SINTESIS NITROBENZEN

I.     TUJUAN1.      Mensintesis nitrobenzene  dari benzene  dan asam nitrat.2.      Menghitung rendemen nitrobenzene yang terbentuk.

II.  TEORIBenzen merupakan senyawa aromatik paling sederhana yang pertama kali diisolasi oleh Michael Faraday pada tahun 1825 dari residu minyak yang tertimbun dalam pipa induk gas di London. Benzen merupakan suatu zat cair yang membiaskan cahaya bersifat nonpolar, tidak larut dalam air tapi larut dalam pelarut organik, seperti : dietil eter, karbon tetraklorida (CCl4), dan heksan.

Benzen digunakan sebagai pelarut, sifat benzen yang lain yaitu membentuk azeotrof dengan air Azeotrof adalah campuran yang tersuling pada susunan konstan terdiri dari 91% benzen, 9% air dan mendidih pada suhu 69,4oC. Senyawa yang larut dengan benzen mudah dikeringkan dengan menyuling azeotrof itu. Kegunaan benzen selain sebagai pelarut juga digunakan untuk pembuatan nitrobenzen teluensilena, dan lain-lain.

Molekul benzen berstruktur datar dan keenam atom C membentuk heksagol beraturan (segi enam beraturan) masing-masing atom C baru menggunakan 3 elektron valensi untuk mengadakan ikatan. Seperti diketahui orbital yang lain di atas atau di bawah bidang cincin benzen dan orbital ini ditempati oleh suatu elektron. Seperti pada radikal alil (CH2=CHCH2CH=CH2).Struktur benzen :

Benzen agak bersifat karsinogenik atau menyebabkan kanker oleh karena itu penggunaan dalam laboratorium hanya bila diperlukan saja, dalam hal ini toluen dapat digunakan sebagai pengganti. Benzen dapat dibuat dari gas batu bara dan eter, tidak bisa dioksidasi dengan permanganat biasa yang disebabkan karena benzen adalah senyawa aromatik yang paling sederhana, tidak dapat menghilangkan warna air brom, biarpun dalam mengadisi 6 atom klor atau brom.Cara pembuatan benzen :

1.    Memanaskan kalsium benzoat bersama kalsium hidroksida(C6H5COO)2Ca + Ca(OH)2             2C6H6 + CaCO3

2.    Dehidrogenasi berkatalis dari alkana-alkana yang mempunyai rantai tak bercabang 6 atom CC6H14 + C6H12 + H2              3H2 + C6H6

3.    Memanaskan etuna pada suhu 100oC – 750oC3C2H2              C6H6

Sifat-sifat benzen :1.    Berwujud cair, berwarna kuning.2.    Mudah menguap dan terbakar.3.    Berbau harum.4.    Berat jenis 0,87 g/mL.

5.    Berat molekul 78,1 g/mol.6.    Larut dalam eter, etanol, dan pelarut organik lainnya.7.    Tahan terhadap oksidasi, pada oksidasi sempurna terbentuk CO2 dan H2O.8.    Berbahaya jika mengenai kulit mata.

Nitrobenzen adalah suatu campuran organik dengan rumusan kimia C6H5NO2. Nitrobenzen ini sangat beracun, sebagian besar digunakan sebagai bahan dasar anilin dan sebagai pelarut. Aplikasi yang lebih khusus, nitrobenzen digunakan sebagai bahan kimia karet, peptisida dan segala macam hal yang berkenaan dengan farmasi. Nitrobenzen juga digunakan sebagai bahan sepatu, semir lantai, pakaian kulit, mengecat bahan pelarut dan material lain yang berfungsi menyembunyikan bau yang tak sedap.

