REAKSI OKSIDASI-REDUKSI BENZALDEHID DENGAN KATALIS BASA (REAKSI CANNIZZARO)

REAKSI OKSIDASI-REDUKSI BENZALDEHID DENGAN KATALIS BASA (REAKSI CANNIZZARO)

I Putu Pandu Setiawan

Jurusan Pendidikan Kimia

Universitas Pendidikan Ganesha

Singaraja, Indonesia

e-mail: pandupendog45@gmail.com

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