REAKSI OKSIDASI-REDUKSI BENZALDEHID DENGAN KATALIS
BASA (REAKSI CANNIZZARO)
I Putu Pandu Setiawan
Jurusan Pendidikan Kimia
Universitas Pendidikan Ganesha
Singaraja, Indonesia
Abstrak
Tujuan
dari percobaan ini adalah mengidentifikasi hasil reaksi Cannizzaro dari
benzaldehid dengan katalis basa yang digunakan adalah kalium hidroksida (KOH).
Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah analisis kuantitatif. Hasil
reaksi Cannizzaro dari benzaldehid dengan katalis kalium hidroksida yaitu asam
benzoat dan benzil alkohol serta persentase rendemen asam benzoat adalah 4,45%
dan persentase rendemen benzil alkohol adalah 92,36%.
Kata
kunci:
asam benzoat, benzaldehid, benzil alkohol, reaksi cannizzaro
Abstract
The purpose of this experiment is to identify the
results Cannizaro reaction of benzaldehyde with a base catalyst used is
potassium hydroxide (KOH). The method used in this experiment is a quantitative
analysis. Results Cannizzaro reaction of benzaldehyde with potassium hydroxide
catalyst are benzoic acid and benzyl alcohol and the percentage yield was 4.45%
benzoic acid and benzyl alcohol percentage yield was 92.36%.
Keywords:
benzoic acid, benzaldehyde, benzyl alcohol, Cannizzaro reaction
PENDAHULUAN
Reaksi-reaksi kimia umum dalam
kimia organik adalah reaksi oksidasi dan reduksi. Reaksi reduksi dan oksidasi
banyak dijumpai pada reaksi yang melibatkan senyawa yang mengandung ikatan
rangkap dua atau rangkap tiga seperti aldehida dan keton. Reaksi yang
berlangsung dengan penambahan hidrogen disebut reaksi reduksi dan reaksi yang
terjadi dengan penambahan oksigen disebut reaksi oksidasi(Suja & Muderawan,
2003).
Aldehid yang tidak memiliki atom hidrogen-a, mengalami reaksi oksidasi-reduksi
dengan adanya alkali kuat. Dalam keadaan ini, aldehida sebagian direduksi
menjadi alkohol yang sesuai dengan aldehidanya dan sebagian dioksidasi menjadi
asam karboksilat yang sesuai dengan aldehidanya. Aldehida aromatik biasanya
mengalami reaksi Cannizzaro dengan baik, tetapi dapat juga dialami oleh
formaldehida dan asetaldehida-tersubstitusi (I Wayan Suja & I Wayan
Muderawan, 2003).
Reaksi Cannizzaro
pertama
kali ditemukan oleh Stanislao Cannizzaro yang berhasil
menghasilkan asam benzoat dan benzil alkohol dari perlakuan terhadap
benzaldehid pada tahun 1853. Reaksi cannizzaro merupakan reaksi kebalikan dari
kondensasi aldol. Reaksi diri suatu gugus aldehida dibedakan menjadi dua. Yaitu
suatu aldehida yang memiliki hidrogen dan aldehida yang
tidak memiliki hidrogen . Hidrogen merupakan suatu
hidrogen yang terikat pada posisi terhadap suatu gugus
karbonil. Misalnya saja suatu asetaldehida memiliki hidrogen , sedang suatu aldehida yang tidak memiliki hidrogen adalah benzaldehida.
benzaldehid
Hidrogen ini memiliki sifat
asam, hal ini karena stabilisasi-resonansi dari ion enolat produknya. Suatu
aldehida yang memiliki hidrogen akan mengalami reaksi kondensasi aldol, sedang yang tidak memiliki hidrogen akan
mengalami reaksi cannizzaro, dengan
bantuan suatu basa kuat. Kondensasi aldol akan memberikan suatu produk aldehida-hidroksi. Kata aldol disini berasal dari aldehida dan
alkohol yang merupakan produk yang terbentuk dari reaksi tersebut, untuk reaksi
kondensasi ialah reaksi dimana dua molekul atau lebih bergabung menjadi satu
molekul yang lebih besar, dengan atau tanpa hilangnya suatu molekul kecil
(suatu air). Kondensasi aldol merupakan suatu reaksi adisi dimana tidak
dilepaskan suatu molekul kecil(Fessenden & Fessenden,1984).
Sedangkan suatu aldehida tanpa hidrogen tidak dapat menjalani
adisi- diri untuk menghasilkan produk aldol. Hal tersebut dikarenakan suatu
aldehida tanpa hidrogen (seperti benzaldehida
dan formaldehida) tidak dapat membentuk ion enolat dan dengan demikian tidak
dapat berdimerasi dalam kondensasi aldol (Fessenden & Fessenden,1984).
Jika suatu aldehida tanpa hidrogen dipanasi dengan
larutan hidroksida pekat, akan terjadi reaksi disproporsionasi atau dismutasi dimana separuh aldehida teroksidasi menjadi asam karboksilat dan
separuhnya yang lain akan tereduksi
menjadi suatu alkohol(Nurlita & Suja, 2004). Reaksi ini dikenal sebagai reaksi Cannizaro. Secara garis besar
reaksi cannizaro untuk benzaldehida adalah sebagai berikut (Fessenden &
Fessenden,1984):
Gambar
1. Reaksi Cannizzaro benzaldehid
Hasil
reaksi Cannizzaro dari benzaldehid berupa benzilalkohol dan asam benzoat. Asam benzoat merupakan
senyawa organik yang berwujud padat, berwarna putih, berbau menyengat dengan
titik leleh 122,4 0C. Sedangkan benzilalkohol merupakan senyawa
organik berwujud cair, tak berwarna (bening) dengan titik didih 205,30C
dengan indeks bias 1,5395.
Adapun mekanisme reaksi secara umum dari reaksi
Cannizzaro benzaldehid adalah sebagai berikut.
|
Reaksi cannizaro ini diawali oleh
serangan -OH pada karbon karbonil, yang disusul dengan suatu serah
terima hidrida. Mula-mula suatu benzaldehida diserang oleh -OH dari
basa kuat untuk membentuk suatu anion I. Karena
anion tersebut tidak stabil, kemudian terjadi perpindahan sepasang elektron
bebas untuk membentuk ikatan rangkap (struktur karboksil) yang lebih stabil,
akibatnya atom H (proton) berpindah ke atom C karbonil dari suatu benzaldehida
yang lain dan terbentuk suatu struktur intermediate (asam benzoat dan ion
enolat). Anion tersebut dapat memindahkan ion hidrida ke atom karbon karbonil
di dalam molekul aldehida lain. Setelah itu terjadi perpindahan proton untuk
menghasilkan anion karboksil dan alkohol(Fessenden & Fessenden,1984).
Ion benzoat terlarut dalam
lapisan air, sedangkan benzil alkohol terlarut dalam eter. Penambahan HCl pekat
pada lapisan air akan mengendapkan ion benzoat menjadi asam benzoat.
METODE
Penelitian dilakukan
di Laboratorium Kimia Organik jurusan Pendidikan Kimia UNDIKSHA.
Alat dan Bahan
Terdapat
beberapa alat dan bahan yang perlu disiapkan dalam penelitian ini. Alat yang
digunakan antara lain erlenmeyer dan tutup, gelas kimia, gelas ukur, pipet tetes, kaca
arloji, spatula, termometer, neraca analitik, alat destilasi, corong pisah,
cawan porselain, batang pengaduk, pemanas, magnetik stirer, dan corong buchner.
Bahan-bahan
yang diperlukan dalam penelitian ini adalah eter, zat anhidrous,
koh, benzaldehid, hcl encer, na-bisulfit jenuh, na2co3
10%, dan es.
Prosedur
Kerja
Metode dari penelitian ini adalah metode eksperimen dengan
analisis data secara kuantitatif.
Pertama, sebanyak 7 gram KOH dilarutkan dengan 7,5 mL air dalam erlenmeyer
100 mL dan didinginkan dalam penangas es. Kemudian sebanyak 7,5 mL benzaldehid
ditambahkan, kemudian ditutup dan dikocok sampai terbentuk emulsi kental. Campuran
dibiarkan selama 24 jam, atau dikocok dengan stirer selama 1 jam. Lalu sebanyak
25 mL air ditambahkan dan dipindahkan ke dalam corong pisah. Campuran
diekstraksi dengan 5 mL eter, dikocok, dan dibiarkan hingga terbentuk 2
lapisan, kemudian dipisahkan lapisan eternya. Residu diekstrak lagi dengan 5 mL
eter. Ekstrak lapisan eter pertama dan kedua dicampurkan.Lapisan air
dipindahkan ke dalam gelas kimia dan diasamkan dengan HCl encer sambil larutan
didinginkan dalam penangas es dan diaduk. Endapan asam benzoat disaring dengan
corong buchner, kemudian asam benzoat dicuci dengan air dan direkristalisasi
dengan air panas. Akan diperoleh kristal asam benzoat dengan titik leleh 1210C.
Ke dalam ekstrak lapisan eter ditambahakan 5 mL larutan Na-bisulfit jenuh.
Produk bisulfit yang terbentuk disaring. Lapisan eter dicuci dengan 5 mL Na2CO3
dan air. Lapisan eter dikeringkan dengan zat anhidrous kemudian didestilasi
dengan penangas (hati-hati eter yang mudah terbakar). Benzilalkohol mendidih
pada suhu 204-2070C.
HASIL DAN
PEMBAHASAN
Hasil
Produk hasil reaksi cannizzaro adalah
asam benzoat dan benzil alkohol. Massa asam benzoat yang diperoleh adalah 0,2
gram. Volume benzil alkohol yang diperoleh adalah 3,7 mL.
Berikut perhitungan teoritis untuk
memperoleh massa sikloheksanon:
Massa benzaldehid = V benzaldehid x ρ
= 7,5 mL x 1,04 gr/mL
= 7,8 gram
= 0,0736 mol
2C6H5CHO(l)
+ KOH(aq) → C6H5COO-K+(aq) + C6H5CH2OH(aq)
Karena benzaldehid bereaksi menghasilkan asam benzoat dan benzil
alkohol dengan rasio 2:1 maka mol asam benzoat = mol benzil alkohol = ½ mol
benzaldehid = 0,0368 mol
Massa asam benzoat =
mol x Mr
=0,0368 mol x 122 gr/mol
= 4,4896 gram
Persen rendemen dari produk asam benzoat
adalah :
%
rendemen = 4,45 %
Persen kesalahannya
adalah sebagai berikut :
% kesalahan = 95,5%
Massa benzil alkohol=
mol x Mr
=0,0368 mol x 108 gr/mol
= 4,1688 gram
Volume benzil alkohol = massa/ρ
=4,166 gram/1,04 gr/mL
= 4,006 mL
Persen rendemen benzil alkohol adalah sebagai berikut.
% rendemen = 92,36%
Persen kesalahannya
adalah sebagai berikut :
% kesalahan = 7,64%
Pembahasan
Reaksi cannizzaro
merupakan reaksi oksidasi dan reduksi dari suatu aldehid tanpa atom hidrogen α
dengan menambahkan katalis basa. Pada penelitian ini, aldehid yang digunakan
adalah benzaldehid dan katalis basa yang digunakan adalah larutan KOH. Larutan
KOH dibuat dengan melarutkan 7 gram KOH dalam 7,5 mL aquades yang dilakukan
dalam penangas es. Hal ini bertujuan untuk menurunkan suhu larutan, karena
pelarutan KOH dalam aquades melepaskan panas.
Larutan KOH yang
dihasilkan berwarna keruh. Kemudian 7,5 mL benzaldehid yang berwarna kekuningan
ditambahkan ke dalam larutan KOH dan dikocok. Penambahan benzaldehid ini
menyebabkan terbentuknya emulsi kental berwarna putih yang merupakan kalium
benzoat yang masih kotor.
Emulsi
yang dihasilkan kemudian ditambahkan dengan 25 mL aquades dan diekstrak dengan
5 mL eter. Eter digunakan sebagai pengekstrak karena eter bersifat sedikit
polar namun tidak bercampur dengan aquades. Sifat kepolaran dari kedua produk
berbeda, yaitu kepolaran benzil alkohol yang sedikit polar sehingga dapat larut
dalam eter yang sedikit polar juga dan kepolaran ion benzoat yang cukup besar
sehingga dapat larut dalam aquades yang kepolarannya cukup besar juga. Hal ini
menyebabkan terbentuknya dua lapisan berdasarkan perbedaan kepolaran dan
perbedaan massa jenis, yaitu lapisan atas berupa eter dan benzil alkohol dengan
kepolaran kecil dan massa jenis lebih rendah yang tidak berwarna serta lapisan
bawah berupa aquades, ion benzoat, ion-ion sisa seperti K+ dan
pengotor lainnya dengan kepolaran cukup besar dan massa jenis lebih besar yang
berwarna putih. Proses ekstraksi dilakukan 2 kali agar benzil alkohol dapat
terpisahkan lebih optimal.
Setelah
lapisan ekstrak eter kedua dipisahkan, ekstrak eter pertama dan kedua
dicampurkan. Lapisan air yang mengandung ion benzoat diasamkan dengan
menambahkan HCl pekat sambil didinginkan. Penambahan HCl pekat pada lapisan air
dilakukan sedikit demi sedikit hal ini bertujuan agar HCl merata pada semua
bagian dan bereaksi sempurna dengan ion benzoat menghasilkan asam benzoat.
Penambahan HCl pekat akan menghasilkan panas (reaksi eksotermis) pada lapisan
air sehingga prosedur ini harus dilakukan dalam penangas es, dan menghasilkan
endapan yang berwarna putih yang merupakan endapan asam benzoat.
Endapan asam benzoat
disaring menggunakan corong dan dicuci dengan aquades dingin. Asam benzoat yang
diperoleh masih belum murni sehingga dilakukan rekristalisasi dengan melarutkan
asam benzoat dalam air panas dan memanaskannya. Massa kristal asam benzoat yang
diperoleh adalah 0,2 gram, sedangkan berdasarkan teori massa asam benzoat
adalah 4,4896 gram.
Perbedaan
massa hasil produk asam benzoat dengan massa asam benzoat teoritis disebabkan
oleh belum meratanya penambahan HCl pada lapisan air, sehingga tidak semua ion
benzoat bereaksi dengan Hcl
dan proses pemanasan saat rekristalisasi
yang terlalu lama sampai terbentuk asap putih yang menandakan adanya kristal
asam benzoat yang menyublim;
Benzil
alkohol terekstrak pada eter belum murni, masih terdapat komponen selain benzil
alkohol seperti air, benzaldehid sisa, di dalam lapisan eter sehingga perlu dicuci dengan larutan natrium bisulfit
jenuh, air dan zat anhidrous. Setelah dicuci dengan larutan Na-bisulfit
jenuh, terbentuk endapan kecoklatan dan larutan kekuningan. Setelah disaring,
filtrat dicuci kembali dengan larutan Na2CO3 dan
membentuk dua lapisan, lapisan atas berwarna kuning dan lapisan bawah berwarna
keruh. Lapisan bawah yang merupakan pengotor dibuang dan lapisan atas dicuci
kembali menggunakan aquades. Untuk menghilangkan kandungan air dalam lapisan
eter, zat anhidrous yaitu CuSO4 anhidrous ditambahkan. Jika masih
terdapat air, kristal CuSO4 akan berubah warna dari abu-abu menjadi
berwarna biru. Pada penelitian ini kristal CuSO4 berubah warna
menjadi berwarna biru muda. Setelah disaring, diperoleh lapisan eter berwarna
kekuningan.
Lapisan eter kemudian
didestilasi dan didapatkan benzil alkohol sebanyak 3,7 mL Berdasarkan
perhitungan teoritis, volume benzil alkohol adalah 4,006 mL. Perbedaan
volume benzil alkohol dan volume teoritis ini dapat disebabkan oleh proses
ekstraksi benzil alkohol dari campuran yang kurang optimal dan proses destilasi
yang kurang optimal.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan dan
pembahasan yang diuraikan di atas maka dapat disimpulkan bahwa hasil reaksi
oksidasi-reduksi benzaldehid dengan katalis basa ada dua, yaitu asam benzoat
dan benzil alkohol dengan persentase rendemen asam benzoat adalah 4,45% dan
persentase rendemen benzil alkohol adalah 92,36%.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada
Dr. I Nyoman Tika, M.Si., selaku dosen pengampu, Drs. I Dewa Putu Subamia,
M.Pd., laboran Jurusan Pendidikan Kimia, atas arahan dan bimbingan selama
melakukan penelitian dan Ni Putu Candra Mahayani serta Ni Made Willy Larashati
Anastasia selaku rekan satu kelompok atas dukungan dan bantuannya dalam penelitian
maupun dalam penyelesaian artikel ini.
DAFTAR PUSTAKA
Fessenden,
R., & Fessenden, J. 1982. Kimia
Organik Jilid 1. Jakarta: Erlangga
Fessenden,
R., & Fessenden, J. 1984. Kimia
Organik Jilid 2. Jakarta: Erlangga
Nurlita,
F., & Suja I W. 2004. Buku Ajar Praktikum Kimia Organik.
Singaraja: IKIP Negeri Singaraja
Suja, I W. &
Muderawan I W. 2003. Buku Ajar Kimia
Organik Lanjut. Singaraja : IKIP Negeri Singaraja
0 komentar:
Posting Komentar