ESTERIFIKASI

BAB I

PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Reaksi esterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dengan reaksi langsung antara suatu asam karboksilat dengan suatu alkohol. Suatu reaksi pemadatan untuk membentuk suatu  ester disebut esterifikasi. Esterifikasi dapat dikatalis oleh kehadiran ion H⁺. Asam belerang sering digunakan sebagai suatu katalisator untuk reaksi ini. pada skala industri, etil asetat diproduksi dari reaksi esterifikasi antara asam asetat (CH₃COOH) dan etanol (C₂H₅OH) dengan bantuan katalis berupa asam sulfat (H₂SO₄).

          Alkil alkanoat atau ester adalah sebuah asam karboksilat mengandung gugus COOH dan pada sebuah ester hidrogen pada gugus ini digantikan dengan sebuah gugus hidrokarbon dari berbagai jenis. Gugus ini bisa berupa gugus alkil seperti metil atau etil, atau gugus yang mengandung sebuah cincin benzen seperti fenil. Ester dapat terhidolisis dengan pengaruh asam membentuk alkohol dan asam karboksilat. Reaksi hidrolisis tersebut merupakan kebalikan dari pengesteran. Disini senyawa karbon mengikat gugus fungsi –COOR adalah alkil alkanoat. Ester diturunkan dari alkohol dan asam karboksilat. Untuk ester turunan dari asam karboksilat paling sederhana, nama-nama tradisional digunakan, seperti format, asetat, dan propionat.

          Ester diturunkan dari asam karboksilat dengan mengganti gugus OH dengan gugus OR (R adalah gugus alkil atau aril). Ester merupakan senyawa organik yang bersifat netral, tidak bereaksi dengan logam Na dan PCl₃. Rumusnya : RCOOR’ dimana R dan R’ adalah gugus organik

          Ester yang terdiri dari asam-asam yang berat molekul rendah dan alkohol merupakan senyawa-senyawa cair yang tidak berwarna, sedikit larut dalam air dengan bau semerbak, dan mudah menguap. Ester dari beberapa asam karboksilat dengan rantai panjang terdapat secara alamiah didalam lemak, lilin, dan minyak

1.2         Tujuan Praktikum

·         Mempelajari reaksi esterifikasi

·         Membuat etil asetat dalam skala labor

BAB II

                                               TINJAUAN PUSTAKA      

2.1     Ester

Ester adalah suatu senyawa organik yang terbentuk melalui penggantian satu (atau lebih) atom hidrogen pada gugus hidroksil dengan suatu gugus organik (biasa dilambangkan dengan R'). Asam oksigen adalah suatu asam yang molekulnya memiliki gugus -OH yang hidrogennya (H) dapat menjadi ion H⁺ .

Gugus Fungsional Ester (R–COOR’) adalah senyawa yang dapat dianggap turunan dari asam karboksilat dengan mengganti ion hidrogen pada gugus hidroksil oleh radikal hidrokarbon. Gugus –OH dari gugus karboksil diganti oleh gugus –OR’. Dalam ester, R dan R’ dapat sama atau berbeda (Anwar, 1994).

Ester dapat terhidrolisis dengan pengaruh asam membentuk alkohol dan asam karboksilat. Reaksi hidrolisis tersebut merupakan kenalikan dari pengesteran. Ester diturunkan dari alkohol dan asam karboksilat. Untuk ester turunan dari asam karboksilat paling sederhana, nama-nama tradisional digunakan, seperti format, asetat, dan propionat ).

