LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK sintesis JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA UNIVERSITAS NEGERI GOROTALO 2018 MODUL II NAMA :Anggi Anggreany Molamahu KELOMPOK : IV JUDUL PERCOBAAN : Pembuatan Ester JURUSAN : Kimia PRODI/KELAS : Kimia/A  Judul : pembuatan ester Tujuan : mahasiswa dapat melakukan sintesis ester Dasar teori Reaksi esterifikasi antara asam karboksilat dengan alkohol bersifat reversible, sehingga untuk membuat kesetimbangan reaksi berjalan ke arah pembentukan ester dapat dilakukan dengan memakai jumlah alkohol yang berlebih. Kecepatan reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol bergantung pada jenis alkoholnya dengan urutan sebagai berikut : alkohol primer > alkohol sekunder > alkohol tersier Reaktivitas alkohol sekunder dan alkohol tersier lebih kecil akibat adanya efek halangan ruang pada gugus alkoholnya. Efek halangan sterik tersebut telah dibuktikan melalui data energi aktivasi Arrhenius (Eact) dimana energi aktivasi dengan menggunakan alkohol sekunder dan tersier lebih besar dibandingkan alkohol primer. Pada reaksi esterifikasi umumnya digunakan katalis asam sulfat, namun katalis ini dapat menimbulkan korosi pada reaktor, pencemaran lingkungan, dan tidak dapat digunakan kembali sehingga harga produk (cost of production) menjadi lebih mahal. Oleh karena itu, penggunaan katalis padat dengan gugus fungsi asam sulfonat telah banyak dikembangkan untuk mengatasi kelemahan yang dimiliki asam sulfat, dimana telah diketahui bahwa gugus sulfonat memiliki aktivitas katalitik yang tinggi. Ester dapat disintesis melalui reaksi esterifikasi, antara lain esterifikasi Fischer, esterifikasi dengan asil halida, dan esterifikasi menggunakan asam karboksilat dengan diena terkonjugasi. Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi esterifikasi antara lain waktu reaksi, pengadukan, katalisator, temperatur reaksi, dan perbandingan reaktan. Katalis yang dapat digunakan yaitu asam sulfat dan asam klorida. Ester merupakan senyawa berbau harum dan sering digunakan dalam pemberi aroma pada makanan maupun parfum. Senyawa-senyawa ester secara komersial telah banyak diproduksi oleh industri. Salah satu diantaranya adalah ester asetat dari alkohol yang diperlukan untuk berbagai kegunaan misal etil, butil, isopropil, dan amyl asetat yang digunakan sebagai pelarut untuk selulosa nitrat dan lacquer-type coating. Untuk polyurethan coating system dipakai butil dan hexyl asetat karena kedua ester ini mempunyai sifat sebagai pelarut yang baik. Pada industri makanan dan minuman, etil dan butil asetat secara rutin dugunakan sebagai salah satu komponen yang dipakai untuk memberi rasa (flavorings). Sedangkan untuk pembuatan parfum ditambahkan isopropyl, benzyl, dan metil asetat sebagai zat-zat aditif. Proses esterifikasi adalah suatu reaksi reversible antara suatu asam karboksilat dengan suatu alkohol. Produk esterifikasi disebut ester yang mempunyai sifat yang khas yaitu baunya yang harum. Sehingga pada umumnya digunakan sebagai pengharum (essence) sintetis. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi reversible yang sangat lambat. Tetapi bila menggunakan katalis asam sulfat atau asam klorida, kesetimbangan reaksi akan tercapai dalam beberapa jam. Persamaan reaksinya diringkas sebagai berikut : Esterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah struktur molekul dari alkohol, suatu proses, dan konsentrasi katalis maupun reaktan. Kereaktifan alkohol terhadap esterifikasi : CH3OH > Primer > Sekunder > Tersier Kereaktifan asam karboksilat terhadap esterifikasi : HCO2H > CH3CO2H > RCH2CO2H > R2CHCO2H > R3CCO2H Kinetika reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol yang menggunakan katalis asam dinyatakan sebagai berikut : ROH + H+ ROH2+ R’COOH + ROH2+ R’COOR + H3O+ Persamaan diatas didasarkan pada asumsi bahwa ion hidrogen (H+) dari katalis bereaksi dengan gugus hidroksil dari alkohol untuk membentuk kompleks ROH2+, kemudian bereaksi dengan asam karboksilat membentuk ester. Laju esterifikasi sesuai dengan konsentrasi ester dan kompleks alkohol adalah sebagai berikut : = k [R’COOH] [ROH2+] Dengan terbentuknya air dalam reaksi ini menyebabkan lambatnya laju esterifikasi, sehingga kesetimbangan antara alkohol dengan kompleks air ditunjukan pada persamaan reaksi dibawah ini : ROH2+ + H2O H3O+ + ROH Berdasarkan reaksi kesetimbangan diatas, maka konstanta kesetimbangan dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : K= [H3O+] [ROH] [ROH2+] [H2O] Sesuai dengan hukum aksi massa (mass-action low), untuk memperoleh rendemen ester yang tinggi, maka kesetimbangan harus bergeser ke arah pembentukan ester. Untuk mencapai keadaan ini dapat ditempuh dengan cara : Salah satu pereaksi (yang murah) digunakan secara berlebih Membuang salah satu produk dari dalam campuran reaksi, misalnya melalui proses distilasi air secara azeotropis Laju esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung terutama pada hubungan sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Dengan bertambahnya halangan sterik didalam zat antara, laju pembentukan ester akan menurun. Dengan demikian rendemen ester akan berkurang. Jika suatu ester yang meruah (bulky) harus dibuat, maka lebih baik digunakan rute sintetis yang lain. Contoh adalah reaksi antara alkohol dengan anhidrida asam atau klorida asam yang lebih reaktif daripada asam karboksilat dan yang bereaksi dengan alkohol secara irreversible.  Alat dan Bahan Alat No Nama Alat Kategori Gambar Fungsi 1. Gelas ukur I Untuk mengukur Volume larutan 2. Gelas Kimia I Sebagai wadah aquadest 3. Labu Alas bulat I Sebagai wadah saat melakukan pemanasan sampel 4. Spatula I Untuk mengambil bahan padatan 5. Batang Pengaduk I Untuk mengaduk larutan 6. Erlenmeyer I Tempat untuk mendiamkan larutan 7. Pipet Tetes I Untuk mengambil larutan dalam dalam jumlah sedikit 8. Neraca Analitik II Untuk mengukur bahan (sampel), atau zat kimia 9. Penangas II Untuk memanaskan larutan yang berada dalam labu alas bulat. 10. Corong Pisah I Untuk memisahkan campuran ester dan air 11. Refluks I Untuk merefluks campuran n-butil akohol dan asam asetat 12. Alat Destilasi II Untuk mendestilasi ester 13. Corong I Untuk menyarin campuran ester dan MgSO4 Bahan No. Nama Bahan Kategori Sifat Fisik Sifat Kimia 1. n-butil alcohol Khusus Berwujud cairan kental Densitas 0,8 g/cm3 Titik lebur : -89,8ºC Titik didih 117,7ºC sangat mudah larut dalam aseton  bercampur dengan etanol, etil eter 2. Asam Asetat Glasial Khusus Berwujud cair Tidak berwarna PH 2,5 Titik lebur : 17oC Titik Didih : 116-118 oC Dapat bereaksi dengan alkohol Cukup larut dalam air Pembentuk Ester 3. Aquadest Umum Berwujud cair Titik beku : 0oC Titik didih : 100oC Tidak berwarna dan berbau Pelarut universal Bersifat polar Elektrolit kuat 4. NaHCO3 Khusus Titik leleh : 60ºC Titik didih : 70ºC pH 8,2 serbuk putih sedikit larut dalam air sedikit larut dalam alcohol 5. MgSO4 Khusu Berwujud padat berwarna putih Tidak berbau Titik leleh : 150ºC Agak larut dalam alcohol tidak larut dalam aseton  Prosedur Kerja 6 mL Ester Memasukkan kedalam labu destilasi 1000 mL Menambahkan batu didih Mendestilasi Mencuci dengan 100 mL air, 25 mL NaHCO3 jenuh Mengeringkan dengan 5-6 gr Na2CO3/MgSO4 anhidrat Menyaring Residu Filtrat Lapisan ester Lapisan air Memasukkan kedalam labu alas bulat 500 mL Menambahkan 1 mL H2SO4 pekat Menambahkan batu didih Merefluks campuran selama 3 jam Menuangkan campuran dalam 250 mL air dalam corong pisah Memisahkan lapisan ester dan air 60 mL asam asetat glasial 45 mL n-butil alkohol  Hasil Pengamatan No Perlakuan Hasil 1 Mengukur 45 ml n-butil alkohol dan 60 ml asam asetat glacial dan mencampurkanya kedalam labu alas bulat 45 ml n-butil alkohol dan 60 ml asam asetat glacial berada dalam labu alas bulat 2 Menambahkan 1ml asam sulfat pekat Larutan terbentuk dua lapisan, larutan atas berwarna bening, dan lapisan bawah berwarna putih 3 Merefluks larutan selama 5 jam Larutan rercampur membentuk campuran heterogen dimana lapisan atass berwarna putih dan lapisan atas bening 4 Menungkan campuran kedalam 250 ml air dalam corong pisah dan mengambil larutan ester Terbentuk dua lapisan yang lapisan bawah (air) berwarna bening dan lapisan atas berwarna putih (ester) 5 Mencuci campuran ester dengan 100 ml air dalam corong pisah dan mengambil lapisan ester Terbentuk dua lapisan yaitu lapisan bawah berwarna bening (air) dan lapisan atas berwarna putih (ester) 6 Mencuci lagi dengan 25 ml NaHCO3 dalam corong pisah dan meengambil lapisan ester Terbentuk dua lapisan yaitu lapisan bawah berwarna bening (air) dan lapisan atas berwarna putih (ester) 7 Mencuci lagi dengan 50 ml air dalm corong pisah dan mengambil lapisan ester Membentuk dua lapisan yaitu lapisan berwarna bening (air) dan lapisan atas berwarna putih (ester) 8 Menambahkan 5-6 MgSO4 kedalam lapisan ester kemusian meyaring MgSO4 larut dalam ester dan ester menjadi bening ketika disaring 9 Mendestilasi Tetesan pertama pada 87oC Titik didih 116oC Terbentuk kristal dengan warna putih gading Pembahasan Ester merupakan senyawa berbau harum, yang dapat diperoleh dari reaksi antara alkohol dan asam karboksilat. Senyawa tersebut banyak digunakan dalam industri parfum, kosmetik, dan makanan. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan esterifikasi terhadap l-mentol dengan anhidrida asetat dan mengetahui pengaruh rasio mol l-mentol:anhidrida asetat terhadap produk ester yang dihasilkan. Ester merupakan senyawa karbon turunan dari asam karboksilat dimana gugus hidroksil (OH) asam karboksilat diganti dengan gugus alkoksi. Pada percobaan kali ini mereaksikan butanol dengan asam asetat glasial agar menghasilkan ester n butil asetat. Dalam reaksi ini butanol merupakan senyawa pembatas yang akan habis bereaksi sementara itu asam asetat glasial akan tersisa. Saat mereaksikan butanol 45 ml dan asam asetat glasial 60 ml, kemudian menambahkan H2SO4 pekat sebanyak 1 ml sebagai katalis untuk menurunkan energi aktivasi jadi kesetimbangan reaksi lebih cepat terjadi. Larutan terbentuk 2 lapisan, lapisan atas berwarna bening dan lapisan bawah berwarna putih. Reaksi esterifikasi ini merupakan reaksi reversible karena ketika asam karboksilat (asam asetat) dan alkohol (etanol) dipanaskan untuk bereaksi maka akan terjadi reaksi kesetimbangan antara ester dan air, artinya bahwa ester dan air yang terbentuk dapat kembali menghasilkan reaktan-reaktannya yaitu asam asetat dan etanol Refluks Refluks bertujuan untuk menyempurnakan reaksi yakni dengan mendidihkan campuran, lalu mengkondensasi uap dengan pendingin  air dan kembali menguap ke labu reaksi dengan penambahan katalis asam sulfat untuk mempercepat reaksi, reaksi dilakukan pada suhu tinggi yang disesuaikan dengan titik didih reaksi campuran. Proses refluks digunakan untuk mereaksikan asam asetat dan butanol dalamreaktor. Refluks merupakan metode pemanasan yang tidak mengurangi massa dan energi dari sistem reaktor. Hal ini terjadi karena uap hasil pemanasan mengalami pendinginan di kondensor sehingga terkondensasi kembali menjadi cairan dan masuk kembali ke reaktor, sehingga lebih effisien. Dilakukan refluks selama 5 jam, perlahan larutan mendidih dan mulai bercampur. Cairan dalam reaktor mengandung ester sehingga aroma ester dapat tercium, air dan sedikit sisa asam karboksilat (asam asetat) sehingga warnanya masih