TUGAS AKHIR KIMIA SEKOLAH 2

Sifat Alkohol, Pembuatan Alkohol, Sifat Lemak, Uji Karbohidrat, Sifat Gas

Halogen, dan Pembuatan Gas Halogen

disusun untuk memenuhi salah satu tugas yang diberikan di mata kuliah Kimia Sekolah 2

Dosen Pengampu :

Wiji, M.Si

Disusun oleh :

Mita Nurhayati

1203103

DEPARTEMEN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

BANDUNG

2015

SIFAT ALKOHOL

Pernahkah kalian menggunakan hand sanitizer ?. Hand sanitizer merupakan suatu antiseptik, artinya dapat membunuh bakteri yang ada pada tangan kita karena didalamnya terdapat suatu senyawa yang dapat membunuh bakteri, yaitu etanol. Strukturnya adalah sebagai berikut :

Gambar 1. Hand sanitizer Gambar 2. Struktur Etanol

Lalu, masih ingatkah kalian dengan suatu senyawa yang ditambahkan ke dalam radiator mobil agar airnya tidak membeku jika digunakan pada saat musim dingin? Senyawa tersebut adalah etilen glikol. Strukturnya adalah sebagai berikut :

Gambar 3. Zat antibeku radiator

Gambar 3. Struktur etilen glikol

Apakah kalian suka menggunakan lotion untuk melembabkan kulit ?. Tahukah kalian bahwa dalam lotion terdapat suatu senyawa yang disebut sebagai gliserol atau dikenal sebagai gliserin. Strukturnya adalah sebagai berikut :

Gambar 4. Lotion pelembab kulit Gambar 5. Struktur gliserol

Ketiga senyawa yang strukturnya dituliskan diatas adalah kelompok senyawa alkohol. Berdasarkan struktur diatas diketahui bahwa ketiga senyawa tersebut mengikat gugus –OH sehingga dapat disimpulkan bahwa alkohol adalah kelompok senyawa organik yang mengandung gugus fungsi berupa –OH. Alkohol dengan 1 gugus –OH disebut dengan monoalkohol sedangkan lebih dari 1 gugus –OH disebut sebagai polialkohol.

Gugus hidroksil, -OH merupakan gugus yang bersifat polar, namun gugus alkil, R, bersifat nonpolar. Hal tersebut menyebabkan sifat fisik alkohol dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu jumlah gugus hidroksil tiap molekul dan ukuran dari gugus yang bersifat nonpolar pada molekul.

Gambar 6. Bagian nonpolar dan bagian polar dalam etanol

Alkohol membentuk ikatan hidrogen antarmolekul, yang juga mempengaruhi sifat fisika dan sifat kimia.

Gambar 7. Ikatan hidrogen antarmolekul alkohol

Sifat Fisik Alkohol

a. WujudPada kondisi standar, alkohol monohidroksi dengan jumlah atom karbon antara 1-3

berupa cairan encer tidak berwarna, antara 4-9 berupa cairan kental tidak berwarna dan lebih dari 10 berupa zat padat yang tidak berwarna. Hal ini disebabkan karena interaksi antarmolekul akan semakin kuat seiring dengan bertambahnya massa molekul. Semakin panjang rantai karbon maka semakin besar interaksi antarmolekulnya sehingga berwujud semakin padat pada suhu ruang.

b. Titik DidihData Titik Didih Beberapa Monoalkohol dengan Jumlah Alkil yang Berbeda

Alkohol Struktur Massa Molekul Titik didih (°C)

Metanol CH3 – OH 32 g/mol 65Etanol CH3 – CH2 – OH 46 g/mol 78Propanol CH3 – CH2 – CH2 – OH 60 g/mol 97

Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa semakin panjang alkil yang dimiliki oleh suatu monoalkohol maka titik didihnya semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena gaya antarmolekul semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah alkil. Semakin banyak jumlah alkil maka molekul tersebut akan lebih mudah mengalami polarisasi sehingga gaya antarmolekulnya semakin kuat.

Data Titik Didih Beberapa Monoalkohol dengan Jumlah Alkil yang Sama Namun Strukturnya Berbeda

Alkohol Struktur Massa Molekul Titik didih (°C)

1-butanol(alkohol primer)

118 1-butanol(alkohol primer)

2-butanol(alkohol sekunder) 100

2-butanol(alkohol sekunder)

2-metil-2-propanol(alkohol tersier)

822-metil-2-propanol(alkohol tersier)

Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa titik didih dipengaruhi juga oleh struktur alkohol. Semakin lurus rantai karbon pada alkohol, maka titik didihnya akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena pada alkohol dengan struktur lurus, gaya antarmolekulnya lebih intensif terjadi dibandingkan dengan alkohol dengan rantai karbon bercabang.

Data Titik Didih Beberapa Alkohol dengan Jumlah Gugus –OH yang Berbeda

Alkohol Struktur Massa Molekul Titik didih (°C)Propanol CH3 – CH2 – CH2 – OH 60 g/mol 97

Propilen glikol 76 g/mol 188,2

Gliserol 92 g/mol 290

Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa semakin banyak jumlah gugu –OH yang terikat pada suatu alkohol, maka titik didihnya semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena semakin banyak gugus –OH, maka akan terjadi ikatan hidrogen yang semakin banyak sehingga untuk memutuskan interaksi tersebut diperlukan energi yang lebih tinggi.

c. KelarutanData Kelarutan Beberapa Alkohol

Alkohol Kelarutan (g/100 g air) 20 °CMetanol LarutEtanol LarutPropanol LarutButanol 7,9Pentanol 2,7Heksanol 0,59

Berdasarkan data tersebut diketahui bahwa semakin panjang alkil yang terikat pada alkohol, maka kelarutannya dalam air semakin rendah. Hal tersebut disebabkan karena semakin panjang gugus alkil maka semakin banyak bagian nonpolar dalam molekul alkohol, sehingga interaksinya dengan air menjadi semakin rendah.

SIFAT KIMIA ALKOHOL

1. Alkohol bersifat mudah terbakar2. Alkohol dapat mengalami reaksi substitusi

Substitusi menghasilkan produk dengan gugus fungsi berikatan tunggal lainnya. Alkohol membentuk suatu ester anorganik jika direaksikan dengan asam oksi anorganik, misalnya HNO3 dan H2SO4 :

Alkohol membentuk haloalkana jika direaksikan dengan asam halida.Alkohol juga dapat bereaksi dengan logam reaktif, misalnya logam Na :

2C2H5OH(l) + 2Na(s) 2C2H5ONa(g) + H2(g)3. Alkohol dapat mengalami reaksi eliminasi

Eliminasi H dan OH pada alkohol akan menghasilkan suatu alkena. Reaksi ini disebut sebagai reaksi dehidrasi.

Eliminasi 2 atom H pada alkohol memerlukan oksidator anorganik kuat.

4. Alkohol dapat mengalami reaksi esterifikasiAlkohol dapat membentuk suatu ester jika direaksikan dengan asam karboksilat. Reaksinya adalah sebagai berikut :

PEMBUATAN ALKOHOL

Beras ketan hitam dapat dibuat menjadi tape. Begitu pula singkong, yang dapat dibuat menjadi tape juga. Kedua bahan tersebut mengandung karbohidrat yang cukup tinggi. Beras ketan dan singkong yang semula tidak berasa manis setelah difermentasi oleh ragi berubah menjadi manis. Namun, jika waktu fermentasi terlalu lama maka akan tercium bau yang sangat menyengat dari tape tersebut. Bahkan, jika dimakan akan membuat kita merasa pusing. Hal tersebut disebabkan karena dalam tape sudah terkandung etanol (suatu senyawa alkohol) dari hasil fermentasi glukosa pada beras ketan dan singkong. Sehingga, proses fermentasi dapat digunakan sebagai metode untuk menghasilkan alkohol. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :

Gambar 1. Tape Ketan dan Tape Singkong

Alkohol memiliki manfaat yang cukup banyak sehingga alkohol dibutuhkan dalam jumlah yang banyak. Namun, proses peragian akan berhenti bila kadar alkohol telah mencapai 14-16%. Maka dari itu, alkohol tidak hanya diproduksi dari hasil fermentasi, melainkan dihasilkan dari beberapa proses dibawah ini.

1. Pembuatan Metanol dari Gas COMetanol merupakan anggota kelompok alkohol yang paling sederhana dan diketahui

sebagai wood alcohol karena dibuat dengan memanaskan kayu tanpa kehadiran udara. Hal tersebut menyebabkan proses pembakaran yang tidak sempurna dan hasilnya adalah gas CO. Campuran gas CO dengan H2 yang dipanaskan dengan katalis ZnO atau Cr2O3

menghasilkan metanol. Metanol dapat digunakan sebagai bahan utama sintesis senyawa organik lainnya. Reaksinya adalah sebagai berikut :

2. Hidrasi AlkenaBila suatu alkena diolah dengan air dan suatu asam kuat (sebagai katalis), maka akan

terjadi reaksi adisi, yaitu berkurangnya ikatan rangkap menjadi suatu ikatan tunggal akibat bertambahnya jumlah unsur yang menyusun senyawa tersebut. Contoh reaksinya adalah sebagai berikut :

STRUKTUR DAN SIFAT LEMAK

Minyak goreng merupakan salah satu contoh lemak. Minyak goreng merupakan campuran dari beberapa jenis lemak, salah satunya adalah triolein/gliseril trioleat dengan struktur sebagai berikut.

