BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Pengertian Ester
Dalam ilmu kimia, ester adalah
campuran organik dengan simbol R’ yang menggantikan suatu atom hidrogen atau
lebih. Ester juga dibentuk dengan asam yang tidak tersusun teratur; sebagai
contoh, dimetil sulfat yang juga disebut “asam belerang, dimethyl ester”
(Anonim, 2006).
Ester diturunkan dari asam
karboksilat dengan mengganti gugus OH dengan gugus OR ( R adalah gugus alkil
atau aril ). Ester merupakan turunan dari asam karboksilat yang diperoleh
dengan cara mereaksikan asam karboksilat dengan alcohol atau phenol. (
Nurul,2012 )
Gambar
2.1 Rumus umum Ester
Ester dapat terhidrolisis dengan
pengaruh asam membentuk alkohol danasam karboksilat. Reaksi hidrolisis tersebut
merupakan kebalikan daripengesteran. Disini senyawa karbon mengikat gugus
fungsi –COOR adalah alkilalkanoat . Ester diturunkan dari alkohol dan asam
karboksilat. Untuk ester turunan dari asam karboksilat paling sederhana,
nama-nama tradisional digunakan, sepertiformate, asetat,dan propionate. ( Vivi
Arianti,2013 )
2.2
Sifat-sifat Ester
2.2.1
Sifat-sifat fisika ester
1.
Ester suku rendah merupakan zat cair
yang mudah menguap dengan bau harum dari beberapa buah buahan dan bunga bungaan
2.
Ester suku tinggi berupa
minyak,lemak,atau lilin
3.
Semakin banyak atom C semakin tinggi
titik didihnya.
Nama Trivial
|
Struktur
|
Titik Didih (C)
|
Metil metanoat
|
HCO2CH3
|
31,6
|
Metil asesat
|
CH3CO2CH3
|
57,5
|
Etil asetat
|
CH3CO2CH2CH3
|
77
|
Propil asetat
|
CH3CO2CH2CH2CH3
|
102
|
Etil butirat
|
CH3(CH2)2CO2CH2CH3
|
121
|
Isoamil asetat
|
CH3CO2(CH2)2CH(CH3)2
|
142
|
Isobutyl propionat
|
CH3CH2CO2CH2CH(CH3)2
|
137
|
Tabel
2.1 Titik Didih beberapa senyawa Alkil alkanoat
2.2.2
Sifat kimia ester
1.
Ester pada umumnya bersifat polar.
2.
Ester yang jumlah atom karbonnya sedikit mudah
larut dalam air.
3.
Kelarutan ester berkurang dengan bertambahnya
atom karbon.
4.
Ester
merupakan senyawa karbon yang netral.
5. Ester
dapat mengalami reaksi hidrolisis
Contoh :
R–COOR’ + H2O R –COOH +
R’ –OH
Ester As.Alkanoat Alkohol
Gambar
2.2 Hidrolisis
Ester (Fessenden,1982)
6.
Ester
dapat direduksi dengan H2 menggunakan katalisator Ni dan dihasilkan
dua buah senyawa alkohol
Contoh :
R–COOR’ + 2H2 R
–CH2 –OH + R’ –OH
Ester Alkohol Alkohol
Gambar 2.3 Reduksi
Ester (Fessenden,1982)
7.
Ester
khususnya minyak atau lemak bereaksi dengan basa membentuk garam sabun) dan
gliserol. Reaksi ini dikenal dengan reaksi safonifikasi/penyabunan.
8. Hidrolisis Ester dapat
terhidolisis dengan pengaruh asam membentuk alkohol dan asam karboksilat.
Reaksi hidrolisis merupakan kebalikan dan pengesteran. Hidrolisis lemak atau
minyak menghasilkan gliserol dan asam-asam lemak. Contoh hidrolisis gliseril
tristearat menghasilkan gliserol dan asam stearat.
2.3 Tata
Nama Ester
1.
Nama
Trivial
Untuk ester sederhana, pemberian
namanya didasarkan pada nama trivial asam karboksilatnya.
