Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Kimia SMA
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: BENZENA DAN TURUNANNYA
KELOMPOK KOMPETENSI G
81
Pada reaksi subsitusi elektrofilik senyawa aromatik, tampak bahwa inti benzena tetap tidak berubah. Ini menandakan bahwa ada kestabilan cincin benzena pada
aromatisitas cincin. Tahap-tahap yang umum adalah sebagai berikut:
+X
+
X H
X + H
+
+
Keadaan Transisi
Keadaan transisi itu merupakan kation yang tidak stabil yaitu keempat elektron pi tersebar di antara 5 atom C. Keadaan transisi itu dapat digambarkan dalam bentuk
resonansi di bawah ini, dengan anggapan adanya pembagian elektron yang merata.
Keluarnya proton dari keadaan transisi ini akan memberikan hasil subsitusi benzena.
Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi subsitusi elektrofilik pada senyawa aromatik:
a. Sifat Reagen Elektrofil
Reagen elektrofil yang akan bereaksi dengan benzena biasanya tidak begitu saja ditambahkan. Misalnya, untuk reaksi nitrasi, tidak langsung ditambahkan dengan
asam nitrat pekat, tapi asam nitrat pekat harus dicampur dulu dengan asam sulfat pekat untuk memperoleh partikel yang lebih elektrofil yaitu ion nitronium, NO2-
+
aq HNO
3
aq + 2H
2
SO
4
aq NO
2 +
aq + H
3 +
aq + 2HS0
4 -
aq
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: BENZENA DAN TURUNANNYA
KELOMPOK KOMPETENSI G
82
PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
Kemudian ion nitronium itulah yang menyerang benzena.
NO
2
H NO
2
+ H
+
+ NO
2
+H
2
SO
4
NO
2
+ H
+
Di sini tampak bahwa katalis mempunyai peranan penting dalam mempoduksi ion elektrofil, sebab tanpa H
2
SO
4
sebagai katalis, HNO
3
tidak akan menghasilkan ion nitronium, tapi ion nitrat NO
3 -
. Campuran yang dipakai biasanya adalah dengan perbandingan 1 bagian asam nitrat pekat dengan 2 bagian asam sulfat pekat.
Untuk senyawa yang kurang aktif, misalnya p-nitrotoluena, dipergunakan campuran asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat.
Contoh lain reaksi klorasi benzena menurut Friedel Crafs
Cl + HCl +
FeCl
3
+ Cl
2
Reaksi yang sebenarnya terjadi adalah:
Cl
+
+ + Cl
+
H Cl
2
+ FeCl
3
Cl
+
+ FeCl
4 -
Cl
+
H Cl
+ HCl + FeCl
3
+ FeCl
4 -
Pada reaksi ini harus ada FeCl
3
atau asam lewis lain, karena adanya asam lewis inilah maka Cl
2
dapat diionkan menjadi Cl
+
dan Cl
-
. Kemudian Cl
-
berikatan dengan HNO
3
,120
o
HNO
3
,120
o
HNO
3
,120
o
SO
3
,H
2
SO
4
p-nitrotoluena 2,4-
dinitrotoluena 2,4,6-
trinitrotoluena
Modul Pengembangan Keprofesian Berkelanjutan Guru Mata Pelajaran Kimia SMA
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: BENZENA DAN TURUNANNYA
KELOMPOK KOMPETENSI G
83
FeCl
3
menjadi FeCl
4 -
, sedangkan Cl
+
inilah yang merupakan reagen elektrofil bereaksi dengan benzena yang merupakan sumber elektron mempunyai 3 ikatan
pi.
b. Gugus yang sudah terikat pada Benzena
Gugus yang sudah terikat pada benzena mempengaruhi reaktivitas dan orientasi pada reaksi substitusi elektrofilik. Berdasarkan hasil kerja para akhli kimia lebih
100 tahun terakhir ini, telah dipastikan adanya tiga masalah: 1 Adanya kemungkinan hasil reaksi dalam bentuk orto, meta, atau para
orientasi. 2 Persentase tiga bentuk di atas, seAndainya ketiga bentuk diperoleh.
3 Reaktivitasnya, jika bandingkan dengan benzena tanpa subtituen gugus yang sudah ada.
Berikut ini diberikan tabel 3.5 mengenai data orientasi dan kecepatan hasil nitrasi pada benzena bersubstituen tunggal.
NO
2
nitrasi R
R
O R
NO
2
+ +
R
NO
2
m p
Tabel 3.5. Orientasi dan Kecepatan Hasil Nitrasi
pada Benzena Bersubstituen Tunggal
R Orientasi
Reaktivitas Relatif
O m
p
-CH
3
-CCH
3 3
-CH2Cl -Cl
-Br -NO
2
-COOC
2
H
3
56,5 12,0
32,0 29,6
36,5 6,4
2,3 3,5
8,5 15,5
0,9 1,2
93,2 68,4
40 79,5
52,5 68,9
62,4 0,3
3,3 24
15,7 0,302
0,033 0,030
10
-7
0,0003
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: BENZENA DAN TURUNANNYA
KELOMPOK KOMPETENSI G
84
PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud
R Orientasi
Reaktivitas Relatif
O m
p
-CF
3
-
N
CH
3 3
100 89
11
Berdasarkan tabel 3.5 dapat dilihat bahwa : 1 beberapa substituen yang mengadakan orientasi ke orto-para atau meta.
Substituen yang mengadakan orientasi ke orto-para disebut pengarah orto- para dan substituen yang mengadakan orientasi ke meta disebut pengarah
meta.
2 substisuen yang merupakan pengarah orto-para dapat mengaktifkan dapat mendeatifkan.
3 substituen yang merupakan pengarah meta bersifat mendeaktifkan. Yang bersifat mengaktifkan tidak dikenal.
4 beberapa substituen mempunyai reaktivitas yang kecil sekali, kurang dari 1. substituen tersebut dikatakan mempunyai sifat mendeaktfkan
5 beberapa substituen mempunyai reaktivitas yang besar sekali, lebih dari 1. Substituen tersebut dikatakan mempunyai sifat mengaktifkan.
6 Substituen pengarah orto-para mana yang mengaktifkan dan mana yang mendeaktifkan, begitu juga untuk substituen pengarah meta yang selalu
mendeaktifkan dapat dilihat pada tabel 3.6 berikut:
Tabel 3.6 Substituen pengarah meta yang selalu mendeaktifkan
Pengarah o-p yang mengaktikan
Pengarah o-p yang mendeatifkan
Pengarah –m
yang mendeaktifkan
-OH -O
-
-OR -OC
6
H
5
-NH
2
-NR
2
-NHCOCH
3
-Alkil mis. CH
3
-Aril mis. C
6
H
5
-CH
2
Cl -F
-Cl -Br
-ICH = CHNO
2
-NO
2 +
-NH
3 +
-NR
3
-IC
6
H
5
-CF
3
-CCl
3
-SO
3
H -SO
2
R -COOH
-COOR -COH
2
-COH -COR
-CN