Ester atau alkil alkanoat, adalah senyawa turunan alkana dengan gugus fungsi -COO- dan rumus umum C_nH_2nO_2. Ester merupakan salah satu senyawa yang istimewa karena dapat ditemukan baik di buah-buahan, lilin, dan lemak. Ester juga memiliki bau yang harum sehingga banyak dimanfaatkan oleh manusia dalam berbagai bidang. Ester diberi nama alkil alkanoat, dimana alkil adalah gugus karbon yang terikat pada atom O (gugus R’) dan alkanoat adalah gugus R-COO-

Gambar 2.1 Rumus Umum Ester

2.1.1 Sifat Fisika Ester

Ester memiliki beberapa senyawa dengan rumus molekul yang berbeda, dengan perbedaan rumus molekul tersebut maka sifat fisika ester juga berbeda. Sifat fisika dari beberapa ester dapat dilihat pada tabel di bawah ini

Tabel 2.1 Sifat Fisika Ester

Rumus Molekul	Nama	Mr	Titik Didih (°C)	Titik Beku (°C)	Aroma
HCOOCH3	Metil metanoat	60	-99	32	-
HCOOCH2CH3	Etil metanoat	74	-80	54	Rum
CH3COOCH3	Metil etanoat	74	-98	57	-
CH3COOCH2CH3	Etil etanoat	88	-84	77	-
CH3CH2COOCH3	Metil propanoat	88	-88	80	-
CH3CH2COOCH2–CH3	Etil propanoat	102	-74	99	-
CH3CH2CH2COOCH3	Metil butanoat	102	-85	102	Apel
CH3CH2CH2COOCH2CH3	Etil butanoat	116	-101	121	Nanas
CH3COO(CH2)4CH3	Propanil etanoat	130	-71	148	Pisang
CH3COOCH2CH2CH(CH3)2	Isopropil etanoat	130	-79	142	Pir

Umumnya senyawa ester memiliki sifat fisika sebagai berikut :

1.    Molekul ester bersifat polar.

2.    Titik didih ester terletak antara keton dan eter dengan massa molekul relatif yang hampir sama.

3.    Ester dengan massa molekul relatif rendah larut dalam air.

4.    Ester dengan sepuluh karbon atau kurang berupa cairan yang mudah menguap dan baunya enak seperti buah-buahan.

2.1.2  Sifat Kimia Ester

a. Hidrolisis

Hidrolisis ester akan menghasilkan asam karboksilat dan alkohol. Contohnya :

Gambar 2.2 Reaksi Hidrolisis

b. Reaksi dengan Amonia

Reaksi dengan amonia menghasilkan amida dan alkohol. Contohnya :

Gambar 2.3 Reaksi Amonia

c. Reaksi dengan pereaksi Grignard

Reaksi dengan grignard membentuk keton. Contohnya :    

Gambar 2.4 Reaksi dengan Pereaksi Grignard

d.  Reduksi

Reaksi ester dengan katalis tembaga (II)  oksida dan tembaga (II)  kromat akan menghasilkan alkohol primer. Contohnya :

Gambar 2.5 Reaksi ester dengan katalis tembaga (II)  oksida dan tembaga (II)  kromat

2.2         Esterifikasi

Esterifikasi adalah reaksi pengubahan dari suatu asam karboksilat dan alkohol menjadi suatu ester dengan menggunakan katalis asam. Reaksi ini juga disebut esterifikasi Fischer. Ester adalah suatu senyawa yang mengandung gugus -COOR dengan R dapat berbentuk alkil maupun aril. Suatu ester dapat dibentuk dengan reaksi esterifikasi berkatalis asam. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi dapat balik (reversible) 

 

Gambar 2.6 Reaksi Eterifikasi

          Laju esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung terutama pada halangan sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Kuat asam dari asam karboksilat hanya memainkan peranan kecil dalam pembentukan ester. Untuk alasan sterik, urutan  reaktivitas alkohol untuk reaksi esterifikasi adalah metanol  > alkohol 1^o > alkohol 2^o > alkohol 3^o

Pada percobaan pembuatan etil asetat ini, mula-mula gugus karbonil asam asetat di protonasi oleh katalis asam (gugus H⁺). Dimana pada percobaan ini digunakan H_2­SO₄ pekat sebagai katalis. Tampak bahwa penambahan katalis dilakukan secara perlahan-lahan sambil didinginkan dan di kocok. Penambahan perlahan-lahan asam ini bertujuan agar campuran cepat homogen dan untuk menghindari terjadinya degradasi campuran beraksi (asam asetat dengan etanol),  kemudian juga bertujuaan untuk menghindari hal-hal yang tidak di inginkan (misalnya H₂SO₄ menguap),  mengingat bahwa sifat reaksi H₂SO₄ yang eksoterm