No
|
Rumus
Struktur
|
Nama
Trivial Ester
|
Nama
Trivial As. Karboksilat
|
1
|
H-CO-O-CH3
|
Metil
formiat
|
Asam
formiat
|
2
|
CH3-CO-O-CH3
|
Metil
asetat
|
Asam
asetat
|
3
|
CH3-CH2-CO-O-CH2-CH3
|
Etil
propionat
|
Asam
propionat
|
4
|
CH3-(CH2)2-CO-O-CH3
|
Metal
butirat
|
Asam
butirat
|
5
|
CH3-(CH2)3-CO-O-CH2-CH3
|
Etil
valerat
|
Asam
valerat
|
Tabel 2.2
Tata nama pada ester
2.
Nama
IUPAC
Bagian dari
gugus ester yang mengandung gugus karbonil berasal dar iasam karboksilat, sedangkan gugusan
yang terikat pada oksigen berasal dari alkohol atau fenol. Ester yang lebih
kompleks menggunakan tata nama IUPAC ,yaitu dengan nama alkil alkanoat . Alkil
berasal dari gugus alcohol dan alkanoat berasal dari gugus karboksilat.
Rantai induk ester adalah rantai terpanjang yang mengandung gugusester
(-COOR’). Rantai alkil atau gugus lain yang terikat pada rantai
induk dinamakan rantai cabang. Penomoran rantai induk dimulai dari salah
satu ujung sedemikian sehingga atom C pada gugus ester mendapatkan nomor
terkecil, diberi akhiran -OAT, dari nama rantai hidrokarbonnya.
2.4
Faktor faktor
yang mempengaruhi kesetimbangan
a)
Konsentrasi
Jika
konsentrasi zat pereaksi diperbesar atau konsentrasi zat hasil reaksi
diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser kearah kanan (hasil reaksi).
Sebaliknya jika konsentrasi zat pereaksi diperkecil atau konsentrasi zat hasil
diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser kearah kiri (zat pereaksi)
b)
Suhu
Jika
suhu system diperbesar maka kesetimbangan akan bergeser kearah reaksi endoterm.
Sedangkan jika suhu system diperkecil maka kesetimbangan akan bergeser kearah
eksoterm.
c)
Volume dan
Tekanan
Jika
volume system diperbesar atau tekanan system diperkecil,reaksi kesetimbangan
akan bergeser ke koefisien zat yang memiliki jumlah koefisien lebih besar.
Sebaliknya jika volume system diperkecil atau tekanan system diperbesar,reaksi
kestimbangan akan bergeser ke koefisien zat yang memiliki jumlah koefisien
lebih kecil.
2.5 Esterifikasi
Reaksi
esterifikasi adalah suatu reaksi antara asam karboksilat dan alkohol membentuk
ester. Turunan asam karboksilat membentuk ester asam karboksilat. Ester asam
karboksilat ialah suatu senyawa yang mengandung gugus -CO2 R dengan
R dapat berupa alkil maupun aril. Esterifikasi dikatalisis asam dan
bersifat dapat balik (Fessenden, 1981).
Laju
esterifikaasi asam karboksilat tergantung pada halangan sterik dalam alkohol
dan asam karboksilat. Kekuatan asam dari asam karboksilat hanya mempunyai
pengaruh yang kecil dalam laju pembentukan ester. (Fessenden, 1981).
Reaktifitas alkohol terhadap
esterifikasi : CH3OH > primer > sekunder >
tersier
|
Gambar
2.4 reaktifitas asam karboksilat terhadap esterifikasi
|
Ester diturunkan dari asam karboksilat. Sebuah asam
karboksilat mengandung gugus -COOH, dan pada sebuah ester hidrogen di gugus ini
digantikan oleh sebuah gugus hidrokarbon dari beberapa jenis. Disini kita hanya
akan melihat kasus-kasus dimana hidrogen pada gugus -COOH digantikan oleh
sebuah gugus alkil, meskipun tidak jauh beda jika diganti dengan sebuah gugus
aril (yang berdasarkan pada sebuah cincin benzen).
Gambar 2.4 Reaksi Pembentukan Etil Asetat (Clark, 2007)
Variabel yang berpengaruh adalah
1. Suhu
Hal ini dikarenakan sifat dari reaksi yang
eksotermis dan suhu dapat mempengaruhi harga konstanta kecepatan reaksi
2. Perbandingan zat pereaksi
Dikarenakan sifatnya reversible maka salah satu
pereaktan harus dibuat berlebih agar optimal dalam pembentukan produk ester
yang ingin dihasilkan
3. Pencampuran
Dengan adanya pengadukan saat pencampuran maka
molekul-molekul pereaktan dapat mengalami tumbukan yang lebih sering sehingga
reaksi dapat berjalan lebih optimal
4. Katalis
Sifat reaksi esterifikasi yang lambat membutuhkan
katalis agar berjalan lebih cepat
1).
