BAHAN ALAM METODE PEMISAHAN. Aspek Teoritis dan Eksperimen. Bambang Cahyono, Dr Meiny Suzery, Dr. Dosen Kimia Organik, Universitas Diponegoro

M ^ETODE P ^EMISAHAN

BAHAN ALAM

Aspek Teoritis dan Eksperimen

B ambang C ahyono, Dr

M einy S uzery, Dr

Dosen Kimia Organik, Universitas Diponegoro

PENERBIT KOMPAS ILMU

ii

METODE PEMISAHAN BAHAN ALAM Aspek Teoritis dan Eksperimental

Penyusun : Bambang Cahyono, Dr Meiny Suzery, Dr

ISBN No. 978 – 602 – 343 – 341 – 4

Desain Sampul : Brilliant Imron Diterbitkan Oleh : PT Kompas Ilmu

KOMPAS ILMU

Jalan Salemba Tengah No. 37 D, Jakarta Pusat 10440 Jakarta: (021) 3156916

Fax. (021) 2306002

Email: kompasilmu@gmail.com Hak cipta © 2018

Beberapa isi dari buku ini sebenarnya telah dibuat pada tahun 1990, dan telah digunakan untuk keperluan internal oleh mahasiswa di Program Studi Kimia Universitas Diponegoro, Semarang.

Katalog Dalam Terbitan (KDT)

Metode Pemisahan Bahan ALAM Aspek Teoritis dan Eksperimental/ Bambang Cahyono, Dr dan Meiny Suzery, Dr Jakarta

(viii+118) 126 hlm; 20,5 cm x 26 cm

1. Metode Pemisahan Bahan ALAM Aspek Teoritis dan

Eksperimental Judul II. Bambang Cahyono, Dr dan Meiny Suzery, Dr

Pernahkah terbayangkan, seandainya ada seseorang yang meletakkan pispot di atas meja makan? Dilihar dari bentuk barang ini, pispot dapat digunakan sebagai tempat es buah atau sayur.

Sudah barang tentu, selera makan kita pasti sirna! Bisakah pispot digunakan untuk tempat sayur atau es buah? Jawabnya bisa, tetapi bukan fungsinya!

Bolehkah kita menguapkan 100mL pelarut eter dengan menggunakan Erlenmeyer? Tentu saja tidak boleh, karena titik nyala eter sangat rendah, sehingga mudah terbakar. Bila ada sumber panas, api dapat dengan mudah membakar uap eter yang memenuhi ruangan, kebakaran dapat terjadi! Bagaimana dengan menguapkan pelarut benzena dari cawan porselin? Berbahaya!

Senyawa ini sangat karsinogen. Pernahkan saudara melihat hasil elusi dari Thin Layer Chromatography (TLC) yang bentuknya melengkung? Sebagai seorang yang sudah memahami teori dasar TLC pasti akan sangat paham penyebabnya.

Saat ini, mahasiswa di Indonesia, kebanyakan masih menggunakan buku Vogel untuk praktikum atau penelitiannya. Pengembangan buku ini telah dilakukan oleh pengarang di beberapa negara. Dalam buku Metode Pemisahan Bahan Alam ini, penulis telah memasukkan beberapa pengalaman eksperimen yang bersifat aplikatif. Buku mengenai metode pemisahan ini tidak saja digunakan oleh mahasiswa Kimia, tetapi juga dapat digunakan oleh mahasiswa farmasi, biologi, pertanian, kelautan, bahkan juga diperlukan oleh mahasiswa kedokteran. Siswa SMA atau sederajad, khususnya dari Jurusan MIPA juga membutuhkan buku ini guna menambah dasar ketrampilan pendukung saat melakukan praktikum. Buku ini dapat juga digunakan siswa melakukan eksperimen laboratorium untuk penelitian siswa (KIR) atau persiapan praktek dalam menghadapi Olimpiade Sains.

Buku Metode Pemisahan Bahan Alam ini dimulai dengan topik mengenai pengenalan beberapa peralatan yang biasa digunakan di

iv

Laboratorium, diikuti dengan cara membuat catatan eksperimen yang baik pada bab 2. Quality assurance (penjaminan mutu) dari pekerjaan suatu eksperimen dapat dikatakan baik bilamana seseorang membuat catatan percobaan dengan baik. Membuat catatan yang rapi dan benar dapat menunjukkan kualitas pekerjaan seseorang. Assesment terhadap pekerjaan laboratorium biasanya dimulai dari melihat buku catatan pekerjaan.

Metode distilasi, kristalisasi dan ekstraksi, berturut turut dibahas pada tiga bab selanjutnya. Ketiga metode ini adalah metode dasar untuk memisahkan senyawa dari metabolisme sekunder bahan alam. Pengenalan zat pengering penting pula diperkenalkan agar pembaca para pembaca dapat menghilangkan air secara efektif.

Topik titik leleh diperkenalkan pada bab ke tujuh. Topik ini sebenarnya bukan merupakan bagian dari metode pemisahan, akan tetapi perlu diperkenankan untuk untuk tujuan analisis cepat terhadap senyawa organik yang telah dipisahkan dari campurannya.

Pada bagian akhir dari buku ini, pembaca juga akan diperkenalkan metode kromatografi dalam pemisahan dan analisis cepat senyawa organik. Tambahan topik dalam buku ini perlu diberikan agar memberikan ruang bagi penulis dan pembaca untuk dapat melakukan praktek terhadap topik-topik terkini. Bab ini merupakan bagian pengembangan dari aspek praktis pemisahan yang telah dijelaskan pada bab-bab sebelumnya.

Penulis menyadari bahwa penyempurnaan terhadap buku ini hanya akan dapat dilakukan dari umpan balik dari para pengguna. Penulis juga menyadari, perkembangan ilmu pengetahuan, khususnya dalam metode pemisahan terus berkembang di seluruh dunia. Oleh karena itu, pemutakhiran topik juga akan kami usahanan terus menerus.

Terimakasih kami kepada para pembaca, semoga buku ini dapat memberikan manfaat dan memberikan kontribusi terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di Indonesia.

Bambang Cahyono Meiny Suzery

1. Mengenal Peralatan Laboratorium

1.1. Beberapa Saran 2

1.2. Perawatan Peralatan Gelas 3

1.3 Mengenal peralatan gelas 5

2. Cara Membuat dalam Membuat Catatan

2.1 Beberapa saran dalam membuat Catatan 7

2.2 Eksperimen jenis teknik 10

2.3 Eksperimen jenis sintesis 13

2.4 Test keberanian 19

3. Metode Distilasi

3.1. Konsep titik Didih 22

3.2 Distilasi zat cair Murni 24

3.3 Distilasi Campuran Zat cair 25

3.4 Distilasi terfraksi 25

3.5 Distilasi uap 29

3.6 Distilasi Vakum 30

3.7 Distilasi azeotrop 31

vi

Daftar isi (lanjutan)

Eksperimen 3-a Penentuan titik didih 33

Eksperimen 3-b Distilasi Cairan Murni 35

Eksperimen 3-c Distilasi beringkat 39

Eksperimen 3-d Distilasi uap :Minyak atsiri dari jeruk 40 Eksperimen 3-e Distilasi Vakum : Pemurnian eugenol 41 Eksperimen 3-f Distilasi Vakum : cara menggunakan rotary

evaporator 43

4. Metode Kristalisasi dan Sublimasi

4.1 Kristalisasi 46

4.2 Sublimasi 48

Eksperimen 4-a Penyaringan 51

Eksperimen 4-b Pemurnian biphenil 57

5. Metode Ekstraksi

5.1 Dasar ekstraksi : koefisien distribusi 60

5.2 Penggunaan corong pisah 61

5.3 Ekstraksi jangka panjang : Sokshlet 62

Eksperimen 5-a Koefisien distribusi dari senyawa asam

propionat dalam Benzena-air 64

Eksperimen 5-b Isolasi trimiristin dari biji buah pala 65

Eksperimen 5-c Isolasi kafein dari teh 66

6. Penggunaan Zat Pengering

6.1 Efisiensi zat pengering 70

6.2 Golongan senyawa organik dan zat pengering 72

7. Analisis Titik Leleh

7.1. Beberapa aspek umum dalam analisis titik leleh 76 7.2. Catatan penting dalam analisis titik leleh 76 Eksperimen 7-a Mengenal beberapa jenis peralatan titik