bening kekuningan. Ekstraksi Pemurnian ester dengan cara ekstraksi menggunakan corong pisah (ekstraktor) yang memanfaatkan kelarutan dari setiap zat. Penambahan aquadest 250 ml, lalu mencuci lagi dengan aquades 100 ml. Untuk memisahkan air yang dihasilkan dari proses esterifikasi serta mencuci ester dengan mengocoknya lalu akan terbentuk dua lapisan, lapisan atas ialah ester berwarna putih dan yang di bawah adalah air berwarna bening karena berat jenis air lebih besar daripada ester. Kemudian mencuci lagi dengan 25 ml NaHCO3 dalam corong pisah di mana terbentuk dua lapisan, pada lapisan bawah adalah NaHCO3 yang berwarna bening dan pada lapisan atas ester berwarna putih. Penambahan NaHCO3 berfungsi untuk mengikat pereaksi yang berlebih. Perlu diperhatikan ketika membuang pengotor (produk yang tidak diinginkan) tersebut, jangan sampai ester nyaikut terbuang karena faktor ini dapat mempengaruhi jumlah produk ester yang akandihasilkan. Lalu mencuci lagi dengan aquadest 50 ml dalam corong pisah dan mengambil lapisan ester, dimana pada proses pencucian ini terdapat dua lapisan yaitu lapisan bawah adalah air yang larutannya keruh dan lapisan atas adalah ester berwarna putih. Setelah proses pencucian selesai dengan menambahkan 5-6 gram MgSO4 ke dalam lapisan ester dimana MgSO4 larut dalam ester dan ester menjadi bening ketika disaring. Penambahan MgSO4 agar air pada produk habis, karena sifatnya yangdapat menyerap air. Pada saat penyaringan, masih ada sedikit ester yang menempel pada kerta saring, sehingga tidak maksimal. Sehingga dapat mempengaruhi jumlah ester yang dihasilkan, meskipun sedikit jumlahnya. Destilasi Pada percobaan terakhir adalah proses destilasi, dimana ester yang telah dicampurkan dengan MgSO4 di destilasi untuk mendapatkan ester yang murni, pada tetesan pertama didapat pada suhu 87oC dan titik didih rata-rata adalah 116oC. Pada akhir destilasi terdapat kristal pada dasar tabung di mana kristal tersebut adalah MgSO4 yang telah larut dalam ester sehingga menghasilkan kristal dan tidak didapat ester. Kemungkinan pada saat proses pencucian adanya alat yang terkontaminasi sehingga hasil yang didapatkan tidak sesuai. Hasil yang didapat bisa lebih maksimum hal tersebut dapat dicapai yaitu dengan cara akses reaktan yang besar, pemasangan alat destilasi harus rapat contohnya kondensor (tidak terdapat celah untuk etil asetat menguap, karena etil asetat mudah menguap), juga kondisi optimum untuk menghasilkan etil asetat yaitu pada suasana asam (penambahan H2SO4 sebagai katalis perlu diperbanyak juga, karena dapat mempercepat pembentukan reaksi), serta suhu operasi harus pada suhu optimum dan dijaga konstan.  Kesimpulan N-Butil asetat dapat dihasilkan dari proses esterifikasi dengan bahan baku buanol. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi proses esterifikasi, antara lain suhu, pengadukan, konsentrasi reaktan, katalis, dan struktur molekul. Pada percoban tersebut didapat tetesan pertama didapat pada suhu 87oC dan titik didih rata-rata adalah 116oC. Pada akhir destilasi terdapat kristal pada dasar tabung di mana kristal tersebut adalah MgSO4 yang telah larut dalam ester sehingga menghasilkan kristal dan tidak didapat ester.  Daftar pustaka Shimada, Y., Y. Hiroto, T. Baba, S. Kato, A.. Sugihara, S. Moriyama, Y. Tominaga and T. Terai, 1999, Enzymatic Synthesis of l-menthol Esters in Organic Solvent-Free System, Journal AOAC, Vol. 76, pp.1139-1142. Fessenden, R.J. and J.S., Fessenden, 1999, Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid kedua, Erlangga, Jakarta Roji, M., J.L.L., Poh and Ng.T., Soo, 2001, Enantioselective Synthesis of (-)-Menthyl Acetate in A Batch Stirred Tank Reactor: Effects of Fed Batch Feeding Stategy, 15th Symposium of Malaysia Chemical Engineering SOMCHE 2001 (E2-3).