinjauanthermodinamika juga dapat diketahui bahwa reaksi rtersebut endotermis ataueksotermis dengan meninjau perubahan entalpy menurut perhitungan sebagai berikut :
CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O
∆Ho
Diketahui data ∆Ho f standar ( Smith dkk .,2010) : ∆Ho f298 CH3COOH = -484500 J/mol ∆Ho f298 C2H5OH = -227960 J/mol ∆Ho f298 CH3COOC2H5 = -446900 J/mol ∆Ho f298 H2O = -285830 J/mol maka : ∆Ho 298 = (∆Hof298 CH3COOC2H5 + ∆Hof298 H2O) - (∆Hof298 CH3COOH + ∆Hof298 C2H5OH ) = ( -446900-285830) – (-277960-484500) = 29730 J/mol
Dari perhitungan perubahan entalpy ∆Ho
298 bernilai positif yang
menandakanbahwa reaksi esterifikasi asam astetat dengan etanol bersifat endotermis. MekanismeReaksi
Reaksiesterifikasiadalahsuatureaksiantaraasamkarboksilatdanalkoholmembe ntuk ester.Turunanasamkarboksilatmembentuk ester asamkarboksilat.Ester asamkarboksilatialahsuatusenyawa yang mengandunggugus -CO2R dengan R
dapatberbentukalkilataupun aril.
Padapercobaanini, menggunakanasamkarboksilatberupaasamasetat yang
direaksikandengansebuah alcohol
berupaetanolmenggunakankatalisasam.Untukpembuatanetilasetat, reaksiesterifikasi yang terjadidalampercobaaninidanmekanismekatalisasampadahidrolisa ester adalahsebagaiberikut:
Mekanismekatalisasampadahidrolisa ester adalahsebagaiberikut: 1. Oksigenkarbonildiprotonasiolehasam
2. Alkoholnukleofilikmenyerang
3. Eliminasimolekul air diikutipenarikan H+ dari H2O akanmenghasilkan ester
Variabel yang berpengaruh 1. Perbandingan mol zat pereaksi
Perbandinganmolzatpereaksiakanmempengaruhihasilreaksi.
Biladitinjaudarisegikesetimbangan.Dalampenjelasan Le Chateleur, yang lebihseringdikenaldenganprinsipatauasas Le Chateleur, jikasuatu system
dalamkesetimbangan, diganggudariluarsistem, maka system
tersebutakanberusahamenghilangkangangguansampaidicapaikesetimbanganbaru.
Salah satugangguandariluar yang
dapatmempengaruhikesetimbanganadalahperubahanmolreaktan.Reaksiesterifikasia ntaraasamasetatdanalkohol (etanol) dapatbergeserkekanandengancaramemberikan
alcohol berlebih.
Pemakaiansalahsatureaktanberlebihakanmemperbesarkemungkinantumbukanantar molekulzat yang bereaksisehinggakecepatanreaksinyabertambahbesar.
2. Konsentrasi katalis
Katalis berfungsi untuk menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi berjalan lebih cepat.Besarnya konsentrasi katalis dapat mempengaruhi kecepatan reaksi.
3. Kecepatan pengadukan
Pengadukan dilakukan untuk memperbesar kemungkinan terjadinya tumbukan molekul pereaksi, sehingga kecepatan reaksinya bertambah besar.
4. Suhu reaksi
Dalam rentang suhu yang diinginkan, jika suhu reaksi semakin tinggi maka kecepatan reaksi akan semakin besar, sehingga reaksi akan berjalan semakin cepat.
MetodePercobaan
Bahan dan Alat yang digunakan
Bahan : 1. Asam asetat 2. Etanol 3. Metanol 4. Katalis HCl 5. NaOH 6. Indikator PP Alat :
1. Labu leher tiga 2. Pendingin balik 3. Kompor listrik 4. Magnetic stirrer 5. Termometer 6. Pengaduk 7. Buret 8. Pipet
9. Satif dan klem 10. Erlenmeyer Variabel Operasi a. Variabel Tetap Katalis : Volume Total : Volume sampeldiambi : Waktupengambilansampel : Suhu : b. Variabel Berubah Jenis alkohol : Respon Uji Hasil
Mengamatikonsentrasisisaasamasetat (CH3COOH
)dengantirasimenggunakanNaOH
Cara Kerja
1. Merangkaialatseperti pada gambar.
2. Mencampurkanasamasetat 85,5 ml dan katalis 4ml, panaskansampaisuhu650C. 3. Panaskanetanol 261,8 ml sampaisuhu650C.
4. Setelah suhu kedua reaktan sama campurkankeduareaktan tersebut kedalamlabulehertiga.
5. Amati suhu campuran. Setelah tercapai suhu 650C kembali, sampel diambil 5 ml mulai dati to dengan waktu pengambilan setiap 10 menit dan dihentikan
setelah mendapat hasil volume titran konstan sebanyak 3 kali. 6. Metode analisis
Mengambil 5 ml sampel lalu ditambahkan 3 tetes indikator PP, kemudian sampel dititrasi dengan NaOH 0,1N. Amati perubahan warna yang terjadi yaitu dari tidak berwarna menjadi warna merah muda hampir hilang. Catat kebutuhan titran. Menghentikan pengambilan sampel setelah diperoleh volume titran yang konstan.