leleh 78

Eksperimen 7-b Titik leleh murni dan titik leleh campuran 82 Eksperimen 7-c Identifikasi senyawa tak dikenal dengan

titik leleh 83

viii

8. Kromatografi Lapis Tipis dan Kromatografi Kolom

8.1 Kromatografi Tipis : gambaran umum 86

8.2 Kromatografi Kolom 93

Eksperimen 8-a Analisis pigmen daun dengan kromatografi

lapis tipis 99

Eksperimen 8-b Pemisahan pigmen tinta 100

Eksperimen 8-c Analisis Analgesik 101

9. Metode terpadu dan Aplikasinya

Eksperimen 9-a Analisis piperin dari Piper 104 Eksperimen 9-b Pembuatan larutan untuk sediaan uji

praklinis atau formulasi lainnya 107 Eksperimen 9-c Analisis antosianin dalam bunga rosela 108 Eksperimen 9-d Analisis Kurkumin dalam berbagai sampel

temulawak 110

Eksperimen 9-f Isolasi dan Analisis Hiptolida dari tanaman

Hyptis pectinata 112

Index 115

Referensi 117

Biografi Penulis 118

1 ^{M engenal}

P ^eralatan

L aboratorium

Pengenalan peralatan sederhana yang biasa digunakan di laboratorium sangat penting agar eksperimen dapat berjalan lancar dan dengan hasil yang memuaskan. Dalam bagian ini, akan diuraikan secara sepintas beberapa peralatan gelas sederhana yang sering ditemukan pada percobaan-percobaan bahan alam

2

1.1. B eberapa Saran

Gambar 1-1. Rangkaian alat untuk reaksi

Set peralatan di Laboratorium Bahan alam pada umumnya merupakan rangkaian beberapa bagian alat gelas yang identik.

Bila bagian-bagaian alat gelas ini disambungkan maka rangkaian peralatan yang berbeda-beda dapat dibentuk. Suatu contoh, peralatan

"ideal" reaktor untuk sintesis organik (gambar 1-1), dapat diperoleh dari labu leher tiga A, pendingin B, labu tetes isobar C, penangkap uap air aktigel D dan pengaduk E.

Dengan mengubah susunan alat gelas ini, bagian pendingin, labu leher tiga dan termometer, ditambah dengan kolom dan penampung, reaktor ideal dapat diubah menjadi rangkaian peralatan distilasi.

Apa yang harus diperhatikan dalam menggunakan peralatan selama percobaan di laboratorium? Saran berikut perlu dipahami benar agar

"keamanan" eksperiment dapat terjaga,

a. Sebelum digunakan semua peralatan yang akan dirangkai harus benar-benar dalam keadaan bersih, kering dan telah terbebas dari air atau pelarut lain, sehingga tidak akan mempengaruhi eksperimen.

b. Rangkaian peralatan harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga mudah diatur di maja kerja. Sebagai contoh, pada

saat tertentu, pemanasan labu harus diganti dengan pendinginan, dapat dilakukan dengan mengganti wadah berisi parafin panas dengan gumpalan es. Di laboratorium dikenal suatu peralatan yang dapat mengatur tinggi rendahnya sistem (1-25).

c. Semua klem yang digunakan sebagai penjepit harus terbungkus plastik atau material lainnya, agar tidak ada kontak besi dengan bagian gelas secara langsung.

d. Semua peralatan "joint" (sambungan standar dari pabrik), harus diberi paselin agar mudah dibuka saat selesai memakai alat-alat gelas, disamping menghindari kebocoron pada saat bekerja. Penggunaan paselin yang terlalu banyak akan mengotori produk yang diinginkan. Dalam analisis spektroskopi ¹HNMR misalnya, paselin ini akan memperlihatkan puncak di sekitar 0ppm, dan pada spektrum infra merah akan muncul beberapa puncak di sekitar 1000 cm^-1.

e. Beberapa peralatan elektrik sebaiknya dihubungkan dengan pengaman, "stavol", untuk menghindari fluktuasi arus listrik.

Jangan sekali-kali mengganti "sekering" (pengaman yang terdapat pada setiap peralatan elektronik) dengan bahan lain yang tidak sesuai dengan kapasitas peralatan.

1.2. P erawatan Peralatan Gelas

Mencuci saat selasai menggunakan peralatan gelas merupakan kebiasaan yang sangat baik dilakukan di laboratorium bahan alam.

Mengapa? Menumpuknya peralatan dengan berbagai macam bau dari

"sampah" di atas meja kerja, akan mengurangi semangat penelitian.

Disamping itu, kotoran yang telah kering pada umumnya lebih sulit dibersihkan dari pada kotoran baru.

4

Peralatan gelas mula-mula dibasuh dengan air atau air detergent, kemudian dibasuh dengan aseton agar mempermudah pegeringan dan menghilangkan kotoran non polar. Di laboratorium organik, tempat penampungan bekas aseton ini dapat didesain secara khusus agar aseton bekas dapat didaur ulang, untuk kemudian digunakan kembali sebagai pencuci.

Akhirnya, alat gelas yang telah bersih dapat dikeringkan dengan cara membiarkannya pada rak yang telah disediakan, atau, untuk mempercepat pengeringan, dapat digunakan "dryer". Sebelum melakukan semua tahap pencucian ini, perafin yang masih menempel pada ujung sambungan harus dibersihkan terlebih dahulu. Kran peralatan gelas perlu pula dibersihkan dengan cara melepas dari tempatnya, dan secepatnya harus dipasang kembali agar tidak keliru dengan kran lain (mengapa ?).

Dalam keadaan pengotor sulit dihilangkan, sikat botol dapat digunakan. Penambahan natrium klorida dalam aseton, merupakan cara efektif untuk menghilangkan kotoran berlemak. Selain itu, tergantung pada produk yang akan dibersihkan, penggunaan asam, basa, atau pelarut lain, merupakan cara alternatif dalam membersihkan peralatan gelas (hati-hati dengan asam nitrat sebab akan menghasilkan produk yang eksplosif).

Penggunaan larutan sulfokromik, yang merupakan oksidant kuat, merupakan cara alternatif dalam menghilangkan kotoran organik yang tidak mungkin dihilangkan dengan cara-cara sebelumnya (cara membuat : natrium atau kalium dikromat, 5gram, dilarutkan dengan air dalam jumlah minimum, ditambahkan hati-hati 100 ml asam sulfat pekat. Taruh di botol dan simpan pada tempat yang dingin).

1.3. M engenal Peralatan Gelas

Di laboratorium bahan alam, dikenal peralatan gelas jenis "joint", yakni peralatan dimana bagian-bagiannya telah disesuikan dengan bagian peralatan lain, dan peralatan gelas biasa, dimana diperlukan karet penyambung untuk merangkainya. Gambar 1-2 sampai 1-25 merupakan peralatan yang umum tersedia di laboratorium bahan alam.

1-2. Kolom Vigreux 1-3. Pendingin bola 1-4. Kolom refluks

1-5. Aspirator 1-6. Corong pisah 1-7.Sambungan Ckaisen

1-8. Erlenmeyer 1-9. Gelas ukur 1-10 Labu bulat

6

1-11. Labu hisap 1-12. Tempat CaCl2 1-13. Gelas Beaker

1-14. Corong Hirc 1-15. Corong padatan 1-16. Corong Buchner

1-17. Spatula 1-18. Klem 1-19. Pipet Pasteur

1-20. Mantel panas 1-21. Pengatur panas 1-22. Pimset

1-23. Pengaduk magnet 1-24. Bejana

pendingin 1-25. Pengatur tinggi

2

C ara Membuat Catatan Hasil Eksperimen

Membuat catatan yang rapi, benar dan informatif merupakan salah satu komponen penting dalam penelitian atau percobaan. Dengan

"dokumen hidup" seperti ini, kita dapat menilai, mengulang dan mendapat hasil yang sama pada supuluh atau beratus tahun kemudian, untuk selanjutnya dikembangkan menjadi penelitian-penelitian yang lebih populer pada saat itu.

8

2.1. B eberapa Saran dalam Membuat Catatan

Catatan yang baik dapat merupakan salah satu indikasi penting dalam mengukur kesiapan, kemampuan dan keberhasilan seseorang peneliti dalam melakukan percobaan.

