LAPORAN PRAKTIKUMKIMIA FARMASI ORGANIK DAN FISIK (FA2212)ASAM
BENZOAT (OKSIDASI ALKIL HIDROKARBON AROMATIK) DAN PENENTUAN TITIK
LEBUR
Tanggal Praktikum: Selasa, 17 Februari 2015Tanggal pengumpulan:
Rabu, 25 Februari 2015Shift: SelasaKelompok: 1
Asisten: Ahmad Fauzi Nugraha (10713033)
Oleh:Mentari Adnin Mahmudah (10713001)
LABORATORIUM KIMIA FARMASIPROGRAM STUDI SAINS DAN TEKNOLOGI
FARMASISEKOLAH FARMASIINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2015
I. TUJUAN1. Menentukan jumlah rendemen pada sintesis asam
benzoat dari oksidasi toluena dengan garam kalium permanganat.2.
Menentukan adanya asam benzoat secara kualitatif dengan uji warna
dan uji esterifikasi.3. Menentukan titik lebur asam benzoat.4.
Menentukan kemurnian asam benzoat.
II. TEORI DASARAsam benzoat adalah senyawa turunan benzena
dengan rumus kimia C6H5COOH. Asam benzoat berbentuk kristal
berwarna putih dan merupakanasam karboksilataromatikyang paling
sederhana. Asam benzoat memiliki sifat fisis di antaranya titik
leleh 122 oC atau 252 oF dan titik didih 249 oC atau 480 oF. Asam
benzoat biasa digunakan sebagai bahan pengawet dalam makanan.
Berikut adalah struktur asam benzoat:
Gambar 1: Struktur kimia dari asam benzoatTitik lebur suatu
padatan adalah suhu di saat fase padat dan fase cair berada pada
keadaan seimbang di tekanan 1 atm. Biasanya senyawa kristal meleleh
di suhu tertentu, sedangkan zat amorf dan zat pengotor yang
menempel akan melebur dengan jarak suhu tertentu. Titik lebur bisa
digunakan sebai uji kemurnian suatu
zat.waktupadatpadat/caircairsuhu
Gambar 2: Diagram fase suhu terhadap waktu
III. ALAT DAN BAHANAlat:1. 2. Rotary evaporator3. Reflux
condenser4. Corong tetes5. Corong Buchner6. Corong pemisah7. Labu
Erlenmeyer 8. Tabung reaksi9. Gelas kimia10. Kertas saring11. Pipet
tetes12. Oven 13. Labu tiga leher14. Kaca arloji15. Melting
block16. Thiele apparatus17. Elektrotermal18. Pipa kapiler19.
Termometer
Bahan:1. 2. Etanol absolut3. Aquades4. Heksana5. Larutan NaOH
10%6. Larutan KMnO47. HCl 1 N8. Karbon aktif9. Na2SO4 anhidrat10.
Asam asetat11. Larutan FeCl3 1%12. Hidrogen peroksida13. H2SO4
pekatIV.
V. PROSEDUR1. Pembuatan Asam BenzoatLabu tiga leher, reflux
condenser, dan corong tetes disusun. Kemudian labu dimasukkan 10 mL
toluena dan ditambahkan 10 mL natrium hidroksida 10%. Setelah itu,
larutan ditetesi dengan kalium permanganat sebanyak 1 tetes. Mesin
reflux dinyalakan dan larutan direflux selama 45 menit. Setelah
itu, dilakukan penyesuaian dengan suhu kamar agar tidak terlalu
panas.Campuran disaring dengan corong Buchner. Solid yang masih
terdapat pada kertas saring dibersihkan dengan aquades sekitar 30
mL agar asam benzoatnya terlarut. Filtrat dan hasil bilas tadi
dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer. Kemudian campuran ditambahkan
asam klorida 1 N agar suasananya asam.Campuran dipindahkan ke dalam
corong pemisah-500 mL. Setelah itu dimasukkan heksana sebanyak 100
mL. Corong pemisah ditutup kemudian dikocok pelan agar tidak
tercampur dan membentuk emulsi. Lapisan organik (berada di lapisan
atas) dikumpulkan ke dalam labu Erlenmeyer 500 mL. lapisan air yang
masih tersisa diekstrak kembali sebanyak dua kali dengan penambahan
50 mL heksana tiap pengekstrakkan.Lapisan organik yang telah
dikumpulkan ditambahkan natrium sulfat anhidrat kemudian dikocok
sampai warnanya menjadi jernih. Larutan disaring dengan kertas
saring. Lalu filtrat tersebut diuapkan dengan rotary evaporator.
Setelah itu hasil rotary evaporator diambil dan ditambahkan
kira-kira 100 mL air panas dan 2 gram karbon aktif. Campuran
dipanaskan hingga mendidih. Kemudian campuran disaring dengan
kertas saring. Setelah itu dibiarkan dingin sampai membentuk
kristal. Lalu dikeringkan dengan oven selama 30 menit dalam suhu 60
oC. 2. Pengujian Asam Benzoat: Uji WarnaTabung reaksi dimasukkan
sampel. Sampel ditambahkan 2 mL air panas. Kemudian diteteskan 2
tetes asam asetat, 2 tetes larutan besi(III) klorida 1 %, dan 2
tetes hidrogen peroksida 5 %. Sampel akan menunjukkan warna violet
pekat, setelah penambahan 1 tetes asam klorida yang telah
dicairkan, jika terdapat asam benzoat.
3. Pengujian Asam Benzoat: Uji EsterifikasiTabung reaksi
dimasukkan sampel. Sampel diteteskan 5 tetes etanol absolut dan 5
tetes asam sulfat pekat. Campuran dipanaskan secara perlahan.
Sampel akan menghasilkan bau ester etil benzoat jika terdapat asam
benzoat.
4. Penentuan Titik LeburPerangkat untuk melakukan perccobaan
penentuan titik lebur disiapkan. Sampel diletakkan di atas kaca
arloji. Sampel dimasukkan ke dalam pipa kapiler dengan cara mulu
pipa kapiler dimasukkan ke sampel dan bagian bawah pipa kapiler
kemudian diketuk-ketuk hingga turun ke dasar pipa kapiler. Kemudian
tabung ditempel ke ujung bawah termometer. Termometer tambahan
ditempelkan di bagian tengah kolom raksa pada termometer utama (1/2
N).Termometer dan tabung kapiler dimasukkan ke dalam Thiele
apparatus. Tabung dicelupkan ke dalam cairan yang dipanaskan.
Tabung dimasukkan ke lubang kecil dengan melting block, sedangkan
termometer utama dimasukkan ke lubang besar.Cairan dipanaskan
dengan laju kenaikan suhu 10 oC per menit hingga 10 oC di bawah
titik lebur. Jika suhu sudah tercapai, laju kenaikan suhu diubah
menjadi 1 oC per menit. Suhu pada saat mulai melebur dan pada saat
melebur sempurna dicatat.
VI. PERHITUNGAN DAN PENGOLAHAN DATA1. Pembuatan asam
benzoatMassa toluena = . VMassa toluena = 0,86 gr/mL . 10 mL = 8,6
gramMol toluena = Massa kalium permanganat = . VMassa kalium
permanganat = 0,1 . 1 = 0,1 gramMol kalium permanganat = C6H5COOH +
2 KMnO4 C6H5COOH + 2 MnO2 + 2 KOHm 0,093 mol 6,32 . 10-4 molr 3,16
. 10-4 mol 6,32 . 10-4 mols 0,093 mol- 3,16 . 10-4 molMassa asam
benzoat = mol . Mr Massa asam benzoat = 3,16 . 10-4 mol . 122,12 =
0,038 gram = 38 mg
VII. DISKUSI DAN PEMBAHASANAsam benzoat dapat dibuat dengan
mengoksidasi toluena dalam suasana basa. Toluena dioksidasi dengan
KMnO4 sehingga terbentuk kalium benzoat. Setelah dilarutkan dalam
HCl (pengasaman), asam benzoat akan terbentuk. Reaksi yang
berlangsung adalah:
C6H5COOH + 2 KMnO4 C6H5COOH + 2 MnO2 + 2 KOH
Reaksi ini berlangsung dalam suasana basa. Suasana basa pada
percobaan ini dibuat dengan cara memberikan natrium hidroksida pada
toluena. Natrium hidroksida dalam reaksi juga berperan sebagai
katalis. Oksidator dalam reaksi adalah Kalium permanganat. Kalium
permanganat digunakan karena bersifat oksidator kuat. Selain kalium
permanganat, ion kromat (CrO4-2) dan dikromat (Cr2O7-2) juga dapat
digunakan sebagai oksidator. Kalium permanganat di tambahkan
sedikit-sedikit agar dapat mengoksidasi toluena dengan baik.
Larutan akan berwarna ungu setelah penambahan kalium
permanganat.Reaksi oksidasi dapat berjalan dengan cepat bila
dibantu energi panas sehingga pada saat percobaan, digunakan reflux
condenser. Prinsip kerja reflux condenser ada empat, yaitu:1.
Proses heating terjadi pada saat feed dipanaskan di labu didih, 2.
Proses evaporating (penguapan) terjadi ketika feed mencapai titik
didih dan berubah fase menjadi uap. Uap tersebut kemudian masuk ke
dalam kondensor,3. Proses cooling terjadi di dalam ember. Di dalam
ember, terdapat es batu dan air, sehingga ketika kita menghidupkan
pompa. Air dingin akan mengalir dari bawah menuju kondensor luar.
Air harus dialirkan dari bawah kondensor agar tidak ada turbulensi
udara yang menghalangi dan air akan terisi penuh,4. Proses
kondensasi (Pengembunan) terjadi di dalam kondensor. Karena terjadi
perbedaan suhu antara kondensor dalam yang berisi uap panas dengan
kondensor luar yang berisikan air dingin, sehingga terjadi
penurunan suhu dan perubahan fase dari steam menjadi liquid
kembali.Metode refluks digunakan agar senyawa yang bereaksi tidak
hilang karena menguap selama proses pemanasan. Refluks dilakukan
selama 45 menit. Jika kurang dari 45 menit, kalium permanganat akan
bersisa pada campuran. Karena sifat toluena mudah menguap, maka
pendinginan yang efisien pada refluks diperlukan. Labu tiga leher
harus tertutup dengan rapat agar tidak ada senyawa yang hilang
karena menguap. Setelah refluks dilakukan, larutan yang sebelumnya
berwarna ungu akan berubah menjadi coklat karena terbentuk endapan
MnO2. Selain terbentuk MnO2, senyawa yang terbentuk adalah kalium
benzoat. Kemudian larutan disaring dengan corong Buchner. Corong
Buchner merupakan alat penyaring dengan labu penampungnya dibuat
vakum sehingga proses penyaringan berjalan lebih efisien. Endapan
padat MnO2 akan tertinggal di kertas saring. Padatan yang
tertinggal dibilas dengan kira-kira 30 ml air agar benzoat yang
masih ada di padatan dapat terlarut dan menembus filter.Filtrat
yang telah dikumpulkan kemudian diasamkan dengan penambahan HCl
pekat 1 N. HCl ditambahkan sedikit demi sedikit sampai pH larutan
berubah menjadi asam dengan pengujian lakmus biru. Penambahan HCl
berperan dalam substitusi kalium pada kalium benzoat dengan atom
hidrogen sehingga menjadi asam benzoat. Ion kalium akan terlepas
dan mengikat ion Cl- menjadi KCl. Karena asam benzoat telah
terbentuk maka dilakukan ekstraksi cair-cair untuk mengambil asam
benzoat dalam larutan.Ekstraksi cair-cair adalah metode pemisahan
senyawa dengan melibatkan proses pemindahan satu senyawa atau lebih
dari satu fasa ke fasa lain dan didasarkan pada prinsip kelarutan.
Dalam sistem ini satu atau lebih senyawa akan berada dalam salah
satu pelarut dan sebagian besar lainnya berada di pelarut yang
kedua. Prinsip umum ekstraksi cair-cair adalah senyawa yang
diinginkan kurang larut dalam pelarut yang satu tetapi sangat larut
dalam pelarut yang lain. Ekstraksi dilakukan di dalam corong
pemisah. Pada corong pemisah akan terbentuk dua fasa, yaitu fasa
organik dan anorganik. Fasa organik yang digunakan adalah heksana
karena asam benzoat yang merupakan senyawa non polar akan lebih
larut di dalam heksana dibandingkan dalam fasa air atau fasa
anorganik. Proses ekstraksi akan berhenti jika terjadi keseimbangan
dalam distribusi pelarutan sehingga pengulangan diperlukan agar
keseimbangan di perbarui dan asam benzoat yang didapatkan semakin
maksimal.Pengulangan dilakukan sebanyak 3 kali dengan volume
heksana 100 ml, 50 ml dan 50 ml. Fasa organik yang telah
dikumpulkan kemudian ditambahkan natrium sulfat anhidrat untuk
menyerap air yang kemungkinan masih ada di fasa organik. Natrium
sulfat anhidrat digunakan karena merupakan drying agent yang dapat
menarik air lebih banyak daripada CuSO4 atau CaCO3. Selain itu
CuSO4 berwarna biru setelah menarik air sehingga akan mengganggu
pengamatan. Pegadukan natrium sulfat anhidrat tidak perlu sampai
terlarut semua, tetapi sampai larutan fasa organik menjadi jernih
dan tidak berwarna.Setelah penarikan air dari larutan fasa organik,
larutan disaring dengan kertas saring untuk menyaring natrium
sulfat dalam larutan. Kemudian larutan diuapkan dengan rotary
evaporator untuk menghilangkan heksana yang merupakan pelarut.
Prinsip utama dari rotary evaporator yaitu menggunakan prinsip
vakum destilasi, sehingga tekanan akan menurun dan pelarut akan
menguap dibawah titik didihnya. Oleh karena itu heksana, akan
menguap dan senyawa terlarut tidak ikut menguap namun mengendap.
Selain itu, dengan pemanasan dibawah titik didih pelarut, senyawa
terlarut tidak akan rusak oleh suhu tinggi.Hasil yang didapatkan
dari proses rotary evaporator adalah padatan senyawa terlarut.
Padatan yang didapatkan dari rotary evaporator mengandung asam
benzoat, namun tidak murni. Sehingga perlu dilakukan pemurnian asam
benzoat dengan cara kristalisasi. Prinsip pemurnian ini adalah asam
benzoat yang mudah larut dalam air panas namun sukar larut dalam
air dingin. Selain itu, pengotor yang terdapat pada padatan asam
benzoat ada yang larut di air pada suhu mana pun atau ada yang
tidak larut sama sekali di suhu mana pun. Sehingga kristalisasi
dengan pelarut air dapat dilakukan untuk pemurnian asam
benzoat.Padatan dilarutkan dalam 100 ml air panas dan ditambahkan
karbon aktif. Karbon aktif berfungsi untuk menarik pengotor.
Kemudian larutan dididihkan agar meningkatkan suhu larutan. Setelah
dididihkan, larutan disaring dengan kertas saring untuk
mengeliminasi karbon aktif dalam larutan. Kemudian larutan
didinginkan sehingga kristal dapat terbentuk. Kristal yang
terbentuk kemudian dikeringkan dengan cara menempatkannya di kaca
arloji dan diletakkan di oven dengan suhu 60 oC selama 30 menit.
Gambar 3: Larutan yang siap didinginkan
Pada percobaan kali ini, kristal asam benzoat tidak terbentuk.
Berikut adalah analisis tidak terbentuknya kristal:1. Jumlah KMnO4
yang sedikit sehingga produk yang dihasilkan pun juga sedikit.2.
Pada saat mengkristalisasi dengan air, pelarut yang digunakan
berlebihan sehingga hasil rendemen menjadi sedikit.3. Penutupan
wadah pada saat penyimpanan tidak menggunakan plastic wrap sehingga
wadah tidak tertutup dengan rapat. Jika tidak tertutup dengan
rapat, ada kemungkinan bahwa zat telah menguap pada saat
penyimpanan.Pengujian warna pada asam benzoat baku yang disediakan
oleh laboratorium menghasilkan warna ungu violet. Hal ini
membuktikan bahwa asam benzoat baku yang diuji merupakan asam
benzoat. Sedangkan pada pengujian esterifikasi menghasilkan aroma
permen karet (aroma ester). Hal ini juga membuktikan bahwa asam
benzoat baku yang diuji merupakan asam benzoat.
Gambar 4: Sebelum penambahan asam klorida
Gambar 5: Setelah penambahan asam kloridaPada percobaan
menentukan titik lebur digunakan alat elektrotermal. Elektrotermal
merupakan alat ukur titik leleh yang modern karena pengamatan
sangat mudah untuk dilakukan. Ketika mulai dan berakhirnya semua
padatan mencair maka alat akan mengeluarkan bunyi alarm. Suhunya
dapat diatur sesuai yang ingin dicapai dan pengamatan dilakukan
dengan menggunakan kaca pembesar agar dapat melihat semua padatan
telah menjadi cair.
Gambar 6: Pipa kapiler untuk menampung sampel
Gambar 7: ElektrotermalTitik lebur suatu zat padat dapat berubah
diakibatkan beberapa faktor, yaitu tekanan di atas permukaan zat
padat dan ketidakmurnian zat padat. Semakin besar tekanan di atas
permukaan zat padat, maka zat padat tersebut akan lebih mudah
melebur, artinya titik lebur lebih tinggi. Semakin tidak murni
suatu zat, maka zat akan makin sulit membeku dan perbedaan titik
lebur dengan senyawa murninya besar.
VIII. KESIMPULAN1. Rendemen yang didapatkan adalah 0 %.2.
Pengujian warna pada asam benzoat baku menghasilkan warna ungu
violet sedangkan pengujian esterifikasi menghasilkan aroma permen
karet.3. Jarak lebur pada asam benzoat yang diuji adalah 121,9
122,4 oC.4. Asam benzoat yang diuji pada penentuan titik lebur
merupakan asam benzoat murni.
IX. DAFTAR PUSTAKAAnonim. 1979. Farmakope Indonesia, edisi
ketiga. Jakarta: Departemen Kesehatan Republik Indonesia. Halaman
49.Fessenden, R.J. dan Fessenden, J.S. 1982. Kimia Organik, Edisi
ketiga, Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Halaman 82.Rahayu, Iman. 2008.
Praktis Belajar Kimia. Jakarta: Grafindo Media Pratama. Halaman
143.Svehla, G. 1990. Vogel Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif
Makro dan Semimikro, bagian II. Jakarta: Kalman Media Pusaka.
Halaman 9 dan 402.