SINTESIS NITROBENZENE

SINTESIS NITROBENZENE

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Senyawa yang memiliki rumus molekul C6H6dan diberi nama Benzene ditemukan oleh seorang ahli kimia yang bernamaMichael Faraday yang mengisolasi suatu cairan berminyak di London pada tahun 1825, Sebagian besar senyawa aromatik yang digunakan dalam perdagangan dan industri dibuat dari peurnian minyak bumi. Pada umumnya senyawa aromatik merupakan senyawa siklik dengan rumus yang mengandung ikatan tunggal dan rangkap. Istilah aromatik merupakan kebalikan dari alifatik.

Benzene dan turunannya merupakan senyawa aromatik.Istilah senyawa aromatik sebelumnya digunakan untuk menggambarkan senyawa yang beraroma sedap. Namun, dalam senyawa organik, istilah aromatik digunakan untuk menunjukkan macam ikatan untuk senyawa tertentu. Pada umumnya senyawa aromatik merupakan senyawa siklik dengan rumus yang mengandung ikatan tunggal dan rangkap. Benzen adalah senyawa siklis dengan 6 atom C yang saling berikatan satu sama lain dengan ikatan rangkap terkonjugasi.

Nitrobenzene termasuk dalam golongan benzene, dengan beberapa sifat benzene yaitu seperti yang kita ketahui meskipun benzene tampak sebagai suatu senyawa yang sangat jenuh, namun tidak mempunyai sifat adisi yang kuat, dimana hydrogen dapat diadisi hanya jika ada katalis yang tepat, seperti Ni atau Pt halus, benzene dapat juga mengadisi klorin atau bromine jika terkena sinar matahari, sehingga terbentuk heksaklorosikloheksana atau heksa-bromosikloheksana. Sifat selanjutnya yaitu klorine dan bromine dapat juga mensubtitusi atom-atom hydrogen dari benzene asal ada katalis yang tertentu. Nitrobenzene merupakan zat cair yang menyerupai minyak berwarna kuning, bersifat toksik, berbau khas, molekul lingkar benzene, yang satu atom hydrogen telah digantikan dengan gugus nitro. Digunakan pada pembuatan beberapa jenis sabun dan minyak wangi, serta juga pada pembuatan aniline. Karena kegunaannya yang cukup luas itulah maka setiap mahasiswa farmasi dituntut untuk mengetahui dan memahami reaksi pembentukan nitrobenzene tersebut.

1.2 Maksud Praktikum

Adapun maksud dari percobaan ini adalah untuk mengetahui dan memahami cara pembuatan nitrobenzene dengan metode nitrasi.

1.3 Tujuan Praktikum

a. Mengetahui dan memahami cara pembuatan nitrobenzene dengan meode nitrifikasi

b. Melakukan sitesa nitrobenzene melalui reaksi nitrasi dari campuran asam sulfat dan asam nitrat dengan benzene kemudian ditentukan rendamennya.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Umum

Substitusi aromatik elektrofilik digunakan sebagai reaksi sintetik secara lebih meluas daripada substitusi aromatic nukleofilik, karena bahan awalnya tidak terlalu dibatasi oleh persyaratan. Agar substitusi aromatic nukleofilik berlangsung, Harus digunakan cincin yang mengandung gugus penarik electron ,atau digunakan kondisi yang memaksa seperti dalam pemakaian bersama. Bila menggunakan reaksi substitusi aromatic elektrofilik untuk membuat senyawa benzene tersubstitusi, maka diperlukan kecerdikan. Misalnya, untuk membuat m-kloronitrobenzena, maka langkah pertama bukanlah klorinasi benzene karena reaksi ini menaruh gugus kloro pada cincin ,padahal gugus ini pengarah o,p.Nitrasi kemudian akan menghasilkan o dan p-kloronitrobenzena, jadi bukan m-klorobenzena. Lebih baik dimulai dengan nitrasi, sebab gugus nitro adalah pengarah meta. Dalam sintesis benzene tersubstitusi, Urutan reaksi substitusi adalah penting. Pengubahan suatu gugus ke gugus yang lain mungkin juga diperlukan. Misalnya ,reduksi gugus nitro menjadi gugus amino menghasilkan rute ke aniline tersubstitusi m dan akhirnya gugus nitronya direduksi (Fessenden,1986).