Pembuatan Ester dari Alkohol dan Asam Karboksilat
Ester dihasilkan apabila asam
karboksilat dipanaskan bersama alkohol dengan bantuan katalis asam. Katalis ini
biasanya adalah asam sulfat pekat. Terkadang juga digunakan gas hidrogen
klorida kering, tetapi katalis-katalis ini cenderung melibatkan ester-ester
aromatik (yakni ester yang mengandung sebuah cincin benzen).
|
Jadi, misalnya, jika kita membuat
etil etanoat dari asam etanoat dan etanol, maka persamaan reaksinya adalah:
2). Pembuatan Ester dari Alkohol dan Asil Klorida
(Klorida Asam)
Metode
ini hanya berlaku bagi alkohol dan fenol. Untuk fenol, reaksi terkadang dapat
ditingkatkan dengan pertama-tama mengubah fenol menjadi bentuk yang lebih
reaktif.
Jika
kita menambahkan sebuah asil klorida kedalam sebuah alkohol, maka reaksi yang
terjadi cukup progresif (bahkan berlangsung hebat) pada suhu kamar menghasilkan
sebuah ester dan awan-awan dari asap hidrogen klorida yang asam dan beruap.
Sebagai
contoh, jika kita menambahkan etanol krlorida ke dalam etanol, maka akan
terbentuk banyak hidrogen klorida bersama dengan ester cair etil etanoat.
Zat
yang biasanya disebut "fenol" adalah zat yang paling sederhana dari
golongan fenol. Fenol memiliki sebuah gugus -OH terikat pada sebuah cincin
benzen – dan tidak ada lagi selain itu.
Reaksi
antara etanoil klorida dengan fenol mirip dengan reaksi etanol walaupun tidak
begitu progresif. Fenil etanoat terbentuk bersama dengan gas hidrogen klorida.
3). Pembuatan Ester dari Alkohol dan Anhidrada Asam
Reaksi ini juga bisa digunakan untuk
membuat ester baik dari alkohol maupun fenol. Reaksinya berlangsung lebih
lambat dibanding reaksi sebanding yang menggunakan asil klorida, dan campuran
reaksi biasanya perlu dipanaskan. Untuk fenol, kita bisa mereaksikan fenol
dengan larutan natrium hidroksida pertama kali, yang menghasilkan ion fenoksida
yang lebih reaktif.
Berikut contoh etanol yang bereaksi dengan etanoat anhidrida sebagai
sebuah reaksi sederhana yang melibatkan sebuah alkohol: (Clark, 2007)
1. Reaksi
yang berlangsung pada suhu kamar cukup lambat (atau lebih cepat jika
dipanaskan). Tidak ada perubahan yang dapat diamati pada cairan tidak berwarna,
tetapi sebuah campuran antara etil etanoat dengan asam etanoat terbentuk.
2. Reaksi
dengan fenol kurang lebih sama, tetapi lebih lambat. Fenil etanoat terbentuk
bersama dengan asam etanoat.
3. Reaksi
ini tidak terlalu penting, tapi ada reaksi yang sangat mirip terlibat dalam
pembuatan aspirin (dibahas secara rinci pada halaman lain). Jika fenol
pertama-tama diubah menjadi natrium fenoksida dengan menambahkan larutan
natrium hidroksida, maka reaksinya berlangsung lebih cepat. Fenil etanoat
lagi-lagi terbentuk, tapi kali ini produk lainnya adalah natrium etanoat bukan
asam etanoat.
Mekanisme reaksi esterifikasi Fischer terdiri dari beberapa
langkah
1. Transfer proton dari katalis asam ke
atom oksigen karbonil,
sehingga meningkatkan elektrofilisitas dari atom
karbon 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 oleh pelepasan molekul air menghasilkan ester.
2.6 Reaksi-Reaksi Ester (Hidrolisis
Ester-Ester Sederhana)
1.
Pengertian Hidrolisis
Secara teknis, hidrolisis adalah sebuah
reaksi dengan air. Reaksi inilah yang sebenarnya terjadi ketika ester
dihirolisis dengan air atau dengan asam encer seperti asam hidroklorat encer.
Hidrolisis ester dengan basa melibatkan reaksi dengan ion-ion hidroksida,
tetapi hasil keseluruhannya sangat mirip sehingga dikategorikan dalam
hidrolisis dengan air atau asam encer.