Proses proronasi sangat dibutuhkan dalam reaksi ini, karena dapat menaikan muatan positif pada muatan atom karbon karbonil. Karena tanpa adanya H⁺, oksigen yang terikat pada atom C karbonil memiliki keelektronegatifan yang besar sehingga adanya efek imbas indeks dapat menyebabkan C karbonil berkurang keelektronegatifannya karena O akan cendrung memberikan elektronegatifan. Tetapi dengan adanya protonasi pada oksigen karbonil menyebabkan oksigen lebih cenderung memberikan elektron pada H⁺ sehingga muatan positif dari karbon karbonil meningkat dan menyebabkan keadaan yang baik penyerangan nukleofilik. Dimana yang bertindak sebagai gugus nukleofilik disini adalah gugus OH dari etanol. Gugus OH merupakan gugus masuk yang  baik sehingga akan menyerang karbon karbonil pada asam asetat yang telah terprotonasi 

2.3         Etil Asetat

Etil Asetat adalah senyawa organik dengan rumus CH₃CH₂OC(O)CH₃ atau CH₃COOC₂H₅. Senyawa ini merupakan ester dari etanol dan asam asetat. Senyawa ini berwujud cairan, tak bewarna tetapi memiliki aroma yang khas

Etil asetat merupakan pelarut polar menengah yang mudah menguap, tidak beracun dan tidak higrokopis. Etil asetat dapat melarutkan air hingga 30% dan larut dalam air hingga kelarutan 8% pada suhu kamar. Kelarutannya meningkat pada suhu yang lebih tinggi, namun senyawa ini tidak stabil dalam air mengandung basa atau asam

Etil asetat dapat dihidrolisis pada keadaan asam atau basa yang menghasilkan asam asetat dan etanol kembali.

Sifat fisika dari etil asetat, sebagai berikut :

a.       Nama sistematis                        : Etil etanoat, etil asetat

b.      Rumus molekul             : C₄H₈O₂

c.       Massa molar                  : 88,12 gr/mol

d.      Densitas dan fase          : 0,897 gr/cm³, cairan

e.       Titik lebu                      : -83,6 °C (189,55 K)

f.       Titik didih                     : 77,1 °C (350,25 K)

Sedangkan sifat kimia dari etil asetat, sebagai berikut:

a.       Pelarut polar menengah yang volatil.

b.      Tidak beracun.

c.       Tidak Higroskopis.

2.3.1   Bahan Baku Etil Asetat

a.         Asam Asetat

Asam Asetat adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C₂H₄O_2, rumus ini sering ditulis CH₃COOH. Asam Asetat murni disebut Asam Asetat glasial adalah cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16,7°C. Asam Asetat merupakan salah satu Asam Karboksilat paling sederhana, setelah Asam Format. Larutan Asam Asetat dalam air merupakan Asam lemah, dirumah Asam Asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air .

Tabel 2.2 Sifat fisika dan kimia asam asetat

Sifat Fisik Dan Kimia
Rumus molekul Massa molar Penampilan Titik lebur Titik didih Asam asetat Reaksi dengan Alkohol	CH3COOH 60,05 gr / mol Bening 16,5 °C 118,1°C Asam lemah. Ester

b.    Etanol

Etanol adalah alkohol sejenis cairan dengan rumus molekul C₂H₅OH yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, Etanol dapat digunakan sebagai pelarut. Berbagai bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Contohnya adalah pada farfum, perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan

Tabel 2.3 Sifat fisika dan kimia etanol

Sifat Fisik dan Kimia Etanol
Rumus molekul Massa molar Titik didih Penampilan Viskositas Keasaman (pka) Densitas	C2H5OH 46,07 gr/mol 78,4 °C Bening 1,200 CP (20 °C) 15,9 0,789 gr/cm3

c.    Asam Sulfat

Adapun katalis yang digunakan dalam proses pembuatan Etil Asetet ialah Asam Sulfat dengan rumus molekul H₂SO₄, dimana kegunaannya untuk mempercepat suatu reaksi kimia dalam proses pembuatan ini (Respati, 1986).