Selain minyak goreng, buah pala juga mengandung suatu zat yang sejenis, biasa disebut sebagai trimiristin/gliseril trimiristat. Strukturnya adalah sebagai berikut :

Berdasarkan struktur diatas dapat diketahui bahwa lemak adalah suatu ester asam lemak dengan gliserol. Satu gliserol dapat mengikat satu, dua ataupun tiga asam lemak. Struktur umumnya adalah sebagai berikut :

Gambar 1. Minyak Goreng

Gambar 3. Biji pala, mengandung

gliseril trimiristat

Gambar 5. Struktur umum lemak

Lemak Jenuh Lemak Tidak Jenuh

Sifat Lemak

1. Sifat Fisika Lemak- Lemak jenuh memiliki titik leleh tinggi sedangkan lemak tak jenuh memiliki titik leleh

rendah.Tristearin (ester gliserol dengan molekul asam stearat, suatu asam lemak jenuh) memiliki titik leleh 71oC sedangkan triolein (ester gliserol dengan molekul asam oleat, suatu asam lemak tidak jenuh) memiliki titik leleh -17oC. Hal tersebut disebabkan karena lemak jenuh memiliki rantai hidrokarbon yang lurus sehingga interaksi antarmolekulnya makin kuat dan intensif sedangkan lemak tak jenuh memiliki rantai hidrokarbon yang bengkok sehingga interaksi antarmolekulnya lebih lemah.

Gambar 6. Bentuk molekul lemak jenuh dan lemak tidak jenuh

- Umumnya lemak tidak larut dalam air, namun semua lemak larut dalam ester, kloroform atau benzena.Hal ini disebabkan karena lemak memiliki rantai alkil yang membawa sifat nonpolar. Interaksi antara gugus alkil pada lemak dengan air sangat lemah, sehingga kelarutan lemak dalam air umumnya rendah. Namun, ujung alkil pada lemak dapat berinteraksi kuat dengan pelarut nonpolar seperti kloroform atau benzena.

2. Sifat Kimia- Dapat mengalami reaksi hidrolisis

Sabun merupakan suatu garam asam lemak. Sabun bersifat basa karena sabun dihasilkan dari hidrolisis lemak oleh alkali. Hal ini menunjukkan bahwa lemak dapat mengalami reaksi saponifikasi, yaitu reaksi pembentukkan sabun. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :

Gambar 7. Reaksi Saponifikasi Lemak

Apabila lemak dibiarkan lama di udara maka akan timbul rasa dan bau yang tidak enak. Hal ini disebabkan karena lemak juga dapat mengalami hidrolisis oleh asam menghasilkan asam lemak dan gliserol. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :

Gambar 8. Reaksi Hidrolisis Lemak- Dapat mengalami reaksi halogenasi

Biasanya, orang menggunakan bilangan iodium untuk mengetahui tingkat ketidakjenuhan suatu lemak. Hal ini dilakukan dengan cara mengetahui jumlah iodium yang dapat bereaksi dengan 100 gram lemak. Prinsip yang mendasarinya adalah lemak tak jenuh dapat mengalami adisi pada ikatan rangkapnya oleh suatu halogen yang disebut sebagai reaksi halogenasi. Sehingga, ketidakjenuhan suatu lemak dapat diketahui dengan bilangan iodium. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Gambar 9. Reaksi Halogenasi Lemak

- Dapat mengalami reaksi hidrogenasiMentega dan margarin sebenarnya adalah dua hal yang berbeda. Mentega berasal dari hasil pengolahan susu namun margarin merupakan hasil pengolahan lemak tumbuhan. Lemak tumbuhan berwujud cair pada suhu ruang karena mengandung lemak yang tak jenuh. Namun, unuk membuat margarin maka lemak tumbuhan tersebut direaksikan

dengan gas hidrogen agar menjadi lemak jenuh sehingga menjadi padat. Proses ini disebut sebagai reaksi hidrogenasi. Reaksinya

Gambar 10. Margarin yang berasal dari lemak

tumbuhan

adalah sebagai berikut :

UJI KARBOHIDRAT

Urin dan darah orang yang memiliki penyakit diabetes melitus biasanya mengandung karbohidrat berupa glukosa yang lebih banyak jika dibandingkan dengan orang normal. Selain menguji gula darah dengan alat disamping, kandungan glukosa dalam urin dapat diketahui melalui uji Benedict, yaitu mencampurkan urin dan pereaksi benedict dalam suatu tabung reaksi lalu dipanaskan. Jika dalam urin terdapat glukosa, maka warna pereaksi akan berubah menjadi hijau, kuning atau merah bata tergantung kadar glukosanya.

Gambar 1. Alat uji glukosa dalam darah

Identifikasi tersebut memanfaatkan sifat glukosa yang dapat mereduksi. Pereaksi ini merupakan larutan yang mengandung CuSO4, Na2CO3 dan natrium sitrat. Glukosa akan mereduksi Cu menghasilkan endapan Cu2O yang berwarna merah bata. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Gambar 2. Uji benedict negatif (kiri)

dan uji benedict positif (kanan)

Uji Benedict hanya dapat dilakukan untuk uji gula pereduksi saja. Kita tidak dapat menggunakan pereaksi ini jika ingin mengetahui keberadaan karbohidrat secara umum ataupun karbohidrat-karbohidrat yang ingin diketahui keberadaanya dalam sampel yang kita miliki. Untuk itu, digunakan pereaksi lainnya. Beberapa pereaksi tersebut adalah sebagai berikut :

1. Uji MolischUji molisch dilakukan untuk mengetahui

keberadaan karbohidrat secara umum dalam sampel. Larutan sampel yang diuji ditambahkan larutan α-naftol dalam alkohol. Jika campuran ini ditambahkan H2SO4 pekat secara perlahan-lahan melalui dinding tabung, maka akan terbentuk senyawa berwarna ungu.

Hal tersebut disebabkan karena karbohidrat yang didehidrasi oleh H2SO4 pekat akan menghasilkan senyawa furfural yang akan mengalami reaksi dengan α-naftol membentuk senyawa berwarna ungu.

2. Uji Fehling

Uji Fehling dilakukan untuk mengidentifikasi gula pereduksi dalam suatu sampel, misalnya glukosa, fruktosa, galaktosa, maltosa dan laktosa. Pereaksi ini mirip dengan pereaksi benedict, namun pereaksi ini dapat tereduksi oleh pereduksi lain seperti asam urat ataupun kreatinin yang kemungkinan terdapat pada urin. Pereaksi ini terdiri dari dua larutan yaitu fehling A (larutan CuSO4) dan fehling B (larutan garam K-Na-tartrat dan NaOH). Dalam pereaksi ini, ion Cu2+

direduksi menjadi ion Cu+ yang dalam suasana basa akan diendapkan sebagai Cu2O yang berwarna merah bata.

Persamaan reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

3. Uji IodinPolisakarida penting seperti amilum, glikogen, dan

selulosa memiliki warna yang khas jika direaksikan dengan larutan iodin. Hal tersebut disebabkan karena dalam air, amilum dan glikogen membentuk suatu struktur heliks sehingga I2 dapat terkurung di dalam struktur tersebut. Untuk mengetahui keberadaan polisakarida-polisakarida tersebut dapat dilakukan uji iodin, yaitu dengan cara meneteskan larutan I2 ke dalam sampel yang ingin diuji.

Gambar 5. Sampel positif amilum (kiri) dan sampel negatif amilum (kanan) dalam I2

SIFAT-SIFAT UNSUR HALOGEN

Tabel 1. Sifat Fisika Unsur Halogen

Titik didih dan titik leleh halogen memiliki pola semakin besar seiring dengan bertambahnya nomor atom. Gaya antarmolekul halogen dipengaruhi oleh Mr halogen. Semakin besar Mr halogen maka semakin banyak elektron yang dimiliki oleh halogen. Semakin banyak elektron yang dimilikinya maka peluang untuk terpolarisasi juga lebih besar. Semakin mudah terpolarisasi maka gaya antarmolekulnya semakin kuat sehingga memerlukan energi yang lebih besar untuk menjauhkan antarmolekulnya. Hal tersebut menyebabkan wujud fluor dan klor merupakan gas, brom merupakan cairan dan iod merupakan padatan pada suhu ruang.

Fluor Klor

Brom iod

Gambar 2. (A) panjang ikatan molekul halogen (B) Energi ikatan molekul halogen

Panjang ikatan molekul halogen bertambah seiring dengan bertambahnya nomor atom. Hal ini disebabkan karena semakin besar nomor atom unsur halogen, jari-jari atomnya semakin besar sehingga jarak antara inti suatu atom halogen dengan inti atom halogen lainnya yang berikatan semakin besar.

Energi ikatan berkaitan dengan kereaktifan molekul halogen. Semakin kecil energi ikatan, maka semakin mudah ikatan dalam molekul halogen tersebut putus sehingga mudah bereaksi dengan senyawa lainnya. Energi ikatan molekul halogen umumnya memiliki pola semakin kecil seiring dengan bertambahnya nomor atom unsur halogen. Hal ini disebabkan karena semakin besar ukuran atom, maka jarak antara inti atom dengan elektron dari atom lainnya semakin jauh. Hal ini menyebabkan kemampuan suatu inti atom untuk menarik elektron dari atom lainnya semakin lemah sehingga energi yang dibutuhkan untuk memutuskan ikatan juga menjadi semakin kecil. Namun, terdapat pengecualian pada fluor akibat ukuran atom fluor yang kecil, sehingga jarak antar intinya sangat dekat dan menyebabkan adanya gaya tolak menolak antar inti.

Gas halogen merupakan suatu oksidator. Kekuatan oksidatornya berkurang seiring dengan bertambahnya nomor atom. Hal ini disebabkan karena semakin besar nomor atom (pada golongan yang sama) maka afinitas elektronnya semakin rendah sehingga semakin sulit untuk mengalami reaksi reduksi (penerimaan elektron).

Gambar 3. (A) Kecenderungan kekuatan oksidator pada unsur halogen. (B) Reaksi oksidasi I-

dengan oksidator Cl2

Kekuatan oksidator dapat dilihat dari potensial reduksinya. Semakin besar potensial reduksinya maka semakin mudah mengoksidasi gas halogen lainnya. Nilai potensial reduksi standarnya adalah sebagai berikut :

Berdasarkan data tersebut, diketahui bahwa F2 memiliki potensial reduksi yang paling besar.

Hal ini menyebabkan F2 dapat mengoksidasi unsur-unsur halogen yang berada dibawahnya.

Halogen bersifat reaktif, sehingga umumnya halogen ditemukan bersenyawa dengan atom lainnya. Karena halogen memiliki afinitas elektron yang cukup tinggi, maka halogen memiliki kecenderungan untuk membentuk ion negatif. Sehingga, umumnya halogen ditemukan dalam bentuk senyawa ionik.

PEMBUATAN HALOGEN

Gas F2 dapat dibuat dari elektrolisis larutan KF dan HF. Hal ini disebabkan karena F2 merupakan oksidator kuat, sehingga membutuhkan energi dari luar untuk mengalami reaksi oksidasi. Pada larutan KF dalam HF cair hanya terdapat spesi F -

yang potensial untuk mengalami oksidasi sehingga akan terjadi reaksi oksidasi F- menjadi F2. Dalam larutan tersebut terdapat ion H+ yang dapat tereduksi menjadi gas H2. Reaksi yang terjadi pada proses elektrolisis adalah sebagai berikut :

atoda : 2H+ + 2e- H2

Anoda : 2F- F2 + 2e-

2F- + 2H+ F2 + H2

Gas Cl2 dapat dibuat dari elektrolisis lelehan NaCl. Pada lelehan NaCl terdapat spesi Na+ dan Cl-. Cl- dapat mengalami reaksi oksidasi menjadi Cl2 sedangkan Na+

dapat mengalami reaksi reduksi menghasilkan logam Na. Gas klor yang terbentuk di anoda ditampung dari bagian atas sel sedangkan logam natrium yang terbentuk di katoda naik ke permukaan, karena kerapatan natrium yang lebih kecil daripada kerapatan leburan elektrolit dan dikumpulkan pada suatu kolektor. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Katoda (-) : 2Na+ + 2e- → 2Na

Anoda (+) : 2Cl- → Cl2 + 2e-

2Na+ + 2Cl– → 2Na + Cl2

Selain itu, gas Cl2 dapat diperoleh dari proses deacon. Proses ini dilakukan dengan cara mencampur HCl dengan udara lalu dialirkan melalui CuCl2 yang bertindak sebagai katalis. Reaksi terjadi pada suhu ± 430 °C dan tekanan 20 atm. Persamaan reaksinya adalah sebagai berikut :

Pada skala industri, brom diperoleh dari ekstraksi air laut. Hal ini disebabkan karena kandungan brom dalam air laut cukup besar, yaitu 70 ppm. Brom dalam air laut berada dalam bentuk Br- sehingga dioksidasi oleh gas Cl2 hingga akhirnya membentuk Br2. Selanjutnya Br2dipisahkan dari air laut melalui proses destilasi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Dalam skala industri, iodin diperoleh dengan mereaksikan NaIO3 dengan natrium bisulfit (NaHSO3). Endapan I2 yang didapat, disaring dan dimurnikan. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :