Kimia - Olimpiade PSMA - Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Nama:
Asal Sekolah:
Hak Cipta
Dilindungi Undang-undang
SOAL UJIAN
OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2015
CALON PESERTA
INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD (IChO) 2015
Yogyakarta, DI Yogyakarta
18 - 22 Mei 2015
Kimia
Praktikum B
Waktu: 120 menit
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN MENENGAH
DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH ATAS
TAHUN 2015
Nama:
Asal Sekolah:
Petunjuk:
1. Isilah Biodata anda dengan lengkap (di lembar Jawab)
Tulis dengan huruf cetak dan jangan disingkat!
2. Ujian Praktikum terdiri dari 2 bagian: Praktikum A dan Praktikum B yang masing-masing
dikerjakan dalam waktu 120 menit secara bergiliran. Waktu 120 menit sudah termasuk
pengerjaan menjawab pertanyaan dan membersihkan peralatan praktikum.
3. Total poin masing-masing ujian praktikum adalah 100 poin.
4. Semua jawaban harus ditulis di dalam kotak di lembar jawab yang tersedia.
5. Semua peserta WAJIB mengenakan jas lab dan perlengkapan keselamatan kerja (kaca
mata pelindung dan sarung tangan).
6. Limbah yang dihasilkan pada praktikum ini harus dibuang pada tempat penampungan
limbah yang disediakan di laboratorium. Jangan membuang limbah pada bak cucian.
7. Diperkenankan menggunakan kalkulator yang diberikan panitia OSN.
8. Diberikan Tabel Periodik Unsur.
9. Mulailah bekerja ketika ada tanda “MULAI” dari Pengawas.
10. Anda harus segera berhenti bekerja bila ada tanda “BERHENTI” dari Pengawas.
11. Letakkan jawaban anda di atas meja dan segera tinggalkan ruangan setelah diberikan
perintah.
12. Berkas soal ujian praktikum B ini terdiri dari 8 halaman.
13. Anda dapat membawa pulang soal ujian !!
Nama:
Asal Sekolah:
Nama:
Asal Sekolah:
B. Beberapa Reaksi Transformasi Gugus Fungsi pada Vanilin
I. Pendahuluan
Vanilin merupakan salah satu senyawa kimia utama yang terkandung dalam ekstrak biji vanilla.
Vanilin dan senyawa turunannya, seperti etil vanillin, banyak diaplikasikan sebagai zat perisa
untuk makanan, minuman, bahan parfum dan pewangi ruangan, serta diaplikasikan juga
sebagai prekursor pembangun senyawa obat-obatan. Vanilin pertama kali disintesis dari
eugenol yang terdapat dalam ekstrak minyak cengkeh dan selanjutnya dikembangkan pula
sintesis vanillin dari lignin yang merupakan produk samping industri kertas. Vanilin memiliki
beberapa gugus fungsi yang reaktif yang dapat ditransformasi menjadi gugus fungsi lainnya
menghasilkan beberapa senyawa turunannya yang bermanfaat. Salah satunya adalah vanilil
alkohol yang merupakan produk reduksi vanillin yang memiliki potensi aktif biologis. Vanilil
alkohol di alam digunakan oleh serangga ngengat hama tanaman tebu dan serangga biji pinus
untuk sistem komunikasi kimianya. Dalam percobaan ini Anda akan melakukan beberapa reaksi
transformasi gugus fungsi terhadap vanillin, yaitu reaksi reduksi vanillin menjadi vanilil alkohol,
reaksi brominasi vanillin menjadi 5-bromovanilin dan reaksi esterifikasi vanillin menjadi vanilil
asetat. Berikut adalah skema reaksi yang akan Anda lakukan dalam ujian praktikum ini.
Gambar 1 Skema reaksi transformasi vanilin
Nama:
Asal Sekolah:
II. Bahan Kimia dan Reagen















Vanilin (dalam 3 botol vial kecil yang berlabel massanya masing-masing)
NaBH4 (dalam botol vial tertutup rapat)
Br2/H2O (air brom) (dalam botol vial tertutup rapat)
Anhidrida Asam Asetat (dalam botol vial tertutup rapat, sudah ditentukan jumlahnya)
Metanol
Etanol
Larutan HCl 2,5 M
Larutan NaOH 2,5 M
Larutan NaOH 1 M
Larutan NaOH 10%
Akuades
Air es
Butiran/pecahan es (diambil di tempat peralatan yang dipakai bersama)
Pelat KLT Alumunium-Silika gel G60F254 (3 buah pelat ukuran 3 cm x 7 cm)
Eluen (larutan pengembang) n-heksana :etilasetat = 7:1
Peralatan dan kelengkapan percobaan
















Labu Erlenmeyer 50 mL + gabus penutup (3 buah)
Labu Erlenmeyer 100 mL (3 buah)
Gelas kimia 100 mL berisi kertas saring untuk wadah pengembang KLT (1 buah)
Pipa kapiler untuk penotol KLT (6 buah) (di dalam kantong plastik)
Alumunium foil (1 lembar ukuran 15 cm x 15 cm)
Gelas ukur 10 mL (1 buah)
Kaca arloji (3 buah)
Pipet tetes (3 buah)
Spatula logam (3 buah)
Batang pengaduk kaca (3 buah)
Penangas es (1 buah)
Botol semprot (1 buah)
Kertas saring (8 lembar ukuran 10 cm x 10 cm)
Kertas isap (5 lembar ukuran 10 cm x 10 cm)
Corong penyaring (3 buah)
Kertas tissue (20 lembar)
Peralatan bersama



Neraca
Penampung limbah
Bak plastik tempat es
Nama:
Asal Sekolah:
III. Prosedur
Transformasi I: Reduksi Vanilin menjadi Vanilil Alkohol
Larutkan sekitar 0,38 g (2,5 mmol) vanillin dalam 2,5 mL larutan NaOH 1 M dalam labu
Erlenmeyer 50 mL. Goyangkan labu untuk membentuk larutan homogen berwarna kuning.
Dinginkan labu dalam penangas es (suhu antara 10 – 15 oC). Tambahkan ke dalam larutan di
dalam labu tersebut sebanyak 0,075 g (1,95 mmol) NaBH4 sedikit demi sedikit selama periode
waktu 3 menit sambil terus digoyangkan labunya. Angkat labu dari penangas es, diamkan pada
suhu kamar selama 30 menit (catatan: sambil menunggu Anda dapat melakukan
percobaan yang lainnya). Kemudian masukkan kembali labu ke dalam penangas es dan
tambahkan tetes demi tetes larutan HCl 2,5 M sambil menggoyangkan labu untuk pengadukan
dan pH larutan menjadi asam (catatan: cirinya adalah terbentuk endapan kristal). Lanjutkan
pendinginan dalam penangas es sambil perlahan gores dinding labu dengan batang pengaduk
kaca untuk mempercepat proses kristalisasi. Saring kristal produk menggunakan kertas saring
yang sudah ditimbang sebelumnya. Cuci kristal dengan 3 x 0,5 mL air dingin. Keringkan produk
di atas kertas saring kering di udara terbuka (catatan: untuk mempercepat pengeringan,
letakkan kertas saring berisi kristal di atas lapisan tissue yang diganti terus menerus sampai
padatan produk benar-benar kering). Timbang kertas saring yang sudah berisi kristal (catatan:
petugas yang akan menimbangkan produk anda, anda tinggal mencatat datanya) dan hitung
rendemennya. Lakukan proses KLT (Kromatografi Lapis Tipis) terhadap produk dan semua
pereaksi menggunakan eluen (larutan pengembang) n-heksana : etil asetat = 7:3. Cara
melakukan KLT diuraikan sebagai berikut:
1. Dengan menggunakan kaca arloji, larutkan sedikit kristal produk yang saudara hasilkan
dengan 3 tetes etanol.
2. Siapkan sebuah pelat KLT dari Aluminium yang telah disediakan, dan dengan
menggunakan pipa kapiler, totolkan berturut turut pada dua (2) titik yang berbeda, yaitu
vanillin dan produk, lalu diamkan kurang lebih 2 menit di udara terbuka.
3. Masukkan 10 mL larutan pengembang (eluen) yang telah disediakan ke dalam gelas
kimia 100 mL yang telah dilengkapi kertas saring di dalamnya.
4. Letakkan pelat KLT yang telah ditotoli senyawa-senyawa yang akan diuji di dalam gelas
kimia berisi eluen (larutan pengembang) seperti terlihat pada Gambar 2, dan kemudian
tutup gelas kimia dengan aluminium foil.
Nama:
Asal Sekolah:
Gambar 2. Proses elusi dalam wadah pengembang KLT
5. Biarkan eluen mengelusi (membawa) noda yang ditotolkan hingga pelarut mencapai
kurang lebih 1 cm dari batas ujung atas pelat KLT.
6. Segera angkat pelat KLT dari gelas kimia, dan tandai batas pelarut dengan pensil, lalu
biarkan pelat KLT tersebut mengering. Kemudian amati noda yang terbentuk pada pelat
KLT di bawah lampu UV (catatan: minta bantuan petugas untuk melakukan hal ini) dan
tandai noda yang teramati dengan pensil.
7. Tentukan nilai Rf masing masing dan tempel hasil KLT saudara pada lembar kerja. Nilai
Rf adalah “retardation factor” atau nilai “ratio-to-front” yang diekspresikan sebagai fraksi
desimal (lihat Gambar 3).
Jarak yang ditempuh sampel
Jarak noda dari batas bawah
(Persamaan 1)
Rf =
=
Jarak yang ditempuh pelarut Jarak tempuh pelarut dari batas bawah
Gambar 3 Cara penentuan nilai Rf
Transformasi II: Brominasi Vanilin menjadi 5-Bromovanilin
Larutkan 0,228 g vanillin (1,5 mmol) dalam 3 mL metanol dan 3 mL aquades di dalam labu
Erlenmeyer 50 mL. Tambahkan beberapa tetes reagen Br2-air (air brom) perlahan-lahan sambil
menggoyangkan labu hingga warna coklat kemerahan brom tidak berubah lagi (tetap ada dan
tidak hilang warnanya) dan tidak lagi terbentuk produk (endapan) dalam larutan. Tutup labu
dengan gabus, diamkan larutan pada suhu kamar selama 10 menit sambil sesekali labu
digoyangkan untuk menyempurnakan reaksi. Tambahkan ke dalam larutan tersebut 15 mL
aquades, aduk dan kemudian dinginkan di dalam penangas es selama 15 menit sambil
perlahan gores dinding labu dengan batang pengaduk kaca untuk mempercepat proses
kristalisasi. Saring kristal produk menggunakan kertas saring yang sudah ditimbang. Cuci
kristal dengan 3 x 1 mL natrium tiosulfat untuk menghilangkan sisa brom yang tak bereaksi.
Lanjutkan pencucian kristal dengan 3 x 0,5 mL air dingin. Keringkan produk di atas kertas
saring kering di udara terbuka (catatan: untuk mempercepat pengeringan, letakkan kertas
saring berisi kristal di atas lapisan tissue yang diganti terus menerus sampai padatan produk
benar-benar kering). Timbang kertas saring yang sudah berisi kristal (catatan: petugas yang
akan menimbangkan produk anda, anda tinggal mencatat datanya) dan hitung rendemennya.
Lakukan proses KLT (Kromatografi Lapis Tipis) terhadap produk dan semua pereaksi
menggunakan eluen (larutan pengembang) n-heksana : etil asetat = 7:3 seperti cara yang telah
diuraikan pada bagian sebelumnya.
Nama:
Asal Sekolah:
Transformasi III: Esterifikasi Vanilin menjadi Vanilil Asetat
Larutkan 0,304 g (2 mmol) vanillin di dalam 5 mL larutan NaOH 10% di dalam labu Erlenmeyer
50 mL. Tambahkan ke dalam larutan tersebut 6 g butiran es dan 0,866 g (0,8 mL) anhidrida
asam asetat. Tutup labu dengan gabus, goyangkan labu untuk mencampurkan reaksi
beberapa kali selama 15 menit (atau bisa juga dengan mengaduk campuran reaksi
menggunakan batang pengaduk magnet selama 15 menit) hingga terbentuk endapan putih.
Dinginkan di dalam penangas es sambil perlahan gores dinding labu dengan batang pengaduk
kaca untuk mempercepat proses kristalisasi. Saring kristal produk dengan kertas saring yang
sudah ditimbang. Cuci kristal dengan 3 x 1 mL air dingin. Keringkan produk di atas kertas
saring kering di udara terbuka (catatan: untuk mempercepat pengeringan, letakkan kertas
saring berisi kristal di atas lapisan tissue yang diganti terus menerus sampai padatan produk
benar-benar kering). Timbang kertas saring yang sudah berisi kristal (catatan: petugas yang
akan menimbangkan produk anda, anda tinggal mencatat datanya) dan hitung rendemennya.
Lakukan proses KLT (Kromatografi Lapis Tipis) terhadap produk dan semua pereaksi
menggunakan eluen (larutan pengembang) n-heksana : etil asetat = 7:3 seperti cara yang telah
diuraikan pada bagian sebelumnya.
Tugas dan Pertanyaan (100 poin).
1. Buat diagram alir kerja pada setiap tahap transformasi vanilin. (15 poin)
2. Catat semua data pada lembar jawab. (10 poin)
3. Tentukan % rendemen (%yield) setiap produk yang terbentuk. (30 poin)
% Rendemen/hasil =
 rendemen/hasil yang diperoleh pada percobaan 

 x100
 rendemen/hasil berdasarkan perhitungan (teoritis) 
4. Tentukan nilai Rf hasil KLT dan tempelkan hasil KLT Anda pada lembar kerja. (30 poin)
5. Tuliskan mekanisme reaksi transformasi berikut dan gambarkan struktur produk masingmasing transformasi:
a. Reduksi vanillin oleh NaBH4 menjadi vanilil alkohol. (5)
b. Reaksi brominasi vanillin menjadi 5-bromovanilin. (5)
c. Esterifikasi vanillin menjadi vanilil asetat. (5)
Pustaka
Mayo, D.W., Pike, R.M., Forbes, D.C. (2011), Microscale Organic Laboratory: with Multistep
and Multiscale Synthesis, 5th edition, John Wiley & Sons, New York
Fowler, R.G. (1992), Microscale Reactions of Vanillin, Journal of Chemical Education, 69(2),
p.A43-A46
Kumar, R., Sharma, P. K., Mishra, P. S. (2012), A Review on the Vanillin derivatives
showing various Biological activities, International Journal of PharmTech Research,
4(1), pp 266-279, CODEN (USA): IJPRIF ISSN : 0974-43044(1), pp 266-279, CODEN
(USA): IJPRIF ISSN : 0974-4304