Tabel 2.4 Sifat Fisika dan Kimia Asam Sulfat

Sifat Fisik dan Kimia
Rumus molekul Massa molar Densitas Titik lebur Bentuk	H2SO4 98,078 gr/mol 1,84 gr/cm3 - Bening

2.4         Destilasi

Destilasi merupakan proses pemisahan dua atau lebih komponen zat cair berdasarkan pada titik didih. Secara sederhana destilasi dilakukan dengan memanaskan atau menguapkan zat cair lalu uap tersebut didinginkan kembali supaya jadi cair dengan bantuan kondensor. Prinsip dasar dari destilasi adalah pemisahan suatu campuran atau komponen zat berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen tersebut. Titik didih disini dipengaruhi oleh interaksi antar molekul pelarut dan zat terlarut. Titik didih pelarut akan meningkat ketika ditambahkan zat terlarut, hal ini disebabkan karena bertambahnya interaksi antar molekul dari pelarut dan zat terlarut. Ketika dipanaskan, zat pelarut akan mendidih terlebih dahulu karena ikatan antar molekul pelarut merupakan interaksi yang lebih lemah dari interaksi pelarut dan zat terlarur dengan demikian didapatkan pemisahan zat terlarut dari pelarutnya

2.5         Refluks

Refluks adalah salah satu metode dalam ilmu kimia utuk mensintesis suatu senyawa. Baik organik maupun anorganik. Umumnya digunakan untuk memisahkan senyawa-senyawa yang mudah menguap atau volatil. Pada kondisi ini jika dilakukan pemanasan biasa pelarut akan menguap sebelum reaksi berjalan sampai selesai. Refluks dilakukan untuk mempercepat reaksi dengan jalan pemanasan tetapi tidak akan mengurangi jumlah zat yang ada

 

   Refluks ini bisa dimasukkan dalam macam-macam destilasi walau pada prinsipnya agak berkelainan. Dimana pada umumnya reaksi-reaksi senyawa organik adalah lambat. Maka campuran reaksi perlu dipanaskan tetapi biasanya pemanasan akan menyebabkan penguapan baik pereaksi maupun hasil reaksi. Karena itu agar campuran tersebut reaksinya dengan cepat, dengan jalan pemanasan tetap jumlahnya rekasinya dilakukan secara refluks

BAB III

                                         METODOLOGI PERCOBAAN

                                                      

3.1       Alat-Alat yang Digunakan

1.      Labu didih dasar bulat

2.      Penangas air

3.      Kondensor Leibig

4.      Hot plate

5.      Erlenmeyer

6.      Gelas piala

7.      Corong pisah

8.      Gelas ukur

9.      Termometer

10.  Statip dan klem

11.  Lemari asam

12.  Corong

13.  Spatula

14.  Piknometer

3.2       Bahan-Bahan yang Digunakan

1.      Etanol (C₂H₅OH 96 %)

2.      Asam sulfat pekat

3.      Asam asetat

4.      Na₂CO₃ 20 %

5.      CaCl₂ anhidrat

3.3       Prosedur Percobaan

1.    Etanol 87,4 mL, 56,71 mL asam asetat, dan beberapa butir batu didih dimasukkan ke labu didih dasar bulat.

2.    Tambahkan asam sulfat pekat 10 mL dengan hati-hati, labu digoyang sempurna sambil didinginkan didalam air.

3.    Labu kemudian disambungkan dengan kondensor refluks terbalik yang telah dirangkai terlebih dahulu, kemudian larutan tersebut direfluks selama 70 menit.

4.    Setelah proses refluks selesai, campuran hasil reaksi tadi didestilasi sampai didapat destilat pada suhu 74-76 °C Proses destilasi dihentikan jika tidak ada lagi destilat yang menetes.

5.    Lapisan ester dicuci dengan larutan Na₂CO₃ 20% di dalam corong pisah. Buang lapisan bawah. Sedangkan lapisan atas merupakan etil asetat.

