I. HARI DAN TANGGAL PRAKTIKUM Senin, 15 Februari 2021 II. JUDUL PRAKTIKUM Esterifikasi (Etil Asetat) III. TUJUAN PRAKTIKUM Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan mampu untuk : 1. Memahami reaksi esterifikasi asam karboksilat dan alkohol. 2. Memahami rangkaian proses sintesis etil asetat. 3. Menentukan rendemen etil asetat hasil reaksi. IV. PRINSIP DASAR Prinsip percobaan esterifikasi didasari pada reaksi pembentukan ester yang diperoleh dari reaksi antara asam karboksilat dengan suatu alkohol dengan bantuan katalis asam yaitu asam sulfat. V. DASAR TEORI A. Asam Asetat Asam asetat merupakan senyawa kimia asam organik yang dikenal dengan asam cuka. Asam asetat dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Rumus ini sering ditulis dengan bentuk CH3COOH. Asam asetat murni adalah cairan higrokopis tak berwarna dan memiliki titik beku 16,7oC. Asam asetat merupakan hasil olahan makanan melalui fermentasi. Fermentasi glukosa secara anaerob menggunakan khamir Saccharomyces cerevicae menghasilkan etanol. Fermentasi etanol secara aerob menggunakan bakteri Acetobacter aceti menghasilkan asam asetat (Wusnah, 2010). Asam asetat atau asam etanoat adalah senyawa organik yang termasuk dalam golongan asam karboksilat dengan gugus fungsinya adalah : Gambar 5.1 Gugus Fungsi Asam Karboksilat (Triharto, 2010) Sedangkan rumus kimia dari asam asetat sendiri adalah : Gambar 5.2 Struktur Asam Asetat (Triharto, 2010) Asam asetat adalah monoprotic acid yang lemah, sehingga hanya sebagian kecil ion saja yang dapat terdisosiasi dalam air dan reaksi ini ada kesetimbangan yang dapat bergeser ke kiri atau ke kanan tergantung pada kondisi dari reaksi. Proses terdisosiasinya asam asetat dalam air dapat digambarkan seperti berikut : Gambar 5.3 Reaksi Disosiasi Asam Asetat dalam Air (Triharto, 2010) Tabel 5.1 Sifat Fisika Asam Karboksilat Parameter Kadar Bentuk Berat Molekul Titik didih Titik lebur Densitas Keterangan 99,5% Cairan tak berwarna 60 kg/mol 117,87oC 16,6oC 1,049 kg/L (Sumber : Harjanto, 2012) Tabel 5.2 Sifat Kimia Asam Karboksilat Reaksi Penyabunan Hasil Asam asetat bereaksi dengan menghasilkan natrium asetat. soda kaustik CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Esterifikasi Asam asetat bereaksi dengan alkohol menghasilkan ester. CH3COOH + C5H11OH ↔ CH3COOC5H11 + H2O (Sumber : Harjanto, 2012) Karakteristik dari asam karboksilat dapat dilihat pada Tabel 5.3. Bau dari asam karboksilat sangat tidak enak dan gugus OH- pada asam karboksilat tidak berperilaku seperti basa ion hidroksida OH-. Hal ini terjadi karena oksigen memiliki sifat keelektronegatifan yang tinggi sehingga dengan adanya dua atom oksigen pada asam karboksilat akan membantu membawa ekstra muatan negatif yang menyebabkan atom hidrogen terdisosiasi. Hal inilah yang menyebabkan asam karboksilat berperilaku seperti asam dan tidak seperti basa seperti pada Gambar 5.2 (Triharto, 2010). Tabel 5.3 Karakteristik Asam Karboksilat Parameter Polaritas gugus fungsi Ikatan Hidrogen Kelarutan dalam air Titik leleh dan titik didih Karakteristik Karena adanya ikatan polar O-H dan C=O maka asam karboksilat adalah senyawa polar. Ikatan hidrogen antara Asam karboksilat molekul juga kuat dan ikatan hidrogen ini juga terjadi antara asam karboksilat dengan air. Asam karboksilat yang berat molekulnya rendah sangat larut dalam air dan solubilitasnya akan semakin turun dengan bertambahnya jumlah atom karbon. Ikatan hidrogen yang kuat antar molekul menyebabkan titik leleh dan titik didih dari asam karboksilat sangat tinggi. (Sumber : Triharto, 2010) Gambar 5.4 Terdisosiasinya Asam Karboksilat Membentuk H+ (Triharto, 2010) B. Etanol Etanol merupakan salah satu produk penting dalam bidang kesehatan dan energi, dapat dibuat menggunakan metode fermentasi atau biasa juga disebut dengan peragian, yaitu proses perubahan kimia dalam suatu substrat organik yang dapat berlangsung karena aksi katalisator biokimia, yaitu enzim yang dihasilkan oleh mikroba-mikroba hidup tertentu, terjadi karena aktifitas mikroba penyebab fermentasi pada substrat organik sesuai. Fermentasi dapat menyebabkan perubahan sifat bahan pangan, sebagai akibat dari pemecahan kandungan-kandungan bahan pangan tersebut (Fardiaz, 1992). Terjadi perubahan kimia dari zat organik karena mikroorganisme penyebab fermentasi bereaksi dengan substrat organik yang sesuai dengan pertumbuhannya (Buckle, 1985). Tabel 5.4 Sifat Fisika dan Kimia Etanol Parameter Bentuk Warna Titik didih Viskositas Keterangan Cair Tidak berwarna 78,3oC pada 1013 hPa 1,2 mPa pada 20oC (Sumber : LKDB UE No. 1907/2006) C. Asam Sulfat Asam sulfat merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat merupakan senyawa kimia yang paling banyak diproduksi dibandingkan dengan senyawa kimia lain. Kegunaan utamanya antara lain; pemrosesan biji mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan pengilangan minyak. Asam sulfat juga biasa dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan pupuk, bahan peledak, detergen, zat warna, insektisida, obat-obatan, plastik, baja, dan baterai. Asam sulfat murni yang tidak diencerkan, tidak dapat ditemukan secara alami di bumi oleh karena sifatnya yang higroskopis (kemampuan zat menyerap molekul air). Reaksi antara asam sulfat dengan air sangat eksotermis sekali. Karena afinitasnya terhadap air ini, asam sulfat pekat dapat digunakan untuk menghilangkan air dari zat lain (Pudjaatmaka, 1992). Tabel 5.5 Sifat Fisika Asam Sulfat Parameter Berat molekul Keterangan 98,08 kg/kmol Fase Cair Densitas (25oC) 1,8357 kg/liter Titik didih 274oC pada 1 atm Titik leleh 10,31oC pada 1 atm (Sumber : Prihatini, 2011) Tabel 5.6 Sifat Kimia Asam Sulfat Reaksi Sulfoning agent Sulfatasi Sulfamatasi Netralisasi Pembuatan Eter Hasil Mengganti hidrogen pada reaksi organik R – H + HO → SO3H + H2O Pembentukan gugus –OSO2OH pada karbin CH=CH + HOSO2 → CHCHOSOOH Penggabungan –SOOH dengan nitrogen NH2CONH2 + H2SO4 + H2O → 2NH2SO2OH + CO2 Dengan basa membentuk garam dan air H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O Dengan alkohol membentuk eter dan air H2SO4 + 2C2H2OH → C2H5OC2H5 + H2O + SO3 (Sumber : Prihatini, 2011) D. Natrium Karbonat Natrium karbonat yang juga dikenal sebagai soda cuci dan soda abu yang memiliki rumus kimia Na2CO3, ialah garam natrium dari asam karbonat yang mudah larut di dalam air. Bentuk senyawa ini murni ialah berwarna putih, bubuk tanpa warna yang mampu menyerap embun dari udara, punya rasa alkalin atau pahit, dan membentuk larutan alkali yang kuat. Natrium karbonat dapat diperoleh dengan cara diekstrak dari abuabu tanaman yang tumbuh di tanah yang kaya akan natrium. Selain itu, dapat disintesis dalam jumlah yang besar dari garam natrium klorida ataupun batu kapur dengan metode Solvay. Dapat juga dibuat dengan proses Leblanc, proses Hou, proses solvay dan lainnya. Produksi natrium karbonat dapat dibuat dengan cara memanaskan natrium bikarbonat yang akan menghasilkan air dan karbon dioksida. Reaksi tersebut adalah : 2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 (Zumdahl, 2009). Pada esterifikasi Na2CO3 berfungsi untuk menetralkan destilat sehingga produk yang terbentuk memiliki pH=7. Natrium karbonat digunakan untuk aplikasi sebagai berikut (Zumdahl, 2009) : a. Pengendalian hama : Dapat digunakan untuk membunuh kecoa. b. Digunakan sebagai bio-pestisida. c. Cat dan korosi penghapusan. d. Digunakan sebagai pH balancer. e. Digunakan sebagai fungisida yang efektif. f. Digunakan untuk memadamkan kebakaran kecil yang disebabkan oleh minyak atau listrik. g. Digunakan sebagai antasida untuk mengobati gangguan pencernaan asam dan mulas. h. Digunakan sebagai bahan dalam beberapa obat kumur dan pasta gigi. i. Digunakan sebagai deterjen untuk menghilangkan teh atau kopi noda atau untuk menghilangkan bau dari pakaian. E. Kalsium Klorida Kalsium dengan rumus molekul CaCl2 sering juga disebut Kalsium (II) klorida, dan Kalsium diklorida. Senyawa ini memiliki nama IUPAC yaitu calcium chloride yang biasanya berguna dalam penurunan titik beku, pengolahan air, medis, sterilisasi hewan, sumber ion kalsium, pengering, dan proses industri.Senyawa ini berbentuk serbuk putih, yang bersifat higroskopis dan tidak berbau. Kalsium klorida ini larut dalam CH3COOH, alkohol, etanol, metanol, aseton, dan piridin. Tetapi tidak larut dalam NH3 cair, DMSO, CH3COOC2H5. Kalsium klorida dijumpai sebagai hidrasi padat dengan rumus umum CaCl2(H2O)x dengan nilai x = 0, 1, 2, 4, dan 6. Senyawa ini terutama digunakan untuk penghilang es dan pengendali debu. Karena garam anhidrat yang higroskopis dan digunakan sebagai desikan. Kalsium klorida larut dalam air menghasilkan klorida dan kompleks logam akuo [Ca(H2O)6]2+, yang merupakan sumber kalsium "bebas" dan ion klorida bebas. Penjelasan ini menggambarkan fakta bahwa larutan ini bereaksi dengan sumber fosfat menghasilkan endapan kalsium fosfat (Alfionita, 2019). Tabel 5.7 Sifat Fisika Kimia Kalsium Klorida Parameter Titik leleh Keterangan 1045 K – 1048 K Massa molar 110,98 gr/mol Bau Tidak berbau Densitas 2,15 gr/cm3 Penampilan Kelarutan dalam air Serbuk putih, higroskopis 74,5 gr/100 ml (20oC) (Sumber : Alfionita, 2019) F. Reaksi Esterifikasi Reaksi esterifikasi adalah suatu reaksi antara asam karboksilat dan alkohol membentuk ester. Turunan asam karboksilat membentuk ester asam karboksilat. Ester asam karboksilat ialah suatu senyawa yang mengandung gugus -COOR dengan R dapat berupa alkil maupun aril. Esterifikasi dikatalisis asam dan bersifat dapat balik (Fessenden, 1982). Reaksi esterifikasi mengkonversi asam lemak bebas yang terkandung di dalam trigliserida menjadi metil ester. Namun, membentuk campuran metil ester dan trigliserida. Reaksi esterifikasi menurut Van Gerpen (2004) ditunjukkan pada reaksi dibawah ini. FFA + methanol → methyl ester + water Reaksi esterifikasi berkatalis asam berjalan lebih lambat, namun metode ini lebih sesuai untuk minyak atau lemak yang memiliki kandungan asam lemak bebas relatif tinggi. Karena, dari bentuk reaksi di atas, FFA yang terkandung di dalam trigliserida akan bereaksi dengan methanol membentuk metil ester dan air. Jadi, semakin berkurang FFA, metanol akan berekasi dengan trigliserida membentuk metil ester. Laju reaksi esterifikasi sangat dipengaruhi oleh struktur molekul reaktan dan radikal yang terbentuk dalam senyawa antara. Data tentang laju reaksi serta mekanismenya disusun berdasarkan karakter kinetiknya, sedangkan data tentang perkembangan reaksi dinyatakan sebagai konstanta kesetimbangan (Van Gerpen, 2004). Laju esterifikasi asam karboksilat tergantung pada halangan sterik dalam alkohol dan asam karboksilat. Kekuatan asam dari asam karboksilat hanya mempunyai pengaruh yang kecil dalam laju pembentukan ester. Secara umum laju reaksi esterifikasi mempunyai sifat sebagai berikut (Arita, 2008) : 1. Alkohol primer bereaksi paling cepat, disusul alkohol sekunder, dan paling lambat alkohol tersier. 2. Ikatan rangkap memperlambat reaksi. 3. Asam aromatik (benzoat dan p-toluat) bereaksi lambat, tetapi mempunyai batas konversi yang tinggi. 4. Makin panjang rantai alkohol, cenderung mempercepat reaksi atautidak terlalu berpengaruh terhadap laju reaksi. G. Mekanisme Reaksi Esterifikasi Esterifikasi adalah suatu reaksi ionik yang merupakan gabungan dari reaksi adisi dan reaksi penataan ulang eliminasi. Gambar 5.5 Reaksi Esterifikasi (Tarigan, 2009) Asam anorganik yang digunakan sebagai katalis akan menyebabkan asam karboksilat mengalami konjugasi sehingga asam konjugat dari asam karboksilat tersebutlah yang akan berperan sebagai substrat. Struktur konjugasi asam karboksilat adalah sebagai berikut : Gambar 5.6 Struktur Konjugasi Asam Karboksilat (Tarigan, 2009) Asam karboksilat akan beresonansi hibrid : Gambar 5.7 Resonansi Hibrid Asam Karboksilat (Tarigan, 2009) Dengan demikian mekanisme reaksi esterifikasi antara asam karboksilat dengan alkohol menurut Davidek adalah sebagai berikut : Gambar 5.8 Mekanisme Esterifikasi (Tarigan, 2009) Pada esterifikasi menggunakan asam karboksilat dan alkohol, mekanisme yang terjadi yaitu melalui reaksi berikut (Fessenden, 1982) : 1. Tahap pertama Tahapan awal terjadi protonasi pada oksigen yang terikat pada karbonil (C=O) oleh ion hidrogen dari alkohol yang digunakan. Akibatnya diperoleh karbokation yang bermuatan positif dan menghasilkan struktur resonansi membuat gugus C=O karbonil menjadi elektrofil yang stabil. 2. Tahap Kedua Selanjutnya, karbon dari gugus C=O karbonil memungkinkan terjadinya penyerangan nukleofil dari etanol (melalui atom oksigen). Akan terjadi transfer proton dari intermediet yang terbentuk ke gugus OH dari asam karboksilat awalnya. Akibatnya terbentuk muatan positif pada oksigen dan menyebabkan terjadinya pelepasan molekul H2O sebagai produk samping. 3. Tahap Akhir Tahap terakhir yang terjadi yaitu deprotonasi H+ yang akan terlepas kembali sehingga terbentuk ikatan rangkap antara C dengan O dan terbentuklah produk ester yang diinginkan. Dari proses terjadinya esterifikasi ini dapatlah diketahui bahwa proses pembuatan ester dapat terjadi dengan disintesis melalui beberapa jalur sintesis yang bergantung dari prekursor yang digunakan. Bahan yang digunakan dapat berupa asam karboksilat, asil klorida, ataupun anhidrida asam dengan reaktan lainnya yang berupa alkohol (Fessenden, 1982). Reaksi esterifikasi dipengaruhi oleh beberapa variabel, antara lain (Fessenden, 1982) : 1. Suhu. Hal ini lantaran sifat dari reaksi eksotermis, dan suhu dapat mempengaruhi harga konstanta kecepatan reaksi. 2. Perbandingan zat pereaksi. Dimana sifatnya yang reversible, maka salah satu perekatan harus di buat berlebih agar optimal saat pembentukan ester. 3. Pencampuran. Dengan adanya pengadukan pada saat pencampuran, molekul-molekul pereaktan dapat mengalami tumbukan yang lebih sering sehingga reaksi dapat berjalan secara optimal. 4. Katalis. Keberadaan katalisator dalam reaksi bisa mempercepat jalannya suatu reaksi. Kereaktifan katalis tergantung pada jenis dan konsentrasi yang digunakan. 5. Waktu reaksi. Apabila waktu bereaksi lama maka kesempatan molekul-molekul pertumbukan semakin sering. Adapun untuk beragam manfaat serta contoh dalam pengaplikasian reaksi esterifikasi ini, antara lain adalah sebagai berikut (Fessenden, 1982) : 1. Industri Tekstil Jika selama ini kita mengenal istilah poliester sebagai bahan atau kain tekstil itu merupakan senyawa ester yang saling berpolimerisasi membentuk polimer berupa poliester. Poliester memiliki banyak sekali kegunaan dalam kehidupan manusia seperti sebagai bahan pakaian. Dalam industri, pembuatan poliester diawali melalui reaksi esterifikasi yang melibatkan etilen glikol dengan asam benzena 1,4dikarboksilat yang kemudian melalui reaksi polimerisasi akan menghasilkan rantai polimer berupa poliester. Meskipun digolongkan sebagai reaksi polimerisasi, namun reaksi ini juga termasuk ke dalam esterifikasi karena melibatkan pembentukan produk ester dari alkohol dan juga asam karboksilat turunannya. 2. Industri Makanan Dalam industri makanan, esterifikasi juga mengambil peranan penting. Senyawa ester merupakan senyawa yang banyak terkandung dalam buah-buahan ataupun sayuran dimana senyawa ini memiliki peran sebagai pembuat aroma dalam buah-buahan tersebut. Dalam industri, membuat ester sintetik sebagai aroma makanan dinilai lebih menguntungkan dibandingkan harus mengekstrak atau mengisolasi minyak ester dari buah buahan tersebut. Oleh karena itu reaksi esterifikasi juga diperlukan dalam industri ini dalam membuat senyawa ester dari asam karboksilat yang memiliki rantai pendek dengan alkohol yang juga memiliki rantai pendek. Aplikasi dari senyawa yang dihasilkan yaitu sebagai esens ataupun penyedap makanan. Contoh senyawa ester yang dihasilkan yaitu isoamil asetat sebagai aroma pisang, amil butirat sebagai aroma jambu, propil butirat sebagai aroma mangga, oktil asetat sebagai aroma jeruk, amil valerat sebagai aroma apel, dan butil butirat sebagai aroma nanas. 3. Industri Farmasi Ester merupakan senyawa yang memiliki kegunaan dan aplikasi yang sangat luas, salah satunya adalah dalam bidang farmasi. Senyawa aspirin merupakan senyawa ester yang memiliki nama asli yaitu asam asetil asetat. Pembuatan senyawa aspirin ini melibatkan reaksi yang tidak lain yaitu esterifikasi dimana prekursor awal berupa asam salisilat akan direaksikan dengan anhidrida asam asetat menghasilkan suatu ester berupa asam asetil asetat. Meskipun bukan berupa alkohol, namun asam salisilat merupakan senyawa multifungsi yang dapat berperan sebagai alkohol. Hal itu karena senyawa ini memiliki gugus hidroksil (OH) yang terikat dalam strukturnya sehingga dapat berperan sebagai pengganti alkohol dalam reaksi esterifikasi. Hasil reaksi ini yaitu aspirin yang memiliki banyak kegunaan dalam bidang medis seperti penghilang nyeri, rasa sakit, demam, peradangan, dan lain lain. H. Destilasi Destilasi merupakan istilah lain dari penyulingan, yakni proses pemanasan suatu bahan pada berbagai temperatur, tanpa kontak dengan udara luar untuk memperolah hasil tertentu. Penyulingan adalah perubahan bahan dari bentuk cair ke bentuk gas melalui proses pemanasan cairan tersebut, dan kemudian mendinginkan gas hasil pemanasan, untuk selanjutnya mengumpulkan tetesan cairan yang mengembun (Adani, 2017). Hal-hal yang mempengaruhi proses destilasi adalah jenis larutan, volume larutan, suhu, waktu destilasi, dan tekanan. Hasil dari proses destilasi disebut dengan destilat yaitu larutan hasil destilasi yang sudah terkondisi yang berada di penampung yang telah tersedia (Adani, 2017). 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 (Adani, 2017). 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 terlarut dengan demikian didapatkan pemisahan zat terlarut dari pelarutnya (Hedricson, 1988). I. Ester Ester merupakan salah satu senyawa derivat asam karboksilat dimana gugus hidroksilnya (-OH) digantikan oleh gugus alkoksi (-OR) dari alkohol. Senyawa yang dikategorikan sebagai derivat asam karboksilat adalah senyawa-senyawa yang apabila dihidrolisis akan menghasilkan asam karboksilat. Contoh derivat asam karboksilat selain ester adalah halida asam, anhidrida asam, amida, serta nitril. Halida asam merupakan derivat yang paling reaktif karena mempunyai gugus pergi yang baik. Kebanyakan ester merupakan zat yang berbau enak dan menyebabkan cita rasa dan harum dari banyak buah-buahan dan bunga. Senyawa ester juga memiliki hubungan sintetik dengan senyawa lain. Diantaranya ester dapat dibuat dari senyawa anhidrida asam, asam karboksilat, ataupun halida asam. Selain itu, dari senyawa ester dapat dihasilkan senyawa asam karboksilat, amida, polyester, ester lain, dan alkohol (Ali, 2008). J. Etil Asetat Etil asetat adalah senyawa organik dengan rumus CH3COOCH2CH3. Senyawa ini merupakan ester dari etanol dan asam asetat. Senyawa ini berwujud cairan tak berwarna, dan memiliki aroma khas. Senyawa ini sering disingkat EtOAc, dengan Et mewakili gugus etil dan OAc mewakili asetat. Etil asetat diproduksi dalam skala besar sebagai pelarut. Etil asetat adalah pelarut polar menengah yang volatil (mudah menguap), tidak beracun, dan tidak higroskopis. Etil asetat merupakan penerima ikatan hidrogen yang lemah, dan bukan suatu donor ikatan hidrogen karena tidak adanya proton yang bersifat asam yaitu hidrogen yang terikat pada atom elektronegatif seperti flor, oksigen, dan nitrogen. Etil asetat dapat melarutkan air hingga 3%, dan larut dalam air hingga kelarutan 8% pada suhu kamar. Kelarutannya meningkat pada suhu yang lebih tinggi. Namun demikian, senyawa ini tidak stabil dalam air yang mengandung basa atau asam. Etil asetat disintesis melalui reaksi esterifikasi Fischer dari asam asetat dan etanol dan hasilnya beraroma jeruk (perisa sintesis), biasanya dalam sintesis disertai katalis asam seperti asam sulfat (Carey, 1993). CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O Reaksi di atas merupakan reaksi reversible dan menghasilkan suatu kesetimbangan kimia. Oleh sebab itu, rasio hasil dari reaksi di atas menjadi rendah jika air yang terbentuk dapat dipisahkan dari air dengan menggunakan aparatus Dean-Stark. Etil asetat dapat dihidrolisis pada keadaan asam atau basa menghasilkan asam asetat dan etanol kembali. Katalis asam seperti asam sulfat dapat menghambat hidrolisis karena berlangsungnya reaksi kebalikan hidrolisis yaitu esterifikasi Fischer yang tinggi biasanya digunakan basa kuat dengan proporsi stoikiometris, misalnya natrium hidroksida. Reaksi ini menghasilkan etanol dan natrium asetat, yang tidak dapat bereaksi lagi dengan etanol (Abraham, 2010). CH3COOC2H5 + NaOH → C2H5OH + CH3COONa Etil asetat adalah cairan jernih, tak berwarna, berbau khas yang biasa digunakan sebagai penambah cita rasa. Dibandingkan dengan etanol, etil asetat memiliki koefisien distribusi yang lebih tinggi dibanding etanol termasuk kelarutannya dalam gasoline. Selain dari penggunaannya sebagai pelarut, etil asetat dapat berfungsi sebagai bahan aditif untuk meningkatkan bilangan oktan pada bensin serta dapat berguna sebagai bahan baku kimia serba guna (Hart, 1983). Tabel 5.8 Sifat Fisika Etil Asetat Parameter Berat molekul Boiling point Flash point Melting point Suhu kritis Kelarutan dalam air Keterangan 88,1 kg/kmol 77,1oC -4oC -83,6oC 250,1oC 7,7% berat 20oC (Sumber : Prihatini, 2011) Tabel 5.9 Sifat Kimia Etil Asetat Parameter Keterangan Diammonolisis Menghasilkan asetamida; CH3COOC2H5 + NH3 → CH3CONH2 + C2H5OH Esterifikasi Bereaksi dengan etil benzoate membentuk etil benzoil; C6H6COOC2H5 + CH3COOC2H5 → C6 - H6 – CO CH2 – COO - C2H5 (Sumber : Prihatini, 2011) Etil asetat disintesis melalui reaksi esterifikasi Fischer dari asam asetat dan etanol, biasanya disertai katalis asam seperti asam sulfat. Katalis asam sulfat dapat menghambat hidrolisis karena berlangsungnya reaksi kebalikan hidrolisis yaitu esterifikasi Fischer (Clark, 2007). Etil asetat mempunyai ciri-ciri sebagai berikut (Pine, 1998) : 1. Tidak beracun dan tidak terhigrokopis. 2. Merupakan pelarut polar menengah yang volatil (mudah menguap). 3. Dapat melarutkan air hingga 3%, dan larut dalam air hingga kelarutan 8% pada suhu kamar. 4. Merupakan penerima ikatan hidrogen yang lemah dan bukan suatu donor ikatan hidrogen. 5. Kelarutannya meningkat pada suhu yang lebih tinggi. Namun demikian, senyawa ini tidak stabil dalam air yang mengandung basa atau asam. VI. ALAT DAN BAHAN VI. 1 ALAT No. 1. Nama Alat Satu Set Perangkat Peralatan Refluks yang terdiri dari : Statif dan klem Kaki tiga Kawat kasa Pemanas bunsen (+Spiritus) Labu alas bulat Termometer Kondensor Adaptor penyambung Erlenmeyer / Wadah Penampung Destilat 2. Satu Set Perangkat Peralatan Destilasi Sederhana yang terdiri dari : Statif dan klem Kaki tiga Kawat kasa Pemanas bunsen (+Spiritus) Labu alas bulat Termometer Kondensor Adaptor penyambung Beaker Glass / Wadah Penampung Destilat Gambar 3. Gelas ukur 4. Corong Kaca 5. Stopwatch 6. Pipet Tetes 7. Selang Air 8. Ember 9. Batu Didih 10. Corong Pisah 11. Kertas Lakmus 12. Pipet volume + Filler VI. 2 BAHAN No. Nama Bahan 1. Etil Alkohol 2. Asam Asetat Glasial 3. Asam Sulfat Pekat 4. Natrium Karbonat Gambar 5. Magnesium Sulfat Anhidrat / Kalsium Klorida Anhidrat 6. Air Es VII. PROSEDUR KERJA Menyiapkan peralatan esterifikasi. 15 mL etil alkohol dan 17 mL asam asetat glasial. Dimasukkan ke dalam labu alas bulat. Dikocok ad homogen. 2 mL asam sulfat pekat. Ditambahkan pada labu alat bulat dan dipanaskan (refluks) selama 2 jam. Kemudian didinginkan. Mengubah posisi kondensor untuk destilasi. Dimasukkan batu didih ke dalam labu alas bulat tersebut. Didestilasi larutan sampai residu di dalam labu tersisa beberapa mL. Hasil penyulingan ditampung dalam erlenmeyer. Hasil penyulingan didinginkan dalam rendaman air es. Ditambahkan natrium karbonat ke dalam erlenmeyer. Larutan diperiksa dengan kertas lakmus biru hingga netral. Larutan dipindahkan ke corong pisah. Lapisan bawah pada corong pisah dibuang. Ditambahkan 5-6 g Magnesium Sulfat Anhidrat / Kalsium Klorida Anhidrat Dekantasi etil asetat yang di dapatkan dan ditampung di labu destilasi. Dimasukkan batu didih ke dalam labu alas bulat tersebut. Larutan didestilasi pada suhu 77-78°C Hasil destilat dikumpulkan. Hasil destilat diukur volumenya dan dihitung rendemennya. VIII. HASIL PERCOBAAN VIII. 1 Data Esterifikasi Tabel 8.1 Esterifikasi Etil Asetat Parameter Volume Etanol Volume Asam Asetat Glasial Volume Asam Sulfat Pekat Volume Destilat (Etil Asetat) Sebelum Warna Sesudah Sebelum Aroma Sesudah Hasil 15 mL 17 mL 2 mL 11 mL Bening(tidak berwana) Bening(tidak berwana) Bau khas alkohol dan cuka (menyengat) Bau seperti balon tiup (menyengat) (Sumber : Jurnal Sementara Pribadi) VIII. 2 Rendemen Etil Asetat (% Destilat) Volume Awal = VEtanol + VAs.Asetat Glasial + VAs.Sulfat Pekat = 15 mL + 17 mL + 2 mL = 34 mL Volume Akhir = 11 mL % Rendemen = % Rendemen = % Rendemen = 𝟑𝟐, 𝟑𝟓% Volume Akhir (mL) Volume Awal (mL) 11 mL 34 mL x 100% x 100% VIII. 3 Reaksi Esterifikasi Pembuatan Etil Asetat CH3CH2OH + CH3COOH Etanol + Asam Asetat Asam Sulfat CH3COOCH2CH3 + H2O → → Etil Asetat + Air IX. PEMBAHASAN Esterifikasi adalah pembentukan ester dengan mereaksikan alkohol dan asam karboksilat dengan katalis asam. Reaksi ini sering 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 reversible (Hart, 1983). Reaksinya adalah sebagai berikut : (Sumber : Hart, 1983) Dalam praktikum esterifikasi dilakukan percobaan esterifikasi dengan bahan etil yang direaksikan dengan asam asetat dengan katalis asam sulfat. Reaksi esterifikasi etil asetat adalah sebagai berikut : CH3CH2OH + CH3COOH Asam Sulfat → CH3COOCH2CH3 + H2O Pada percobaan ini diawali dengan pemanasan campuran asam asetatalkohol dengan menggunakan refluks. Sebelum dipanaskan, ke dalam campuran tersebut ditambahkan beberapa butir batu didih. Batu didih merupakan benda yang kecil, bentuknya tidak rata, dan berpori, yang biasanya dimasukkan ke dalam cairan yang sedang dipanaskan. Biasanya, batu didih terbuat dari bahan silika, kalsium karbonat, porselen, maupun karbon. Batu didih sederhana bisa dibuat dari pecahan-pecahan kaca, keramik, maupun batu kapur, selama bahan-bahan itu tidak bisa larut dalam cairan yang dipanaskan. Fungsi penambahan batu didih diantaranya untuk meratakan panas sehingga panas menjadi homogen pada seluruh bagian larutan. Pori-pori dalam batu didih akan membantu penangkapan udara pada larutan dan melepaskannya ke permukaan larutan (ini akan menyebabkan timbulnya gelembung-gelembung kecil pada batu didih). Tanpa batu didih, maka larutan yang dipanaskan akan menjadi superheated pada bagian tertentu, lalu tiba-tiba akan mengeluarkan uap panas yang bisa menimbulkan letupan/ledakan (bumping). Batu didih tidak boleh dimasukkan pada saat larutan akan mencapai titik didihnya. Hal ini dikarenakan dapat terbentuk uap panas dalam jumlah yang besar secara tiba-tiba. Sehingga, bisa menyebabkan ledakan ataupun kebakaran. Jadi, batu didih harus dimasukkan sebelum larutan itu mulai dipanaskan. Jika batu didih akan dimasukkan di tengah-tengah pemanasan (dikarenakan pada sebelum pemanasan tidak dimasukkan batu didih), maka suhu larutan harus diturunkan terlebih dahulu. Selain diberi tambahan batu didih. Pada campuran asam asetat-alkohol juga diberi 2 mL asam sulfat pekat. Asam sulfat pekat di sini berfungsi sebagai katalis yang digunakan untuk mempercepat reaksi. Katalis asam sulfat dalam reaksi esterifikasi adalah katalisator positif karena berfungsi untuk mempercepat reaksi esterifikasi yang berjalan lambat. Penambahan katalis dilakukan secara perlahan dan dikocok, di mana hal ini bertujuan agar campuran cepat homogen dan untuk menghindari terjadinya degradasi campuran beraksi (asam asetat dengan etanol), kemudian juga bertujuan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan (misalnya H2SO4 menguap), mengingat bahwa sifat reaksi H2SO4 yang eksoterm. Penambahan asam sulfat sebagai katalis untuk mempercepat reaksi karena reaksi antara asam sulfat dengan air (proses esterifikasi menghasilkan etil asetat dan air) adalah reaksi eksoterm yang kuat. Air yang ditambahkan asam sulfat pekat akan mampu mendidih, sehingga suhu reaksinya akan tinggi. Makin tinggi suhu reaksi, makin banyak molekul yang memiliki tenaga lebih besar atau sama dengan tenaga aktivasi, hingga makin cepat reaksinya. Katalis akan menyediakan rute agar reaksi berlangsung dengan energi aktivasi yang lebih rendah sehingga nilai konstanta kecepatan reaksi (k) akan semakin besar, sehingga kecepatan reaksinya juga semakin besar. Selain itu, karena asam sulfat pekat mampu mengikat air (higroskopis), maka untuk reaksi esterifikasi setimbang yang menghasilkan air, asam sulfat pekat dapat menggeser arah reaksi ke kanan (ke arah produk), sehingga produk yang dihasilkan menjadi lebih banyak. Proses pencampuran asam asetat-alkohol dilakukan dengan menggunakan refluks karena refluks digunakan untuk mempercepat reaksi dengan jalan pemanasan tetapi tidak akan mengurangi jumlah zat yang ada. Dikarenakan campuran tersebut berupa campuran senyawa organik dimana pada umumnya reaksi-reaksi senyawa organik terjadi begitu lambat, sehingga jika campuran dipanaskan dengan cara biasa akan menyebabkan penguapan baik pereaksi maupun hasil reaksi. Oleh sebab itu, agar campuran tersebut reaksinya dapat berlangsung cepat dan jumlah zat dalam campuran tidak berkurang, maka dilakukan pemanasan menggunakan refluks selama ± 2 jam. Proses refluks ini juga bertujuan untuk menghomogenkan larutan. Selain itu refluks juga berfungsi untuk memutuskan ikatan rangkap dari karbon karbonil dengan oksigen (C–O) sehingga akan memudahkan gugus OH (sebagai Nu-) untuk menyerang karbon karbonil. Dengan kata lain produk etil asetat yang diinginkan dapat diperoleh dalam jumlah besar. Setelah proses refluks selesai, larutan lalu didinginkan beberapa menit dan kemudian dilanjutkan dengan proses destilasi. Proses destilasi ini digunakan untuk memisahkan antara senyawa etil asetat yang merupakan produk utama dengan air atau dengan kata lain untuk mendapatkan etil asetat murni. Hasil dari proses destilasi akan menetes melalui ujung alat ke dalam gelas erlenmeyer (wadah penampung destilat). Saat proses destilasi berlangsung harus selalu dijaga agar suhu yang tercantum pada termometer ± 77°C. Hal ini dikarenakan produk lain dari reaksi esterifikasi adalah H2O yang dapat dipisahkan dengan destilat karena antara air dan etil asetat memiliki perbedaan titik didih yang cukup besar (air : 100°C sedangkan etil asetat : 77°C). Sehingga destilat (memiliki titik didih rendah akan keluar terlebih dahulu) adalah etil etanoat (etil asetat). Destilat yang dihasilkan didinginkan di dalam air rendaman es, kemudian diberi sejumlah kecil Na2CO3. Penambahan ini berfungsi agar menetralkan hasil destilasi yang dihasilkan. Penetralan diperlukan agar sifat larutan benar-benar bersifat netral. Hal ini dikarenakan dimungkinkan masih adanya sifat keasaman yang dibawa oleh asam asetat. Sehingga untuk memastikan bahwa larutan yang dihasilkan bersifat netral maka diberi Na2CO3. Larutan yang bersifat netral akan mengubah warna lakmus menjadi biru. Tahap selanjutnya adalah penambahan 5-6 gram kalsium klorida (CaCl2) anhidrat ke dalam larutan yang diperoleh. Kemudian dimasukkan ke corong pisah untuk memisahkan antara senyawa etil asetat dengan senyawa lain. Setelah penambahan kalsium klorida maka dilanjutkan dengan penutupan larutan agar larutan yang diperoleh tidak banyak menguap, mengingat bahwa sifat dari etil asetat adalah mudah menguap. Sedangkan untuk perlakuan, dimana larutan harus dikocok agar larutan menjadi homogen dan harus didiamkan beberapa saat dengan tujuan agar mempercepat terbentuknya endapan CaCl2. Senyawa yang ada di dasar corong pisah (bagian bawah) kemudian dikeluarkan sedangkan senyawa yang berada di atas itulah yang merupakan senyawa etil asetat. Penambahan CaCl2 bertujuan untuk memisahkan senyawa etil asetat yang diinginkan dari pengotor-pengotor yang masih ada dalam larutan. Sehingga, penambahan larutan ini akan membuat ion Ca2+ dapat menarik ion-ion karbonat yang ditambahkan sebelumnya, sehingga membentuk garam CaCl2 dan CaCO3, yang juga dapat dengan mudah dipisahkan dengan produk yang diinginkan karena CaCl2 dan CaCO3 membentuk endapan yang berada di dasar wadah karena memiliki massa jenis yang lebih besar dari produk yang diinginkan. Selain itu penambahan CaCl2 ini juga bertujuan untuk mengikat sisa-sisa air yang masih terkandung dalam senyawa etil asetat yang diinginkan. Kemudian dekantasi senyawa etil asetat dan tampung senyawa tersebut di labu destilasi. Ditambahkan beberapa butir batu didih ke dalam labu tersebut, lalu destilasi kembali pada suhu ± 77-78°C. Senyawa etil asetat yang sudah murni akan dihasilkan dan lalu dituangkan ke gelas ukur untuk dihitung besar volume dan beratnya. Berdasarkan hasil percobaan, hasil yang didapatkan tidak jauh berbeda dengan teori, atau bisa juga disebut percobaan ini membuktikan teori yang sudah ada. Etil asetat yang dihasilkan tidak berwarna (bening), aroma dari ester yang dihasilkan dalam percobaan beraroma wangi, menyengat seperti balon tiup, hal tersebut juga sesuai dengan teori bahwa salah satu sifat ester yang terkenal adalah beraroma wangi. Dari hasil percobaan didapatkan destilat senyawa etil asetat sebanyak 11 mL dengan nilai rendemen sebesar 32,35%. Ketidaktepatan dan ketidakakuratan hasil percobaan dapat disebabkan beberapa faktor seperti kekurangtelitian dalam cara pengerjaan, baik pengukuran volume larutan, penimbangan berat, maupun proses pengamatan dalam percobaan. Selain itu juga dapat disebabkan faktor kesterilan alat kerja, di mana alat yang digunakan harus bersih dan kering agar tidak terjadi kontaminasi dengan zat-zat sisa yan tertinggal pada alatalat yang digunakan. Sehingga, alat-alat yang kurang steril dapat mempengaruhi hasil percobaan. X. KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengamatan dari praktikum esterifikasi yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Etil asetat didapat dengan cara esterifikasi asam asetat (CH3COOH) dan etanol (CH3CH2OH) dengan katalis asam sulfat (H2SO4). Reaksi esterifikasi dipengaruhi oleh suhu, waktu reaksi, katalis, dan perbandingan mol reaktan. 2. Reaksi esterifikasi etil asetat sebagai berikut : CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O 3. Esterifikasi etil asetat melibatkan proses refluks dan destilasi. a. Prinsip refluks adalah pelarut volatil yang digunakan akan menguap pada suhu tinggi, namun akan didinginkan dengan kondensor sehingga pelarut yang tadinya dalam bentuk uap akan mengembun pada kondensor dan turun lagi ke dalam wadah reaksi sehingga pelarut akan tetap ada selama reaksi berlangsung. b. Destilasi merupakan pemisahan dari dua campuran berdasarkan perbedaan derajat volatilitas dengan metode pemanasan dimana zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap terlebih dahulu. 4. Berdasarkan hasil praktikum destilat (etil asetat) yang diperoleh sebesar 11 mL. 5. Nilai persentase (%) rendemen etil asetat yang diperoleh yaitu 32,35%. XI. DAFTAR PUSTAKA Abraham. 2010. Penuntun Kimia Organik II. Kendari: Universitas Haluoleo. Adani, S. I. 2017. Pengaruh Suhu dan Waktu Operasi Pada Proses Destilasi untuk Pengolahan Aquades di Fakultas Teknik Universitas Mulawarman. Jurnal Chemurgy, Vol. 1, No. 1, Hal. 31-35. Ali, R. 2008. Sintesis Ester Arabinovanilat dengan Metode Fischer MenggunakanPelarut Aseton. Depok : Universitas Indonesia. Alfionita, T. 2019. Calcium Chloride (CaCl2) : Characteristics and Molecular Interaction in Solution. Padang : Universitas Negeri Padang. Arita, S. 2008. Pembuatan Metil Ester Asam Lemak dari CPO Off Grade dengan Metode Esterifikasi-Transesterifikasi. Palembang : Universitas Sriwijaya. Buckle, C. 1985. Industrial use of Immobilized Enzymes and Cells. Bangkok : Mahidol University. Carey, F. 1993. Advanced Organic Chemistry Part B : Reaction a Syntesis. London : Plenum Press. Clark. 2007. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Alkohol. Jakarta : Erlangga Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama. Fessenden. 1982. Kimia Organik Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta : Erlangga. LKDB Ethanol. 2006. European Article, No. 1907. Harjanto, A. G. 2012. Prarancangan Pabrik Iso-Amil Asetat dari Asam Asetatdan Iso-Amil Alkohol Kapasitas 55.000 Ton/Tahun. Skripsi. Surakarta :Universitas Muhammadiyah Surakarta. Hart, H. 1983. Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat. Edisi V. Jakarta : Erlangga. Hedricson. 1988. Penuntun Praktikum Kimia Organik Sintetik. Makassar : Universitas Muslim Indonesia. Pine, S. H. 1998. Kimia Organik II. Bandung : ITB. Prihatini, D. 2011. Prarancangan Pabrik Etil Asetat dari Asam Asetat dan Etanol dengan Proses Kontinu Kapasitas 20.000 Ton per Tahun. Skripsi. Surakarta : Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pudjaatmaka, A. H. 1992. Kimia untuk Universitas Jilid 2. Jakarta : Erlangga. Tarigan, J. 2009. Ester Asam Lemak. Karya Ilmiah. Medan : Universitas Sumatera Utara. Triharto, D. P. 2010. Studi Ketahanan Korosi Material Sus 316L, Sus 317L, Sus 329J dan Hc-276 dalam Larutan Asam Asetat yang Mengandung Ion Bromida. Tesis. Jakarta : Universitas Indonesia. Van Gerpen, J. 2004. Biodiesel Production Technology. Iowa : Iowa State University. Wusnah. 2010. Pembuatan Asam Asetat dari Air Cucian Kopi Robusta dan Arabika dengan Proses Fermentasi. Jurnal Teknologi Kimia Unimal, Vol. 7, No. 1, Hal. 61–72. Zumdahl, Steven S. 2009. Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. Hal. A23. ISBN 0-618-94690-X. XII. LAMPIRAN Lampiran 1. Penyiapan Bahan Lampiran 2. Proses Refluks pada Esterifikasi Lampiran 3. Proses Destilasi pada Esterifikasi Lampiran 4. Proses Pemisahan dengan Corong Pisah Lampiran 5. Proses Destilasi Akhir Etil Asetat Lampiran 6. Hasil Destilat (Etil Asetat) yang Diperoleh