Reaksi nitrasi adalah suatu reaksi kimia yang melibatkan pemasukan gugus Nitro, NO2 ke dalam sebuah molekul. Katalis atau katalisator adalah zat yang dapat mempengaruhi laju atau kecepatan suatu reaksi dan diperoleh kembali di akhir reaksi. Ciri umumnya adalah katalis diperoleh kembali di akhir reaksi, katalis yang mempercepat laju kearah hasil juga mempercepat laju kearah kebalikannya (pada reaksi kesetimbangan), jumlah katalis yang digunakan hanya sedikit untuk sejumlah besar pereaksi, dan katalis berperan hanya pada reaksi tertentu. Berdasarkan pengaruhnya, katalis dapat dibedakan menjadi katalis positif dan katalis negatif. Sedangkan berdasarkan pada kerjanya, katalis dapat dibedakan sebagai katalis adsorpsi dan katalis kemisorpsi. Selain itu menurut fasa katalis dan fasa system reaksi dikenal katalis homogen dan katalis heterogen (Wilkinson, 2007).

Molekul hidrokarbon aromatik mempunyai dasar struktur seperti molekul benzene, C6H6 Pada cincin benzene ,istilah orto,para dan meta dapat digunakan jika terdapat dua substituen pada cincin benzene. Orto menunjukkan kedua substituen terletak pada atom karbon yang bersebelahan, meta menunjukkan adanya satu atom karbon di antara keduanya, sedangkan para untuk substituen yang terletak bersebrangan pada benzene. Benzene dan homolognya tidak larut dalam air tetapi dalam pelarut organic. Hidrokarbon aromatic mudah terbakar dan harus ditangani dengan hati-hati. Terlalu lama menghirup uap benzene mengakibatkan penurunan produksi butir darah merah dan putih dan dapat berakibat fatal. Benzene juga merupakan karsinogen. Benzene sebaiknya digunakan dalam ruangan yang berventilasi baik. Salah satu bahayanya dalam penanganan hidrokarbon aromatic ialah karena sifat karsinogennya adalah penyebab kanker (Petrucci,1985).

Nitrobenzene merupakan salah satu senyawa organik yang biasanya terkandung dalam limbah industry kimia dimana Nitrobenzene cukup sulit diolah sebelum akhirnya dibuang karena sifatnya yang sangat kompleks. Limbah yang mengandung nitrobenzene ini dapat ditemukan pada industry pestisida dan sabun. Nitrobenzene disebut juga sebagai nitrobenzol yang merupakan senyawa organik yang beracun dan dapat digunakan sebagai pelarut atau agen pengoksida (Wijaya, 2008).

Nitrobenzen adalah suatu pelarut organik yang banyak digunakan dalam bidang farmasi, yang digunakan dalam melarutkan bahan- bahan obat yang pastinya sukar larut dalam pelarut-pelarut organic lain, selain itu sebagian besar dari produksi nitrobenzene ini juga banyak digunakan sebagai bahan dasar dalam pembuatan anilin. Nitrobenzen juga dikenal sebagai flavoring agent dan juga banyak digunakan sebagai farfum dalam sabun dan pelarut dalam cat untuk sepatu. Nitrobenzen merupakan senyawa aromatik yang terbentuk dari reaksi antara asam nitrat dan benzene dan dapat digunakan indicator untuk mempercepat reaksi terbentuknya nitrobenzen. Nitrobenzena merupakan senyawa yang dapat disintesis dengan cara mereaksikan benzene dengan asam nitrat pekat dengan menggunakan H2SO4 sebagai katalisator. Prinsip dari reaksi pembentukan nitrobenzene adalah berdasarkan reaksi nitrasi yaitu penggantian atau substitusi pada benzene dengan gugus nitrit. Pada reaksi ini asam sulfat dan asam nitrit akan bereaksi membentuk ion HSO- yang akan mengaktifkan ion nitronium yang merupakan penentu dalam terjadinya reaksi sintesa nitrobenzene ini (Respati, 1985).

Dalam pemisahan yang bersih,haruslah dipertimbangkan cara terbaik untuk menggabungkan sejumlah pemisahan parsial yang berurutan sampai akhirnya dapat tercapai kemurnian yang diinginkan. Satu fase dapat berulang dikontakkan dengan porsi yang segar dari suatu fasa kedua. Ini akan dapat diterapkan bila satu zat secara kuantitatif tetap tinggal dalam satu fase, sedangkan zat lain terbagi dua fase itu (Underwood, 2002).

Pengeringan udara (temperature lingkungan). Sebagai endapan dapat dikeringkan secukupnya untuk penentuan analitik tanpa harus melalui temperature yang tinggi. Misalnya, MgNH4PO4.6H2O kadang-kadang dikeringkan dengan mencuci menggunakan suatu campuran alcohol dan eter dan menyaring air dari endapan selama beberapa menit. Namun, prosedur ini normalnya tidak disarankan karena bahaya dari penghilangan air yang tidak tuntas dengan pencucian(Underwood, 2002).

Nitrobenzene merupakan turunan dari benzene yang berbentuk zat cair yang menyerupai minyak berwarna kuning, bersifat toksik, berbau khas, molekul lingkar benzene, yang satu atom hydrogen telah digantikan dengan gugus nitro. Digunakan pada pembuatan beberapa jenis sabun dan minyak wangi, serta juga pada pembuatan aniline. Nitrobenzen Golongan nitro, NO2, terikat pada rantai benzene Formula sederhananya C6H5NO2 (Fessenden, 1986).

Benzen merupakan senyawa aromatik sederhana dan senyawa yang seringkali dijumpai. Untuk pertama kalinya benzene diisolasi pada tahun 1825 dan residu minyak yang tertimbun dalam pipa induk gas. Benzena terdistribusi dengan awalan orto, meta dan para. Dan tidak dengan nomor-nomor posisi seperti hidrokarbon alifatik dan alisiklik, benzene dan hidrokarbon aromatik lain bersifat non polar. Maka tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organic seperti dietil eter karbon tetraklorida atau heksana. Benzen sendiri digunakan secara meluas sebagai pelarut (Respati, 1995).

Nitrobenzene merupakan zat cair yang menyerupai minyak berwarna kuning, bersifat toksik, berbau khas, molekul lingkar benzene, yang satu atom hydrogen telah digantikan dengan gugus nitro. Digunakan pada pembuatan beberapa jenis sabun dan minyak wangi, serta juga pada pembuatan aniline (Amiruddin,1993).

2.2 Prosedur Kerja (Anonim: 2015)

1. Dalam labualas bulatdimasukkan 195 g (110 ml) asam sulfat pekat, tambahkan 120 g (85 ml) asam nitrat pekat (BJ;1,4) sedikit demi sedikit sambil dikocok dan didinginkan.

2. Setelah suhu cairannya sesuai dengan suhu kamar, dipindahkan ke dalam corong pisah sebesar 125 ml yang ditaruh di atas lingkaran besi berbentuk cincin.

3. Kedalam erlenmeyer ditaruh 65 g (75 ml) benzen dan kedalamnya ditambahkan 20 ml dari campuran asamnya. Sebuah termometer dibiarkan dalam campuran reaksi selama nitrasi berlangsung.

4. Campuran dikocok melingkar dan bila suhu naik sampai 50oC, segera didinginkan dalam air, agar tetap tercapai suhu antara 50o- 60oC.

5. Bila reaksi eksoterm inimereda, tambahkan lagi asamnya, proses ini diulangi sampai semua asamnya habis.

6. Setelah penambahan selesai, pengocokan melingkar dilanjutkan tanpa pendinginan sampai suhu turun dengan sendirinya sampai 40oC ( 5 menit). Pada akhir tahap ini, labu didinginkan, isi dipindahkan ke dalam corong pisah yang sesuai dan lapisan bawah yang mengandung campuran asam dipisahkan.

7. Lapisan organik dicuci dengan 100 ml air, lalu 100 ml NaOH 0,5 N dan akhirnya dengan 100 ml air yang lain lagi. Lapisan air pencuci dibuang.