6.    Etil asetat yang didapat dikeringkan dengan 10 gram CaCl₂ anhidrat di dalam gelas piala dan aduk dengan spatula. Setelah itu saring dengan kertas saring.

3.4              Rangkaian Alat

Gambar 3.1 Rangkaian alat refluks (Respati, 1986).

Gambar 3.2 Rangkaian alat destilasi (Respati, 1986).

BAB IV

HASIL DAN  PEMBAHASAN

4.1       Hasil Pengamatan

·      Volume CH₃COOH                                     : 56,71 mL

·      Volume C₂H₅OH                                         : 87,4 mL

·      Volume H₂SO₄                                                           : 10 mL

·      Lama proses refluks                                                : 70 menit

·      Suhu                                                            : 74-76 °C

·      Densitas etil asetat                                       : 0,801 gr/mL

·      Volume etil asetat sebelum dicuci               : 18 mL

·      Volume etil asetat setelah dicuci                 : 12 mL

·      Densitas literatur                                         : 0,89 gr/mL

4.2       Pembahasan

   Reaksi esterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dengan reaksi langsung antara suatu asam karboksilat dengan suatu alkohol. Suatu reaksi pemadatan untuk membentuk suatu ester disebut esterifikasi. Esterifikasi dapat dikatalis oleh kehadiran ion H⁺. Asam belerang sering digunakan sebagai suatu katalisator untuk reaksi ini. pada skala industri, etil asetat diproduksi dari reaksi esterifikasi antar asam asetat (CH₃COOH) dan etanol (C₂H₅OH) dengan bantuan katalis berupa asam sulfat (H₂SO₄)

            Destilasi merupakan proses pemisahan dua atau lebih komponen zat cair berdasarkan pada titik didih. Secara sederhana destilasi dilakukan dengan memanaskan atau menguapkan zat cair lalu uap  tersebut didinginkan kembali supaya jadi cair dengan bantuan kondensor. Prinsip dasar dari destilasi adalah pemisahan suatu campuran atau komponen zat berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen tersebut. Titik didih disini dipengaruhi oleh interaksi antar molekul pelarut dan zat terlarut.

   Senyawa etil asetat yang dibuat dalam percobaan ini adalah ester dari etanol dan asam asetat. Untuk memperoleh hasil reaksi yang banyak maka diusahakan agar reaksi cenderung bergeser  ke arah produk yaitu dengan cara reaktan dibuat berlebih yang dalam percobaan ini etanol dibuat berlebih ketika direaksikan dengan asam asetat.

Dalam percobaan  ini, dimasukkan 87.4 mL etanol dan 56.71 mL asam asetat, serta beberapa butir batu didih ke dalam labu didih dasar bulat. Batu didih merupakan benda yang kecil, bentuknya tidak rata dan berpori yang biasanya dimasukkan ke dalam cairan yang dipanaskan. Batu didih sederhana biasa dibuat dari pecahan-pecahan kaca, keramik maupun batu kapur, selama bahan tersebut tidak bisa larut dalam cairan yang dipanaskan. Fungsi penambahan batu didih ada 2, yaitu untuk meratakan panas sehingga panas menjadi homogen pada seluruh bagian larutan dan untuk menghindari titik lewat didih. Pori-pori dalam batu didih akan membantu penangkapan udara pada larutan dan melepaskannya ke permukaan larutan. Tanpa batu didih, maka larutan yang dipanaskan akan menjadi superheater pada bagian tertentu (Rahman, 2012).

Kemudian ditambahkan katalis asam, yaitu asam sulfat pekat sebanyak 10 ml dan campuran menjadi berwarna putih bening. Penambahan katalis dilakukan secara perlahan-lahan sambil didinginkan dan digoyangkan. berguna untuk mempercepat reaksi dan menurunkan energi aktivasi yang dilakukan dalam lemari asam. Namun, penggunaan katalis yang berlebihan harus dibatasi, karena produk dapat kembali ke reaktan. Labu didih yang berisi larutan tersebut didinginkan di dalam air yang terdapat pada panangas air dan sambil digoyangkan. Hal ini dimaksudkan agar labu didih tidak pecah,  karena terjadi reaksi eksoterm.

Selanjutnya campuran di dalam labu ini disambungkan dengan kondensor refluk terbalik dan direfluks selama 70 menit pada suhu 74-76 °C. Maksud dari refluks terbalik ialah larutan yang menguap dari labu didih akan masuk ke kondensor, dan akan kembali lagi ke labu didih. Pada saat refluks suhu harus benar-benar dijaga konstan pada rentang 74-76^oC, karena apabila suhu terlalu rendah maka reaksi tidak akan sempurna dan jika suhu terlalu tinggi, maka etanol akan menguap, karena titik didih etanol adalah 78,3℃.

Kemudian dilanjutkan dengan destilasi sehingga di dapat destilat tetap pada suhu 74-76^oC. Proses destilasi dihentikan saat tidak ada lagi destilat yang menetes. Proses destilasi ini bertujuan memisahkan etil etanoat (etil asetat) dengan air, katalis, sisa asam dan sisa etanol untuk mendapatkan etil asetat murni.

Selanjutnya, campuran hasil destilasi dimasukkan  kedalam corong pisah untuk memisahkan lapisan airnya. Karena air (H₂O) merupakan hasil samping dari reaksi esterifikasi. Etil asetat dan H₂O memiliki perbedaan titik didih (air : 100°C sedangkan etil asetat : 77,1°C). Sehingga destilat (etilasetat) yang memiliki titik didih rendah akan keluar terlebih dahuludan ditampung didalam erlenmeyer.

Setelah itu, larutan etil asetat tersebut dicuci dengan Na₂CO₃ 20% sebanyak 10 gr  pada corong pemisah. Penambahan ini dimaksudkan untuk mengekstraksi sisa asam dalam larutan etil asetat karena Na₂CO₃ memiliki kemampuan untuk mengekstrak sisa asam menghasilkan garam natrium yang larut dalam air.

Dari hasil percobaan didapat dua lapisan, lapisan atas merupakan etil asetat, sedangkan lapisan bawahnya merupakan garam natrium yang larut dalam air dan kemudian lapisan bawah ini di buang.

Densitas etil asetat dari hasil percobaan adalah 0,801 gr/mL sedangkan densitas teoritis etil asetat adalah 0,897 gr/mL. Perbedaan densitas etil asetat percobaan dan teoritis sangat kecil, ini disebabkan oleh masih adanya kandungan air didalam etil asetat, selain itu penggunaan alat ukur yang kurang teliti, sehingga mempengaruhi keakuratan hasil.

Kemudian dilakukan perhitungan rendemen hasil etil asetat dengan mengurangkan volume etilasetat yang didapat dengan volume etil asetat stoikiometri dan dibandingkan dengan volume etil asetat stoikiometri, lalu dikali 100%. Sehingga diperoleh hasil rendemen sebesar 12,24%.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1       Kesimpulan

1.            Volume etil asetat sebelum dicuci adalah 18 mL

2.            Volume etil asetat setelah dicuci adalah 12 mL

3.            Rendemen etil asetat yang diperoleh adalah 12,24%

5.2       Saran

1       Untuk melakukan destilasi, alat harus dipasang dengan baik agar tidak mempengaruhi percobaan

2.      Pengaturan suhu harus lebih teliti

3.      Saat menggunakan lemari asam praktikan diharapkan menggunakan masker dan sarung tangan untuk menghindari kecelakaan praktikum

LAMPIRAN B

PERHITUNGAN

Densitas asam asetat   =

1,058   =

1,058 v            = 60

v = 56,71 ml

Densitas etanol                        =

0,789 =

0,789 v = 69

 v = 87,45 ml

%Rendemen =

=

= 12,24 %

Densitas percobaan =

=

= 0,801

LAMPIRAN C

DOKUMENTASI

		Gambar C 1. Alat – alat Esterifikasi						Gambar C 2. Proses Refluks
				Gambar C 3. Proses Destilasi