ORTO DAN PARA NITROFENOL

Tujuan

1. Mensintesis o-nitrofenol dan p-nitrofenol dari fenol dan asam nitrat melalui nitrasi

2. Memisahkan o-nitrofenol dan p-nitrofenol dengan metode distilasi uap

3. Memurnikan o-nitrofenol dan p-nitrofenol dengan metode rekristalisasi

4. Menentukan kemurnian dari o-nitrofenol dan p-nitrofenol dengan metode titik leleh

5. Menentukan rendemen dari o-nitrofenol dan p-nitrofenol

Prinsip

Nitrasi

• subtitusi elektrofilik NO2+ terhadap cincin aromatik benzena

Distilasi Uap

• proses pemisahan campuran berdasarkan perbedaan tekanan uap

• Hukum Raoult• tekanan uap parsial

sebanding dengan tekanan uap pelarut murni dikalikan fraksi molnya.

• Perbedaan Titik Didih• Suhu pada saat

kesetimbangan di antara tekanan uap senyawa dan tekanan uap campuran.

metode pemurnian kristal dengan melarutkannya pada pelarut yang berbeda karakteristik kelarutannya dengan komponen target dan pengotor.

Rekristalisasi

Kecenderungan suatu zat untuk larut dalam pelarut yang memiliki kepolaran yang relatif sama.

Like Dissolve Like

Suhu pada saat kesetimbangan antara fase padat dan cairan

Titik Leleh

Pelarut Organik lebih larut dalam pelarut panas dibandingkan pelarut dingin

Perbedaan kelarutan senyawa

organic pada pelarut panas dan

pelarut dingin

REAKSI

OH

+ OH NO2

OH

NO2

OH

NO2Fenol Asam Nitrat

+

Pembentukan Ion Nitrosonium

OH NO2 + H+

NO2+

+ OH2

OH

+ N+

OO

OH

NO2

+

OH

NO2

+

OH

NO2+

O+ H

NO2

H

OH

NO2

nitrofenolo

1)

Pembentukan o-nitrofenol

Pembentukan p-nitrofenolOH

+ N+

OO

OH

NO2

OH

NO2

OH

O2N H

OH

NO2

+

+

+

nitrofenolp

2)

TEORI DASAR

Senyawa AromatikPersyaratan Untuk Senyawa Aromatik

(Fessenden & Fessenden, 1982) :

• Siklik• Datar• Memiliki orbital p

tegak lurus bidang cincin

• Aturan Huckel• Π = 4n+2

H

H

H

H

H

H

benzene

SUBSTITUSI AROMATIK NUKLEOFILIK

Reaksi dalam mana suatu elektrofil disubstitusikan untuk satu atom hidrogen pada cincin aromatik (Fessenden & Fessenden, 1982)

Substitusi Aromatik Nukleofilik

Halogenasi

• Nitrasi

Sulfonasi

• Alkilasi – Friedel Crafts

• Asilasi – Friedel Crafts

Substitusi Kedua

Suatu benzena tersubstitusi dapat

mengalami substitusi gugus kedua

Posisi substituen kedua tergantung

pada gugus substituen pertama

yang menempel pada cincin benzen

(pengarah -o, -p atau pengarah -m)

Tabel 10.6 Efek substituen pertama terhadap substitusi kedua

Bertambahnya Aktivasi

Pengarah -o dan -p(Gugus Pengaktivasi)

Pengarah -m(Gugus Pendeaktivasi)

Bertambahnya deaktivasi

-NH2, -NHR, -NR2 -COR

-OH -CO2R

-OR -SO3H

-NHCOR -CHO

-C6H5 (aril) CO2H

-R (alkil) -CN

-X (mendeaktivasi) -NO2

-NR3+

Semua pengarah -o, -p kecuali halogen merupakan gugus aktivasi, sedangkan pengarah -m bersifat deaktivasi

Adanya gugus aktivasi menyebabkan cincin lebih mudah terbuka terhadap substitusi lebih lanjut, sebaliknya adanya gugu deaktivasi menyebabkan cincin lebih tertutup terhadap substitusi

Pada pengarah -o, -p memiliki pasangan elektron menyendiri, sedangkan pengarah -m tidak ada

Contoh reaksi substitusi kedua :Pengarah –o dan –p

Pengarah meta

OH

+ HONO 2

H 2SO 4

OH

NO2

+

OH

NO2phenol 2-nitrophenol

4-nitrophenol

NO2

H N O 3

H 2SO 4

NO2

NO2

nitrobenzene 1,3-dinitrobenzene

ALAT DAN BAHAN

ALAT

Corong buchnerGelas KimiaGelas UkurHeating mantleKaca arlojiKlem Labu ErlenmeyerPenangas airPeralatan distilasi uapStatif Termometer

BAHAN

Akuades Asam kloridaAsam nitratFenolKarbon aktifn-heksana

Rangkaian Alat

Sifat fisik dan kimia

Asam nitrat (HNO3)

Titik didih : 121° CTitik leleh : -41 ° C

Cairan bening dan sedikit beruap,larut dalam air,korosif

Aquades(H2O)

Mr : 18 Titik didih : 100 ° C

Titik leleh : -Tidak berbau,tidak

berwarna,berbentuk cairan,polar

Fenol(C6H5OH)Mr : 94,11

Titik didih : 182 ° CTitik leleh : 42 ° C

Mudah larut dalam air,tidak berwarna

Hexanes(C6H14)

Mr : 86,18Titik didih : 68 ° CTitik leleh : -95 ° C

Cairan tidak berwarna,larut dalam dietil eter dan aseton ,tidak larut

dalam air ,volatil

Asam klorida(HCl)

Titik didih : 108,58 ° CTitik leleh : -62,25 ° CTidak berwarna,asam

kuat,korosif,larut dalam air,berabau tajam

Asam Nitrat 30%

Masukkan dalam tabung reaksi sebanyak 3,3 mLMasukkan termometerDinginkan di dalam penangas es (5-10˚C)Tambahkan fenol 80% perlahan 1 mLBiarkan campuran pada suhu ruang selama 30 menit

Lapisan semi solid organik

Cuci dengan 10 mL airBuang lapisan atas campuranCuci dengan 2 x 10 mL airDekantasi larutan

Lapisan Organik Lapisan Air

Prosedur dan Pembahasan

Asam Nitrat pekat

Tambahkan akuades

pelarut dan donor proton yang akan bereaksi dengan HNO3, membentuk elektrofil NO2

+

Penambahan fenol ke dalam campuran asam nitrat dan air dilakukan pada suhu yang rendah, sekitar 7oC, karena:1. Ea sebanding dengan suhu.

Suhu yang tinggi akan menghasilkan p-nitrofenol sebagai produk utama.

2. Menghindari oksisdasi fenol karena asam nitrat yang akan menghasilkan ester nitrat.

3. Reaksi antara asam nitrat dengan fenol bersifat eksoterm dan dapat menimbulkan ledakan jika dilakukan pada suhu ruang.

Agar reaksi berjalan sempurna sehingga produk yang dihasilkan jumlahnya maksimal

Terbentuk dua lapisan:Atas : lapisan airBawah : lapisan organik

menghilangkan ion nitrat dan fenol yang tidak bereaksi membentuk produk

Lapisan Organik

Masukkan dalam labu dasar bulat berisi 15 mL airTambahkan batu didihDistilasi

Distilat kuning Residu hitam

TampungSaring dengan corong buchner

Kristal

Tambahkan heksanaRekristalisasiSaring

Filtrat

Tambahkan 5 mL airTambahkan 0,3 mL HClTambahkan 0,3 g karbon aktifPanaskanCampurSaring

Filtrat coklat tua

Biarkan pada suhu ruangDinginkan dalam penangas es

Kristal o-nitrofenol

TimbangHitung rendemenUji titik leleh

Hasil

Dinginkan pada penangas es

Kristal p-nitrofenol

TimbangHitung rendemenUji titik leleh

Hasil

Produk orto dan para-nitrofenol dapat dipisahkan satu sama lain dengan metode distilasi uap. Hal ini disebabkan:•Isomer orto tidak larut dalam air, namun terbawa uap air•Selama proses distilasi, isomer orto tidak terurai•Isomer orto memiliki tekanan uap yang tinggi pada suhu sekitar titik didih campuran, sedangkan tekanan uap isomer para lebih rendah dibandingkan isomer orto•Isomer orto dan para memiliki massa molekul relatif tinggi

o-nitofenol bersifat volatil karena ikatan hidrogennya intramolekular dan menyebabkan terjadinya asosiasi disepanjang molekul

OH

N+

O

O-- - - - - -

Ikatan Hidrogen Intramolekular

Pada saat distilasi yang perlu diperhatikan adalah :•Jumlah air dalam labu didih adalah tiga perempat bagaian agar uap air cukup selama proses distilasi berlangsung.•Penggunaan batu didih agar tidak terjadi bumping.•Kondensor tidak dialiri air agar distilat o-nitrofenol tidak mengkristal di dalam kondensor.•Distilat ditampung di labu Erlenmeyer dalam penangas es agar segera membentuk kristal.

n-heksana dipilih karena:•Tidak bereaksi dengan kristal o-nitrofenol•Volatile•Titik didih lebih rendah (68,7oC) dari titik leleh Kristal o-nitrofenol

Pada p-nitrofenol yang terjadi adalah ikatan hidrogen intermolekular

OH N+

O

O- OH N

+

O

O-

- - - - - -

Ikatan Hidrogen Intermolekular

Kristal p-ortofenol tidak terbentuk, karena1. Lapisan organik yang masih

menempel di dinding labu erlenmeyer dan dinding corong pisah sehingga mengurangi jumlah kristal para yang mungkin terbentuk.