8. Lapisan nitrobenzennya dipindahkan dan dikumpulkan ke dalam erlenmeyer dan dikeringkan dengan penambahan 10 g CaCl2 anhidrat dan panaskan di atas waterbath sehingga kekeruhan yang ada tadi hilang.

9. Cairan yang dikeringkan disaring kedalam labu destilasi dan didestilasi, titik didih akan naik dengan cepat dan hasilnya ditampung pada suhu 205oC - 212oC.

10. Hitung hasil yang diperoleh.

BAB 3 METODE KERJA

3.1 Alat Praktikum

Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah corong pisah, Erlenmeyer, gelas piala, gelas ukur, kondensor, labu alas bulat, labu destilasi dan thermometer 110 & 360.

3.2Bahan Praktikum

Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah asam sulfat pekat, asam nitrat pekat, benzene dan calcium klorida anhidrat.

3.3Prosedur Kerja

Pada praktikum ini langkah langkah yang dilakukan yaitu dalam labu alas bulat, dimasukan 195 gr (110 ml) asam sulfat pekat. Tambahkan 120 gr (85 ml) asam nitrat pekat (BJ;1,4) sedikit demi sedikit sambil dikocok dan didingikan. Setelah suhu cairannya sesuai dengan suhu kamar, dipindahkan kedalam corong pisah sebesar 125 ml yang ditaruh di atas lingkaran besi berbentuk cincin. Kedalam Erlenmeyer ditaruh 65 gr (75 ml) benzene dan di dalamnya ditambahkan kurang lebih 20 ml dari campuran asamnya. Sebuah thermometer dibiarkan dalam campuran reaksi selama nitrasi berlangsung Campuran di kocok melingkar dan suhu naik sampai 50oC, segera dinginkan dalam air agar tetap tercapai suhu antara 50oC-60oC. Bila reaksi eksoterm ini mereda, tambahkan lagi smnya, proses ini diulangi sampai semua asamnya habis. Setelah penambahan selesai, pengocokan melingkar dilanjutkan tanpa pendinginan sampai suhu turun dengan sendirinya sampai 40oC (kurang lebih 5 menit). Pada akhir tahap ini, labu di dinginkan , isi dipindahkan ke dalam corong pisah yang sesuai dan lapisan bawah yang mengandung campuran asam dipisahkan. Lapisan organic dicuci dengan dengan 100 ml air, lalu 100 ml NaOH 0,5 N dan akhirnya dengan 100 ml air yang lain lagi. Lapisan air pencuci dibuang.Lapisan nitrobenzennya dipindahkan dan di kumpulkan ke dalam Erlenmeyer dan dikeringkan dengan penambahan kurang lebih 10 gr CaCl2 anhidrat dan dipanaskan diatas waterbath sehingga kekeruhan yang ada tadi hilang. Cairan yang dikeringkan disaring ke dalam labu destilasi dan didestilasi, titik didih akan naik dengan cepat dan hasilnya ditampung pada suhu 205oC-212oC. Hitung hasil yang diperoleh.

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

A. Data

Nama Sampel

Volume

Bobot Praktek

Bobot Teori

% Rendamen

Nitrobenzen

16,240

20,682

78,522 %

H2SO4

22 ml

HNO3

17 ml

Benzen

15 ml

B. Perhitungan

a) Diketahui :

BJ Benzen= 0,876 gr/ml

Volume Benzen= 15 ml

Mr Benzen= 78,11

BJ Nitrobenzen= 1,205 gr/ml

V Nitrobenzen= 13,5 ml

Mr Nitrobenzen= 123,113

b) Ditanyakan :

% Rendamen ?

c) Penyelesaian :

1 mol Benzen setara dengan 1 mol Nitrobenzen

Benzen

gram C6H6= V x BJ

= 15 x 0,876

= 13,14 gram

mol C6H6=

=

= 0,168 mol

Nitrobenzen

mol C6H5NO2= 1 x mol C6H6

= 1 x 0,168

= 0,168 mol

gram C6H5NO2= V x BJ

= 13,5 x 1,205

= 16,26 gram

gr C6H5NO2= Mr x mol

= 123,113 x 0,168

= 20,682 gram

% Rendamen= x 100 %

= x 100 %

= 78, 522 %

C. Reaksi

4.2 Pembahasan

Nitrobenzena merupakan senyawa yang umumnya digunakan sebagai bahan pelarut organic dan dapat juga dijadikan sebagai bahan peledak, selain itu nitrobenzene biasa digunakan dalam pembuatan aniline sebagai pengawet dalam pembuatan cat kuku dan semir sepatu Senyawa ini dapat disintesis dari benzene dengan asam nitrat pekat dan menggunakan katalisator asam sulfat pekat.

Mekanisme kerjanya adalah menurunkan energy aktivasi reaksi sehingga energy yang dibutuhkan untuk bereaksi lebih kecil dan reaksi semakin mudah terjadi. Mekanisme reaksi yang terjadi adalah proses sintesis nitrobenzene adalah nitrasi yaitu penambahan gugus nitro yang masuk ke dalam sebuah molekul yang mana molekulnya adalah benzene, benzene itu sendiri adalah senyawa siklik dengan atom karbon yang saling mengikat dan ikatan rangkap terkonjugasi. Pertama-tama senyawa HNO3 akan bercampur dengan asam sulfat bereaksi dengan benzene. Pada nitrasi akan terbentuk air, inaktivasi atau penghilangan air adalah perlu untuk menghindari pengenceran asam nitratnya meskipun merupakan reaksi irreversible. Nitrobenzena sendiri dapat disubstitusi. Pada proses ini substitusi elektrofilik dari NO2 atau gugus nitro diperoleh dari penarikan air pada HNO3 pekat oleh asam sulfat pekat sebagai katalis. Pada langkah kedua,nitrobenzene akan mengalami hidrogenasi.

Pada praktikum ini bertujuan untuk membuat larutan nitrobenzene dari benzene.

Pada percobaan ini pertama-tama disiapkan alat dan bahan yang akan digunakan kemudian dalam Erlenmeyer 250 ml dimasukkan asam sulfat pekat sebanyak 22 ml, lalu ditambahkan dengan 17 ml asam nitrat pekat, tujuan dari pencampuran ini adalah untuk mendapatkan ion hydrogen sulfat yang akan bereaksi sebagai katalisator dalam reaksi ini. Dalam melakukan pencampuran larutan asam asam sulfat pekat dalam asam nitrat pekat karena mengingat bahwa sifat asam nitrat yang merupakan cairan berasap sehingga akan mengeluarakan gas membuat ketidakstabilan pada campuran dan menyulitkan pengamatan, sedangkan asam sulfat tidak mengeluarkan gas. Oleh karena itu yang dimasukkan sedikit demi sedikit adalah asam sulfat ke dalam Erlenmeyer yang berisi asam nitrat pekat. Setelah itu dimasukkan benzene sebanyak 15 ml ke dalam Erlenmeyer, kemudian dikocok maka akan timbul panas karena reaksi yang eksoterm. Suhu pada reaksi ini tidak boleh lebih dari 600 C, disebabkan kemungkinan terjadinya m-nitrobenzen dan senyawa yang lebih tinggi. Suhu dibawah 500C juga tidak dikehendaki, sebab jika reaksi terjadi misalnya pada suhu sekitar 300C, maka benzenanya ada kemungkinan setelah semua asamnya ditambahkan, dapat menyebabkan muncratnya campuran reaksi. Kemudian dipindahkan campuran ke dalam corong pisah kemudian dibuang lapisan asamnya, dan ditambahkan air ke dalam corong pisah sebanyak 20 ml,kemudian dikocok selama 5 menit,lalu didiamkan hingga terdapat 2 lapisan,dan dibuang lapisan airnya. Setelah itu ditambahkan NaOH 0,5 N ke dalam corong pisah sebanyak 20 ml,kemudian dikocok kembali selama 5 menit,lalu diamkan hingga terdapat 2 lapisan dan dibuang NaOH. Penambahan NaOH dimaksudkan untuk mengikat kelebihan asam yang masih ada selanjutnya, nitrobenzene dicuci dengan air dan didiamkan ,kemudian dpisahkan lagi dan dipindahkan lapisan nitrobenzene. pencucian dengan air dimaksudkan untuk menghilangkan pengotor yang masih berada pada nitrobenzene. Kemudian dimasukkan ke dalam Erlenmeyer dan ditambahkan dengan CaCI2 sebanyak 5 gram kemudian diaduk. Penambahan CaCI2 dimaksudkan untuk mengikat air dari hasil pencucian yang telah dilakukan sebelumnya. Dalam penambahan CaCI2 terhadap nitrobenzene yang terbentuk menghasilkan endapan, endapan dipisahkan dengan cara disaring .Lakukan proses penyaringan dan endapan yang dihasilkan, hal ini bertujuan untuk menghilangkan zat pengotornya, lalu dikeringkan dengan metode pengeringan udara yaitu metode pengeringan tanpa proses pemanasan yaitu hanya dengan suhu ruangan biasa.

Dari praktikum yang dilakukan ini didapatkan volume nitrobenzene sebanyak 13,5 ml dengan berat praktek 16,240 g dan berat teori 20, 682 g serta rendamen sebanyak 78,52 %. Selain itu, dari percobaan ini dapat dinyatakan bahwa nitrobenzen dapat disintesa dari asam nitrat pekat dan benzen pekat dengan katalisator asam sulfat pekat dengan berbagai tahap yaitu pencampuran, pemisahan, pencucian, pengeringan dan destilasi.

Adapun faktor kesalahannya yaitu terjadi penumpahan bahan, kesalahan pada praktikan, termometer terlambat diangkat ketika dicelupkan diair es sehingga suhunya dibawah 50oC dan kedua CaCl2 menggumpal dan factor lain yang tidak terduga.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum diperoleh massa nitrobenzen teoritisadalah 20,682gram dan secara praktek massanya adalah16,240 gramdengan persen rendamennya sebesar 78,522%.

5.2 Saran

Disarankan agar dalam pengerjaan nitrobenzene agar sekiranya berhati-hati karena berbahaya.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2015, Buku Penuntun Praktikum Kimia Organik Sintesis, UMi; Makassar

Amiruddin, A., 1993., Kimia Organik, UI Press, Jakarta

Cotton, Wilkinson. 2007. Kimia Organik Dasar. Jakarta: UI Press.

Ditjen POM. 1995. Farmakope Indonesia. Edisi III. Depkes RI : Jakarta.

Ditjen POM. 1979. Farmakope Indonesia. Edisi IV. Depkes RI : Jakarta.

Fessenden & fessenden. 1986. Kimia organik. jilid 2. edisi 3. Penerbit erlangga : Jakarta.

Petrucci,Ralph H.1985.Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Edisi Keempat Jilid 3. Jakarta: Erlangga

Underwood A.L , JR. R.A. Day. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif Edisi Keenam. Jakarta : Erlangga.

Respati, Ir.Pengantar Kimia Organik Jilid I. Aksara Baru : Jakarta.

Wijaya, dkk.2008. Adsorpsi Zat Organik Nitrobenzene dari Larutan Dengan Menggunakan Bubuk Daun Intaran. Http://jtki.aptekindo.org/index.php/jtki/article/view/229/Full%20text (Diakses pada tanggal 1Juli 2014 pukul 21.34 WIB)

SKEMA KERJA

Dimasukkan H2SO422 ml dan ditambahkan HNO317 ml ke dalam labu 250ml

Campuran asam dipindahkan ke dalam corong pisah

Dimasukkan Benzene 15 ml ke dalam erlenmeyer yang telah diberikan termometer didalamnya lalu campurkan larutan asam sedikit demi sedikit

Campuran dikocok melingkar dan dijaga suhunya (50oC 60oC)

Ditambahkan campuran asam hingga semua habis

Dipindahkan ke dalam corong pisah, dicuci dengan air, NaOH 0,5 N dan dengan air lagi

Larutan nitrobenzene dipindahkan dan dikumpulkan

Ditambahkan CaCl2ke dalam erlenmeyer dan dipanaskan di atas waterbath

Didestilasi

GAMBAR

Gambar :

Campuran Asam sulfat dan Asam nitrat dalam corong pisah

Gambar :

Lapisan organic dan air berada dalam 2 fase secara terpisah

Gambar :

Hasil filtrate = nitrobenzen

RINI ANDRIANIJUMRIANI

15020130032