LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK
Percobaan 5
ALKIL HALIDA
Reaksi Substitusi Nukleofilik
Nama : Alzrin Aulyna
NIM : 13012031
Kelompok : 2 (grup shift Rabu pukul 13.00)
Tanggal Praktikum : 26 Februari 2014
Tanggal Pengumpulan : 5 Maret 2014
Asisten : Putra Perdana Hatta Pafirla (10511079)
LABORATORIUM KIMIA ORGANIK
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2014
PERCOBAAN 04
PERCOBAAN 05
I. Judul Percobaan
: Alkil Halida (Reaksi Subtitusi Nukleofilik)II.Tujuan Percobaan
:1. Menentukan pengaruh struktur terhadap kereaktifan terhadap reaksi SN1 dan
SN2
2. Menetukan pengaruh pelarut terhadap kereaktifan terjadinya reaksi SN1
III.
Teori Dasar
:Reaksi substitusi adalah suatu reaksi penggantian gugus fungsional pada senyawa kimia tertentu dengan gugus fungsional yang lain. Dalam kimia organik, terdapat dua reaksi substitusi yang banyak digunakan. Bila reaksi substitusi melibatkan nukleofil, maka reaksi disebut substitusi nukleofilik (SN),
dimana S menyatakan substitusi dan N menyatakan nukleofilik. Substitusi nukleofilik terjadi ketika reagen yang berperan adalah suatu nukleofil. Nukleofil adalah molekul yang dapat menyumbangkan sepasang elektron membentuk ikatan kimia dalam reaksi. Suatu nukleofil bereaksi dengan zat alifatik pada reaksi substitusi nukleofilik alifatik. Reaksi substitusi ini dapat melalui dua macam mekanisme, yaitu SN1 dan SN2. Suatu alkil halida, R-X
(dengan X = halogen), bertindak sebagai reaktan atau ‘substrat’ di dalam hampir semua reaksi substitusi nukleofilik. Reaksi substitusi alkil halida
dengan nukleofil dapat terjadi oleh suatu jalur SN1 atau jalur SN2. Ketika zat
yang bereaksi merupakan senyawa aromatik, maka reaksi yang terjadi disebut dengan reaksi substitusi nukleofilik aromatik. Turunan asam karboksilat bereaksi dengan nukleofil dalam substitusi asil nukleofilik.
Dalam mekanisme SN1, ikatan C-halogen yang pertama kali putus, dan
menghasilkan suatu karbokation, yang kemudian bereaksi dengan suatu karbokationnya semakin banyak tersubstitusi). Pelarut yang baik digunakan pada reaksi SN1 adalah pelarut dengan sifat polarisasi dielektrik yang tinggi
untuk menstabilkan ion-ion yang terbentuk sehingga mengurangi energi yang dibutuhkan untuk membentuk ion-ion tersebut. Proses SN2 merupakan suatu
reaksi penggantian gugus fungsi dalam senyawa, oleh suatu nukleofil, Nu:-,
yang mendekati substrat dari arah yang berlawanan dengan ikatan C-Y, seiring dengan lepasnya anion Y-. Laju reaksi S
N2 meningkat dengan
bertambahnya nukleofilisitas spesies penyerang. Nukleofil yang lazim baiknya adalah -OH, -OR, dan –CN dan I- (merupakan nukleofil yang kuat). Mekanisme
digunakan pada reaksi SN2 adalah pelarut yang bersifat aprotik.
IV.
Prinsip Percobaan
:
dan 2-bromobenzena yang merupakan alkil halida dengan gugus alkil merupakan senyawa siklik aromatik benzena. Pemilihan zat-zat tersebut ditujukan untuk mengetahui kereaktifan setiap zat dengan berbagai letak gugus halida untuk membentuk reaksi substitusi yang akan terjadi, SN1 atau
SN2.
Untuk mengetahui kereaktifan senyawa alkil halida dalam membentuk reaksi SN1 dilakukan suatu perlakuan yaitu dengan menambahkan larutan Perak Nitrat (AgNO3) dalam etanol kedalam setiap senyawa alkil halida dalam
tabung reaksi. Pada percobaan ini, etanol berfungsi sebagai pelarut. Etanol dipilih karena merupakan pelarut protik sehingga memiliki kemampuan melakukan ikatan hidrogen yang akan membuat kestabilan khusus untuk ion halida mulai dari saat terbentuknya ion. Pada tahap pertama dalam mekanisme Sn1 yaitu tahap pembentukan ion, sehingga mekanisme ini dapat berlangsung lebih baik dalam pelarut polar yaitu etanol yang digunakan pada percobaan ini. Selain itu, etanol dapat melarutkan substrat alkil halida. Penambahan AgNO3 bertujuan sebagai indikator terjadinya reaksi SN1. Saat
AgNO3 ditambahkan maka ion Ag+ akan membentuk endapan dengan ion
halida ketika ion tersebut mulai terpisah dari substratnya. Terbentuknya endapan inilah yang menjadi indikator terjadinya reaksi SN1. Waktu terjadinya
pembentukan endapan ini digunakan indikator laju reaksi SN1 yang terjadi
Selain itu garam AgNO3 dipilih karena memiliki anion yang merupakan
nukleofil yang lemah yaitu NO3- sehingga tidak akan mampu bersaing dengan
nukleofil halida yang bersifat kuat. Jika anion yang digunakan adalah nukleofil yang lebih kuat daripada nukleofil yang digunakan maka reaksi SN2 dapat
terjadi. Pada percobaan terdapat perlakuan untuk dilakukan pemanasan dalam penangas air jika tidak terjadi endapan dalam 5 menit. Hal ini ditujukan untuk mempercepat laju reaksi yang terjadi sehingga dapat diidentifikasi substrat alkil halida yang tidak akan mengalami reaksi SN2 (tidak membentuk endapan meskipun telah dipanaskan) karena beberapa substrat akan membentuk reaksi SN2 dengan waktu yang cukup lama. Selain itu, dilakukan pula
percobaan dengan pelarut yang berbeda yaitu etanol:air = 1:1 untuk mengetahui seberapa besar pengaruh kepolaran pelarut terhadap laju reaksi SN1. Pelarut etanol memiliki kepolaran yang lebih rendah dibandingkan campuran pelarut etanol:air =1:1.
Selain itu, untuk mengetahui pengaruh pelarut terhadap kereaktifan reaksi SN1 (solvolisis) dilakukan percobaan dengan menggunakan beberapa
campuran pelarut dengan komposisi yang berbeda-beda. Pelarut yang digunakan adalah etanol, metanol dan aseton. Prinsip percobaan ini adalah membandingkan laju solvolisis pelarut dalam reaksi SN1 berdasarkan fakta
bahwa akan terbentuk suatu asam kuat yang dilepaskan dalam reaksi tersebut. Untuk menentukan waktu ketika reaksi berlangsung selama selang waktu tertentu, sejumlah basa ditambahkan ke dalam campuran reaksi untuk menetralisasi sejumlah kecil fraksi asam yang dihasilkan. Basa yang digunakan adalah NaOH, namun dalam jumlah yang sedikit. Sehingga dengan penambahan indikator fenolftalein, dapat terlihat laju solvolisis yang terjadi. Pada percobaan, kedalam setiap campuran pelarut ditambahkan fenolftalein, maka larutan akan berwarna sedikit ungu disebabkan larutan bersifat basa (terdapat NaOH) yang kemudian akan ditambahkan substrat alkil halida (ters-butilklorida). Saat reaksi SN1 terjadi, maka campuran reaksi perlahan-lahan
akan semakin asam yang merupakan hasil reaksi SN1 yang membuat warna
larutan menjadi bening. Perbedaan waktu untuk mencapai warna larutan yang bening dapat menjadi indikator pelarut yang baik dalam proses SN1. Substrat
ters-butilklorida dipilih karena merupakan alkil halida tersier yang secara teori memiliki laju reaksi solvolisis yang tinggi sehingga mudah diamati. Pada percobaan dilakukan pemanasan pada penangas air dengan tujuan agar laju reaksi menjadi lebih cepat.
Selain reaksi SN1, dilakukan pengujian juga terhadap kereaktifan SN2
dengan perlakuan penambahan larutan larutan NaI 18% dalam aseton. Pada percobaan ini, aseton berfungsi sebagai pelarut dan NaI 18% sebagai nukleofil yang menyerang substrat alkil halida (I-) dan sebagai indikator terjadinya
reaksi SN2. Pelarut aseton digunakan karena memiliki polarisasi dielektrik yang
rendah sehingga tidak disukai dalam reaksi solvolisis SN1. Aseton juga bersifat
aprotik sehingga tidak dapat membentuk ikatan hidrogen sehingga mempermudah mekanisme reaksi SN2 karena mencegah ion Iodida (sebagai
nukleofil pada percobaan) dapat tersolvolisis oleh pelarut sebelum reaksi terjadi. Ion Iodida dipilih sebagai nukleofil karena merupakan nukleofil yang kuat karena keelektronegatifannya yang relatif lebih rendah dibandingkan halida lain dan secara teori nukleofil yang kuat dibutukan dalam proses penggantian dalam reaksi SN2. Kation Na+ sebagai pasangan I- digunakan
dengan NaBr dan NaCl yang kelarutannya sangat kecil sehingga akan membentuk endapan dalam aseton. Substrat alkil halida yang digunakan pada percobaan ini mengandung Cl dan Br, sehingga saat terjadi proses SN2, maka
akan terbentuk ion yang lepas dari substrat dan membentuk ikatan dengan Na sehingga terbentuklah endapan. Waktu terjadinya pembentukan endapan ini digunakan indikator laju reaksi SN2 yang terjadi. Pada percobaan ini dilakukan
pemanasan dalam penangas air jika tidak terjadi endapan dalam 5 menit dengan tujuan mempercepat laju reaksi yang terjadi sehingga dapat diidentifikasi substrat alkil halida yang tidak akan mengalami reaksi SN2 (tidak
membentuk endapan meskipun teah dipanaskan) karena beberapa substrat akan membentuk reaksi SN2 dengan waktu yang cukup lama.
V. Data Pengamatan :
A. Pengaruh struktur alkil halida terhadap kereaktifan reaksi SN1 dan SN2
a. Natrium Iodida dalam aseton
6 | Laporan Praktikum Kimia Organik (13012031) Zat + NaI dalam aseton T
b. Larutan Perak Nitrat dalam etanol
c. Larutan Perak Nitrat dalam etanol dan etanol:air =1:1
B.
Pengaruh pelarut terhadap kereaktifan reaksi SN1 (Solvolisis)
Zat + AgNO3 dalam
Pengamatan t (sekon) Pengamatan t (sekon)
ters-butilklorida Bening, ada endapan
252 Keruh, ada
endapan
8 | Laporan Praktikum Kimia Organik (13012031) Perbandingan pelarut : air
50:50 60:40 70:30
mL pelarut 1,0 1,2 1,4
mL air 1,0 0,8 0,6
Pelarut Waktu
Etanol 637,2 536,7 318,2
Metanol 177 437,3 493,8
VII.Kesimpulan
1. Urutan kereaktifan struktur alkil halida terhadap reaksi SN1 adalah alkil halida primer (paling reaktif), alkil halida sekunder, lalu alkil halida tersier (tidak reaktif membentuk SN1) sedangkan urutan kereaktifan struktur alkil halida terhadap reaksi SN2 adalah alkil halida tersier (paling reaktif), alkil halida sekunder dan alkil halida primer(tidak reaktif membentuk SN2) kemudian halida yang berada dalam benzena (pada percobaan bromobenzena) tidak reaktif untuk membentuk reaksi SN1 dan SN2 karena substitusi yang cenderung terjadi pada gugus aromatik adalah substitusi elektrofilik.
That Avoids Its Deep Potential Energy Minimum”. Journal of Science. Vol. 296 no. 5569 pp. 875-878.
Kimia Organik [online], ( http://www.ilmukimia.org/2013/04/kimia-organik.html, diakses tanggal 28 Februari 2014)
Nucleophilic Aromatic Substituion, [online],
http://highered.mcgrawhill.com/sites/dl/free/
0073375624/825564/Nucleophilic_Aromatic_Substitution.pdf (diakses tanggal 1 Maret 2014 dari JOC-Journal of Organis Chemistry)
Perbedaan Mekanisme Reaksi Substitusi , [online],
(http://www.ilmukimia.org /2013 /04/perbedaan -mekanisme-sn2-sn1-e1-dan-e2.html, diakses tanggal 28 Februari 2014 pukul 15.30)
Reaksi Substitusi, 2013, [online],
(http://www.ilmukimia.org/2013/05/reaksi-substitusi.html, diakses tanggal 28 Februari 2014 pukul 15.00)
Solomons, T.W Graham and Craig B.Fryhle. 2011.Organic Chemistry Tenth Edition. New York : John Wiley and Sons. Halaman 234-243.
IX. Lampiran
A. Foto pendukung
13 | Laporan Praktikum Kimia Organik (13012031)
Reaksi 1-klorobutana dengan NaI dan AgNO3( dalam etanol)
Reaksi 2-klorobutana dengan NaI dan AgNO3( dalam etanol)
Reaksi tert-butilklorida dengan NaI dan AgNO3( dalam etanol)
Reaksi 2-bromobenzena dengan NaI dan AgNO3( dalam etanol)
B. Data Fisik dan Kimia
1-klorobutana 92,57 78 0,89 Nonpolar,
bercampur
157,01 156 1,459 Larut dalam
pelarut nonpolar
2-klorobutana 92,57 70 0,873 Sukar larut
dalam air,nonpolar
Aseton 58,08 56 - Tidak berwarna,
mudah terbakar
Perak nitrat 169,87 - 4,35 Larut dalam
etanol dan aseton
Etanol 46,07 78,4 0,789 Mudah
menguap
NaOH 39,997 1388 2,13 Larut dalam
etanol dan larut