2. Saat rekristalisasi, kondisi larutan tidak tepat jenuh sehingga kristal isomer sulit terbentuk.

3. Suhu sistem yang tidak dijaga antar 55-85˚C karena pada rentang suhu tersebut isomer para memiliki kelarutan yang cukup tinggi dalam air sehingga dapat dipisahkan ketika penyaringan.

Menghilangkan pengotor

Mengapa rendemen yang terbentuk sedikit?

1. Terbentuknya polinitrasi dan oksidasi fenol sehingga reaksi menjadi

tidak regioselektif

2. Masih banyak lapisan organik yang menempel di dinding labu

erlenmeyer dan di dinding corong pisah karena sifat lapisan organik

yang berminyak sehingga menyulitkan pembilasan.

3. Terbentuknya kristal o-nitrofenol dalam kondensor

HASIL PENGAMATAN

ZAT PERLAKUAN HASILHNO3 70% • Diambil

15mL• Diencerkan

dengan akuades hingga 35mL

HNO3 30%

HNO3 30% • Diambil 3,3mL

• Dimasukan ke tabung reaksi

• Disimpan dalam penangas es

• Ditambah 1mL fenol

T=50-100cLapisan semisolid

Lapisan semisolid

• Dibiarkan pada suhu ruang

• Ditambah 10mL air

• Dipisahkan • Dicuci

dengan 2x10mL air

Larutan menjadi kehitamanTerbentuk 2 fase larutan

Lapisan Organik

ZAT PERLAKUAN HASILLapisan Organik

• Dimasukan ke labu dasar bulat, ditambah 15mL air dan batu didih

• Didistilasi

Distilat Kuning

Distilat Kuning • Ditampung dalam Erlenmeyer diatas penangas es

Kristal kuning orto nitrofenol

Kristal kuning • Ditambahkan n-heksana

• Direkristalisasi,disarng

• Dikeringkan , ditimbang

• Diukur titik lelehnya

Kristal orto nitrofenol murni

m=0,7456 gTL= 43,90-49,40c

ZAT PERLAKUAN HASILResidu hitam • Ditambah

5mL air, 0,3mL HCl pekat, 0,3 g karbon aktif

• Dipanaskan

• Disaring dan didinginkan

Tidak terbentuk para nitrofenol

PERHITUNGAN

• Pengenceran asam nitrat(V1.N1)HNO3 70% =(V2.N2)HN03 30%

V1. 70% = 35mL. 30% V1 = 20mL

• Perhitungan konsentrasi HNO3 30%M= = = 6,6190 M

• Perhitungan konsentrasi fenolM= = 9,3508 M

Stoikiometri Mol HNO3= M. V

= 6,6190 M . 3,2mL = 21,8427 mmol= 21,8427 . 10-3 mol

• Mol fenol = M.V = 9,3508M. 1mL= 9,2508 mmol= 9,3508. 10-3 mol

M 9,3508.10-3 21,8427.10-3 - -

R 9,3508.10-3 9,3508.10-3 9,3508.10-3

9,3508.10-3

S - 12,4919.10-3 9,3508.10-3 9,3508.10-3

Massa ortonitrofenol• Teoritis:

m= n.Mr = 9,3508.10-3mol. 139,11 g/mol = 1,3008g

• Praktis:m= 0,7356g

%rendemen= .100%= 56,55%

KESIMPULAN

O- dan P- Nitrofenol dapat disintesis dari fenol dan asam nitrat melalui reaksi nitrasi

O- dan P- Nitrofenol dapat dipisahkan dengan metode distilasi

O- dan P- Nitrofenol dapat dimurnikan dengan metode rekristalisasi

Kemurnian O- Nitrofenol dapat ditentukan berdasarkan titik lelehnya yaitu 43,9-49,40c

rendemen dari O- Nitrofenol dapat ditentukan sebesar 56,55%

DAFTAR PUSTAKA•Fessenden, R. J. & Fessenden, J. S. 1982. Kimia Organik. Diterjemahkan oleh A. H. Pudjaatmaka. Erlangga. Jakarta

•Solomons, T. G. & Fryhle, C. B. 2011. Organic Chemistry. Jonh Willey & Sons, Inc. Hoboken.