Berikut diberikan beberapa saran dalam membuat catatan dari suatu eksperimen,

Buku catatan harus terikat kuat agar tidak ada kehilangan selembarpun dokumen yang telah dibuat. Sebelum menggunakannya, halaman buku harus ditulis atau dicetak dari halaman depan hingga halaman belakang.

Gunakan tinta hitam yang tahan air agar tidak mudah terhapus.

Hindari penggunaan pensil yang sewaktu-waktu dapat diganti. Bila ada suatu kesalahan, lebih baik dicoret dari pada dihapus.

Setiap melakukan eksperimen baru, sisakan sedikit tempat di bagian atas untuk menulis inisial percobaan. Misalnya, MS-3 berarti percobaan ke tiga dari Meiny Suzery. Inisial percobaan ini akan ditulis kembali pada halaman daftar isi.

Contoh Membuat Daftar Isi

DAFTAR ISI

No. inisial Reaksi Produk yang

diharapkan Produk yang

diperoleh Hal.

1. MS-1 Distilasi Fraksi distilasi Lima fraksi 1

2. MS-2 Isolasi Trimiristin Trimiristin (20%) 3

3. MS-3 HCl + H2C=CH2 H3CCH2Cl H3CCH2Cl (72%) 6

4 MS-4 …..

Buat kolom daftar isi, berisi nomor, inisial percobaan, reaksi, produk yang diharapkan, produk yang diperoleh (kualitatif dan kuantitatif), serta halaman.

Catatan merupakan "teman akrab kita", percayailah! Tulis dengan teliti,

 Apa saja yang telah kita lakukan. Jangan menulis apa yang dikatakan di buku atau di diktat.

 Seluruh hasil pengamatan : perubahan warna, temperatur ruang atau perubahan temperatur akibat reaksi eksotermik,….

semua hal yang terjadi. Keterangan hasil pengamatan (bagaimana dan mengapa) harus diupayakan diberikan dengan alur yang logis, singkat tetapi tegas.

Hindari kebiasaan jelek adanya loncatan halaman. Mengapa ? Catat atau tabelkan beberapa sifat kimia dan sifat fisika yang penting dari reagen yang akan digunakan selama percobaan. Nama senyawa, rumus molekul, berat molekul, titik leleh atau titik didih, berat jenis dan kauntitas (jumlah mol) yang digunakan untuk percobaan, harus selalu disertakan. Beberapa "handbook", seperti Merck Index, CRC Handbook, dapat membantu dalam penulisan sifat-sifat ini.

Secara garis besarnya, pekerjaan di laboratorium dapat diklasifikasikan menjadi dua tipe percobaan, yakni eksperimen teknik dan eksperimen sintesis. Meski dalam praktek saling mendukung, kedua macam eksperimen ini memiliki tujuan yang berbeda.

10

2.2. E ksperimen Jenis Teknik

Dalam eksperimen teknik, beberapa cara operasi peralatan laboratorium diperkenalkan. Pada umumnya percobaan jenis ini diperkenalkan sebelum melakukan percobaan-percobaan jenis sintesis.

Beberapa saran berikut perlu dijadikan catatan sebelum melakukan eksperimen jenis ini,

Pilih judul paling tepat, yang dapat menggambarkan seluruh isi percobaan. "Distilasi", judul ini terlalu luas. Apakah saudara akan membahas semua aspek distilasi? Tidak mungkin ...Lalu?

"Pemisahan Campuran Zat Cair dengan Distilasi", barangkali lebih tepat ditulis sebagai judul percobaan. Hmmm !

Memulai kalimat pertama seringkali sangat sulit. Konsentrasikan pikiran, dan coba sekali lagi !

Jangan ada loncatan tulisan dalam suatu kalimat. Coret bagian yang salah dan benarkan pada saat itu juga. "Menulis mundur"

setelah melakukan eksperimen adalah suatu pekerjaan yang tidak profesional sama sekali.

Bahasa yang baik, benar dan komprehensif harus digunakan.

Pilih kalimat "future" untuk masalah yang belum dilaksanakan,

"present" untuk kalimat pada percobaan yang sedang dilakukan dan kalimat "past" untuk topik yang memang telah dilakukan.

Meski demikian, mengingat dalam bahasa Indonesia tidak ada ketentuan khusus yang membedakan ketiga bentuk tersebut, kata

"telah" (untuk lampau) dan "akan" (untuk future), pada umumnya hanya digunakan pada kalimat pertama saja.

Gambar 2.1. memperlihatkan salah satu contoh membuat catatan hasil eksperimen teknik ini, yakni Percobaan dengan peralatan distilasi

1

MS-1

10/10/2018

Pemisahan Campuran Zat Cair dengan Distilasi

Distilasi adalah salah satu metode pemisahan dan pemurnian zat cair.

Asisten akan memberi campuran yang tidak diketahui identitasnya, yang kemudian harus dipisahkan dengan distilasi.

Setelah memperoleh larutan « tak dikenal » dari instruktur, harus didistilasi campuran tersebut dikeringkan dengan magnesium sulfat. Peralatanm distilasi dirangkai sesuai dengan petunjuk yang terdapat di literatur dengan beberapa modifikasi sebagai berikut,

Gambar 1. Rangkaian percobaan distilasi

Gambar 2-1. Contoh pembuatan catatan jenis teknik Gambar

rangkaian Percobaan Kode dan Tanggal

Judul Singkat dan Jelas

Jangan dihapus, lebih baik dicoret Halaman

12

2

Termometer dipasang pada percabangan Claisen, adaptor vakum diklem pada ujung alat, sedangklan labu distilasi ditopang dengan ring agar mudah diganti.

Cairan « unknown » (50ml) yang diperoleh dari asisten dikeringkan dengan MgSO4 anhidris. Peralatan distilasi dirancang seperti pada gambar, dengan menggunakan labu penampung kecil seperti pada gambar. Dengan menggunakan labu penampung kecil sesuai instruksi asisten. Campuran yang akan didistilasi, disaring ke dalam labu distilasi, dipanaskan dan diaduk secara perlahan. Kenaikan temperatur dikontrol hingga mencapai 50oC, dimana campuran mulai mendidih.

Cairan terkondensasi pada ujung termometer, temperatur naik dengan cepat hingga 79^oC dan stabil pada 81^oC. Untuk memulai distilasi, 2ml distilat ditampung, kemudian pemanasan dihentikan beberapa saat untuk mengganti labu distilat yang baru.

Cairan yang ditampung pada labu kedua ini memiliki suhu antara 81-83^oC. Pengamatan selanjutnya menunjukkan adanya penurunan drastis temperatur sistem hingga 70^oC.

Pada saat ini, pemanasan dihentikan sementara dan labu distilat diganti dengan yang baru. Pemanasan dilanjutkan hingga temperatur mencapai 123^oC., yakni temperatur dimana suhu mulai stabil. Seperti pada tahap sebelumnya, 2ml tetesan pertama ditampung, sebelum mendapatkan distilat pada suhu 120-123^oC (tabung 4).

Tabel 1. Hasil Fraksinasi Sampel

Tabung Kandungan

1 ~2ml untuk memulai distilasi 2. Fraksi 81-83oC

3. 82-123oC (2ml) untuk mengganti labu 4. Fraksi 120-123oC

5. >123oC residu distilat pada labu distilasi

Labu distilasi (berisi residu >123^oC) didinginkan dan dipindahkan pada Erlenmeyer.

Semua fraksi yang diperoleh diberi label dan disimpan hingga percobaan berikutnya.

Semarang, 10/10/2018

Meiny Suzery

Gambar 2-1. Contoh pembuatan catatan jenis teknik (lanjutan) Halaman

Pekerjaan selesai dalam satu hari

2.3. E ksperimen Jenis Sintesis

Perhatian utama dalam percobaan jenis sintesis adalah penyediaan produk kimia tertentu melalui serangkaian reaksi. Semua metoda pemisahan yang telah dikenal di laboratorium, seperti distilasi, rekristalisasi dan sebagainya, hanya digunakan sebagai pelengkap pada percobaan jenis ini. Sintesis 1-bromobutana dapat digunakan sebagai contoh eksperimen sintesis (gambar 2.2).