2. Hidrolisis Menggunakan Air Atau
Asam Encer
Reaksi dengan air murni sangat lambat sehingga tidak
pernah digunakan. Reaksi ini dikatalisis oleh asam encer, sehingga ester
dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah asam encer seperti asam hidroklorat
encer atau asam sulfat encer.
Berikut
dua contoh sederhana dari hidrolisis menggunakan sebuah katalis asam:
a)
|
b) Hidrolisis Metil Propanoat
|
Perhatikan bahwa kedua reaksi di atas
dapat balik (reversibel). Untuk melangsungkan hidrolisis sesempurna mungkin,
harus digunakan air yang berlebih. Air diperoleh dari asam encer, sehingga
ester perlu dicampur dengan asam encer yang berlebih
3. Hidrolisis menggunakan Basa Encer
Ini merupakan cara yang lazim digunakan untuk
menghidrolisis ester. Ester dipanaskan di bawah refluks dengan sebuah basa
encer seperti larutan natrium hidroksida.
Ada dua kelebihan
utama dari cara ini dibanding dengan menggunakan asam encer. Reaksinya
berlangsung satu arah dan tidak reversibel, dan produknya lebih mudah
dipisahkan.
Mari kita mengambil contoh ester sama seperti kedua
contoh di atas, tapi menggunakan larutan natrium hdroksida bukan sebuah asam
encer:
Pertama, hidrolisis etil etanoat menggunakan larutan
natrium hidroksida:
|
dan
selanjutnya hidrolisis metil propanoat dengan cara yang sama:
Perhatikan bahwa terbentuk garam natrium bukan asam
karboksilat sendiri.Campuran ini relatif mudah dipisahkan. Jika digunakan dan
selanjutnya hidrolisis metil propanoat dengan larutan natrium hidroksida yang
berlebih, tidak akan ada ester yang tersisa. Alkohol yang terbentuk bisa
dipisahkan dengan distilasi. Pemisahan ini cukup mudah. Jika anda menginginkan
terbentuk asam bukan garamnya, anda harus menambahkan asam kuat yang berlebih
seperti asam hidroklorat encer atau asam sulfat encer ke dalam larutan yang
tersisa setelah distilasi pertama.
Jika anda
melakukan ini, campuran akan dibanjiri dengan ion-ion hidrogen. Ion-ion
hidrogen ini ditangkap oleh ion-ion etanoat (atau ion paropanoat atau ion
apapun) yang terdapat dalam garam membentuk asam etanoat (atau asam propanoat,
dan lain-lain). Karena asam-asam ini adalah asam lemah,
maka ketika bergabung dengan ion hidrogen, cenderung tetap bergabung. Sekarang
asam karboksilat bisa dipisahkan dengan distilasi.
4. Hidrolisis ester-ester kompleks
untuk membuat sabun
Pembahasan ini
berkaitan dengan hidrolisis basa (dengan menggunakan larutan natrium
hidroksida) ester-ester besar yang ditemukan dalam lemak dan minyak hewani dan
nabati.
Jika ester-ester besar
yang terdapat dalam lemak dan minyak hewani dan nabati dipanaskan dengan
larutan natrium hdiroksida pekat, reaksi yang terjadi persis sama dengan reaksi
pada ester-ester sederhana.
Terbentuk asam karboksilat
- kali ini, garam natrium dari sebuah asam besar seperti asam oktadekanoat
(asam stearat). Garam-garam ini merupakan komponen sabun yang penting, yaitu
komponen yang melakukan pembersihan.
Juga terbentuk alkohol
- kali ini, alkohol yang lebih rumit, propan-1,2,3-triol (gliserol). Karena hubungannya
dengan pembuatan sabun, hidrolisis ester dengan basa terkadang disebut sebagai saponifikasi.
5.
Reaksi ester dengan
pereaksi Grinard
Ester
bereaksi dengan dua ekuivalen pereaksi grinard menghasilkan alkohol
tersier. Reaksi berlangsung melalui serangan nukleofil pada gugus karbonil
ester. Hasil awalnya, keton, bereaksi lebih lanjut menghasilkan alcohol
tersier.
Metode ini
digunakan dalam pembuatan alcohol tersier damana paling sedikit dua dari 3
gugus alkil yang melekat pada atom karbon adalah identik.
6. