Rabu, 14 Desember 2011

Gugus Fungsi

Telah disebutkan sebelumnya bahwa senyawa karbon turunan alkana adalah senyawa karbon yang dianggap berasal dari senyawa alkana yang satu atau lebih atom H-nya diganti dengan atom atau gugus atom lain, yakni gugus fungsi. Pembahasan senyawa turunan alkana akan dikelompokkan berdasarkan keisomeran fungsinya, yaitu alkohol dan eter, aldehida dan keton, serta asam karboksilat dan ester. Disamping itu, juga akan dibahas senyawa haloalkana. Pembahasan senyawa turunan alkana ini akan meliputi rumus umum, tata nama, keisomeran, sifat-sifat, pembuatan, dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari.
Alkohol, eter, aldehida, keton, asam karboksilat, ester , dan haloalkana merupakan isomer-isomer fungsi yang mempunyai rumus kimia sama, tetapi dengan gugus fungsi yang berbeda.
Tabel 1.1 gugus fungsi dan jenis senyawa karbon turunan alkana
ALKOHOL dan ETER
            Alkohol dan eter merupakan isomer-isomer fungsi yang mempunyai rumus molekul sama, tetapi gugus fungsi berbeda. Gugus fungsi pada alkohol adalah gugus hidroksil –OH sedangkan pada eter adalah gugus alkoksi-OR’.
R-OH
Alkohol
R-O-R’
Eter
Alkohol
Alkohol adalah senyawa karbon yang memiliki gugus hidroksil –OH. Alcohol turunan alkana disebut alkanol. Alkanol dapat dibedakan menjadi monoalkohol (-ol) yang memiliki 1 gugus –OH, dan polialkohol dengan lebih dari 1 gugus –OH. Polialkohol dengan 2 gugus –OH disebut dialkohol (-diol) sedangkan dengan gugus 3 gugus –OH disebut trialkohol (-triol), dan seterusnya.
1.     Rumus Umum Alkohol (alkanol monoalkohol)
Alkanol monoalkohol dapat dianggap berasal dari substitusi satu atom H pada alkana dengan gugus hidroksil (-OH). Simak beberapa contoh berikut.
Tabel 1.2 Contoh-contoh senyawa alkanol
Nama
Struktur
Rumus molekul
Metanol
CH3 – OH
CH3OH
Etanol
CH3 – CH2  - OH
C2H5OH
Propanol
CH3 – CH2  – CH- OH
C3 H7OH
butanol
CH3 – CH2  – CH- CH2 - OH
C4H9OH
Dari rumus molekul senyawa-senyawa diatas,  jika n adalah jumlah atam C maka rumus umum alkana dinyatakan sebagai:
CnH2n+2O
Rumus ini juga bisa ditulis sebagi R – OH dimana R adalah gugus alkil dengan rumus CnH2n +1 .
2.     Struktur alkohol primer, skunder, dan tersier
Berdasarkan jumlah atom C yang terikat pada atom C yang mengandung gugus OH (atom C karbinol), maka alkohol dibedakan menjadi alkohol primer, alkohol skunder, alkohol tersier.
·         Alkohol primer adalah alkohol dimana gugus – OH terikat pada atom C primer, yakni atom C yang mengikat satu atom C lainnya dan 2 atom H
·         Alkohol skunder adalah alkohol dimana gugus – OH terikat pada atom C skunder, yakni atom C yang mengikat dua atom C lainnya dan 1 atom H
·         Alkohol tersier adalah alkohol dimana gugus – OH terikat pada atom C tersier, yakni atom C yang mengikat tiga atom C lainnya.
Perbedaan struktur alkohol primer , skunder, dan tersier akan mempengaruhi bagaimana senyawa tersebut bereaksi.
3.     Tata nama Alkohol
Ada dua tata nama alkohol, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum (trivial)
·         Tata nama IUPAC
a.     Pilih rantai karbon tepanjang yang mengandung gugus – OH sebagi rantai induk. Beri nama sesuai nama alkananya tetapi akhiran ‘a’ diganti ‘ol’.
b.    Penomoran dilakukan sedemikian agar atom C yang mengikat gugus – OH mempunyai nomor serendah mungkin.
c.     Jika terdapat cabang, beri nama sesuai tata nama alkana.
·         Tata nama umum (trivial)
Pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus – OH. Beri nama rantai tersebut dengan nama alkil, yakni akhiran ‘ana’ pada alkana digantui ‘il’. Simak contoh berikut ini:
4.     Keisomeran alkohol
Ada tiga jenis keisomeran yang terdapat alkohol, yakni keisomeran fungsi, keisomeran posisi, keisomeran optik.
·         Keisomeran fungsi
Alkohol beisomer fungsi dengan eter, simak contoh berikut:
CH3 – CH2 – CH2 – OH
1-propanol
CH3 – O - CH2 – CH3
Metil etil eter
·         keisomeran posisi
keisomeran posisi pada a;kohol disebabkan posisi gugus fungsi – OH yang berbeda pada rantai karbon terpanjangnya.
Tabel 1.3 contoh keisomeran posisi pada alkohol
·         keisomeran optik
keisomeran optik terbentuk jika senyawa mempunyai atom C asimetrik, yakni atom yang terikat dengan 4 atom atau gugus atom yang berbeda. Simak keisomeran optik pada senyawa 2 – butanol berikut:
5.     Sifat-sifat alkohol
Ada dua sifat-sifat alkohol yang akan dibahas, yaitu sifat fisis dan sifat kimia. 
  