Beberapa catatan yang telah diberikan pada percobaan teknik berlaku pula untuk percobaan jenis sintesis. Berikut diberikan beberapa catatan tambahan untuk percobaan tipe ini,

Berikan judul yang jelas. "N-butilbromida", bukan judul yang informatif. Apakah diisolasi dari bahan alam? Bila tidak, aspek apa yang penting? "Sintesis 1-bromobutana", merupakan judul yang baik.

Apakah kita melihat sesuatu yang sangat penting untuk reaksi samping? Bila tidak, jangan ditulis panjang lebar

"Larutan 10 % natrium hidroksida untuk membilas" dan "kalsium klorida anhidris sebagai zat pengering". Dalam percobaan ini, tidak ada komponen yang dapat bereaksi dengan NaOH atau CaCl2., artinya keduanya bukan reaktan. Bila telah diketahui secara umum, tidak perlu menulis fungsi dari kedua zat tersebut.

Bagaimanapun, angka yang menunjukkan kualitas zat, seperti 10 %, perlu disertakan.

Dengan bekal teori-teori yang telah diperoleh pada pelajaran- pelajaran dasar, hasil teoritis (bukan hasil percobaan) harus dihitung dengan hati-hati. Beberapa catatan penting, misalnya mengubah volume ke berat, konsep mol, konsep molaritas dan normalitas, serta transformasi % ke jumlah mol (misalnya 10 ml H2O2 3%, berapa mol?), harus dipahami benar sebelum melakukan percobaan. Hati-hati, "persen hasil teoritis", didasarkan pada

14

ekivalensi jumlah reagen yang terkecil (dalam mol), diubah dalam satuan volume atau berat bilamana diperlukan.

Dalam perhitungan, beberapa satuan penting ditulis, kadang- kadang dapat membantu menemukan kesalahan perhitungan. . Bila pada eksperimen-baru digunakan metoda atau prinsip yang sama dengan percobaan sebelumnya, cukup ditulis "prinsip sama dengan percobaan .... halaman ....". Jadi, tidak perlu mengulang sesuatu yang sama !

Pada perhitungan sintesis, persen hasil diperoleh dengan cara membagi berat hasil (atau satuan yang berhubungan) dengan berat teori dikalikan 100 %. Sebagai contoh, dalam preparasi 1- bromobutana, hasil teoritis 25,44g, sedangkan hasil percobaan 16,20g, maka

% hasil = (16,20g/25,44g) X 100 % = 63,6 %

Tidak perlu menulis terlalu panjang angka dibelakang koma, jika saudara ragu sebaiknya ditanyakan pada ahli statistik.

9

MS-4 31 Oktober 2018

Sintesis 1-bromobutana

Senyawa 1-bromobutana disintesis dengan persamaan reaksi berikut ,

Beberapa reaksi samping yang mungkin terjadi,

Tabel : Beberapa tetapan fisik

Bahan BM gram mole Mp BP Kelarutan

C

4

H

9

OH 74 37 0.05 0,810 -80 117 etanol, eter H2SO4 98 7ml 0,13 1,83 11 340 air, eter, dalam

Etanol bereaksi

NaBr.2H

2

0 138 6,8 0,068 - 51 - 89g dlam100ml air C

4

H

9

Br 137 6,9 0,05 1,277 -112 102 etanol, eter

Gambar 2.2. Contoh pembuatan catatan eksperimen jenis sintesis

CH3CH2CH2CH2OH + NaBr H2SO4 CH₃CH₂CH₂CH₂Br + Na₂SO₄ + H2O

CH₃CH₂CH₂CH₂OH (CH3CH2CH2CH2)2O

CH₃CH₂CH CH₂

CH3CH CHCH3

CH₃CH₂CH₂CH₂OH

CH3CH2CH2CH2OH

H2SO4

H2SO4

H2SO4

(2) (3) (4)

16

10

Bagan/rencana kerja :

24,0 g NaBr + 25ml H

2

O + 17 ml 1-butanol Didinginkan < 10

^o

C + 20ml H

2

SO

4

98%

Refluks 30’

Didinginkan

Campuran reaksi

Dicuci dengan 25ml H

2

O Dicuci dengan H

2

SO

4

98%

Dicuci dengan 10% NaOH

Pengeringan : MgSO

4

, Disaring

Larutan produk reaksi Distilasi Produk reaksi

Cara kerja :

Dengan pendingin es, dalam labu 250ml, dimasukkan 25,0 NaBr, 25ml air dan 17,0 ml 1-butanol. Pada saat mencapai suhu 5oC, tetes demi tetes H2SO4 (20ml, 98%) ditambahkan.

Gambar 2.2. Contoh pembuatan catatan eksperimen jenis sintesis (lanjutan)

11

Temperatur larutan naik ( ± 5

^o

C) dan berwarna kuning.

Peralatan refluks dipasang, sesui dilengkapi dengan perangkap gas (gambar).

Sebelum refluks dimulai, dalam Erlenmeyer, 15ml H

2

SO

4

didinginkan dengan es.

Refluks reaksi dilakukan selama 30 menit, kemudian campuran didinginkan hingga mencapaiu suhu kamar (dengan es). Terdapat dua lapisan dalam labu reaksi, keduanya berwarna orange, diduga disebabakan dari warna brom.

Salah satu diantaranya adalah produk hasil reaksi.

Campuran reaksi didistilasi, fraksi di atas 100

^o

C ditampung : pada mulanya cairan putih (air + produk organik ?), disusul oleh cairan bening. Pemanasan dihentikan, labu distilat diganti dengan « test tube » (dalam pendingin es).

Distilasi dilakukan kembali. Selanjutnya, melalui dinding tabung,

ditambahkan beberapa tetes air. Tidak ada lapisan yang terbentuk! Labu distilasi ditempatkan kembali pada rangkaian alat dan distilasi dilanjutkan selama 5 menit.

Semua isi labu hasil distilasi dipindahkan dalam Erlenmeyer labu pemisah 125ml, ditambahkan air (25ml) kedalamnya. Bagian atas adalah lapisan air, sedangkan lapisan bawah adalah produk reaksi (larutan organik). Lapisan bagian bawah disimpan !

Gambar 2.2. Contoh pembuatan catatan eksperimen jenis sintesis (lanjutan) Perlu

Penekanan, tidak seperti yang

diharapkan

Keadaan Khusus,

18

12

Campuran hasil reaksi dicuci dengan 15 ml H2SO4 98% dingin. Pada saat penambahan ini, campuran temperatur naik (eksoterm). Selanjutnya, campuran dibilas dengan 15ml larutan natrium hidroksida 10%, kemudian ditambahkan 5ml air. Fasa air ditest dengan lakmus merah. Kertas pH berubah menjadi warna biru : fasa organik tidak terasamkan.

Produk reaksi dipindahkan ke 50 ml Erlenmeyer dan selanjutnya

ditambahkan magnesium sulfat dan disaring. Larutan beningv fasa organik ini ditutup dan disimpan.

31/10/2018

1/11/2018 (lanjutan)

Peralatan distilasi dipasang dan disusun seperti pada halaman ……

Campuran produk (pada saat akan dilanjutkan telah terbuka tutup gabusnya) didistilasi. Larutan produk reaksi titik didih 100-103oC ditampung.

Perhitungan dan hasil Berat labu kosong = 20,2 g

Berat labu dan larutan = 36,6 g Berat labu kosong = 20,2 g

Berat produk = 16,2 g

% hasil = (16,2g/25,44g) x 100% = 63,6%

1/11/2018

Meiny Suzery

Gambar 2.2. Contoh pembuatan catatan eksperimen jenis sintesis (lanjutan) Pekerjaan

dilanjutkan pada hari lain

2.4. T est Keberanian

Bila semua hal diatas telah dipahami benar, pada akhirnya, sebelum dan sesudah melakukan percobaan, saudara harus berani bertanya pada diri sendiri :

1. Sebelum masuk laboratorium : "Apakah saya dapat melakukan percobaan tanpa melihat buku petunjuk?"

2. Setelah keluar dari laboratorium : "bila orang lain melakukan eksperimen yang sama dengan kita, siapkah saudara melakukan pekerjaan yang persis sama dengan hasil seperti yang telah saudara laporkan?".

Bila kedua pertanyaan tersebut dijawab dengan mantap: "Ya!", hadiah Nobel bisa saudara harapkan.

---OOO---

20

3 ^M etode Distilasi

Zat cair merupakan bahan homogen, yang memiliki volume tertentu dan bentuknya tergantung pada tempat dimana zat cair ini berada.

Daya ikat antar molekul zat cair tidak sekuat zat padat yang dapat membentuk kerangka kristal. Meskipun demikian, suatu cairan memiliki suatu daya untuk menahan bahan ini bersifat seperti gas karena volume (atau diperlihatkan dengan densitasnya) hampir tidak dipengaruhi oleh perubahan temperatur atau tekanan (tabel 3.1).

Tabel 3.1 Pengaruh temperatur terhadap densitas

Senyawa T (°C) Densitas (g/ml)

n-Octana ,C¹⁸H¹⁸

(cair) 25

110 0,70

0,63 (10 % turun) n-Butana, C⁴H¹⁰

(gas) 25

110 0,0024

0,0018 (25 % turun)

Air 4

80 1,00

0,97 (turun 3 %)

22

3.1. K onsep titik didih

Bila suatu cairan diletakkan dalam ruang tertutup maka akan terjadi suatu keadaan dimana sebagian molekul masuk ke dalam fasa uap, dan juga, molekul-molekul fasa uap akan masuk kembali ke dalam fasa cair. Pada suatu saat, kesetimbangan fasa terjadi, dimana molekul-molekul keluar dan masuk kembali ke fasa cair memiliki kecepatan sama.

Molekul-molekul yang berada dalam keadaan uap memiliki suatu tekanan, disebut sebagai tekanan uap. Tekanan uap suatu zat cairan tergantung pada temperatur, dan nilai ini tetap pada suhu tertentu.

Gambar 3-1 Hubungan antara tekanan uap (skala log) dengan temperatur untuk (A) benzena, (B) air dan (C) bromobenzena

uap

cairan

Jika temperatur zat cair dinaikkan hingga pada suatu keadaan dimana tekanan uap melebihi tekanan udara luar maka akan terlihat permukaan zat cair mulai mendidih. Titik didih suatu zat dapat didefinisikan sebagai temperatur dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan udara luar. Jika tekanan udara diturunkan, suhu yang diperlukan untuk menyamakan tekanan uap dengan tekanan udara luar akan turun pula. Harga titik didih lebih peka terhadap perubahan tekanan udara dari pada titik leleh. Pada umumnya, titik didih zat cair akan turun sekitar 0,5°C dengan penurunan tekanan 10mmHg. Atas dasar konsep ini, jika titik didih hendak digunakan sebagai kriteria identifikasi, maka dalam melaporkannya, harus disertakan tekanan udara saat analisisnya.

Aluran log tekanan uap dari zat cair dan titik didihnya merupakan suatu garis lurus (gambar 3-1). Grafik seperti ini sangat berguna dalam memperkirakan harga titik didih suatu zat cair pada sembarang tekanan. Suatu contoh, bromobenzene akan mendidih pada suhu 70°C untuk tekanan 40 mmHg, sementara pada tekanan atmosfer (760mmHg) mendidih pada 165°C. Fenomena perubahan seperti ini merupakan dasar dari distilasi vakum (sub bab 3.6).

Senyawa-senyawa dari suatu golongan tertentu, seperti pada hidrokarbon, menunjukkan suatu hubungan spesifik antara titik didih (atau tekanan uap) dengan berat molekulnya. Semakin besar molekul maka semakin besar pula energi kinetik yang diperlukan untuk melemparkan molekul-molekul ini keluar dari fasa cair menuju fasa uapnya. Akibatnya, semakin berat suatu molekul maka titik didihnya akan lebih besar (gambar 3-2)

24

Gambar 3-2 Hubungan jumlah atom karbon (pada alkana) dengan titik didih

3.2. D istilasi Zat Cair Murni

Distilasi adalah suatu proses pemurnian senyawa organik cair, yakni suatu proses yang didahului dengan penguapan cairan (dengan memanaskannya), kemudian mengembunkan uap yang terbentuk sehingga mencair kembali.

Selanjutnya, cairan ini ditampung dalam suatu wadah yang telah disiapkan. Grafik antara suhu distilasi dan jumlah distilate yang diperoleh merupakan garis lurus (gambar 3.3)

Gambar 3.3 Grafik distilat zat murni Td

(°C)

Volume distilat

3.3. D istilasi Campuran Zat Cair

Dalam suatu sistem campuran yang mengandung dua atau lebih komponen, jumlah tekanan uap total merupakan fungsi dari tekanan uap dan fraksi mol masing-masing komponen pembentuknya.

Hubungan ini dituliskan dalam hukum Roult, P = PA NA + PB NB + PC NC + ... (1)

Jika suatu larutan mengandung dua komponen A dan B, titik didih akan berlangsung bila jumlah PANA + PBNB sama dengan tekanan udara luar (Patm),

P = PANA + PBNB = Patm (2)

Andaikan satu diantara komponen pembentuk larutan ini memiliki tekanan uap yang lebih tinggi maka uap dari sistem akan kaya dengan kompnen yang lebih volatil (mudah menguap). Meski demikian, peralatan distilasi biasa tidak dapat memisahkan campuran seperti ini mengingat kedua komponen terdapat dalam fasa uap bersama-sama.

Bila perbedaan tekanan uap ini sangat besar, dan PBNB bisa diabaikan (terlalu kecil dibanding dengan PANA), maka persamaan terakhir akan menjadi,

P = PA NA = Patm. (3)

Keadaan terakhir ini dapat diaplikasikan pada campuran tersuspensi dimana bagian padatan yang tidak mudah menguap memilki harga PB= 0.

3.4. D istilasi terfraksi

Bila tekanan uap masing-masing komponen pembentuk suatu campuran saling berdekatan, pemisahan dengan menggunakan distilasi sederhana tidak dapat memberi hasil yang baik. Untuk memisahkan komponen seperti ini dapat digunakan distilasi terfraksi (bertingkat)

26

Anggap suatu campuran mengandung dua komponen cair yang berada dalam keadaan "hampir setimbang" dengan keadaan uapnya : uap akan mengandung lebih banyak komponen yang mudah menguap.

Bila uap ini diembunkan dan diasingkan dari sistem maka suatu

"sistem kesetimbangan baru cair-uap" akan terjadi. Sistem ini akan mengandung lebih banyak komponen yang mudah menguap. Beberapa seri kesetimbangan penguapan-pengembunan dapat dibayangkan, sehingga pada akhir proses distilasi akan dihasilkan suatu cairan yang mengandung komponen yang mudah menguap dalam keadaan murni.

Gambar 3-4. Kolom untuk distilasi terfraksi:

A. kolom "Buble plate", B. Kolom kontinyu

Pemurnian zat cair seperti ini dijalankan dengan meng-gunakan berbagai jenis kolom distilasi. Gambar 3.4 menunjukkan dua macam kolom fraksinasi yang mudah didapatkan di bahan alam,

A : kolom terisolasi, dimana uap yang dihasilkan masuk ke kesetimbangan baru pada proses berikutnya, B : kolom termampatkan, dimana proses kesetimbangan uap cairan terjadi secara kontinu.

Efisiensi pemisahan dengan kolom distilasi dinyatakan dengan bilangan plat teori, yakni suatu bilangan yang menunjukkan

banyaknya "kesetimbangan" uap-cair dalam suatu seri distilasi.

Sebagai contoh, kolom distilasi pada gambar 3-4 A memiliki empat plat teori.

Gambar 3-5 merupakan kurva komposisi uap-cair dari sebuah campuran yang mengandung dua komponen, X dan Y. Kurva "cair"

menunjukkan komposisi dengan titik didih cairan dengan komposisi X dan Y. Garis horisontal yang ditarik dari titik "cair" ke bagian "uap"

merupakan titik kesetimbangan komposisi X dan Y pada fasa uap. Jadi, suatu cairan yang semula memiliki komposisi 0,75 komponen A (komponen B = 0,25), pada keadaan uapnya akan memiliki komposisi 0,45 komponen A. Suatu kolom distilasi, yang mengubah komposisi B dari 0,25 menjadi 0,55, memiliki satu plat teori. Bila uap didinginkan, suatu komposisi baru cairan akan diperoleh (ditunjukkan dengan titik A). Komposisi uap dari campuran baru ini ditunjukkan oleh titik B, dengan komposisi 0,82 mole fraksi Y. Distilasi yang menghasilkan titik B ini memiliki dua plat teori.

Gambar 3-5 Kurva komposisi uap-cair untuk komponen X dan Y

28

Gambar 3-6 menunjukkan contoh kurva distilasi (temperatur Vs.

volume distilate) dari dua komponen cair. Grafik A merupakan kurva

"pemisahan ideal", grafik B adalah kurva karakteristik distilasi sederhana dimana pemisahan dua komponen cair tidak begitu sempurna.

Gambar 3-6. (A) Kurva distilasi ideal.

(B) Kurva dengan distilasi sederhana (C) Kurva dengan kolom fraksinasi

Keberhasilan pemisahan dengan distilasi dari dua cairan bergantung pada beberapa hal, seperti

1. Perbedaan tekanan uap, sesuai dengan persamaan (2) dan (3).

2. Perbedaan kalor penguapan antara dua komponen yang akan dipisahkan . Aseton, titik didih 65° C, Huap = 7,22 kkal/mol, dapat dipisahkan dari air, titik didih 100°C, Huap = 9,72 kkal/mol.

Bagaimanapun campuran zat cair, benzena-toluena, yang memiliki perbedaan titik didih cukup besar, sangat sulit dipisahkan. Benzena memiliki titik didih 80°C, Huap = 7,35 kkal/mol,sedangkan toluena, titik didih 110°C, Huap = 7,35 kkal/mol.

3. Banyaknya plat teori dari kolom distilasi.

4. Cara menggunakan kolom distilasi. Bila distilasi dilakukan terlalu cepat, kesetimbagan sistem uap-cair tidak berlangsung dengan baik. Akibatnya, pemisahan komponen tidak akan berjalan sempurna.

Grafik C merupakan kurva pemisahan komponen dengan distilasi terfraksi. Dilihat dari kurva terakhir ini, selama komponen pertama belum keluar seluruhnya, temperatur sistem akan konstant, dan kemudian akan naik tajam bila komponen ini telah sempurna tertampung dalam labu distilat. Selanjutnya, temperatur akan konstant kembali hingga komponen kedua terdistilasi. Pada umumnya, selama suatu komponen terdistilasi fluktuasi temperatur sistem sangat kecil, kira-kira 3°C.

3.5. D istilasi Uap

Jika dua larutan yang tidak saling campur ditempatkan dalam suatu wadah, maka jumlah tekanan uap sistem sama dengan jumlah tekanan uap dari masing-masing komponen pembentuknya. Campuran ini akan mendidih pada suhu lebih rendah daripada titik didih kedua komponen. Hasil distilasi akan memiliki komposisi yang tetap selama kedua fasa cair ada di dalam labu distilasi. Hal ini wajar mengingat tekanan total tidak bergantung pada banyaknya bahan yang ada, apakah murni atau bercampur dengan bahan yang tidak saling campur,

Ptotal = PoA + PoB

Tabel 3-2 Pengaruh uap air terhadap titik didih senyawa organik

Senyawa Td (°C) Distlasi uap

Td (°C) % H2O

n-octana, C8H18 125 89,4 -

n-Dibutil eter, C4H9-O-C4H9

143 92,9 33

n-Oktil alkohol,

C8H17OH 195 99,4 90

30

Proses distilasi larutan dengan menggunakan sistem yang tidak saling larut disebut distilasi uap, dimana salah satu komponen yang digunakan adalah air. Air adalah komponen yang penting dan sering digunakan mengingat banyak senyawaan organik tidak larut dalam air. Dengan mengalirkan uap air (komponen pertama) ke dalam labu campuran yang mengandung senyawa organik (komponen kedua, ketiga, dst..) akan keluar di bawah titik didih air (tabel 3-2).

3.6. D istilasi Vakum

Gambar 3-7 Perubahan titik didih terhadap tekanan luar berbeda

Telah diuraikan sebelumnya bahwa titik didih suatu cairan (tekanan sistem) akan berkurang bila tekanan luar (atmosfer) diturunkan.

Grafik 3-7 dapat memperkirakan secara kasar harga titik didih suatu cairan, pada berbagai tekanan uap. Suatu contoh, senyawa yang memiliki titik didih 195°C pada tekanan normal (Patm = 760mmHg) akan mendidih pada temperatur 95°C di bawah tekanan luar 25mmHg.

Grafik seperti ini sangat penting dikuasai sebelum memilih sistem distilasi, apakah perlu vakum atau tidak. Sebagai contoh, apakah saudara dapat menggunakan rotary evaporator untuk menguapkan eter ? Sebagai catatan, sistem vakum dengan aspirator (gambar 1-15) memiliki tekanan sekitar 15mmHg, sedangkan pompa vakum dapat mencapai 0,5mmHg. Hati-hati memilih sistem vakum!

3.7. D istilasi Azeotropik

Campuran larutan dengan titik didih konstant disebut azeotropik, dapat dibentuk oleh pasangan-pasangan zat cair yang saling melarutkan. Tabel 3-3 merupakan contoh pasangan senyawa yang dapat membentuk azeotrop.

Tabel 3-3 Beberapa pasangan azeotrop

Azeotrop Titik didih (°C) Komposisi

Etil alkohol - air 78,17 4,0 % air

Asam klorida - air 108,6 20,2 % HCl

Metanol - CCl4 55,7 79,4 % CCl4

Untuk komponen-komponen yang saling melarutkan, kebanyakan azeotrop memiliki titik didih lebih kecil daripada titik didih masing- masing komponen pembentuknya. Meski demikian, kadang-kadang

32

dijumpai pasangan, seperti air-asam klorida, memiliki azeotrop dengan titik didih lebih tinggi dari pada titik didih kedua bahan ini.

Diasumsikan, komponen A dengan titik didih 75°C, dan komponen B dengan titik didih 100°C, membentuk azeotrop dengan titik didih 60°C yang mengandung 50% mol A. Kurva distilasi antara satu mol komponen A dan dua mol komponen B akan menghasilkan kurva yang ditunjukkan pada gambar 3-8. Garis horisontal pertama akan selesai pada saat komponen A hilang membentuk azeotrop A+B.

Pemanasan selanjutnya akan membebaskan satu mol kelebihan komponen B.

Gambar 3-8 Kurva distilasi campuran yang membentuk azeotrop

--- OOOO ---

Eksperiment 3-a

Penentuan titik didih.

Bila cairan yang akan ditentukan titik didihnya terlalu sedikit sehingga tidak memungkinkan ditentukan dengan distilasi, peralatan semimikro dapat digunakan.

Sediakan pipa kaca 20cm (berdiameter 5mm), panaskan bagian tengahnya dengan Bunzen sambil diputar. Setelah panas, tarik pipa ini hingga didapatkan pipa pipih, kapiler, dan "tabung reaksi" setelah bagian ujungnya ditutup. Simpan bagian kapiler dan tabung reaksi buatan sendiri ini setelah dingin (gambar 3-9).

Gambar 3-9. Pembuatan tabung titik didih

Potong bagian kapiler sekitar 5cm, panaskan bagian tengahnya dengan mikro-bunzen hingga menyatu. Kedua ujungnya dibiarkan terbuka.

34

Gambar 3-10 Peralatan analisis titik didih dalam skala kecil

Tambahkan 2-5 tetes cairan yang akan ditentukan titik lelehnya dalam "tabung reaksi", masukkan kapiler yang telah dibuat dalam cairan ini hingga separuhnya terendam. Tutup bagian atas tabung dengan kapas dan selanjutnya, ikat tabung ini dengan termometer (gambar 3-10).

Celupkan dasar tabung (dan termometer) ke dalam pemanas parafin, panaskan hingga cairan yang dianalisis mulai mendidih. Pindahkan pemanas, catat temperatur pada saat gelembung-didih mulai berhenti. Temperatur ini merupakan harga titik didih cairan yang dianalisis. Perhatikan, kapiler akan terisi dengan cairan yang terembunkan.

Penentuan Titik didih senyawa-X

Dapatkan dari asisten senyawa-X ( 1ml) dari golongan alkohol.

Analisis titik didihnya, selanjutnya, usulkan nama alkohol tersebut.

Eksperimen 3-b

Distilasi Cairan Murni

Rangkai peralatan distilasi sederhana seperti ditunjukkan pada gambar 3-11, atau sesuaikan bila alat yang tersedia sedikit berbeda.

Peralatan distilasi ini merupakan metode pemisahan paling sering digunakan di laboratorium obat tradisional; pahami benar aspek- aspeknya !

Gambar 3-11. Peralatan distilasi sederhana

Karet penyambung

Bila karet penyambung (E) digunakan dalam rangkaian alat, lunakkan terlebih dahulu, dengan cara mengulirnya, agar mudah masuk ke ujung bagian gelas yang fragil. Disamping itu, penguliran ini bertujuan pula menjaga kebocoran uap atau cairan.

Klem

Klem, merupakan pengikat peralatan agar aman. Labu distilasi (A) dan kondensor (pendingin, C) harus diklem. Adapter (D) tidak perlu diklem bila karet penyambung benar-benar telah terikat kuat. Tinggi

Labu distilasi (A) Kondensor (C)

Adapter (D)

Labu distilat (G) Kasa asbes (F)

Air masuk Air keluar

Bunzen (E)

Termometer (B)

36

rangkaian alat harus disesuaikan agar cairan tertampung pada labu distilate (G) yang diletakkan di atas meja.

Penampung (labu distilat) dapat pula ditopang dengan "ring" atau penyangga lainnya. Pada keadaan ini, labu distilat yang harus menyesuaikan tinggi-rendahnya rangkaian alat distilasi.

Termometer

Bagian raksa dari termometer (B) diusahakan ditempatkan sejajar dengan bagian ujung kondensor (C) dengan harapan agar temperatur yang terbaca merupakan suhu uap sistem.

Kasa asbes

Dengan menggunakan "ring-klem" atau kaki tiga, kasa asbes (F) harus ditempatkan 1-2 cm dari bagian bawah labu distilasi (A). Kasa ini sangat penting bila pemanasan dilakukan dengan api, panas yang dihasilkan akan lebih terdistribusi merata dan mudah mengontrolnya.

Sumber panas ini dapat diganti dengan pemanas air atau cairan lain yang tidak mudah menguap (misalnya parafin), atau pemanas elektrik ("heating mantle").

Batu didih

Sebuah cairan yang akan menguap, akan melalui suatu tahapan kritis di sekitar titik didih, sebelum gelembung pertama terlihat pada sistem.

Bila gelembung udara ini muncul, dua hal mungkin terjadi,

1. gelembung akan pecah, bila lebih kecil daripada ukuran minimum, disebabkan adanya tegangan permukaan dari cairan

2. gelembung menjadi lebih besar, yang pada akhirnya akan meninggalkan cairan, bila gelembung ini melebihi ukuran kritisnya.

Suatu cairan, yang bebas dari pengotor atau gas terlarut, dipanaskan secara perlahan, secara tidak sengaja dapat terjadi dimana temperatur

sistem dapat melewati titik didihnya. Keadaan lewat panas ("super heating") ini dapat terjadi mengingat untuk menghasilkan gelembung dibutuhkan energi (panas). Selanjutnya, bila gelembung ini telah terbentuk, boleh jadi, suatu "loncatan cairan" secara tiba-tiba dapat terjadi, melewati kolom vigrous dan langsung ke penampung. Problem ini dikenal dengan "bumping", dapat diatasi dengan penambahan batu didih, suatu material berpori yang ditempatlkan pada cairan yang akan didistilasi. Lubang pori pada batu didih berfungsi sebagai tempat pembentukan gelembung. Udara dalam pori akan diganti oleh uap dari cairan yang dipanskan. Adanya gelembung-gelembung yang terbebaskan secara teratur ini menyebakan temperatur sistem hanya sedikit lebih tinggi daripada titik didihnya, keadaan lewat panas yang berlebihan dapat diatasi. Perlu dicatat, bila proses distilasi telah dihentikan, dan kemudian akan dilanjutkan kembali, penggunaan batu didih baru perlu dilakukan agar kemungkinan adanya uap yang telah terkondensasi, menyumbat pori, dapat dihindari.

Kondensor

Atur benar aliran air yang masuk dalam kondensor, tidak perlu terlalu keras. Tujuan utama dari aliran ini hanyalah sebagai transfer panas.

Bila dibutuhkan kondensasi yang lebih dingin, kondensor yang lebih efisisien, misalnya dengan mengalirkan etanol dingin, dapat digunakan.

Eksperimen distilasi sederhana

Tuangkan 25 ml benzena ke dalam labu distilasi 40 ml dengan menggunakan corong panjang, dan tambahkan 1 atau 2 butir batu didih. Rangkai peralatan, labu distilasi yang dilengkapi dengan termometer dan kondensor, seperti gambar 3-10. Panaskan secara perlahan labu dengan api kecil, dan atur hingga tetesan distilate memiliki kecepatan konstant, satu tetes tiap detik. Selama proses distilasi berlangsung, buat aluran grafik temperatur terhadap volume distilate. Lakukan proses ini hingga tertinggal sedikit benzena dalam labu.

38

Alternatif pemisahan dengan menggunakan perlengkapan standart distilasi ("joint equipment")

Gambar 3-12. Peralatan distilasi dengan Joint

usun peralatan distilasi seperti pada gambar 3-12, perhatikan benar posisi klem!

Setiap ujung "joint" harus diberi paselin sebelum digunakan untuk menghindari kebocoran, disamping memudahkan membukanya.

Gunakan labu 100 ml. Hati-hati, jangan menekan atau menaikkan labu distilasi sembarangan sebab joint kondensor mudah retak. Perhatikan pula sirkulasi kondensor sebelum memulai distilasi.

Masukkan, dengan corong, 25 ml benzena dalam labu distilasi, tambahkan 2 butir batu didih dan rangkai alat distilasi (minta pada assisten untuk mengeceknya).

Gunakan pemanas "heating mantle" agar tetesan distilate dapat diatur dengan baik (1 tetesan tiap detik). Buat aluran grafik antara temperatur dengan volume distilat; bandingkan data yang diperoleh dengan data percobaan distilasi sebelumnya. Teruskan distilasi hingga pada labu distilasi tinggal sekitar 1 ml larutan.

Experimen 3-c

Distilasi bertingkat

Gambar 3-13. distilasi bertingkat

Masukkan dalam kolom distilasi (gambar 3-13) pecahan gelas berdiameter antara 5-8 ml atau material lainnya untuk pengisi kolom.

Penggunaan vigrous dengan HETP yang memadai dapat pula digunakan.

Masukkan 25 ml benzena, 75 ml toluena dan 2-3 batu didih dalam labu distilasi 200 ml. Rangkai alat ini dengan kondensor dan peralatan lainnya seperti pada distilasi biasa. Panaskan labu, atur agar tetesan memiliki kecepatan konstan, satu tetes tiap detik.

Selama proses berlangsung, alurkan grafik temperatur terhadap volume destilat, hentikan jika telah diperoleh 60 ml distilate. Bila proses distilasi sulit berlangsung, tutup bagian kolom dengan aluminium foil.

40

Eksperimen 3-d

Distilasi uap : Minyak atsiri dari Jeruk

Kulit jeruk mengandung minyak atsiri, yakni suatu monoterpen yang mengandung 10 atom karbon. Minyak jeruk mengandung sekitar 97 % limonen.

Potong sampel kulit jeruk menjadi potongan kecil berukuran sekitar 1cm persegi. Masukkan potongan kulit jeruk ini ke dalam labu didih 250 ml, lalu tambahkan 100 ml air. Pasang peralatan sistem distilasi uap (gambar 3-14).

Gambar 3-14. Peralatan sistem distilasi uap

Lakukan distilasi uap terhadap kulit jeruk sampai didapatkan distilate sebanyak 50ml. Aduk labu penampung (labu distilate) dan amati tetesan limonen di atas air. Pindahkan distilate ke dalam corong pisah, bilas labu ini denngan 20 ml eter, lalu tambahkan larutan eter ini ke dalam corong pisah. Kocok dengan sempurna, pisahkan, dan buang fraksi air. Fasa organik dikeringkan dengan natrium sulfat. Dekantasi bahan pengering, kemudian ambil bagian eter dan masukkan ke dalam labu distilate untuk diuapkan pelarutnya. Catat bau dan berat hasil yang diperoleh. Bila memungkinkan, analisis minyak ini dengan refraktometer dan gas kromatografi.

Eksperimen 3-e

Distilasi Vacum : Pemurnian Eugenol dari Minyak Cengkeh

Minyak daun cengkeh mengandung eugenol (sekitar 75%), yang merupakan senyawa fenolik. Pemisahan secara kimiawi eugenol dari minyak atsiri lain didasrkan adanya kenyataan bahwa gugusan fenol bersifat asam, sedangkan komponen lain bersifat netral

Masukkan 100 g minyak cengkeh komersial ke dalam beker glass berkapasitas 500 ml), tambahkan 100 ml larutan NaOH 4N sambil diaduk dengan magnetik stirer.

Selama penambahan akan terjadi kenaikan temperatur. Setelah dingin, bagian bawah yang mengandung eugenolate dipisahkan dari bagian atas yang mengandung komponen-komponen non fenolik. Larutan yang mengandung eugenolat ditambah dengan HCl 25 % hingga pH 3.

Larutan diekstrak dengan 2 x 25 ml petroleum eter. Lapisan organik dikeringkan dengan Na2SO4 anhidrat, lalu disaring. Petroleum eter diuapkan dengan rotary evaporator.

42

Siapkan dan rangkai peralatan distilasi vakum (gambar 3-15).

Sumber vakum disesuaikan dengan peralatan yang terdapat di laboratorium, misalnya pengisap Buchi atau aspirator. Pada umumnya, kedua sumber vakum ini memiliki tekanan sekitar 10 mmHg

Gambar 3-15. Peralatan distilasi vakum

Bila telah siap, murnikan eugenol hasil isolasi dengan distilasi vakum (pengurangan tekanan). Masukkan minyak dalam labu didih, jalankan vakum dan panaskan labu. Fraksi dengan titik didih 130,5°C/10 mmHg, yang merupakan fraksi eugenol, ditampung. Bila memungkinkan, analisis komponen ini dengan refraktometer, inframerah, ultraviolet dan gas kromatografi.

(Pertanyaan : dengan menggunakan grafik 3-7, berapa titik didih eugenol pada tekanan 760 mmHg?)

Eksperimen 3-f Distilasi Vacum :

Cara menggunakan rotary evaporator

Gambar 3-16 Peralatan Rotary evaporator

Pekerjaan menguapkan pelarut yang mudah menguap dari campuran hasil ekstraksi bahan alam atau hasil reaksi dapat dilakukan secara cepat dengan menggunakan Rotary evaporator » (Gambar 3-16). Peralatan ini dilengkapi dengan suatu motor (B) sebagai pengganti batu didih atau pengaduk, pengatur suhu elektrik, pengatur yang dapat menaikkan atau menurunkan peralatan dari pemanas, penampung hasil distilasi pelarut (D) dan kondensor (C) yang terhubung dengan sistem vakum (pompa atau aspirator, E).

Peringatan : pada saat selesai, jangan sekali-kali mematikan pompa

vakum atau air dari aspirator sebelum sistem kontak dengan udara luar karena air atau oli pompa dapat masuk ke larutan saudara ! Keadaan ini dapat dihindari dengan cara mencopot selang yang kontak dengan vakum atau memutar kran dengan tiga lubang agar semua sistem kontak dengan udara luar.

Percobaan yang dapat dilakukan . Timbang masing-masing 25gr

bahan alam yang saudara pilih sendiri, kemudian masing-masing

diekstraksi (sokshlet atau perendaman) dengan 100ml pelarut etanol,

etil asetat, diklorometana dan heksana. Pisahkan larutan dari sisa

bahan alam, kemudian bagian larutan dievaporasi dengan « rotary

44

evaporator » . Catat tekanan yang digunakan untuk evaporasi

masing-masing pelarut tersebut serta temperatur saat pelarut tersebut

menetes. Teruskan evaporasi ini hingga dihasilkan crude. Timbang

banyaknya crude yang dihasilkan dan usulkan mana pelarut yang

akan menghasilkan ekstrak terbanyak ?

4 ^M etode Kristalisasi dan Sublimasi

Seringkali senyawa padat yang kita inginkan masih tercampur dengan zat padat lain, oleh karena itu untuk mendapatkan zat padat tersebut perlu dimurikan terlebih dahulu. Dua cara yang sering digunakan adalah metode kristalisasi dan sublimasi. Prinsip dasar dari kedua metode ini sangat berbeda, yang pertama berdasarkan perbedaan kelarutan antara zat yang diinginkan dengan zat-zat pengotor, sedangkan yang kedua didasarkan pada perbedaan tekanan uap dari dua senyawa organik yang hendak dipisahkan.

46

4.1. K ristalisasi

A. Prinsip dasar

Kelarutan suatu zat dalam pelarut tertentu, tidak saja dipengaruhi oleh struktur kimianya, tetapi juga oleh temperatur. Pada beberapa senyawa organik, kelarutan ini akan naik dengan bertambahnya temperatur (tabel 4.1). Keadaan ini merupakan suatu fonema penting bagi ahli bahan alam, mengingat dapat dijadikan dasar guna memurnikan padatan dengan metode kristalisasi.

Tabel 4.1 Pengaruh kelarutan terhadap temperatur

Senyawa Pelarut Temperatur (°C) Kelarutan (g/100ml)

Asam suksinat air 20

100 7

121

Kolesterol etanol 17

78 1

11

Bila padatan dilarutkan dalam pelarut panas dan selanjutnya didinginkan secara perlahan, maka, pada suatu saat, tingkat kejenuhan akan tercapai. Pendinginan perlahan larutan ini akan menghasilkan suatu padatan, dan pada kondisi ini, proses kristalisasi berlangsung.

Jika suatu senyawa organik tercampur dengan beberapa komponen (padatan) lain, pemisahan yang khas dapat dilangsungkan dengan memilih pelarut yang tepat. Zat pengotor yang tidak larut dalam pelarut dapat dipisahkan dengan penyaringan panas. Pendinginan larutan, atau penguapan pelarut hingga mencapai tingkat kejenuhan (ditandai dengan kekeruhan) akan menghasilkan kristal murni.

Kadangkala kristal yang terkontaminasi dengan zat warna dapat dihilangkan melalui penambahan adsorben carbon aktif pada keadaan panas. Zat warna yang telah teradsorpsi dapat dipisahkan dengan penyaringan. Selanjutnya, pendinginan terhadap larutan ini akan menghasilkan senyawa (padatan) yang telah terbebas dari warna.

Adalah tidak umum, mendinginkan sistem larutan hingga melewati titik kejenuhan : proses pembentukan inti kristal akan terhambat.

Untuk mengatasi hal ini, seringkali penambahan kristal sejenis dapat digunakan untuk "memancing" pembentukan kristal, atau, bila kristal- referensi ini tidak ada, dapat digunakan pecahan kaca yang ditempatkan di permukaan larutan. Melalui cara ini pembentukan inti kristal dapat berlangsung.

Berikut diberikan beberapa catatan mengenai cara memilih pelarut yang tepat untuk kristalisasi,

a. Zat yang akan dimurnikan harus lebih larut pada larutan panas daripada larutan dingin.

b. Komponen pengotor harus jauh kurang larut atau sangat larut dalam pelarut yang digunakan, atau, untuk zat warna, pengotor ini dapat dihilangkan dengan penambahan carbon aktif.

c. Pelarut yang digunakan sebaiknya memiliki titik didih rendah.

Disamping itu, titik didih pelarut hendaknya lebih rendah daripada titik didih padatan yang dilarutkan (direkristalisasi) agar zat tersebut tidak terurai pada saat penguapan.

d. Pelarut yang digunakan harus inert, artinya tidak beraksi dengan zat yang akan dimurnikan

Dalam pemilihan pelarut, masalah harga, sifat toksik dan mudah tidaknya terbakar perlu pula mendapat perhatian.

Kadang-kadang, pelarut yang paling efisien untuk kristalisasi merupakan suatu campuran (dari) dua cairan. Pelarut seperti ini digunakan untuk padatan yang sangat larut pada pelarut pertama tetapi tidak larut pada pelarut kedua. Metode ini merupakan bentuk lain dari metode kristalisasi yang telah diuraikan di atas. Sampel (padatan yang akan dimurnikan), dilarutkan dalam keadaan panas dengan pelarut pertama, kemudian ditambahkan tetes demi tetes pelarut kedua (panas) hingga campuran memperlihatkan kekeruhan.

Sedikit pelarut pertama ditambahkan hingga larutan menjadi jernih