Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!1
Esterifikasi Fischer: Sintesis Metil Benzoat
Dian Tri Lestarini, Arya Maulana Ichsan, Mutiara Ayu Annisa
Departemen Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Indonesia
Kampus UI Depok, 16424, Depok, Jawa Barat, Indonesia
E-mail: dian.tri41@sci.ui.ac.id
Abstrak
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui cara mensintesis metil benzoat dengan bahan dasar asam
benzoat, metanol dan katalis asam (H2SO4), mengetahui mekanisme pembentukan ester yang terjadi, mengetahui
prinsip reaksi esterifikasi Fischer dan mengetahui fungsi reagen-reagen yang digunakan. Reaksi esterifikasi adalah
reaksi pembentukan ester dengan menggunakan asam karboksilat dan derivatnya (asil klorida dan anhidrida)
dengan alkohol dalam suasana asam. Reaksi esterifikasi Fischer bersifat reversible. Metoda yang digunakan pada
sintesis metil benzoat adalah metoda refluks. Dalam percobaan ini digunakan Na2CO3 5% untuk menetralkan sisa
asam benzoat dan Na2SO4 anhidrat sebagai penarik air. Prinsip dari metode refluks yaitu pemanasan, pendinginan
dan isolasi dimana pelarut volatil yang digunakan akan menguap pada suhu tinggi, namun akan didinginkan
dengan kondensor. Produk samping yang dihasilkan adalah air (H2O). Dari percobaan diperoleh volume propil
asetat sebesar 1,25 ml dengan nilai yield 29,87% dan nilai kesalahan relatif 70,13%.
Kata kunci: metil benzoat, esterifikasi fischer, ekstraksi, refluks
1. PENDAHULUAN
Esterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dari suatu asam karboksilat dan alkohol dengan
menggunakan katalis asam. Reaksi ini juga sering disebut esterifikasi Fischer. Ester adalah suatu senyawa yang
mengandung gugus -COOR dengan R dapat berbentuk alkil maupun aril. Suatu ester dapat dibentuk dengan reaksi
esterifikasi berkatalis asam. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi dapat balik (reversible). Ester adalah senyawa
organik yang terbentuk melalui penggantian atom H pada gugus hidroksil dengan suatu gugus organik. Ester dapat
diubah menjadi bermacam senyawa lain. Ester biasa dijumpai di alam, selain itu ester juga digunakan untuk polimer
sintetik yang paling sering, ester digunakan sebagai wewangian dan pemberi citarasa buah sintetik.
Metoda yang digunakan pada percobaan ini yaitu, metoda refluks dan ekstraksi. Refluks digunakan untuk
mensintesis senyawa-senyawa yang mudah menguap atau volatile. Prinsip refluks adalah pemanasan, kondensasi,
dan sistem tertutup. Sedangkan ekstraksi digunakan untuk pemisahan bahan padat maupun cair dengan bantuan
pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material
lainnya. Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu, mengetahui cara mensintesis metil benzoat dengan bahan dasar
asam benzoat, metanol dan katalis asam (H2SO4), mengetahui mekanisme pembentukan ester yang terjadi,
mengetahui prinsip reaksi esterifikasi Fischer dan mengetahui fungsi reagen-reagen yang digunakan.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Metil benzoat
Metil benzoat merupakan senyawa organik ester dengan rumus kimia C6H5CO2CH3. Metil benzoat berupa
cairan tidak berwarna yang kurang larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik. Metil benzoat memiliki aroma
yang enak dan sangat mirip dengan aroma buah pohon fejioa, karena memiliki aroma yang harum ini, metil benzoat
dapat digunakan dalam pembuatan parfum. Metil benzoat juga dapat digunakan sebagai pelarut dan sebagai
pestisida untuk menarik serangga seperti orchid bees.
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!2
Gambar 1. Struktur Metil benzoat
Sumber: http://www.sigmaaldrich.com/catalog/substance/methylbenzoate136159358311?lang=en®ion=ID
2.2 Metanol
Metanol, juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan
rumus kimia CH3OH. Metanol merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada "keadaan atmosfer" berbentuk
cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau
lebih ringan daripada etanol). Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan
sebagai bahan additif bagi etanol industri. Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh
bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah beberapa hari, uap metanol
tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbon dioksida dan air. Reaksi kimia
metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbon dioksida dan air adalah sebagai berikut:
2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O
Gambar 2. Struktur Metanol
Sumber: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/Methanol_Keilstrich.svg
2.3 Reaksi Esterifikasi Fischer
Reaksi esterifikasi Fischer adalah reaksi pembentukan ester dengan cara merefluks asam karboksilat
bersama alkohol dengan katalis asam dan terdapat kesetimbangan dengan ester dan air. Esterifikasi Fischer
berdasarkan nama Emil Fischer, kimiawan organik abad 19 yang mengembangkan metode ini. Walaupun reaksi ini
adalah reaksi kesetimbangan, dapat juga digunakan untuk membuat ester dengan hasil yang tinggi dengan
menggeser kesetimbangan ke kanan. Hal ini dapat dicapai dengan beberapa teknik. Jika harga alkohol atau asam,
murah, dapat digunakan jumlah berlebihan. Cara lain ialah dengan memisahkan ester dan/atau air yang terbentuk
(dengan penyulingan), sehingga menggeser reaksi ke kanan.
Gambar 3. Reaksi Esterifikasi
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!3
Sumber: Laporan SKO_Fathiya
2.4 Metoda Refluks
Refluks adalah salah satu metode dalam ilmu kimia untuk mensintesis suatu senyawa, baik senyawa
organik maupun senyawa anorganik. Biasanya refluks digunakan untuk mensintesis senyawa-senyawa yang mudah
menguap atau volatile. Prinsip refluks adalah pemanasan, kondensasi, dan sistem tertutup. Pemanasan pada refluks
untuk mempercepat terjadinya reaksi karena pada suhu tinggi tumbukan antar partikel semakin banyak. Hal ini dapat
mempercepat reaksi yang terjadi. Selain itu, suhu tinggi juga dapat meningkatkan kelarutan. Pada kondensasi, zat
yang menguap akan menjadi cair kembali karena terjadi pendinginan di kondensor. Pada refluks, yang digunakan
adalah sistem tertutup. Hal ini akan menjaga volume larutan tetap, tidak berkurang dan tidak bertambah.
Gambar 5. Proses refluks
Sumber: http://ndarucs.blogspot.com/2010/05/metode-sintesis-refluks.html
2.5 Ekstraksi
Proses ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair dengan bantuan pelarut.
Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya.
Prinsip dasar ekstraksi yaitu pemisahan suatu zat berdasarkan perbandingan distribusi zat yang terlarut dalam dua
pelarut yang tidak saling melarutkan dan berdasarkan perbedaan massa jenis (ρ) dimana senyawa yang memiliki
massa jenis (ρ) yang lebih tinggi berada pada lapisan bawah.
Gambar 6. Corong Pisah
Sumber: https://greatminds2.wordpress.com/2012/11/03/ektraksi/
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
3. METODA PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Alat :
1. Labu bulat
2. Refluks/kondensor
3. Pipet tetes
4. icebath
5. Beaker glass
6. Corong Buchner
7. Corong pisah
8. Gelas Ukur
!4
Bahan :
1. 2.5 gr Asam benzoat
2. 6,5 ml Metanol
3. 6,5 ml Na2CO3 5%
4. 15 tetes H2SO4 pekat
5. 18,5 ml Aquades
6. 9 ml eter
7. 5 ml NaCl jenuh
8. 1 gr Na2SO4 anhidrat
3.2 Prosedur Sintesis Metil Benzoat
Memasukan 2,5 gr asam benzoat dan 6,5 ml metanol ke dalam labu bulat. Menempatkan labu bulat dalam
icebath kemudian menambahkan 15 tetes H2SO4 pekat. Merefluks selama 1 jam (sebelum merefluks menambahkan
batu didih dalam labu bulat). Setelah merefluks, mendinginkan larutan kemudian larutan dipindahkan dan
menambahkan 12,5 ml aquades dan 9 ml eter kedalam corong pisah. Mengocok campuraan hingga terbentuk 2
lapisan, membuang lapisan bawah. Menambahkan 6,5 ml aquades dan 6,5 ml Na2CO3 5% kemudian mengocoknya
hingga terbentuk 2 lapisan dan membuang lapisan bawah. Menambahkan 5 ml NaCl jenuh mengocok kembali dan
mengambil lapisan atas. Memasukan lapisan atas ke dalam beaker glass dan menambahkan 1 gr Na2SO4 anhidrat
kemudian mendekantasi ester yang terbentuk dan memasukannya ke dalam gelas ukur. Menimbang gelas ukur
tersebut.
3.3 Penentuan Yield Reaksi dan Kesalahan Relatif
Yield ditentukan dengan rumus sesuai yang terdapat dalam buku kimia teknologi semester 6, dengan rumus
sebagai berikut:
% ����� = ����� ���������/����� �������� � 100%
Sementara kesalahan relatif pada percobaan ini dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut:
������h�� ������� = |����� ��������� − ����� ��������|
� 100%
⁄
����� ��������
Dimana masa teoritis dapat dihitung dengan menggunakan stoikiometri reaksi.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Pengamatan
Gambar 7. Proses refluks
Gambar 8. Ekstraksi dengan eter
Gambar 9. penambahan Na2CO3
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
Gambar 10. Penambahan NaCl Jenuh
4.2 Perhitungan Teoritis
Mol asam benzoat
: (massa asam benzoat / Mr asam benzoat)
= 2,5 gr / (122 gr/mol) = 0,0205 mol
Massa metanol
: ρ metanol x volume metanol
= (0,7915 gr/ml) x 6,5 ml = 5,14475 gr
Mol metanol
: massa metanol / Mr metanol
= 5,14475 gr / (32 gr/mol) = 0,1607 mol
Persamaan reaksi:
As. benzoat
+
metanol
→
metil benzoat
m:
0,0205 mol
0,1607 mol
r:
0,0205 mol
0,0205 mol
0,0205 mol
s:
Massa metil benzoat teoritis
!5
Gambar 11. Hasil metil benzoat
+
0,1402 mol
0,0205 mol
: mol metil benzoat x Mr metil benzoat
= 0,0205 mol x (160 gr/mol) = 3,28 gr
H2O
0,0205 mol
0,0205 mol
4.3 Perhitungan Percobaan
Volume metil benzoat
: 1,25 ml
Massa metil benzoat
: (massa gelas ukur isi - massa gelas ukur kosong)
= (31,34 gr - 30,36 gr) = 0,98 gr
4.4 Persentase Yield dan Kesalahan Relatif
%Yield
= (massa percobaan / massa teoritis) x 100%
= (0,98 gr / 3,28 gr) x 100% = 29,87%
%Kesalahan Relatif
= (massa teoritis - massa percobaan) / (massa teoritis) x 100%
= (3,28 gr - 0,98 gr) / 3,28 gr x 100% = 70,13%
4.5 Analisa Hasil
Dalam percobaan ini, disintesis metil benzoat dengan cara mereaksikan asam benzoat dengan metanol juga
asam sulfat pekat (H2SO4 pekat) dalam keadaan dingin (pencampuran dilakukan dengan labu bulat berada dalam
icebath). Dalam percobaan ini, asam benzoat dan metanol berfungsi sebagai bahan utama dalam sintesis metil
benzoat, sedangkan H2SO4 pekat berfungsi sebagai katalis asam untuk mempercepat laju reaksi. Pencampuran ketiga
reagen tersebut dilakukan dalam keadaan dingin yang bertujuan untuk menahan agar reaksinya tidak berlangsung
terlebih dahulu sebelum dilakukan pemanasan dengan refluks dan dikarenakan reaksi dengan H2SO4 pekat
merupakan reaksi eksoterm yang melepaskan energi (panas).
Selanjutnya, dilakukan pemanasan dengan refluks selama kurang lebih 45 menit. Namun, sebelum
dilakukan refluks, ditambahkan batu didih di dalam labu bulat tersebut agar tidak terjadi bumping jika suhu pada
saat pemanasan terlalu tinggi dan untuk meratakan pemanasan pada labu bulat. Pada proses refluks ini, zat-zat yang
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!6
berada dalam proses tersebut tidak akan hilang, karena uap-uap yang keluar dari hasil pemanasan dengan heating
mantle akan masuk ke kondensor dan diubah kembali lagi menjadi tetes-tetes cairan, lalu tetes-tetes cairan tersebut
jatuh kembali ke dalam labu bulat, sehingga komposisi zat tetap sama.
Setelah proses refluks, larutan telah bercampur sempurna. Kemudian setelah labu bulat didinginkan di
bawah air kran, tahap selanjutnya adalah menuangkan larutan tersebut pada corong pisah. Lalu ke dalam corong
pisah tersebut, dilakukan penambahan eter yang bertujuan untuk menarik sisa-sisa pengotor yang bersifat non-polar,
lalu dilakukan penambahan air yang bertujuan untuk menarik pengotor yang bersifat polar dan mencuci sisa-sisa
asam. Kemudian dilakukan ekstraksi. Pada saat ekstraksi, terbentuk gas karena sifat dari eter yang mudah menguap,
oleh karena itu pada saat dilakukan ekstraksi, dibuka kran pada corong pisah agar gas dari penambahan eter tersebut
dapat keluar. Kemudian setelah ekstraksi, terbentuk dua lapisan pada corong pisah, dimana lapisan atas merupakan
fasa organik dan lapisan bawah merupakan fasa air. Komponen pada fasa air (lapisan bawah) dibuang.
Selanjutnya, dilakukan penambahan Na2CO3 5 % pada corong pisah yang bertujuan untuk menetralisirkan
kelebihan asam pada reaksi pembentukan ester. Kemudian dilakukan ekstraksi kembali, terbentuk gas-gas H2O dan
CO2. Gas tersebut merupakan air dalam fasa uap. Ekstraksi dilakukan sampai tidak ada lagi gas yang terbentuk.
Setelah tidak ada lagi gas yang terbentuk, dilakukan penambahan NaCl jenuh yang bertujuan untuk memecah
emulsi, sehingga membentuk dua lapisan. NaCl jenuh juga merupakan agen salting out dimana memiliki kelarutan
yang lebih besar dibanding kelarutan zat utama. Lapisan atasnya yaitu berupa metil benzoat dan lapisan bawahnya
berupa lapisan anorganik yang selanjutnya dibuang. Kemudian dipindahkan ke dalam beaker glass dan dilakukan
penambahan Na2SO4 anhidrat pada metil benzoate yang bertujuan untuk menarik air pada proses esterifikasi ini.
Kemudian metil benzoat yang didapat ditimbang beratnya dan diukur volumenya.
Dalam reaksi esterifikasi Fischer, reaksi berjalan reversible. Karena reaksi Fischer merupakan reaksi
reversible, maka hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat reaktan dan begitu juga sebaliknya sehingga
komponen dari zat tersebut tidak pernah habis. Kekurangan dari reaksi reversible ini yaitu sulitnya didapatkan
produk yang murni. Sedangkan dalam reaksi esterifikasi via anhidrida asetat, reaksi berjalan irreversible. Karena
reaksi ini merupakan reaksi irreversible, maka hasil reaksi tidak dapat bereaksi kembali membentuk zat reaktan. Hal
ini disebabkan struktur dari anhidrida asetat yang sterik. Kelebihan dari reaksi irreversible ini adalah mudahnya
didapatkan produk yang murni. Dari percobaan diperoleh volume metil benzoat sebesar 1,25 ml dengan nilai yield
29,87% dan nilai kesalahan relatif 70,13%.
Berikut merupakan tahap-tahap mekanisme reaksi esterifikasi Fischer :
1. Transfer proton dari katalis asam ke atom karbonil, sehingga meningkatkan elektrofilitas dari atom karbon
pada gugus karbonil.
2. Atom karbon karbonil kemudian diserang oleh atom oksigen dari alkohol, yang bersifat nukleofilik
sehingga terbentuk ion oksonium.
3. Terjadi pelepasan proton dari gugus hidroksil milik alkohol, menghasilkan kompleks teraktivasi.
4. Protonasi terhadap salah satu gugus hidroksil yang diikuti dengan pelepasan molekul air menghasilkan
ester.
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!7
4.6 Analisa Kesalahan
Dalam percobaan ini, terdapat kesalahan yang terjadi dapat berupa kurang bersihnya alat yang digunakan,
serta kurang maksimalnya pengocokan pada proses ekstraksi sehingga hasil yang didapat kurang sempurna
menyebabkan besarnya %KR dan kecilnya nilai %yield.
5. KESIMPULAN
1. Reaksi esterifikasi adalah reaksi pembentukan dengan menggunakan asam karboksilat dan derivatnya (Asil
klorida dan Anhidrida) dengan alkohol dalam suasana asam.
2. Esterifikasi Fischer berdasarkan nama Emil Fischer, kimiawan organik abad 19 yang mengembangkan metode
reaksi pembentukan ester dengan cara merefluks asam karboksilat bersama alkohol dengan katalis asam dan
terdapat kesetimbangan dengan ester dan air.
3. Asam benzoat dan metanol berfungsi sebagai bahan utama dalam sintesis metil benzoat, sedangkan H2SO4 pekat
berfungsi sebagai katalis asam untuk mempercepat laju reaksi.
4. Na2CO3 5 % pada corong pisah yang bertujuan untuk menetralisirkan kelebihan asam pada reaksi pembentukan
ester. Sedangkan NaCl jenuh yang bertujuan untuk memecah emulsi.
5. Dari percobaan diperoleh volume metil benzoat sebesar 1,25 ml dengan nilai yield 29,87% dan nilai kesalahan
relatif 70,13%.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kepada Allah SWT, karena atas berkat-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Kimia
Organik dengan judul percobaan: Esterifikasi Fischer; Sintesis Metil Benzoat. Pertama-tama penulis mengucapkan
terima kasih kepada rekan kerja penulis, yaitu Arya Maulana Ichsan dan Mutiara Ayu Annisa yang sudah bekerja
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!8
dengan baik. Selain itu, terima kasih pula untuk asisten laboratorium pada percobaan ini yaitu Ka Magfira yang
sudah membantu dan memberikan pengarahan sehingga praktikum ini dapat selesai dengan baik. Tak lupa, penulis
mengucapkan terima kasih kepada orang-orang yang sudah berjasa yang telah membuat referensi di internet maupun
di buku hingga laporan ini selesai. Penulis mohon maaf apabila laporan ini masih banyak kesalahan dan jauh dari
kesempurnaan.
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W. 2004. Kimia Fisik jilid 2 edisi ke-4. Jakarta : Erlangga.
Fessenden & Fessenden. 1982. Organic Chemistry 3rd Ed. Jakarta: Erlangga.
Smith, Janice Gorzynski. 2011. Organic Chemistry 3rd ed.. Manoa : University of Hawai’i
Tim KBI Kimia Organik.2011.Penuntun Pratikum Sintesis Organik . Depok : Departemen kimia FMIPA
Universitas Indonesia.
LAMPIRAN
MSDS
1. Asam Benzoat
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Titik didih
Densitas
Titik nyala
Kestabilan
Toksisitas
2.
3.
4.
Metanol
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Titik didih
Titik nyala
Kestabilan
Toksisitas
Metil Benzoat
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Titik didih
Densitas
Titik nyala
Kestabilan
: Asam karboksilat benzena, asam benzen format, asam dracyclic
: C6H5COOH
: Kristal / Bubuk putih
: 122 oC
: 249 oC
: 1,32 gr/cm3
:121 oC
: Stabil, mudah terbakar
: Berbahaya bila tertelan, dapat menyababkan iritasi, dapat menyebabkan iritasi
mata dan saluran pernapasan
: Metanol, metil alkohol, karbinol, wood nafta
: CH3OH
: Cairan bening
: - 98 oC
: 64,7 oC
: 11 oC
: Stabil, sangat mudah terbakar
: Beracun bila terhirup, bila terpapar dalam jumlah banyak dapat menyebabkan
kerusakan mata, ginjal, hati dan jantung
: miobe oil, esence of niobe
: C8H5COOCH3
: Cairan kuning bening
: - 12 oC
: 199 oC
: 1,09 gr/cm3
: 83 oC
: Stabil, mudah terbakar
Asam Sulfat
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
5.
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Titik didih
Kestabilan
Toksisitas
: Asam sulfurat, minyak vitriol, asam dipping
: H2SO4
: Cairan bening
: - 2 oC
: 327 oC
: Stabil, bereaksi secara eksotermis, bahan mudah terbakar
: Sangat korosif, menyebabkan luka bakar serius, iritasi mata dan kulit
Natrium Bikarbonat
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Densitas
Kestabilan
Toksisitas
: Soda bikarbonat, sodium hidrogen bikarbonat
: NaHCO3
: Kristal putih
: 50 oC
: 2,16 gr/cm3
: Stabil
: Tidak berbahaya
!9
TLD
!1
Esterifikasi Fischer: Sintesis Metil Benzoat
Dian Tri Lestarini, Arya Maulana Ichsan, Mutiara Ayu Annisa
Departemen Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Indonesia
Kampus UI Depok, 16424, Depok, Jawa Barat, Indonesia
E-mail: dian.tri41@sci.ui.ac.id
Abstrak
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui cara mensintesis metil benzoat dengan bahan dasar asam
benzoat, metanol dan katalis asam (H2SO4), mengetahui mekanisme pembentukan ester yang terjadi, mengetahui
prinsip reaksi esterifikasi Fischer dan mengetahui fungsi reagen-reagen yang digunakan. Reaksi esterifikasi adalah
reaksi pembentukan ester dengan menggunakan asam karboksilat dan derivatnya (asil klorida dan anhidrida)
dengan alkohol dalam suasana asam. Reaksi esterifikasi Fischer bersifat reversible. Metoda yang digunakan pada
sintesis metil benzoat adalah metoda refluks. Dalam percobaan ini digunakan Na2CO3 5% untuk menetralkan sisa
asam benzoat dan Na2SO4 anhidrat sebagai penarik air. Prinsip dari metode refluks yaitu pemanasan, pendinginan
dan isolasi dimana pelarut volatil yang digunakan akan menguap pada suhu tinggi, namun akan didinginkan
dengan kondensor. Produk samping yang dihasilkan adalah air (H2O). Dari percobaan diperoleh volume propil
asetat sebesar 1,25 ml dengan nilai yield 29,87% dan nilai kesalahan relatif 70,13%.
Kata kunci: metil benzoat, esterifikasi fischer, ekstraksi, refluks
1. PENDAHULUAN
Esterifikasi merupakan reaksi pembentukan ester dari suatu asam karboksilat dan alkohol dengan
menggunakan katalis asam. Reaksi ini juga sering disebut esterifikasi Fischer. Ester adalah suatu senyawa yang
mengandung gugus -COOR dengan R dapat berbentuk alkil maupun aril. Suatu ester dapat dibentuk dengan reaksi
esterifikasi berkatalis asam. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi dapat balik (reversible). Ester adalah senyawa
organik yang terbentuk melalui penggantian atom H pada gugus hidroksil dengan suatu gugus organik. Ester dapat
diubah menjadi bermacam senyawa lain. Ester biasa dijumpai di alam, selain itu ester juga digunakan untuk polimer
sintetik yang paling sering, ester digunakan sebagai wewangian dan pemberi citarasa buah sintetik.
Metoda yang digunakan pada percobaan ini yaitu, metoda refluks dan ekstraksi. Refluks digunakan untuk
mensintesis senyawa-senyawa yang mudah menguap atau volatile. Prinsip refluks adalah pemanasan, kondensasi,
dan sistem tertutup. Sedangkan ekstraksi digunakan untuk pemisahan bahan padat maupun cair dengan bantuan
pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material
lainnya. Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu, mengetahui cara mensintesis metil benzoat dengan bahan dasar
asam benzoat, metanol dan katalis asam (H2SO4), mengetahui mekanisme pembentukan ester yang terjadi,
mengetahui prinsip reaksi esterifikasi Fischer dan mengetahui fungsi reagen-reagen yang digunakan.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Metil benzoat
Metil benzoat merupakan senyawa organik ester dengan rumus kimia C6H5CO2CH3. Metil benzoat berupa
cairan tidak berwarna yang kurang larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik. Metil benzoat memiliki aroma
yang enak dan sangat mirip dengan aroma buah pohon fejioa, karena memiliki aroma yang harum ini, metil benzoat
dapat digunakan dalam pembuatan parfum. Metil benzoat juga dapat digunakan sebagai pelarut dan sebagai
pestisida untuk menarik serangga seperti orchid bees.
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!2
Gambar 1. Struktur Metil benzoat
Sumber: http://www.sigmaaldrich.com/catalog/substance/methylbenzoate136159358311?lang=en®ion=ID
2.2 Metanol
Metanol, juga dikenal sebagai metil alkohol, wood alcohol atau spiritus, adalah senyawa kimia dengan
rumus kimia CH3OH. Metanol merupakan bentuk alkohol paling sederhana. Pada "keadaan atmosfer" berbentuk
cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna, mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau
lebih ringan daripada etanol). Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan bakar dan
sebagai bahan additif bagi etanol industri. Metanol diproduksi secara alami oleh metabolisme anaerobik oleh
bakteri. Hasil proses tersebut adalah uap metanol (dalam jumlah kecil) di udara. Setelah beberapa hari, uap metanol
tersebut akan teroksidasi oleh oksigen dengan bantuan sinar matahari menjadi karbon dioksida dan air. Reaksi kimia
metanol yang terbakar di udara dan membentuk karbon dioksida dan air adalah sebagai berikut:
2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O
Gambar 2. Struktur Metanol
Sumber: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/Methanol_Keilstrich.svg
2.3 Reaksi Esterifikasi Fischer
Reaksi esterifikasi Fischer adalah reaksi pembentukan ester dengan cara merefluks asam karboksilat
bersama alkohol dengan katalis asam dan terdapat kesetimbangan dengan ester dan air. Esterifikasi Fischer
berdasarkan nama Emil Fischer, kimiawan organik abad 19 yang mengembangkan metode ini. Walaupun reaksi ini
adalah reaksi kesetimbangan, dapat juga digunakan untuk membuat ester dengan hasil yang tinggi dengan
menggeser kesetimbangan ke kanan. Hal ini dapat dicapai dengan beberapa teknik. Jika harga alkohol atau asam,
murah, dapat digunakan jumlah berlebihan. Cara lain ialah dengan memisahkan ester dan/atau air yang terbentuk
(dengan penyulingan), sehingga menggeser reaksi ke kanan.
Gambar 3. Reaksi Esterifikasi
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!3
Sumber: Laporan SKO_Fathiya
2.4 Metoda Refluks
Refluks adalah salah satu metode dalam ilmu kimia untuk mensintesis suatu senyawa, baik senyawa
organik maupun senyawa anorganik. Biasanya refluks digunakan untuk mensintesis senyawa-senyawa yang mudah
menguap atau volatile. Prinsip refluks adalah pemanasan, kondensasi, dan sistem tertutup. Pemanasan pada refluks
untuk mempercepat terjadinya reaksi karena pada suhu tinggi tumbukan antar partikel semakin banyak. Hal ini dapat
mempercepat reaksi yang terjadi. Selain itu, suhu tinggi juga dapat meningkatkan kelarutan. Pada kondensasi, zat
yang menguap akan menjadi cair kembali karena terjadi pendinginan di kondensor. Pada refluks, yang digunakan
adalah sistem tertutup. Hal ini akan menjaga volume larutan tetap, tidak berkurang dan tidak bertambah.
Gambar 5. Proses refluks
Sumber: http://ndarucs.blogspot.com/2010/05/metode-sintesis-refluks.html
2.5 Ekstraksi
Proses ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair dengan bantuan pelarut.
Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya.
Prinsip dasar ekstraksi yaitu pemisahan suatu zat berdasarkan perbandingan distribusi zat yang terlarut dalam dua
pelarut yang tidak saling melarutkan dan berdasarkan perbedaan massa jenis (ρ) dimana senyawa yang memiliki
massa jenis (ρ) yang lebih tinggi berada pada lapisan bawah.
Gambar 6. Corong Pisah
Sumber: https://greatminds2.wordpress.com/2012/11/03/ektraksi/
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
3. METODA PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan
Alat :
1. Labu bulat
2. Refluks/kondensor
3. Pipet tetes
4. icebath
5. Beaker glass
6. Corong Buchner
7. Corong pisah
8. Gelas Ukur
!4
Bahan :
1. 2.5 gr Asam benzoat
2. 6,5 ml Metanol
3. 6,5 ml Na2CO3 5%
4. 15 tetes H2SO4 pekat
5. 18,5 ml Aquades
6. 9 ml eter
7. 5 ml NaCl jenuh
8. 1 gr Na2SO4 anhidrat
3.2 Prosedur Sintesis Metil Benzoat
Memasukan 2,5 gr asam benzoat dan 6,5 ml metanol ke dalam labu bulat. Menempatkan labu bulat dalam
icebath kemudian menambahkan 15 tetes H2SO4 pekat. Merefluks selama 1 jam (sebelum merefluks menambahkan
batu didih dalam labu bulat). Setelah merefluks, mendinginkan larutan kemudian larutan dipindahkan dan
menambahkan 12,5 ml aquades dan 9 ml eter kedalam corong pisah. Mengocok campuraan hingga terbentuk 2
lapisan, membuang lapisan bawah. Menambahkan 6,5 ml aquades dan 6,5 ml Na2CO3 5% kemudian mengocoknya
hingga terbentuk 2 lapisan dan membuang lapisan bawah. Menambahkan 5 ml NaCl jenuh mengocok kembali dan
mengambil lapisan atas. Memasukan lapisan atas ke dalam beaker glass dan menambahkan 1 gr Na2SO4 anhidrat
kemudian mendekantasi ester yang terbentuk dan memasukannya ke dalam gelas ukur. Menimbang gelas ukur
tersebut.
3.3 Penentuan Yield Reaksi dan Kesalahan Relatif
Yield ditentukan dengan rumus sesuai yang terdapat dalam buku kimia teknologi semester 6, dengan rumus
sebagai berikut:
% ����� = ����� ���������/����� �������� � 100%
Sementara kesalahan relatif pada percobaan ini dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut:
������h�� ������� = |����� ��������� − ����� ��������|
� 100%
⁄
����� ��������
Dimana masa teoritis dapat dihitung dengan menggunakan stoikiometri reaksi.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Pengamatan
Gambar 7. Proses refluks
Gambar 8. Ekstraksi dengan eter
Gambar 9. penambahan Na2CO3
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
Gambar 10. Penambahan NaCl Jenuh
4.2 Perhitungan Teoritis
Mol asam benzoat
: (massa asam benzoat / Mr asam benzoat)
= 2,5 gr / (122 gr/mol) = 0,0205 mol
Massa metanol
: ρ metanol x volume metanol
= (0,7915 gr/ml) x 6,5 ml = 5,14475 gr
Mol metanol
: massa metanol / Mr metanol
= 5,14475 gr / (32 gr/mol) = 0,1607 mol
Persamaan reaksi:
As. benzoat
+
metanol
→
metil benzoat
m:
0,0205 mol
0,1607 mol
r:
0,0205 mol
0,0205 mol
0,0205 mol
s:
Massa metil benzoat teoritis
!5
Gambar 11. Hasil metil benzoat
+
0,1402 mol
0,0205 mol
: mol metil benzoat x Mr metil benzoat
= 0,0205 mol x (160 gr/mol) = 3,28 gr
H2O
0,0205 mol
0,0205 mol
4.3 Perhitungan Percobaan
Volume metil benzoat
: 1,25 ml
Massa metil benzoat
: (massa gelas ukur isi - massa gelas ukur kosong)
= (31,34 gr - 30,36 gr) = 0,98 gr
4.4 Persentase Yield dan Kesalahan Relatif
%Yield
= (massa percobaan / massa teoritis) x 100%
= (0,98 gr / 3,28 gr) x 100% = 29,87%
%Kesalahan Relatif
= (massa teoritis - massa percobaan) / (massa teoritis) x 100%
= (3,28 gr - 0,98 gr) / 3,28 gr x 100% = 70,13%
4.5 Analisa Hasil
Dalam percobaan ini, disintesis metil benzoat dengan cara mereaksikan asam benzoat dengan metanol juga
asam sulfat pekat (H2SO4 pekat) dalam keadaan dingin (pencampuran dilakukan dengan labu bulat berada dalam
icebath). Dalam percobaan ini, asam benzoat dan metanol berfungsi sebagai bahan utama dalam sintesis metil
benzoat, sedangkan H2SO4 pekat berfungsi sebagai katalis asam untuk mempercepat laju reaksi. Pencampuran ketiga
reagen tersebut dilakukan dalam keadaan dingin yang bertujuan untuk menahan agar reaksinya tidak berlangsung
terlebih dahulu sebelum dilakukan pemanasan dengan refluks dan dikarenakan reaksi dengan H2SO4 pekat
merupakan reaksi eksoterm yang melepaskan energi (panas).
Selanjutnya, dilakukan pemanasan dengan refluks selama kurang lebih 45 menit. Namun, sebelum
dilakukan refluks, ditambahkan batu didih di dalam labu bulat tersebut agar tidak terjadi bumping jika suhu pada
saat pemanasan terlalu tinggi dan untuk meratakan pemanasan pada labu bulat. Pada proses refluks ini, zat-zat yang
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!6
berada dalam proses tersebut tidak akan hilang, karena uap-uap yang keluar dari hasil pemanasan dengan heating
mantle akan masuk ke kondensor dan diubah kembali lagi menjadi tetes-tetes cairan, lalu tetes-tetes cairan tersebut
jatuh kembali ke dalam labu bulat, sehingga komposisi zat tetap sama.
Setelah proses refluks, larutan telah bercampur sempurna. Kemudian setelah labu bulat didinginkan di
bawah air kran, tahap selanjutnya adalah menuangkan larutan tersebut pada corong pisah. Lalu ke dalam corong
pisah tersebut, dilakukan penambahan eter yang bertujuan untuk menarik sisa-sisa pengotor yang bersifat non-polar,
lalu dilakukan penambahan air yang bertujuan untuk menarik pengotor yang bersifat polar dan mencuci sisa-sisa
asam. Kemudian dilakukan ekstraksi. Pada saat ekstraksi, terbentuk gas karena sifat dari eter yang mudah menguap,
oleh karena itu pada saat dilakukan ekstraksi, dibuka kran pada corong pisah agar gas dari penambahan eter tersebut
dapat keluar. Kemudian setelah ekstraksi, terbentuk dua lapisan pada corong pisah, dimana lapisan atas merupakan
fasa organik dan lapisan bawah merupakan fasa air. Komponen pada fasa air (lapisan bawah) dibuang.
Selanjutnya, dilakukan penambahan Na2CO3 5 % pada corong pisah yang bertujuan untuk menetralisirkan
kelebihan asam pada reaksi pembentukan ester. Kemudian dilakukan ekstraksi kembali, terbentuk gas-gas H2O dan
CO2. Gas tersebut merupakan air dalam fasa uap. Ekstraksi dilakukan sampai tidak ada lagi gas yang terbentuk.
Setelah tidak ada lagi gas yang terbentuk, dilakukan penambahan NaCl jenuh yang bertujuan untuk memecah
emulsi, sehingga membentuk dua lapisan. NaCl jenuh juga merupakan agen salting out dimana memiliki kelarutan
yang lebih besar dibanding kelarutan zat utama. Lapisan atasnya yaitu berupa metil benzoat dan lapisan bawahnya
berupa lapisan anorganik yang selanjutnya dibuang. Kemudian dipindahkan ke dalam beaker glass dan dilakukan
penambahan Na2SO4 anhidrat pada metil benzoate yang bertujuan untuk menarik air pada proses esterifikasi ini.
Kemudian metil benzoat yang didapat ditimbang beratnya dan diukur volumenya.
Dalam reaksi esterifikasi Fischer, reaksi berjalan reversible. Karena reaksi Fischer merupakan reaksi
reversible, maka hasil reaksi dapat bereaksi kembali membentuk zat reaktan dan begitu juga sebaliknya sehingga
komponen dari zat tersebut tidak pernah habis. Kekurangan dari reaksi reversible ini yaitu sulitnya didapatkan
produk yang murni. Sedangkan dalam reaksi esterifikasi via anhidrida asetat, reaksi berjalan irreversible. Karena
reaksi ini merupakan reaksi irreversible, maka hasil reaksi tidak dapat bereaksi kembali membentuk zat reaktan. Hal
ini disebabkan struktur dari anhidrida asetat yang sterik. Kelebihan dari reaksi irreversible ini adalah mudahnya
didapatkan produk yang murni. Dari percobaan diperoleh volume metil benzoat sebesar 1,25 ml dengan nilai yield
29,87% dan nilai kesalahan relatif 70,13%.
Berikut merupakan tahap-tahap mekanisme reaksi esterifikasi Fischer :
1. Transfer proton dari katalis asam ke atom karbonil, sehingga meningkatkan elektrofilitas dari atom karbon
pada gugus karbonil.
2. Atom karbon karbonil kemudian diserang oleh atom oksigen dari alkohol, yang bersifat nukleofilik
sehingga terbentuk ion oksonium.
3. Terjadi pelepasan proton dari gugus hidroksil milik alkohol, menghasilkan kompleks teraktivasi.
4. Protonasi terhadap salah satu gugus hidroksil yang diikuti dengan pelepasan molekul air menghasilkan
ester.
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!7
4.6 Analisa Kesalahan
Dalam percobaan ini, terdapat kesalahan yang terjadi dapat berupa kurang bersihnya alat yang digunakan,
serta kurang maksimalnya pengocokan pada proses ekstraksi sehingga hasil yang didapat kurang sempurna
menyebabkan besarnya %KR dan kecilnya nilai %yield.
5. KESIMPULAN
1. Reaksi esterifikasi adalah reaksi pembentukan dengan menggunakan asam karboksilat dan derivatnya (Asil
klorida dan Anhidrida) dengan alkohol dalam suasana asam.
2. Esterifikasi Fischer berdasarkan nama Emil Fischer, kimiawan organik abad 19 yang mengembangkan metode
reaksi pembentukan ester dengan cara merefluks asam karboksilat bersama alkohol dengan katalis asam dan
terdapat kesetimbangan dengan ester dan air.
3. Asam benzoat dan metanol berfungsi sebagai bahan utama dalam sintesis metil benzoat, sedangkan H2SO4 pekat
berfungsi sebagai katalis asam untuk mempercepat laju reaksi.
4. Na2CO3 5 % pada corong pisah yang bertujuan untuk menetralisirkan kelebihan asam pada reaksi pembentukan
ester. Sedangkan NaCl jenuh yang bertujuan untuk memecah emulsi.
5. Dari percobaan diperoleh volume metil benzoat sebesar 1,25 ml dengan nilai yield 29,87% dan nilai kesalahan
relatif 70,13%.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kepada Allah SWT, karena atas berkat-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Kimia
Organik dengan judul percobaan: Esterifikasi Fischer; Sintesis Metil Benzoat. Pertama-tama penulis mengucapkan
terima kasih kepada rekan kerja penulis, yaitu Arya Maulana Ichsan dan Mutiara Ayu Annisa yang sudah bekerja
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
!8
dengan baik. Selain itu, terima kasih pula untuk asisten laboratorium pada percobaan ini yaitu Ka Magfira yang
sudah membantu dan memberikan pengarahan sehingga praktikum ini dapat selesai dengan baik. Tak lupa, penulis
mengucapkan terima kasih kepada orang-orang yang sudah berjasa yang telah membuat referensi di internet maupun
di buku hingga laporan ini selesai. Penulis mohon maaf apabila laporan ini masih banyak kesalahan dan jauh dari
kesempurnaan.
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, P.W. 2004. Kimia Fisik jilid 2 edisi ke-4. Jakarta : Erlangga.
Fessenden & Fessenden. 1982. Organic Chemistry 3rd Ed. Jakarta: Erlangga.
Smith, Janice Gorzynski. 2011. Organic Chemistry 3rd ed.. Manoa : University of Hawai’i
Tim KBI Kimia Organik.2011.Penuntun Pratikum Sintesis Organik . Depok : Departemen kimia FMIPA
Universitas Indonesia.
LAMPIRAN
MSDS
1. Asam Benzoat
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Titik didih
Densitas
Titik nyala
Kestabilan
Toksisitas
2.
3.
4.
Metanol
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Titik didih
Titik nyala
Kestabilan
Toksisitas
Metil Benzoat
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Titik didih
Densitas
Titik nyala
Kestabilan
: Asam karboksilat benzena, asam benzen format, asam dracyclic
: C6H5COOH
: Kristal / Bubuk putih
: 122 oC
: 249 oC
: 1,32 gr/cm3
:121 oC
: Stabil, mudah terbakar
: Berbahaya bila tertelan, dapat menyababkan iritasi, dapat menyebabkan iritasi
mata dan saluran pernapasan
: Metanol, metil alkohol, karbinol, wood nafta
: CH3OH
: Cairan bening
: - 98 oC
: 64,7 oC
: 11 oC
: Stabil, sangat mudah terbakar
: Beracun bila terhirup, bila terpapar dalam jumlah banyak dapat menyebabkan
kerusakan mata, ginjal, hati dan jantung
: miobe oil, esence of niobe
: C8H5COOCH3
: Cairan kuning bening
: - 12 oC
: 199 oC
: 1,09 gr/cm3
: 83 oC
: Stabil, mudah terbakar
Asam Sulfat
TLD
Laporan Praktikum Sintesis Kimia Organik Tahun Akademik 2016/2017
5.
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Titik didih
Kestabilan
Toksisitas
: Asam sulfurat, minyak vitriol, asam dipping
: H2SO4
: Cairan bening
: - 2 oC
: 327 oC
: Stabil, bereaksi secara eksotermis, bahan mudah terbakar
: Sangat korosif, menyebabkan luka bakar serius, iritasi mata dan kulit
Natrium Bikarbonat
Sinonim
Rumus molekul
Bentuk
Titik leleh
Densitas
Kestabilan
Toksisitas
: Soda bikarbonat, sodium hidrogen bikarbonat
: NaHCO3
: Kristal putih
: 50 oC
: 2,16 gr/cm3
: Stabil
: Tidak berbahaya
!9
TLD