Laporan Praktikum Kimia Organik Kromatografi Lapis Tipis

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK KROMATOGRAFI LAPIS TIPIS : NITRASI FENOL Sumber : http://munachasa.blogspot.co.id/2015/06/laporan-praktikum-kimiaorganik_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 Contoh: Kromatografi gas padat (GSC)

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. 2. 3. 4. 5. 6.

Sifat adsorbsi Sifat pertukaran ion (ion exchange) Kelarutan/kepolaran/titik didih Ukuran partikel dengan cara gel permeabilitas dan gel filtrasi Afinitas kimia (enzimatik) 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. 3. Subtitusi Elektrofilik Aromatik

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 (K D) 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 C 6H5OH 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 OHnya 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 HNO 3 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 sp2 lebih kuat jika dibandingkan dengan ikatan kabon sp3, oleh karena itu ikatan C-O dari suatu fenol tidak mudah untuk diputuskan. Fenol tidak mengalami reaksi S N1, 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

kemungkinan

dengan

terbakar

saat

warna

pink

temperature

terang,

korosif,

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: 1. Thermometer

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. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Asam nitrat pekat Asam sulfat pekat Metilen klorida Natrium sulfat Iod Fenol Benzene Aquades Air es

D. CARA KERJA 1. Nitrasi Fenol a.

b.

c.

2. Analisis Poduk dengan KLT

E. HASIL PENGAMATAN 1. Nitrasi Fenol N

Pertanyaan

o 1

Pencampuran

Pengamatan asam

nitrat, Terjadi

panas

(reaksi

aquades dan asam sulfat pekat eksotermis), larutan berwarna 2

(larutan A) Setelah didinginkan 5°C

bening Suhu turun/dingin,

3

Pencampuran larutan A + fenol

bening Larutan bening + kristal fenol putih

4

Setelah

suhu

selama 15 menit

dijaga

larutan

hitam (ada

endapan). Panas, ada bau. 20-25°C Suhu turun, warna tetap hitam fenol larut dalam larutan A

5

Setelah

suhu

dijaga

30-35°C Suhu naik, warna tetap hitam

6

selama 15 menit Setelah penambahan air es

7

tetap hitam dan kental Setelah ekstraksi dengan corong Terbentuk 2 lapisan,

fenol larut dalam larutan A Larutan menjadi dingin, warna

pisah

lapisan

coklat (atas) dan hitam (bawah)

2. Analisis Produk dengan KLT N

Pertanyaan

Pengamatan

o 1

Berapa noda yang tampak setelah Dua

2

diuapi iod? Berapa harga Rf masing-masing?

noda

coklat) Orange=

(orange

dan

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 hidroksil

dari

+

NO2. Asam sulfat mampu merebut suatu gugus

dalam

asam

nitrat

sehingga

dihasilkan

+

NO2,

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, pnitrofenol. Fenol merupakan pengarah orto para sedangkan NO 2 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. 2. Didapatkan hasil Rf adalah orange= 0,15 dan coklat=0,086.

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.

--------------------------------------------------------------M. Keulemans.A.I, 959, Gas Chromatography, Edisi ke 2, Reinhold Publishing Corp: New Yok. Hal.2 [1]

[2]

Sanusi Ibrahim dan Marham Sitorus,2013, Teknik Laboratorium Kimia Organik, Yogyakarta:Graha Ilmu. Hal.19-20

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 [3]