Esterifikasi

ESTERIFIKASI
Pembuatan n-Butil Asetat dan Etil Asetat
Oleh : Nancy Siti Djenar


I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Senyawa-senyawa ester secara komersial telah banyak diproduksi oleh industri. Salah satu diantaranya adalah ester asetat dari alkohol yang diperlukan untuk berbagai kegunaan misal etil, butil, isopropil dan amyl asetat yang digunakan sebagai pelarut untuk selulosa nitrat dan lacquer –type coating. Untuk polyurethan coating systems dipakai butil dan hexyl asetat karena kedua ester ini mempunyai sifat sebagai pelarut yang baik. Pada industri makanan dan minuman etil dan butil asetat secara rutin digunakan sebagai salah satu komponen yang dipakai untuk memberi rasa (flavorings). Sedangkan untuk pembuatan parfum ditambahkan isopropyl, benzyl dan metil asetat sebagai zat - zat aditif.

1.2. Tujuan
Secara khusus mahasiswa diharapkan:
a. Membuat n-butil asetat dan etil asetat melalui esterifikasi.
b. Mengerti bahwa esterifikasi dipengaruhi oleh faktor-faktor antara lain, struktur molekul, suhu, konsentrasi,
c. Mengidentifikasi produk ester melalui pengukuran titik didih, indeks bias, berat jenis, bau dan warna.


II. LANDASAN TEORI
Proses esterifikasi adalah suatu reaksi reversible antara suatu asam karboksilat dengan suatu alkohol. Produk esterifikasi disebut ester yang mempunyai sifat yang khas yaitu baunya yang harum. Sehingga pada umumnya digunakan sebagai pengharum (essence) sintetis. Reaksi esterifikasi merupakan reaksi reversible yang sangat lambat. Tetapi bila menggunakan katalis asam sulfat atau asam klorida, kesetimbangan reaksi akan tercapai dalam beberapa jam. Persamaan reaksinya diringkas sebagai berikut;



Esterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah; struktur molekul dari alkohol, suhu proses dan konsentrasi katalis maupun reaktan.


Kereaktifan alkohol terhadap esterifikasi;

CH3OH > primer > sekunder > tersier

Kereaktifan asam karboksilat terhadap esterifikasi;

HCO2H > CH3CO2H > RCH2CO2H > R2CHCO2H > R3CCO2H.

Kinetika reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol yang menggu-nakan katalis asam dinyatakan sebagai berikut;

ROH + H+ ROH2+

R’COOH + ROH2+ R’COOR + H3O+

Persamaan diatas didasarkan pada asumsi bahwa ion hidrogen (H+) dari katalis bereaksi dengan gugus hidroksil dari alkohol untuk membentuk kompleks ROH2+ kemudian bereaksi dengan asam karboksilat mem-bentuk ester.

Laju esterifikasi sesuai dengan konsentrasi ester dan kompleks alkohol :

d [ R’COOR ] / dt = k [R’ COOH] [ ROH2+]

Dengan terbentuknya air dalam reaksi ini menyebabkan lambatnya laju esterifikasi, sehingga kesetimbangan antara alkohol dengan kompleks air ditunjukkan pada persamaan reaksi dibawah ini :

ROH2+ + H2O H3O+ + ROH,

Berdasarkan reaksi kesetimbangan diatas, maka konstanta kesetimbangan dinyatakan dengan persaman sebagai berikut :

K = [ H3O+] [ ROH] / [ ROH2+] [H2O]

Sesuai dengan hukum aksi massa (mass-action law), untuk memperoleh rendemen ester yang tinggi, maka kesetimbangan harus bergeser ke arah pemebentukan ester. Untuk mencapai keadaan ini dapat ditempuh dengan cara :
a. Salah satu pereaksi (yang murah) digunakan secara berlebih.
b. Membuang salah satu produk dari dalam campuran reaksi, misalnya melalui proses distilasi air secara azeotropis.

Laju esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung terutama pada halang-an sterik dalam alkohol dan asam karboksilatnya. Dengan bertambahnya halangan sterik di dalam zat antara, laju pembentukan ester akan menurun. Dengan demikian rendemen ester akan berkurang. Jika suatu ester yang meruah (bulky) harus dibuat, maka lebih baik digunakan rute sintetis yang lain. Contoh adalah reaksi antara alkohol dengan anhidrida asam atau klorida asam yang lebih reaktif daripada asam karboksilat dan yang bereaksi dengan alkohol secara irreversible.

III PERCOBAAN
3.1. Alat dan Bahan yang Digunakan
Perangkat peralatan utama yang dipergunakan dalam percobaan ini adalah instalasi peralatan refluks, ekstraksi dan distilasi.








Gambar 3 :
Peralatan Ekstraksi
1. Ekstraktor 1 buah
2. Corong 1 buah








Gambar 1 : Peralatan Refluks Gambar 2 : Peralatan Distilasi
1. Reaktor 1 buah 1. Labu distilasi 1 buah
2. Penangas parafin 1 buah 2. Penangas parafin 1 buah
3. Kondensor 1 buah 3. Kondensor 1 buah
4. Termometer 1 buah 4 Kepala distilasi 1 buah
5. Tabung CaCl2 1 buah 5. Termometer 1 buah
6. Motor pengaduk 1 buah 6. Labu distilat 1 buah
7. Selang silikon 75 cm, 3 buah

Peralatan pendukung yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut;
a. Neraca analitik
b. Viscometer
c. Refraktometer
d. Piknometer

Bahan yang digunakan setiap 1 kelompok dalam percobaan ini meliputi :
a. n-butil alkohol 50 ml
b. Etanol 25 ml
c. Asam asetat glacial 60 ml
d. Asam sulfat pekat 5 ml
e. Larutan jenuh natrium bikarbonat 25 ml
f. Natrium sulfat anhydrous 10 gram
g. Natrium Karbonat 1 M 50 ml
h. Kalsium Klorida anhydrous 5 gram
i. Larutan CaCl2 1M 50 ml

3.2. Rancangan Percobaan
Rancangan percobaan mengikuti urutan kerja sebagai berikut;




3.3. Prosedur Kerja
3.3.1. Pembuatan n-Butil Asetat
a. n- butil alkohol sebanyak 37 gram (46 ml ; 0,5 mol) dan asam asetat glacial 60 gram (60 ml ; 1 mol) dicampurkan ke dalam reaktor 250 ml atau 500 ml. Kemudian ditambahkan tetes demi tetes 1 ml asam sulfat pekat melalui corong tetes atau pipet ukur.
b. campuran di atas kemudian direfluks selama 3 – 6 jam. Lakukan pengamatan terhadap; bau, warna dan suhu.
c. Hasil refluks dituangkan ke dalam ekstraktor (corong pisah) yang telah berisi aquadest sebanyak 250 ml, kemudian dikocok. Diamkan sehing-ga terbentuk dua lapisan. Lapisan atas berupa ester dan lapisan bawah adalah air, lakukan pemisahan.
d. Pada lapisan ester ditambahkan kembali aquadest sebanyak 100 ml, lakukan pemisahan seperti di atas. Selanjutnya pada lapisan ester di-tambahkan 25 ml larutan jenuh natrium bikarbonat dan 50 ml aquadest, dikocok dan dilakukan pemisahan seperti di atas. Hasilnya adalah larutan ester yang cukup murni.
e. Untuk menghilangkan sisa-sisa molekul air, ke dalam larutan ester di atas ditambahkan 5 – 6 gram natrium sulfat anhydrous (atau magne-sium sulfat). Kemudian saring larutan tersebut dengan menggunakan kertas saring lipat dan dimasukkan ke dalam labu distilasi.
f. Ke dalam labu distilasi di atas dimasukkan batu didih 2-3 butir, kemudian dilakukan distilasi. Lakukan pengamatan. Larutan n-butil asetat sebagai distilat ditampung.
g. Dilakukan identifikasi produk dengan cara menentukan sifat fisika terhadap n-butil asetat yang terdiri dari uji indeks bias, berat jenis, viskositas dan titik didih.

3.3.2. Pembuatan Etil – Asetat
a. 25 ml etanol dan 30 ml asam asetat glacial dicampurkan di dalam reaktor 250 ml atau 500 ml. Kemudian ditambahkan 5 ml asam sulfat pekat tetes demi tetes melalui pipet ukur.
b. Campuran di atas direfluks selama kurang lebih 30 menit. Selama reaksi berlangsung dilakukan pengamatan terhadap bau, warna dan suhu.
c. Hasil refluks dimasukkan ke dalam corong pisah yang berisi 50 ml larutan Na2CO3 1M. Kemudian dikocok dan diamkan sampai terbentuk dua lapisan. Lapisan bawah dibuang sedangkan lapisan atas adalah lapisan ester.
d. Lapisan ester kemudian dicuci dengan 50 ml larutan CaCI2 1 M. Lalu dikocok dan diamkan. Lapisan bawah dibuang.
e. Pada lapisan ester ditambahkan beberapa gram CaCI2 anhydrous. Kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring. Filtratnya dimasukkan ke dalam labu distilasi.
f. Dilakukan proses distilasi. Selama distilasi dilakukan pengamatan. Distilat yang berupa etil asetat diidentifikasi sifat fisikanya yaitu, titik didih, indeks bias, berat jenis, dan viskositas .

3.4. Tabel Data
a. Persiapan :

No. Bahan Volume Indeks Bias Massa Molekul Rumus Titik Didih Titik Leleh
1.

3.
4.
5.

6
Asam asetat glacial
Asam sulfat pekat
Butanol/Etanol
Na Bikarbonat/ Na Karbonat
Na Sulfat/ Ca klorida.



b. Proses refluks :
Waktu Media Suhu Penangas Suhu reaktor Pengamatan :
Warna dan Bau Keterangan




c. Proses distilasi :
S u h u Berat atau Volume
Cairan Uap Distilat Residu




IV. KESELAMATAN KERJA
Mengingat bahaya serta sifat bahan yang digunakan, maka untuk keselamatan kerja perlu diperhatikan hal hal tersebut di bawah ini :
1. Asam asetat glacial dan asam sulfat pekat bersifat korosif dan menyebabkan iritasi. Jika mengenai kulit dapat menyebabkan luka. Uap kedua asam tersebut bila terhirup akan menyulitkan pernafasan sehingga harus disimpan di dalam lemari asam.
2. Dalam percobaan ini praktikan wajib mengenakan lab-jas, sarung tangan, masker dan kaca mata pelindung. Diusahakan jangan sampai terhirup bahan kimia tersebut di atas.
3. Bila terkena bahan –bahan kimia di atas, harus segera dicuci dengan air bersih
4. Proses esterifikasi sebaiknya dilakukan di dalam lemari asam


V. CARA PENGOLAHAN DATA
5.1. Perhitungan Penyajian Hasil Percobaan
Hitung yield dari n-butil asetat dan etil asetat berdasarkan persamaan :


5.2. Hal – hal yang akan disajikan dalam laporan
Buat tabel nama , indeks bias, titik didih, viskositas dan berat jenis dari produk diatas.
5.3. Hal- hal yang akan dibahas dalam laporan
1. Yield n-butil asetat atau etil asetat dari hasil percobaan. Bahas apabila yield tersebut tidak diperoleh 100%.
2. Sifat fisika n-butil asetat atau etil asetat dari hasil percobaan, diban-dingkan dengan literatur.
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi esterifikasi, yaitu struktur alkohol, konsentrasi, suhu, pengadukan berdasarkan literatur.


DAFTAR PUSTAKA

1. Fessenden, R. and Fessenden, J., 1982.,”Organic Chemistry”, 2nd Edition, Willard Grant Press Publisher, Massachusetts, USA.
2. Groggins, P. H., “Unit Processes in Organic Synthesis”, fifth Edition, International Student Edition, Mc. Graw – Hill Kogakusha, Ltd.
3. Othmer, K., 1982, “Encyclopedia of Chemical Technology”. Vol.8. Second Completely Revised Edition, Interscience Publishers a division of John Wiley & Sons, Inc.
4. Staf Pengajar Politeknik. 1996., “ Petunjuk Praktikum Kimia Organik”, P4D.