Penitroan aromatik yang terbanyak dilakukan dengan menggunakan campuran asam nitrat dan asam sulfat peka pada suhu 50oC – 55oC. Nitrobenzen adalah racun yang jika masuk ke dalam tubuh baik melalui penguapan maupun melalui adsorbsi tubuh. Dalam senyawa nitrobenzen tak ada atom hidrogen yang dapat diganti oleh logam-logam seperti pada senyawa-senyawa nitro alifatik primer dan sekunder, karena gugus nitro terikat secara tersier, artinya pada atom C yang mengikat gugus nitro tidak ada hidrogen. Senyawa nitrobenzen dapat disuling tanpa terjadi penguraian karena gugus nitronya kuat sekali terikat.Pada sintesis nitrobenzen ini, prinsip utamanya adalah:

1.    Nitrasi, yaitu menerapkan suatu reaksi yang melibatkan pemasukan gugus nitro kedalam sebuah molekul.

2.    Subtitusi, yaitu penggantian salah satu atom atau gugus atom dalam sebuah molekul oleh atom atau gugus atom lain.

Dalam proses nitrasi yaitu proses penambahan nitrogen pada suatu senyawakarbon. Umumnya untuk membentuk suatu turunan senyawa nitro (penambahan gugus nitro), H2SO4 berfungsi sebagai katalis asam.

C6H6 + HNO3             H2SO4           C6H5NO2 + H2OSifat-sifat fisika nitrobenzen :1.    Zat cair berwarna kuning.2.    Titik didih 210,8oC.3.    Titik cair 5,7oC.4.    Indeks bias 1,5530.5.    Berat jenis 1,2037 g/mL.6.    Berat molekul 123 g/mol.

Sifat-sifat kimia nitrobenzen :1.    Nonpolar.2.    Tidak larut dalam air.3.    Mudah menguap dan terbakar.4.    Larut dalam eter.5.    Bersifat karsinogen terutama dalam keadaan uap.6.    Jika direduksi membentuk anilin.7.    Tidak dapat dioksidasi dalam larutan KMnO4 seperti alkena.8.    Tidak dapat diadisi oleh Br2, H2O dan KMnO4 bisa terjadi bila ada UV.9.    Mengalami reasi alkilasi dengan katalisator AlCl3.

Kegunaan nitrobenzen :

1.    Pembuat anilin.2.    Pembuat parfum dan sabun.3.    Pembuatan semir sepatu.4.    Pembuatan piroksilin.5.    Bahan kimia karet dan peptisida.Proses Pembuatan Nitrobenzen meliputi dua tahap :1.    Tahap pertama (tahap lambat) adalah serangkaian elektrofilik  Elektrofilik NO2

+ dihasilkan dari

reaksi :           Hasil serangan ini adalah suatu ion benzenium.

2.    Tahap kedua (tahap lambat) pelepasan H+ dengan cepat H bergabung dengan H2SO4 untuk menghasilkan kembali katalis. Dengan adanya gugus NO2

+menyebabkan cincin kurang reaktif bila dibandingkan dengan gugus metil dan halogen. Hal ini disebabkan oleh gugus NO2

+ bersifat penarik elektron. Reaksi ini bersifat eksoterm dan irreversible.

Dengan adanya gugus nitro menyebabkan cincin kurang reaktif, jika dibandingkan dengan gugus metil dan hidrogen karena gugus nitro bersifat menarik elektron. Pembuatan nitrobenzen ini adalah melalui proses nitrasi yaitu substitusi yang mudah dari hidrogen pada benzen dengan menambahkan asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat. Nitrobenzen jika dipanaskan pada suhu 200oC tidak akan mengalami perubahan apapun. Pada pembuatan nitrobenzen ini, pada saat merefluk suhunya harus tetap dipertahankan antara 50-60oC. Hal ini harus benar-benar diperhatikan. Sebab jika suhunya lebih dari 60oC maka yang akan terbentuk adalah dinitrobenzen dan trinitrobenzen. Namun jika suhunya terlalu kecil, maka nitrobenzen tidak akan terbentuk. Sifat benzen yaitu membentuk azeotrop dengan air, disamping sebagai bahan dasar pembentukan nitrobenzen.  Dalam senyawa nitrobenzen, tidak ada atom nitrogen yang dapat diganti oleh logam-logam seperti pada senyawa-senyawa nitriolifatik primer dan sekunder, karena disini gugus nitro terikat secara tersier.

Benzen adalah  senyawa kimia organik yang merupakan cairan tak berwarna dan mudah terbakar serta mempunyai bau  yang  manis dan bersifat  karsinogen.  Benzena  adalah  salah  satu komponen dalam  bensin dan merupakan  pelarut yang penting dalam dunia industri. Benzena juga digunakan untuk  bahan dasar dalam produksi  obat-obatan,  plastik, bensin,  karet buatan, serta pewarna. Dan merupakankandungan alami dalam minyak bumi. III. PROSEDUR KERJA

3.1    Alat dan Bahana.    Alat1.    Labu didih       :           tempat sampel2.    Gelas ukur       :           tabung untuk mengukur volume larutan3.    Kondensor       :           pendingin agar larutan tidak menguap4.    Erlenmeyer      :           tempat larutan5.    Gelas piala       :           tempat larutan6.    Termometer     :           alat untuk pengukur suhu7.    Penangas air    :           untuk memanaskan larutan8.    Corong pisah   :           tempat pemisahan larutan

b.    Bahan

1.    Asam nitrat pekat     : sebagai bahan dasar2.    Asam sulfat pekat    : sebagai katalis3.     Benzen                    : sebagai bahan dasar4.    Aquades                   : sebagai pelarut5.    CaCl2 kering             : untuk menarik air6.    Batu didih                : mencegah terjadinya ledakan atau bumping

3.2  Cara Kerja1.    Sediakan labu 250 ml2.    Masukkan 35 ml asam nitrat kemudian dinginkan hingga suhunya 10oC3.    Setelah dingin, masukkan asam sulfat setetes demi setetes dan jaga temperature  tetap dingin

                                                     Masukkan benzen setetes demi setetes , suhu jangan melebihi 50 oC5.    Refluk campuran selama 45-50 menit pada suhu tidak melebihi 55  oC sehingga diperoleh

campuran yang tidak homogen                                                     Tuangkan campuran kedalam air                                                     Pisahkan lapisan nitrobenzene

8.    Setelah diperoleh larutan keruh , tambahkan 5 gram CaCl2 anhidrat untuk menarik air                                                     Diperoleh cairan berwarna kuning muda jernih

10.Hitung rendemen

3.3 Skema Kerja                                                

Asam nitrat 35 mL-  dimasukkan ke dalam labu 250 mL didinginkan hingga suhunya 10oC.-  ditambah H2SO4 setetes demi setetes.-  ditambah benzen setetes demi setetes, dijaga suhunya, jangan melebihi 55oC.

Campuran-          direfluk selama 45-50 menit.

Campuran yang tidak homogen   -  dipisahkan lapisan nitrobenzen yang berada pada lapisan atas.

Larutan keruh (nitrobenzen) -  ditambah 5 gr CaCl2 untuk menarik air.

Larutan berwarna kuning (nitrobenzen)Dihitung rendemen.

3.4  Skema Alat

Keterangan :1.      Standar2.      Klem3.      Kondensora.       Air keluarb.      Air masuk4.      Termometer5.      Labu didih6.      Pemanas

IV.   PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN4.1    Perhitungan

Asam nitratv : 18 ml                    ρ : 1,4 g/ml                  Mr : 63 g/mol

n = Benzenv : 15 ml                     ρ : 0,87 g/ml               Mr :  78,1 g/mol

n = C6H6        +       HNO3                        C6H5NO2 + H2O

Mula-mula         0,167                 0,400Bereaksi           

0,167                 0,167                   0,167            0,167  Sisa                    -                         0,233                   0,167            0,167

Volume  secara teori          =                                                =   17,06 mlVolume yang dihasilkan    =   12 mlRendemen

% rendemen =  x 100%

                              =                                     = 70,34 %         

4.2     PembahasanPembuatan nitrobenzen ini melalui proses nitrasi dan substitusi dengan menggunakan bahan dasar benzen dan asam nitrat pekat, serta asam sulfat pekat sebagai katalisnya. Pada saat melakukan pencampuran asam nitrat dan H2SO4 temperatur harus dijaga agar tetap dingin (< 10oC) karena sifatnya yang sangat mudah menguap (volatil). Hal ini disebabkan karena pada temperature yang dingin  akan terjadi reaksi pendorongan elektron oleh atom oksigen pada asam nitrat ke dalam hidrogen pada asam sulfat. Sehingga memutuskan ikatan hidrogen dan terbentuk air dan gugus nitro.       Pada saat benzen dimasukkan setetes demi setetes, suhu dijaga agar tidak melebihi 55o C karena apabila suhu lebih 550 C maka benzen tidak akan terbentuk dan apabila suhu lebih 55o C yang terbentuk adalah dinitrobenzen dan trinitrobenzen. Hal ini disebabkan pada suhu yang tinggi rantai benzen mudah lepas dan dipengaruhi juga oleh keberadaan katalis yang menarik gugus hidrogen lepas dari benzen. Setelah pencampuran ini selesai, selanjutnya refluks selama 45-50 menit. Pada saat merefluks suhu harus benar-benar dijaga agar tidak lebih dari 55o C. Karena sifat benzen yang mudah menguap sebaiknya pada saat suhu 40oC refluks dihentikan untuk menghindari kenaikan suhu yang begitu cepat. Labu harus segera dikompres untuk menurunkan suhu.

Setelah refluks selesai terlihat jelas bahwa terbentuk dua lapisan atau bidang batas berwarna kuning (bagian atas). Setelah dingin pisahkan dengan menggunakan corong pisah. Setelah lapisan nitrobenzen dipisahkan, tambahkan kira-kira 5 gr CaCl2untuk menarik air dan pisahkan kembali cairan yang berwarna kekuningan tersebut dengan menggunakan corong pisah. Lalu dapat dihitung massa jenis dan rendemennya. Nitrobenzene terletak pada lapisan atas karena adanya penambahan H2SO4 menyebabkan berat jenis air lebih besar daripada berat jenis benzene

Nitrobenzen yang dapat berwarna kuning dan diperoleh sebanyak 12 mL. Secara teori nitrobenzen yang didapat seharusnya sebanyak 17,06 mL. Rendemen yang diperoleh adalah 70,34 %.

V.      KESIMPULAN DAN SARAN5.1    Kesimpulan

Dari praktikum sintesis nirobenzen dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :1.    Nitrobenzen dapat disintesis dengan bahan dasar benzen dan asam nitrat dengan asam sulfat

sebagai katalis.2.    CaCl2 kering untuk menarik air.3.    Nitrobenzen yang terbentuk berwarna kuning.4.    Volume nitrobenzen yang dihasilkan 12 mL dengan rendemen yang diperoleh adalah 70,34 %.

5.2  SaranUntuk memperoleh hasil yang maksimal maka sebaiknya :

1.    Memahami prinsip kerja dan prosedur kerja dengan baik.2.    Pencampuran zat dilakukan di dalam lemari asam, karena zat-zat yang digunakan berbahaya.3.    Larutan dikocok agar homogen.4.    Menutup larutan agar tidak menguap.

TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM1.      Mekanisme reaksi pembuatan nitrobenzen :

2.      Jika suhu percobaan melebihi 55o C :Maka yang terbentuk adalah senyawa nitrobenzen tinggi seperti dinitrobenzen dan trinitrobenzen. Namun jika suhunya terlalu kecil maka nitro benzen tidak akan terbentuk.

3.        Reaksi substitusi elektrofilik adalah penggantian oleh satu gugus atom dalam sebuah molekul oleh atom gugus yang lain

4.      Kegunaan nitrobenzen :1.        Pembuat anilin.

2.    Pembuat parfum dan sabun.3.    Pembuatan semir sepatu.4.    Pembuatan piroksilin.5.    Bahan kimia karet dan peptisida.

DAFTAR PUSTAKAHarold, Hart. 1983. Organic Chemistry. Jakarta : Erlangga.

http://www.chem-is-try.org/materi-kimia/mekanisme-reaksi-organik/subtitusi-elektrofilik1/nitrasi-dari-benzen/. (MINGGU, 01 april 2012, 13.00 WIB)

http://www.kalit.blogspot.com/2010/10/sejarah-anilin-pertama-kali-diisolasi.html. (minggu, 01 april 2012, 13.00 WIB)

http://www.merek-chemicals.com/indonesia/nitrobenzene/.(minggu,01 april 2012, 13.00 WIB)