UJIAN MID SEMESTER KIMIA ORGANIK (PEMBAHASAN)

1.  a. Kenapa alkohol sukar disubstitusi dengan gugus fungsi lain / reagen lain?

   b. Jelaskan upaya agar alkohol dapat disubstitusi dengan reagen yang lain!Berikan contoh nya!

 PENYELESAIAN :

a.       Alkohol sukar disubstitusi dengan gugus fungsi lain atau reagen lain dikarenakan gugus –OH  ,yang menjadi gugus pergi dari senyawa alcohol dalam larutan netral dan basa  merupakan gugus lepas yang lemah (buruk),yang menyebabkan gugus ini sulit digeser atau diusir dari gugus alkil. Sehingga mekanisme reaksi substitusinya  dapat melalui reaksi SN₁ (Substitusi Nukleofil unimolekuler) ataupun SN₂ (Substitusi Nukleofil bimolekuler) tergantung pada struktur alkohol yang bereaksi.

b.      upaya agar alcohol dapat disubstitusi dengan reagen yang lain yaitu dengan cara mensubsitusikan nya pada larutan asam .Alkohol primercondong bereaksi melalui mekanisme SN₂ sedangkan alcohol tersier condong bereaksi melalui mekanisme SN₁.Kedua mekanisme SN₁ dan SN₂ akan sangat baik bila dalam suasana asam.

Contoh :

1.    Gugus  –OH  yang disubstitusi (reaksi melibatkan pemutusan ikatan C dan O [C-O] pada molekul alkohol)

Pembuatan alkil halida dari alkohol adalah merupakan contoh penting dari reaksi substitusi yang melibatkan pemutusan ikatan C dan O [C-O] pada molekul alcohol.

Salah satu contoh pembuatan alkil halida adalah reaksi antara alkohol dengan asam halida.

Asam berfungsi sebagai donor proton kepaada oksigen dalam alcohol sehingga terbentuk ion alkiloksoniium dengan gugus H₂O⁺ menggantikan gugus  OH^- . Gugus H₂O adalah gugus lepas yang baik sehingga gugus ini mudah digeser atau diusir dari gugus alkil.Alkil Bromida primer biasanya sangat baik disintesis dengan cara memasukkan asam bromide (HBr) kering kedalam alcohol yang dipanaskan pada suhu sedikit lebih rendah dari titik didihnya.Donor proton diperoleh dari asam bromide berlebihan atau dari asam sulfat.

Asam Klorida (HCl) kurang reaktif jika dibandingkan asam bromide bila direaksikan dengan alcohol primer.Oleh karena itu pembuatan alkil klorida primer diperlukan katalis ZnCl₂ .Suatu larutan ZnCl₂ dalam asam pekat (peraksi lusac) telah digunakan secara meluas untuk membedakan alcohol primer,sekunder dan tersier yang mempunyai berat molekul rendah.Pada suhu kamar alcohol sekunder bereaksi beberapa menit.Alkohol primer baru akan bereaksi menghasilkan alkil klorida setelah pemanasan.Mekanisme disini adalah mengikuti mekanisme SN₁,dimana ZnCl₂ diperkirakan membantu dalam pemutusan ikatan C-O pada alcohol .

2.       Gugus –H  yang  disubstitusi (reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alkohol)

Pembuatan garam alkoholat dari alcohol merupakan contoh penting dari reaksi substitusi reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alcohol. Etanol dapat mensubstitusi asam yang lebih lemah misalnya ammonia (Ka= 10^-35) pada suatu garam natrium,membentuk garam natrium etanolat.Namun natrium etanol lebih umum dibuat dengan mereaksikan etanol dengan natrium hidrida yang lebih reaktif.

 Anion alcohol lebih dikenal dengan sebutan alkoksida.Alkoksida ini merupakan nukleofil yang kuatbsehingga menyukai reaksi SN₂ untuk menghasilkan eter.

Selain itu pembuatan ester dari alcohol juga merupakan contoh penting dari reaksi substitusi reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alcohol.

Alkohol bila direaksikan dengan asam karboksilat akan menghasilkan ester dengan persamaan reaksi umum sebagai berikut :

Pada umumnya reaksi dijalankan dengan menggunakan katalis asam.Asam adalah sebagai sumber proton untuk terjadi protonasi terhadap atom oksigen pada atom karbon karbonil semakin berkurang.Hal ini menyebabkan makin besar pengaruh hiperkonjugasi.Makin besar pengaruh hiperkonjugasi akan semakin reaktif asam karboksilat tersebut,karena semakin mudah atom karbon tersebut menangkap pasangan electron oksigen dari alcohol.Sebaliknya makin besar  kerapatan electron pada atom oksigen,alcohol akan semakin reaktif.Itulah sebabnya pada raksi esterifikasi methanol paling reaktif,kemudian berturut-turut disusul oleh alcohol primer,alcohol sekunder dan alcohol tersier. 

2.    a. Kenapa alkana sukar bereaksi dengan senyawa lain?

        b. Jelaskan upaya agar alkana dapat bereaksi dengan senyawa lain!

PENYELESAIAN :

a.       Alkana merupakan senyawa organik yang paling sederhana, memiliki nama lain yaitu paraffin. Senyawa alkana dengan rumus empiris C_nH_2n+2, merupakan senyawa yang paling sukar untuk direaksikan. Dari sifat inilah berasal kata paraffin (berasal dari para =jarang/sukar, afinis = punya sifat untuk bisa terikat/berikatan.)

Alkana sukar bereaksi berarti senyawa alkana bersifat stabil (diam atau tak  berubah) dan bersifat  kurang reaktif .Penyebabnya adalah ikatan antara C dan H ini yang membuat alkana sukar bereaksi .

contoh nya saja metana (CH₄),

Ikatannya jelas kovalen polar, namun karena semua pasangan elektron di sekeliling atom pusat C itu terikat, maka molekulnya non polar. Sifat non polar itulah penyebab mereka netral yakni  sulit bereaksi. Makin panjang rantai -R makin polar sehingga makin sulit bereaksi. Demikian pula untuk gugus alkil.

b.      Sifat sukar bereaksi dengan asam atau dengan basa ini memberikan sifat kimia tersendiri untuk senyawa alkana, yang dengan cara tertentu masih dapat bereaksi dengan zat/senyawa lain, melalui mekanisme yang disebut reaksi radikal bebas.Radikal didefinisikan sebagai senyawa yang memiliki atom dengan orbital isi dalam suatu electron.Peruraian senyawa secara homolitik tentu menghasilkan radikal.

   Beberapa upaya agar alkana dapat bereaksi dengan senyawa lain,yaitu ada dua reaksi utama dalam alkana yakni reaksi dengan halogen disebut halogenasi dan pembakaran.Untuk reaksi halogenasi hidrokarbon memerlukan radikal bebas.

Adapun reaksi yang terjadi misalkan reaksi antara alkana dengan klorin atau bromine.Tidak ada reaksi yang terjadi dalam kondisi gelap (tanpa cahaya).Jika terdapat cahaya, reaksi yang terjadi sedikit mirip dengan fluorin, yakni menghasilkan sebuah campuran karbon dan hidrogen halida. Keagresifan reaksi berkurang tajam semakin ke bawah golongan mulai dari fluorin sampai klorin sampai bromin.Reaksi-reaksi yang menarik terjadi dengan adanya sinar ultraviolet (begitu juga sinar matahari). Reaksi-reaksi ini disebut reaksi fitokimia, dan terjadi pada suhu kamar.

REAKSI OKSIDATIF PADA SENYAWA HIDROKARBON & REAKSI ASAM BASA PADA SENYAWA ORGANIK

"Reaksi Oksidatif  Pada Alkana"

Alkana sukar dioksidasi oleh oksidator lemah atau agak kuat seperti KMNO₄, tetapi mudah dioksidasi oleh oksigen dari udara bila dibakar. Oksidasi yang cepat dengan oksingen yang akan mengeluarkan panas dan cahaya disebut pembakaran atau combustion.

• Pembakaran sempurna

Hasil oksidasi sempurna dari alkana adalah gas karbon dioksida dan sejumlah air. Sebelum terbentuknya produk akhir oksidasi berupa CO₂ dan H₂ O, terlebih dahulu terbentuk alkohol, aldehid dan karboksilat.

• Persamaan reaksi

Perlu ditekankan bahwa kita bisa menuliskan persamaan-persamaan yang seimbang untuk reaksi-reaksi pembakaran ini, karena persamaan-persamaan tersebut seringkali berkaitan dengan perhitungan termokimia. Persamaan-persamaan reaksi ini memiliki sangat banyak kemungkinan, sehingga sulit untuk dipelajari keseluruhan. Olehnya itu anda disarankan untuk mempelajari suatu persamaan reaksi saat diperlukan.

Beberapa dari persamaan reaksi ini lebih mudah dari yang lainnya. Sebagai contoh, alkana yang memiliki jumlah atom karbon genap biasanya lebih sulit dibuatkan persamaan reaksinya dibanding alkana yang memiliki jumlah atom karbon ganjil.

Sebagai contoh, untuk propana (C₃H₈), anda bisa menyetarakan karbon dan hidrogen ketika anda menuliskan persamaan reaksinya. Persamaan yang pertama dituliskan adalah:

Dengan menghitung jumlah oksigen, persamaan reaksi akhir bisa diperoleh secara langsung:

Untuk butana(C₄H₁₀), anda kembali bisa menyetarakan jumlah karbon dan hidrogen saat anda menuliskan persamaan reaksinya.

Ada sedikit masalah ketika jumlah oksigennya dihitung, – yaitu ada 13 di sebelah kanan reaksi. Trik sederhana untuk mengatasi masalah ini adalah dengan menambahkan "enam seperdua" molekul O₂ pada sebelah kiri persamaan reaksi.

Untuk memudahkan, semuanya dikali dengan 2:

•  Kecenderungan

Senyawa hidrokarbon menjadi lebih sulit terbakar apabila molekul-molekulnya semakin besar. Ini karena molekul-molekul yang lebih besar tidak mudah menguap – reaksi akan jauh lebih baik jika oksigen dan hidrokarbon bercampur sebagai gas. Jika senyawa hidrokarbon dalam wujud cair tidak mudah menguap, maka hanya molekul-molekul pada permukaan saja yang bisa bereaksi dengan oksigen.

Molekul-molekul yang lebih besar memiliki gaya tarik Van der Waals yang lebih besar sehingga membuatnya lebih sulit untuk terputus dari molekul tetangga dan sulit untuk membentuk gas.

Jika pembakaran berlangsung sempurna, semua hidrokarbon akan terbakar dengan nyala biru. Akan tetapi, pembakaran cenderung kurang sempurna apabila jumlah atom karbon dalam molekul meningkat. Ini berarti bahwa semakin besar senyawa hidrokarbon, semakin besar kemungkinan diperoleh nyala kuning yang berasap.

• Pembakaran tidak sempurna

Pembakaran tidak sempurna (yakni jika tidak terdapat cukup oksigen) bisa menyebabkan pembentukan karbon atau karbon monoksida.

Dalam hal ini, karbon pada hidrokarbon teroksidasi hanya sampai pada tingkat karbon monoksida atau bahkan hanya sampai karbon saja.

2CH₄ + 3O₂ → 2CO­ + 4H₂O

CH₄ + O₂ → C + 2H₂O

Reaksi pembakaran tak sempurna kadang-kadang dilakukan, misalnya dalam pembuatan carbon black, misalnya jelaga untuk pewarna pada tinta.

Penjelasan sederhana untuk raksi pembakaran ini adalah, hidrogen dalam hidrokarbon mendapatkan kesempatan pertama untuk bereaksi dengan oksigen, dan karbon hanya mendapatkan oksigen yang tersisa

Keberadaan partikel-partikel karbon yang berpijar pada sebuah nyala menyebabkan nyala tersebut berubah menjadi warna kuning, dan karbon hitam sering terlihat dalam asap. Karbon monoksida dihasilkan sebagai sebuah gas beracun yang tidak berwarna.

• Mengapa karbon monoksida beracun

Oksigen diangkut dalam darah oleh hemoglobin. Akan tetapi, karbon monoksida terikat tepat pada tempat dalam hemoglobin dimana oksigen juga terikat.

yang membedakan adalah bahwa karbon monoksida terikat dan tidak bisa terlepas lagi – sehingga membuat mokelul hemoglobin yang khusus tersebut tidak dapat mengangkut oksigen. Jika anda menghirup cukup banyak karbon monoksida, anda bisa mati akibat sufokasi internal

Referensi :

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_fisika1/termokimia/pembakaran-sempurna-dan-tidak-sempurna/

http://arekqimia.blogspot.com/2011/10/alkana-dan-sikloalkana.html

"REAKSI ASAM BASA PADA ALDEHID DAN KETON"

• Aldehid dan Keton memiliki sifat yang berbeda

Perbedaan antara aldehid dan keton adalah keberadaan sebuah atom hidrogen yang terikat pada ikatan rangkap C=O dalam aldehid, sedangkan pada keton tidak ditemukan hidrogen seperti ini.

Keberadaan atom hidrogen tersebut menjadikan aldehid sangat mudah teroksidasi. Atau dengan kata lain, aldehid adalah agen pereduksi yang kuat.

Karena keton tidak memiliki atom hidrogen istimewa ini, maka keton sangat sulit dioksidasi. Hanya agen pengoksidasi sangat kuat seperti larutan kalium manganat(VII) (larutan kalium permanganat) yang bisa mengoksidasi keton – itupun dengan mekanisme yang tidak rapi, dengan memutus ikatan-ikatan C-C.

Dengan tidak memperhitungkan agen pengoksidasi yang kuat ini, anda bisa dengan mudah menjelaskan perbedaan antara sebuah aldehid dengan sebuah keton. Aldehid dapat dioksidasi dengan mudah menggunakan semua jenis agen pengoksidasi; sedangkan keton tidak.

Rincian reaksi-reaksi ini akan dibahas lebih lanjut pada bagian-bagian bawah halaman ini.

• Yang terbentuk apabila aldehid dioksidasi

Hasil yang terbentuk tergantung pada apakah reaksi dilakukan pada kondisi asam atau basa. Pada kondisi asam, aldehid dioksidasi menjadi sebuah asam karboksilat. Pada kondisi basa, asam karboksilat tidak bisa terbentuk karena dapat bereaksi dengan logam alkali. Olehnya itu yang terbentuk adalah garam dari asam karboksilat.

Persamaan reaksi

Jika anda ingin mengetahui persamaan untuk reaksi-reaksi oksidasi ini, maka satu-satunya cara yang tepat digunakan untuk menuliskannya adalah dengan menggunakan persamaan setengah reaksi.

Persamaan setengah reaksi untuk oksidasi aldehid berbeda-beda tergantung pada kondisi reaksi (apakah asam atau basa).

Pada kondisi asam, persamaan setengah reaksinya adalah:

dan pada kondisi basa:

Persamaan-persamaan setengah reaksi ini selanjutnya digabungkan dengan persamaan setengah reaksi dari agen pengoksidasi yang digunakan.

• Penggunaan larutan kalium dikromat(VI) asam

Sedikit larutan kalium dikromat(VI) diasamkan dengan asam sulfat encer dan beberapa tetes aldehid atau keton ditambahkan. Jika tidak ada yang terjadi pada suhu biasa, campuran dipanaskan secara perlahan selama beberapa menit – misalnya, dalam sebuah labu kimia berisi air panas.

keton	Tidak ada perubahan warna pada larutan oranye.
aldehid	Larutan oranye berubah menjadi biru.

Ion-ion dikromat (VI) telah direduksi menjadi ion-ion kromium(III) yang berwarna hijau oleh aldehid. Selanjutnya aldehid dioksidasi menjadi asam karboksilat yang sesuai.

Persamaan setengah reaksi untuk reduksi ion-ion dikromat(VI) adalah:

Menggabungkan persamaan di atas dengan persamaan setengah reaksi dari oksidasi sebuah aldehid pada kondisi asam, yakni

akan menghasilkan persamaan lengkap sebagai berikut:

• Penggunaan pereaksi Tollens (uji cermin perak)

Pereaksi Tollens mengandung ion diamminperak(I), [Ag(NH₃)₂]⁺.

Ion ini dibuat dari larutan perak(I) nitrat. Caranya dengan memasukkan setetes larutan natrium hidroksida ke dalam larutan perak(I) nitrat yang menghasilkan sebuah endapan perak(I) oksida, dan selanjutnya tambahkan larutan amonia encer secukupnya untuk melarutkan ulang endapan tersebut.

Untuk melakukan uji dengan pereaksi Tollens, beberapa tetes aldehid atau keton dimasukkan ke dalam pereaksi Tollens yang baru dibuat, dan dipanaskan secara perlahan dalam sebuah penangas air panas selama beberapa menit.

keton	Tidak ada perubahan pada larutan yang tidak berwarna.
aldehid	Larutan tidak berwarna menghasilkan sebuah endapan perak berwarna abu-abu, atau sebuah cermin perak pada tabung uji.

Aldehid mereduksi ion diamminperak(I) menjadi logam perak. Karena larutan bersifat basa, maka aldehid dengan sendirinya dioksidasi menjadi sebuah garam dari asam karboksilat yang sesuai.

Persamaan setengah reaksi untuk reduksi ion diamminperak(I) menjadi perak adalah sebagai berikut:

Menggabungkan persamaan di atas dengan persamaan setengah reaksi dari oksidasi sebuah aldehid pada kondisi basa, yakni

akan menghasilkan persamaan reaksi lengkap:

• Penggunaan larutan Fehling atau larutan Benedict

Larutan Fehling dan larutan Benedict adalah varian dari larutan yang secara ensensial sama. Keduanya mengandung ion-ion tembaga(II) yang dikompleks dalam sebuah larutan basa.

Larutan Fehling mengandung ion tembaga(II) yang dikompleks dengan ion tartrat dalam larutan natrium hidroksida. Pengompleksan ion tembaga(II) dengan ion tartrat dapat mencegah terjadinya endapan tembaga(II) hidroksida.

Larutan Benedict mengandung ion-ion tembaga(II) yang membentuk kompleks dengan ion-ion sitrat dalam larutan natrium karbonat. Lagi-lagi, pengompleksan ion-ion tembaga(II) dapat mencegah terbentuknya sebuah endapan – kali ini endapan tembaga(II) karbonat.

Larutan Fehling dan larutan Benedict digunakan dengan cara yang sama. Beberapa tetes aldehid atau keton ditambahkan ke dalam reagen, dan campurannya dipanaskan secara perlahan dalam sebuah penangas air panas selama beberapa menit.

keton	Tidak ada perubahan warna pada larutan biru.
aldehid	Larutan biru menghasilkan sebuah endapan merah gelap dari tembaga(I) oksida.

Aldehid mereduksi ion tembaga(II) menjadi tembaga(I) oksida. Karena larutan bersifat basa, maka aldehid dengan sendirinya teroksidasi menjadi sebuah garam dari asam karboksilat yang sesuai.

Persamaan untuk reaksi-reaksi ini selalu disederhanakan untuk menghindari keharusan menuliskan ion tartrat atau sitrat pada kompleks tembaga dalam rumus struktur. Persamaan setengah-reaksi untuk larutan Fehling dan larutan Benedict bisa dituliskan sebagai:

 

Menggabungkan persamaan di atas dengan persamaan setengah reaksi untuk oksidasi aldehid pada kondisi basa yakni

akan menghasilkan persamaan lengkap:

Referensi :

http://www.chemistry.org/materi_kimia/sifat_senyawa_organik/aldehid_dan_keton/oksidasi_aldehid_dan_keton/

MASALAH 1:

Alkana sukar dioksidasi oleh oksidator lemah atau agak kuat seperti KMNO4, tetapi mudah dioksidasi oleh oksigen dari udara bila dibakar.

PERTANYAAN :

Bagaiman kekurangan senyawa alkana sehingga timbul permasalahan tersebut???
Bagaimana mekanisme reaksi yang dihasilkan bila alkana tetap direaksikan dengan oksidator lemah atau agak kuat seperti KMNO4?

MASALAH 2 :

Perbedaan antara aldehid dan keton adalah keberadaan sebuah atom hidrogen yang terikat pada ikatan rangkap C=O dalam aldehid, sedangkan pada keton tidak ditemukan hidrogen seperti ini.Keberadaan atom hidrogen tersebut menjadikan aldehid sangat mudah teroksidasi. Pada kondisi asam, aldehid dioksidasi menjadi sebuah asam karboksilat. Pada kondisi basa, asam karboksilat tidak bisa terbentuk karena dapat bereaksi dengan logam alkali.Karena keton tidak memiliki atom hidrogen istimewa ini, maka keton sangat sulit dioksidasi. Hanya agen pengoksidasi sangat kuat seperti larutan kalium manganat(VII) (larutan kalium permanganat) yang bisa mengoksidasi keton – itupun dengan mekanisme yang tidak rapi, dengan memutus ikatan-ikatan C-C.

PERTANYAAN :

Karena tidak adanya keberadaan atom hydrogen pada senyawa keton,mengapa senyawa keton sulit dioksidasi pada kondisi asam dan basa?Jelaskan mekanisme reaksi oksidasinya dengan pengoksidasi sangat kuat seperti larutan kalium manganat(VII) (larutan kalium permanganat) dalam keadaan asam dan basanya sehingga menyebabkan terjadi pemutusan ikatan-ikatan C-C!