Sifat fisis alkohol
Sifat fisis zat terkait dengan ikatan atau gaya antar molekul zat dalam senyawa. Terdapat dua ikatan atau gaya antar molekul pada senyawa alkohol yaitu ikatan hidrogen dan gaya London. Ikatan hidrogen terbentuk antara gugus – OH dari alkohol dengan molekul-molekul alkohol yang berdekatan. Sedangkan gaya London,
seperti yang telah dipelajari, berlaku pada semua ikatan antar molekul, baik polar maupun non polar.
Ikatan hidrogen lebih berperan pada rantai pendek. Hal ini dapat dipahami dengan membandingkan titik didih alkohol dengan alkana yang tidak memiliki ikatan hidrogen. Terlihat pada tabel bahwa titk didih etanol dan metanol jauh lebih tinggi dibandingkan metana dan etana. Akan tetapi, dengan pertambahan panjang rantai karbon, gaya London menjadi lebih berperan disbanding ikatan hidrogen. Hal ini ditunjukkan oleh kenaikan titik didih dari metanol ke 1 – propanol.
Perbandinagan sifat-sifat  fisika alkohol primer, skunder, dan tersier
Posisi gugus – OH pada senyawa alkohol juga turut berperan dalam mempengaruhi kekuatan ikatan hidrogen. Hal ini dapat dipahami dengan membandingkan sifat fisis alohol primer, skunder, dan tersier dari isomer-isomer butanol berikut.
       
Terlihat bahwa titik didih alkohol primer lebih besar dibandingkan  alkohol skunder. Demikian pula, titik didih alkohol skunder lebih besar dibandingkan titik didih alkohol tersier. Hal ini menunjukkan adanya penurunan kekuatan ikatan hidrogen yang terkait dengan posisi gugus- OH. Pada alkohol primer gugus – OH berada lebih terbuka dan dapat dengan mudah membentuk ikatan hidrogen dengan molekul lainnya. Sebaliknya, pada alkohol skunder dan tersier,  gugus –OH diapit oleh atom-atom H sehingga kekuatan gugus – OH untuk membentuk ikatan hidrogen dengan atom-atom dari molekul lainnya akan berkurang.
Kelarutan alkohol
Alkohol memiliki gugus – OH yang bersifat polar dan rantai alkil (R-) yang bersifat non polar. Hal ini memungkinkan alkohol bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan
senyawa kovalen non polar. Namun, kelarutan alkohol dalam pelarut polar seperti air berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena alkohol semakin bersifat non polar. Bahkan alkohol dengan rantai karbon yang sangat panjang tidak larut sama sekali dalam air.
Ingat!!!
kelarutan alkohol dalam pelarut polar seperti air berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena alkohol semakin bersifat non polar
·         Sifat kimia alkohol
Alkohol merupakan zat amfoter, yakni dapat bertindak sebagai asam (donor proton) atau sebagai basa (akseptor proton). Sifat asam dan basa dari alkohol yang relative sangat lemah ditunjukkan oleh reaksi berikut:
             Jenis reaksi pada alkohol tidak hanya melibatkan gugus –OH nya yang reaktif, tetapi juga kerangka karbonnya. Simak reaksi-reaksi alkohol berikut:
Tabel 1.5 reaksi-reaksi alkohol
Reaksi identifikasi alkohol primer, skunder, tersier
Alkohol primer, skunder, tersier memberikan reaksi yang berbeda terhadap oksidator seperti K2Cr2O7 , ,KMnO4, dan O2 . Dengan bantuan katalis atom O dari oksidator akan menyerang atom H yang terikat ke atom C yang mengandung gugus –OH (atom C karbinol).
·   Alkohol primer mudah teroksidasi membentuk aldehida, yang akan teroksidasi dengan cepat membentuk asam karboksilat.
 ·   Alkohol skunder mudah teroksidasi membentuk keton
 
·   Alkohol tersier tidak mudah teroksidasi karena tidak memiliki atom H yang terikat pada atom C karbinol.
Untuk jelasnya, simak reaksi identifikasi alkohol primer, skunder, tersier dengan oksidator K2Cr2O7.
6.     Pembuatan alkohol



Berikut pembuatan dua senyawa alkohol, yakni metanol dan etanol.
a.     pembuatan metanol (CH3OH)
Metanol awalnya diperoleh dengan memanaskan kayu tanpa udara dalam proses destilasi destruktif. Karenanya metanol juga disebut alkohol kayu. Metanol dibuat dari gas alam metana (CH4) dengan tahapan:
·         tahapan I : CH4 dipanaskan dengan uap air membentuk gas CO dan H2
H4 (g) + H2O (g)        -->          CO (g) + 3H2(g)
·         tahapan II : CO dan H2 direaksikan untuk membentuk metanol (CH3OH)
O (g) + 2H2 (g)            -->               CH3OH(g)
b.    pembuatan etanol (C2H5OH)
Etanol dapat diperoleh dari dua proses berikut:
·         Proses fermentasi senyawa karbohidrat
Etanol dapat dibuat dari senyawa karbohidrat, yakni polisakarida (amilum), melalui proses fermentasi dengan bantuan enzim dalam ragi. Tahapan proses:
*       Tanaman digiling untuk memperoleh amilum
*       Amilum diubah menjadi glukosa dengan cara mencampur amilum dengan air dan memanaskannya pada suhu <400C.
                                    amilase
C6H10O5)n + n H2O           ---->        nC6H12O6
amilum                                            glukosa
*       Glukosa diubah menjadi etanol dengan bantuan enzim zimase. Reaksi bersifat eksoterm.
                          zimase
C6H12O6                ------>            2C2H5OH + 2CO2
 Glukosa                              etanol
             Proses fermentasi hanya menghasilkan etanol dengan kadar 12-15%. Karena pada kadar tersebut, bakteri ragi akan mati. Untuk mendapatkan kadar etanol dengan kadar sampai ~96%, maka diperlukan penyulingan. Sedangkan untuk kadar ~100%, alcohol 96% dapat dipanaskan dengan CaO yang berfungsi untuk mengikat air dalam larutan ~96% alkohol tersebut.
·         Proses hidrasi etena
Pembuatan etanol melalui proses hidrasi etena (C2H4), yang berasal dari minyak bumi, berlangsung pada suhu ~3000C dengan batuan katalis H2SO4 atau H3PO4 pekat.
                               Katalis, 3000C
C2H4 (g) + H2O (g)      ------->                 C2H5OH (g)
7.     kegunaan alkohol dalam kehidupan sehari-hari
Berikut kegunaan dan dampak alkohol dari dua senyawa alkohol yang penting, yaitu metanol dan etanol.
Table 1.5  kegunaan alkohol 
 8.     Polialkohol
            Polialkohol adalah senyawa alkohol yang mempunyai lebih dari satu gugus –OH. Dua jenis polialkohol adalah dialkohol (-diol) yang memiliki 2 gugus –OH dan trialokohol (-triol) dengan 3 gugus –OH. Keberadaan lebih dari satu gugus –OH menyebabkan peningkatan kekuatan ikatan hidrogen antar molekul polialkohol. Hal ini menunjukkan dari nilai titik didih dialkohol (-diol) yang memiliki 2 gugus –OH dan trialkohol (-triol) dengan 3 gugus –OH yang lebih tinggi dibandingkan titik didih monoalkohol.
         
ETER
                                                   
            Eter adalah senyawa karbon dengan gugus fungsi –OR’ (alkoksi). Eter yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut alkoksialkana.
1.     rumus umum eter (alkoksialkana)
Alkoksialkana dianggap berasal dari substitusi satu atom H pada alkana dengan gugus –OR. Simak beberapa senyawa alkoksialkana berikut.
Tabel 1.7 senyawa-senyawa alkoksialkana
          Nama
               Struktur
Rumus molekul
Metoksimetana
(dimetil eter)
           CH3 – O – CH3
C2H6O
Etoksietana
(dietil eter)
           C2H5 – O – C2H5
C4H10O
Metoksietana
(etil metil eter)
          CH3 – O – C2H5
C3H8O
Etoksipropana
(etil propel eter)
         C3H7 – O – C2H5
C5H12O
Dari rumus molekul senyawa-senyawa di atas, jika n adalah jumlah atom C, maka rumus umum alkoksialkana dinyatakan sebagai:
CnH2n+2O
Struktur alkoksialkana juga dapat dilihat sebagai suatu atom O yang diapit oleh dua gugus alkil, R dan R’, yang dapat sama atau berbeda. Oleh karena itu, rumus diatas dapat ditulis sebagai
R – O – R’
R dan R’ adalah gugus alkyl yang dapat sama atau berbeda
Berdasarkan R dan R’, eter dapat digoongkan menjadi:
2.     Tata nama eter
Ada dua tata nama untuk eter, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum (trivial).
a.     Tata nama IUPAC
*       Nama IUPAC untuk eter adalah alkoksialkana (ditulis menyambung). Pilih gugus alkil yang lebih pendek sebagai gugus alkoksi, dan gugus alkil yang lebih panjang sebagai rantai induk alkana.
*       Beri penomoran berdasarkan rantai induk sedemikian sehingga atom C yang mengikat gugus alkoksi harus mendapat nomor serendah mungkin.
*       Jika terdapat cabang, beri nama sesuai dengan tata nama alkana
b.    Tata nama umum (trivial)
Nama lazim adalah alkil eter dan digunakan untuk eter suku rendah. Tata nama didasarkan pada nama kedua gugus alkil yang terikat pada atom C, lalu ditambah kata ‘eter’. Urutan penulisan nama kedua gugus alkil tidak perlu mendapat urutan abjad.
3.     Keisomeran pada Eter
4.     Sifat-sifat eter
Ada dua sifat-sifat eter yang akan dibahas, yaitu sifat fisis dan sifat kimia
*       Sifat fisis
 Senyawa eter tidak memiliki ikatan hidrogen seperti halnya isomer fungsinya, alcohol. Hal ini dikarenakan eter tidak mempunyai atom H yang bersifat asam yang terikat pada atom O-nya. Eter hanya memiliki  satu jenis gaya antar molekul, yakni gaya London. Oleh karena itu, terdapat perbedaan yang besar antara sifat fisis eter dan alkohol. Untuk jelasnya, simak tabel 1.8  dan bandingkan nilai titik didih eter yang jauh lebih rendah dibandingkan alkohol.
Dengan pertambahan jumlah atom C dalam rantai karbon, kekuatan gaya London pun meningkat seperti ditunjukkan oleh kenaikan titik didih eter.
Kelarutan Eter
Eter memiliki gugus –O- yang bersifat polar dan rantai alkil (R-) yang bersifat nonpolar. Hal ini menyebabkan eter dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan senyawa kovalen non polar. Namun kelarutan eter dalam pelarut polar seperti air sangat kecil karena eter membentuk ikatan hydrogen yang sangat lemah dengan air. Kelarutan ini juga berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbonnya karena eter semakin bersifat non polar. 
 
*       Sifat kimia
Eter kurang reaktif karena memiliki gugus fungsi yang kurang reaktif. Namun eter sangat mudah terbakar karena sangat mudah menguap (titik didihnya rendah) dan uapnya lebih padat dibanding udara. Simak beberapa reaksi eter berikut.
Tabel 1.10 reaksi-reaksi eter
5.     Pembuatan eter
Eter dapat dibuat dari dua reaksi berikut:
*       Reaksi dehidrasi alkohol
 
Sebagai contoh, reaksi dehidrasi etanol berlebih dalam larutan asam pekat.
                                 Larutan Asam Pekat
C2H5OH + C2H5OH             ---->                 C2H5 – O – C2H5 + H2O
Bandingkan reaksi ini dengan reaksi dehdrasi alkohol dengan asam pekat berlebih yang menghasilkan etena.
*       Reaksi garam Na dari suatu alkohol dengan alkil halida
Sebagai contoh, reaksi antara C2H5ONa dan CH3Br.
C2H5ONa + CH3Br           ----->              C2H5 – O – CH3 + NaBr
6.     Kegunaan eter
Eter kebanyakan digunakan sebagai pelarut senyawa organik di industri kimia organik.
  Tabel 1.11 kegunaan eter
  ALDEHIDA dan KETON
              Aldehida dan keton merupakan isomer-isomer fungsi yang mempunyai rumus molekul yang sama dengan gugus fungsi yang sama, yakni gugus
                 O
                 ║
karbonil ( - C – ) atau –CO– tetapi posisi gugus fungsi berbeda. Pada aldehida, gugus  –CO– berada diujung rantai terikat ke suatu gugus alkyl R dan suatu atom H sehingga dikatakan aldehida memiliki gugus fungsi – CHO. Sedangkan pada keton, gugus –CO– ada di tengah rantai terikat ke dua gugus alkyl, R dan R’.
ALDEHIDA
                Aldehida adalah senyawa karbon yang memiliki gugus fungsi –CHO pada salah satu ujungnya. Aldehida yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut alkanal.
1.     RUMUS UMUM ALDEHIDA
Simak beberapa senyawa alkanal berikut.
Tabel. 3.1 contoh senyawa alkanal
Dari rumus molekul senyawa-senyawa di atas, jika n adalah jumlah atom C, maka rumus umun alkanal dinyatakan sebagai:
CnH2nO
Struktur alkanal juga dapat ditulis sebagai suatu gugus alkyl (R) yang mengikat gugus – CHO.
                    
R - CHO
R = Cn-1H2n-1
2.     TATA NAMA ALDEHIDA
Ada dua tata nama aldehida, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum.
·         Tata nama IUPAC
  1. Pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus – CHO. Beri nama rantai alkyl tersebut sesuai nama alkananya tetapi akhiran ‘a’ diganti ‘al’. 
  1. penomoran rantai terpanjang dimulai dari atom C di mana gugus – CHO terikat. Posisi gugus – CHO tidak perlu diberi nomor karena selalu berada pada posisi nomor 1. jika terdapat cabang, beri nama sesuai dengan nama alkana.
 
  Beberapa contoh penamaan senyawa aldehida diberikan berikut ini.
           Tata nama Umum
Simak nama umum dari beberapa senyawa aldehida, dengan nama IUPAC-nya dalam kurung.
3.    KEISOMERAN pada ALDEHIDA
Ada dua jenis keisomeran pada aldehida, yakni:
·         Keisomeran fungsi
Aldehida berisomer ungsi dengan keton. Simak contoh berikut:
            Keisomeran struktur
Keisomeran struktur pada aldehida berupa keisomeran kerangka dan posisi, yang mulai terjadi pada butanal.
Tabel 3.2 keisomeran strruktur pada aldehida
4.     SIFAT-SIFAT ALDEHIDA
·         Sifat fisis aldehida
Aldehida mempunyai molekul-molekul yang bersifat polar karena adanya gugus karbonil Cδ+  = Oδ- dengan dipol-dipol δ+ dan δ-. Oleh karena itu, jenis gaya antar molekulnya adalah gaya tarik menarik dipol-dipol. Selain itu, aldehida juga memiliki gaya London (gaya tarik-menarik dipole sesaat dipol terimbas). Sebagai catatan, aldehida tidak memiliki ikatan hydrogen seperti halnya alkohol, karena atom H-nya yang bersifat asam yang terikat ke atom O. H-nya yang bersifat asam yang terikat ke atom O.
Adanya gaya tarik-menarik dipol-dipol menyebabkan titik didih aldehida lebih tinggi dibandingkan alkana yang tidak memiliki gaya ini. Namun, tidak adanya ikatan hydrogen pada aldehida menyebabkan titik didih aldehida masih rendah dibandingkan alkohol. Namun, dengan pertambahan panjang rantai karbon, gaya antar molekul yang lebih berperan adalah gaya London. Hal ini ditunjukkan oleh kenaikan titik didih dari metanal ke butanal.
Tabel 3.3 titik didih senyawa aldehida
Untuk isomer-isomer aldehida, sifat fisis seperti titik didih dari isomer rantai lurus lebih tinggi dibanding isomer rantai bercabang. Hal ini dikarenakan molekul-molekul dengan rantai lurus dapat mendekat dengan mudah. Dengan demikian, gaya antar molekul dari isomer rantai lurus lebih kuat dan lebih banyak dibandingkan gaya serupa dari isomer rantai bercabang.
Kelarutan aldehida
Aldehida memiliki gugus –CO– yang bersifat polar dan rantai alkyl (R-) yang bersifat non polar. Jadi, aldehida dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan non polar. Kelarutan aldehida dalam pelarut polar seperti air akan berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena aldehida semakin bersifat non polar.
·         Sifat Kimia aldehida
Beberapa reaksi dari aldehida dapat disimak berikut ini.
Tabel 3. 5 reaksi-reaksi aldehida
Reaksi Identifikasi Aldehida
Reaksi oksidasi dapat digunakan sebagai reaksi identifikasi untuk membedakan gugus aldehida (-CHO) dan keton (-CO). Aldehida adalah reduktor kuat yang dapat bereaksi dengan oksidator lemah seperti lariutan fehling dan larutan Tollens. Sedangkan keton adalah reduktor lemah yang tidak dapat mengoksidasi kedua larutan tersebut.
Tabel 3.6 reaksi identifikasi aldehida
5.    PEMBUATAN ALDEHIDA

Aldehida dapat dibuat dari reaksi oksidasi alkohol primer dengan suatu oksidator. Simak mekanisme reaksinya berikut ini.
Aldehida yang terbentuk harus disuling segera karena jika tidak, aldehida akan bereaksi lebih lanjut membentuk asam karboksilat. Di industri, aldehida dibuat menggunakan oksidator O2  dari udara dengan katalis seperti Cu dan Ag karena ekonomis.
6.    KEGUNAAN ALDEHIDA
           Berikut beberapa kegunan aldehida.
Aldehida
Kegunaan
Metanal (formaldehida)
·       Metanal digunakan untuk membuat larutan formalin (40-45% metanal dalam air), yakni disinfektan dan pengawet specimen biologi termasuk mayat
·       Metanal digunakan untuk membuat plastic polimental
·       Metanal digunakan sebagai pelarrut zat perekat. Zat perekat terlarut kemudian dioleskan pada produk (seperti label kertas). Karena titik didihnya rendah, metanal akan menguap meninggalkan lapisan perekat pada permukaan produk.
Etanal (asetaldehida)
Etanal mempunyai titik didih yang rendah dan banyak digunakan untuk pembuatan senyawa-senyawa organic lainya, seperti asam karboksilat.
 
KETON
            Keton adalah senyawa karbon yang mengandung gugus fungsi –CO- yang terikat pada dua gugus alkyl R dan R’. keton yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut alkanon.
1.     rumus umum keton (alkanon)
Simak beberapa senyawa alkanon berikut. Perhatikan senyawa alkanon terendah adalah propanon.
Tabel 3. 7 contoh senyawa alkanon
Dari rumus molekul ketiga senyawa di atas, jika n adalah jumlah atom C, maka rumus umum alkanon dinyatakan sebagai:
CnH2nO
Di samping itu, struktur alkanon juga dapat dilihat sebagai gugus –CO- yang diapit oleh dua gugus alkyl, R atau R’ yanmg dapat sama ataupun berbeda. Oleh karena itu, rumus struktur alkanon dapat ditulis sebaga
R – CO – R’
R dan R’ adalah gugus alkil
2.    Tata nama keton
Ada dua tata nama keton, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum.
*       Tata nama IUPAC
  1. pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus –CO-. Beri nama rantai alkyl tersebut sesuai nama alkananya tetapi akhiran ‘a’ diganti ‘on’.
  1. beri penomoran berdasarkan rantai induk sedemikian sehingga atom C yang terikat gugus –CO- mendapat nomor serendah mungkin. Jika terdapat cabang, beri nama sesuai dengan tata nama alkana.
Tata nama umum
 3.     Keisomeran keton
Ada dua jenis keisomeran pada keton, yakni:
*       keisomeran fungsi
keton berisomer fungsi dengan aldehida
*       keisomeran struktur
keisomeran struktur pada keton berupa keisomeran kerangka dan posisi yang mulai terjadi pada pentanon.
4.     Sifat-sifat keton
Ada 2 sifat-siat keton yang akan dibahas, yakni sifat fisis dan sifat kimianya.
*       sifat  fisis keton  
 Tabel 3.8 Titik didih Keton
Tabel 3.9 Kelarutan keton
Keton mengandung gugus karbonil Cδ = Cδ yang sangat polar seperti halnya aldehida. Dengan demikian, jenis gaya antar molekul keton juga sama dengan aldehida, yakni gaya tarik menarik dipol-dipol disamping gaya London. Tidak mengherankan apabila sifat fisis keton, seperti titik didihnya mirip dengan aldehida. Juga, bahwa titik dididh keton lebih tinggi dari alkana, tetapi masih lebh rendah dari alkohol.
Dengan pertambahan panjang rantai karbon, gaya antar molekul yang lebih berperan adalah gaya London. Hal ini ditunjukkan oleh kenaikan titik didih dari propanon ke 2-pentanon pada tabel 3.8.
Disamping itu, untuk menunjukkan isomer-isomer keton, sifat fisis seperti titik didih dari isomer rantai lurus lebih tinggi dibanding isomer rantai bercabang. Untuk jelasnya, bandingkan titik didih 2-pentanon dan 3-metil2-butanon, seperti tampak pada tabel 3.8.
Kelarutan keton
Keton  memiliki gugus karbonil –CO- yang bersifat polar dan rantai alkyl (R-) yang bersifat non polar. Jadi, keton dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan non polar. Kelarutan keton dalam pelarut polar seperti air akan berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena keton semakin bersifat non-polar.
*       Sifat kimia keton
Beberapa reaksi dari keton dapat disimak berikut ini.
     Tabel 3.10 reaksi-reaksi keton
5.    Pembuatan keton
Keton dapat dibuat dari reaksi oksidasi alcohol skunder dengan suatu oksidator. Simak contoh berikut.
Seperti halnya aldehida, pembuatan keton di laboratorium menggunakan oksidator K2Cr2O7 dalam suasana asam. Sedangkan di industri, digunakan oksidator O2 dari udara dengan katalis seperti Cu dan Ag.
6.    Kegunaan keton
Berikut beberapa kegunaan keton.
  Tabel 3.10 kegunaan keton
Keton
Keterangan
Propanon
*       Sebagai bahan baku pembuatan senyawa ester pada produksi palstik Perspex. Perspex adalah plastic termoplas yang lunak jika dipanaskan, namun ringan, kuat, dan transparan. Plastik termoplas adalah alternative untuk pembuatan barang yang terbuat dari gelas.
*       Sebagai pelarut senyawa organik seperti dalam pembuatan lilin, rayon, dan plastik.
*       Propanon juga dikenal sebagai aseton, yang banyak digunakan sebagai pembersih cat kuku.
Butanon
Butanon digunakan luas sebagai pelarut senyawa organik dalam proses industri.
ASAM KARBOKSILAT DAN ESTER
Asam karboksilat dan ester merupakan isomer-isomer fungsi yang mempunyai rumus molekul sama tetapi gugus fungsi berbeda. Gugus fungsi pada asam karboksilat adalah gugus karboksilat –COOH, dan pada ester gugus (-COOR’).
Asam karboksilat adalah senyawa karbon yang mengandung gugus fungsi karboksil –COOH yang terikat ke suatu gugus alkyl R. Gugus –COOH bersifat kompleks karena terdiri dari suatu gugus hidroksil –OH seperti halnya alkohol dan gugus karbonil –CO- seperti aldehida dan keton.
            Asam karboksilat yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut asam alkanoat. Asam alkanoat dapat mengandung lebih dari satu gugus –COOH, yakni asam alkanadioat yang mengandung 2 gugus –COOH, asam alkanatrioat yang mengandung 3- gugus –COOH, dan seterusnya.
1.    rumus umum asam karboksilat (asam alkanoat)
Simak beberapa senyawa asam alkanoat berikut.
      Tabel 3.10 contoh senyawa asam karboksilat
          Dari rumus keempat senyawa diatas, jika n adalah jumlah atom C, maka rumus umum asam alkanoat dinyatakan sebagai:
CnH2nO2
            Struktur asam alkanoat juga dapat ditulis sebagai –COOH yang terikat ke suatu gugus alkyl R.
R - COOH
R adalah gugus alkil
2.    Tata nama asam karboksilat
Ada dua tata nama untuk asam karboksilat, yakni tata nama IUPAC dan tata nama umum.
*       Tata nama IUPAC
  1. Pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus – COOH. Beri nama rantai alkil tersebut sesuai nama alkananya tetapi akhiran ‘a’ diganti ‘oat’. Beri awalan ‘asam’ 
  1. Penomoran rantai terpanjang dimulai dari atom C di mana gugus – COOH terikat. Posisi gugus – COOH tidak perlu diberi nomor karena selalu berada pada posisi nomor 1. Jika terdapat cabang, beri nama sesuai dengan nama alkana.
 
Tata nama umum
Berikut nama umum dari beberapa senyawa asam alkanoat.
     Tabel 3 .12 nama umum beberapa senyawa asam alkanoat
3.     Keisomeran pada asam karboksilat
Ada dua jenis keisomeran pada asam karboksilat, yaitu:
*       keisomeran fungsi
asam karboksilat berisomer fungsi dengan ester
*       keisomeran struktur
keisomeran struktur berupa keisomeran kerangka dan posisi, mulai terjadi pada asam karboksilat dengan rumus kimia C4H8O2.
Tabel 3.12 keisomeran asam karboksilat
4.     Sifat-sifat asam karboksilat
Pembahasan sifat-sifat asam karboksilat meliputi sifat fisis dan sifat kimia.
*       Sifat fisis
Senyawa asam karboksilat mengandung gugus –CO- dan gugus –OH yang memungkinkan terbentuknya ikatan hydrogen antar molekul asam karboksilat. Jumlah ikatan ini lebih besar dibandingkan senyawa alcohol yang hanya memiliki gugus –OH. Hal ini menjelaskan mengapa nilai sifat fisis asam karboksilat, seperti titik leleh dan titik didih, relative tinggi dibandingkan alcohol maupun senyawa karbon lainnya.
Selain ikatan hydrogen, senyawa asam karboksilat mempunyai gaya London, yang kekuatanya bertambah dengan pertambahan panjang rantai karbon. Hal ini ditunjukkan oleh kenaikan titik didih dari asam metanoat ke asam pentanoat tabel 3.13
Kelarutan Asam Karboksilat
              
Molekul asam karboksilat memiliki gugus –CO- dan –OH yang bersifat polar serta rantai alkyl (R-) yang bersifat non polar. Hal ini menyebabkan asam karboksilat dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa molekul polar, dan senyawa molekul non polar. Namun, kelarutan asam karboksilat dalam pelarut polar seperti air berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbon karena asam karboksilat semakin bersifat non polar.
*               Sifat kimia
Asam karboksilat dapat terurai dalam air membentuk ion hydrogen (H+) yang memberikan sifat asam dan ion karboksilat (RCOO-). Asam karboksilat termasuk asam lemah meski lebih kuat dibandingkan air. Secara umum, reaksi dari asam karboksilat dapat melibatkan gugus –CO-, gugus –OH, dan kerangka karbonnya. Beberapa reaksi dari asam karboksilat dapat disimak berikut ini.
     Tabel 3.15 reaksi-reaksi asam karboksilat
5.    Pembuatan asam karboksilat
Berikut pembuatan dua senyawa asam karboksilat, yakni asam metanoat dan asam etanoat.
*       Pembuatan Asam metanoat
Di industri, asam metanoat dibuat dari CO dan NaOH dengan tahapan:
Tahap I       : CO direaksikan dengan NaOH membentuk garam HCOONa
Tahap II       : HCOONa direaksikan dengan HCl dimana produk reaksi, yaitu HCOOH disuling.
*       Pembuatan asam etanoat
Dalam skala kecil, asam etanoat diperoleh dari reaksi oksidasi etanol atau etanal dengan K2Cr2O7 atau KMnO4. Reaksi berlangsung dengan bantuan katalis.
Dalam industri asam etanoat dapat dihasilkan dari:
·         Reaksi oksidasi etanol dari buah anggur atau sari buah lainnya dengan bantuan katalis enzim
·         Reaksi oksidasi alkana C-5 sampai C-7 dari minyak bumi yang melibatkan oksidator udara (O2) bertekanan pada suhu 1800C dengan bantuan katalis.
6.    kegunaan asam karboksilat
Asam karboksilat mempunyai banyak kegunaan, yang antara lain sebagai berikut.
Tabel 3.15 kegunaan asam karboksilat
Asam karboksilat
Kegunaan
Asam metanoat
Asam metanoat digunakan dalam produksi tekstildan untuk mennumpalkan getah karet (lateks)
Asam etanoat (asam asetat)
*       asam etanoat disebut juga asam cuka, karena terdapat dalam cuka umumnya 5% meski juga ada yang mempunyai kadar 20-25%.
*       Asam etanoat banyak digunakan untuk membuat senyawa etanoat anhidrida yang diperlukan untuk produksi serat semi-sintesis seperti rayon.
Asam palmitat
Asam karboksilat dengan rantai panjang seperti asam palmitat dapat digunakan untuk embuat garam palmitat melalui reaksinya dengan basa kuat.
Asam alkanadioat dan Alkanatrioat
           
Asam karboksilat dapat mengandung lebih dari satu gugus –COOH, dua diantaranya adalah asam alkanadioat yang mengandung 2 gugus –COOH dan asam alkanatrioat yang mengandung 3 gugus –COOH. Pertambahan gugus –OH mengakibatkan peningkatan kekuatan ikatan hydrogen pada kedua senyawa. Halini ditunjukkan oleh nilai titik didih asam 1,2-etanadioat yang lebih tinggi dibandingkan asam etanoat.
Ester
            Ester adalah senyawa karbon yang mengandung gugus fungsi –COO- yang terikat pada dua gugus alkyl, R dan R’. Ester yang dianggap berasal dari senyawa alkana disebut alkyl alkanoat.
1.    Rumus umum ester
Rumus umum alkyl alkanoat dinyatakan sebagai:
CnH2nO2
Struktur alkyl alkanoat juga dapat dinyatakan sebagai gugus –COO- yang terikat pada dua gugus alkyl, R dan R’. Kedua gugus alkyl ini dapat sama atau berbeda.
R – COO – R’
2.    Tata nama ester
*             Tata nama IUPAC
Nama IUPAC dari ester turunan alkana adalah alkyl alkanoat. Alkyl adalah nama untuk gugus R’ yang terikat ke atom O. sedangkan alkanoat adalah gugus R –COO – nya.
*             Tata nama umum
Simak nama umum beberapa senyawa ester berikut.
Tabel 3.18 nama umum senyawa ester
Rumus struktur
Nama IUPAC
Nama umum
HCOOCH3
Metil metanoat
Metal format
CH3COOCH3
Metal etanoat
Metal asetat
C2H5COOC2H5
Metal propanoat
Metal propionate
HCOOCH2CH3
Etil metanoat
Etil format
CH3COOCH2CH3
Etil etanoat
Etil asetat
3.    Keisomeran pada ester
ada dua jenis keisomeran pada ester, yakni:
*       keisomeran fungsi
ester berisomer fungsi dengan asam karboksilat
*       keisomeran struktur
keisomeran struktur berupa keisomeran kerangka dan posisi, mulai terjadi pada ester dengan rumus kimia C3H6O2.
4.    Sifat-sifat ester
*       sifat fisis ester
ester mengandung gugus –COO- yang bersifat polar. Absenya atom H dalam gugus tersebut mengakibatkan molekul-molekul ester tidak membentuk ikatan hidrogen seperti halnya asam karboksilat. Sebaliknya, gaya yang berperan adalah gaya tarik menarik dipol-dipol di samping gaya London. Hal ini menjelaskan mengapa titik leleh dan titik didih ester relatif rendah dibandingkan isomernya dari keluarga asam karboksilat. Untuk jelasnya, bandingkan titik didih isomer ester dan isomer asam karboksilatnya.
       Titik didih ester bertambah dengan pertambahan panjang rantai karbon karena pertambahan kekuatan gaya London.
Tabel 3.19 aroma karakteristik ester pada buah
Senyawa
Aroma
Pentil etanoat
Pisang
Pentil pentanoat
Apel
Oktil etanoat
Jeruk
Butyl butanoat
Nanas
Kelarutan ester
Ester memiliki gugus –COO yang bersifat polar dan dua rantai alkyl (R, R’) yang bersifat non polar. Hal ini menyebabkan ester dapat bercampur dengan senyawa ion, senyawa kovalen polar, dan senyawa kovalen non-polar menyebabkan kelarutan ester dalam pelarut polar seperti air berkurang dengan pertambahan panjang rantai karbonnya.
*      Sifat kimia ester
Ester tidak memiliki atom H yang terikat pada gugus fungsinya. Oleh karena itu, ester tidak bersifat asam seperti halnya asam karboksilat yang berisomer fungsi. Asam karboksilat membuat warna kertas lakmus menjadi merah, sedangkan ester tidak.
Tabel 3.20 Reaksi-reaski ester
5.    Pembuatan ester
Ester dibuat dari asam karboksilat dan alkohol melalui reaksi esterifikasi dengan bantuan katalis H2SO4 pekat. Reaksi esterifikasi sebenarnya merupakan kesetimbangan.
Ester yang dibahas sejauh ini adalah ester yang terbentuk dari asam karboksilat dan mono alcohol. Namun, ester dapat terbentuk dari asam karboksilat dan polialkohol
6.    Kegunaan ester  
HALOALKANA
            Haloalkana dapat dianggap berasal dari senyawa alkana yang salah satu atau lebih atom H-nya diganti dengan atom halogen –X (F, Cl, Br, I). haloalkana dapat dibedakan menjadi monohaloalkana yang memiliki 1 gugus –X, dan polihaloalkana dengan lebih 1 gugus –X.
Haloalkana termasuk keluarga senyawa organohalogen yang jarang ditemukan di alam dan umumnya di sintesis. Senyawa organohalogen memiliki rantai utama hidrokarbon (alifatik dan aromatic) dengan gugus fungsi halogen (F, Cl, Br, I)
1.     Rumus umum haloalkana
Rumus umum haloalkana sama dengan rumus alkana yang salah satu atom H-nya diganti dengan atom halogen X:
CnH2n+1
Rumus ini juga dapat ditulis sebagai:
R-X
2.    struktur haloalkana primer, skunder, tersier
Berdasarkan jumlah atom H yang terikat pada atom C yang memiliki ikatan dengan atom halogen, maka haloalkana dapat dibedakan menjadi haloalkana primer, skunder, tersier.
·         Haloalkana primer adalah haloalkana dimana terdapat 2 atom H yang terikat ke atom C yang memiliki ikatan dengan atom halogen
·         Haloalkana skunder adalah haloalkana di mana terdapat 1 atom H yang terikat ke atom C yang memiliki ikatan dengan atom halogen
·         Haloalkana tersier adalah alcohol di mana tidak terdapat atom H yang terikat ke atom C yang memiliki ikatan dengan atom halogen
3.    Tata nama haloalkana
*       Tata nama IUPAC
  1. pilih rantai karbon terpanjang yang mengandung gugus halogen –X. Beri nama rantai alkyl tersebut sesuai nama alkananya
  2. jika hanya terdapat 1 jenis atom halogen, maka penomoren dimulai dari ujung sedemikian sehingga penomoran atom halogen terkecil. Atom halogen diberi nama dengan akhiran –O (F= fluoro, Cl= kloro, Br= bromo, I= iodo). Jika jumlah atom sejenis lebih dari satu, gunakan awalan di-, tri-, atau tetra-.
  3. jika terdapat lebih dari 1 jenis atom halogen, maka urutan penomoran didasarkan atas urutan kereaktifan halogen: F, Cl, Br, I. Sedangkan urutan penamaan didasarkan atas abjad dalam bahasa inggris: Br, Cl, F atau I.
*       Tata nama Trivial
Haloalkana dengan hanya 1 atom halogen (monohaloalkana), memiliki nama umum lainnya, yakni aldehida. Contohnya:
4.    Sifat-sifat haloalkana
*       sifat fisis haloalkana
Sifat fisis haloalkana ditentukan oleh kekuatan gaya antar molekunya. Kekuatan gaya antar molekul haloalkana tergantung dari jenis atom halogen, posisi atom halogen, dan panjang rantai karbon molekul. Kedua grafik berikut memuat pengaruhketiga factor ini terhadap titik didih dari kloroalkana, bromoalkana, dan iodoalkana.
*       sifat kimia haloalkana
Sifat kimia haloalkana ditentukan terutama oleh kekuatan ikatan karbon dan halogennya. Tabel 4.1 memuat nilai entalpi disosiasi dari ikatan karbon dengan F, Cl, Br, I. terlihat bahwa ikatan C-F memiliki nilai entalpi disosiasi yang paling besar, diikuti C-Cl, C-Br, dan C-I. Hal ini menunjukkan haloalkana yang mengandung C-F bersifat sangat stabildan sulit bereaksi. Ikatan C-Cl tidak begitu kuat namun tetap masih stabil dan cukup inert. Ikatan C-Br dan C-I semakin kurang stabil sehingga lebih mudah bereaksi.
Disamping itu, haloalkana juga memiliki ikatan karbon dan halogen yang agak polar sehingga di dalam reaksinya cenderung tertarik ke pereaksi polar/ionic seperti OH-.
5.    pembentukan haloalkana
Haloalkana dapat diperoleh dari reaksi substitsi satu atau lebih ataom hydrogen pada alkana oleh atom halogen. Jumlah atom hydrogen yang dapat disubstitusi dapat dipahami dari reaksi antara CH4 dan klorin (Cl2), yang dengan bantuan cahaya berlangsung cepat dan bersifat eksplosif. Pada awalnya, satu atom H pada CH4 akan digantikan oleh satu atom Cl.
CH4 + Cl2     ---->  CH3Cl + HCl
            Namun, produk reaksi CH3Cl bersifat lebih reaktif dibandingkan CH4, maka reaksi akan terus berlanjut dan menghasilkan berturut-turut CH2Cl2, CHCl3, dan CCl4. oleh karena jumlah atom H yang dapat disubstitusi oleh atom Cl lebih dari 1, maka digunakan istilah monosubstitusi, disubstitusi, dan tetrasubstitusi.

0 komentar:

Poskan Komentar

Followers

Kimia MAN Klaten @ 2013. Diberdayakan oleh Blogger.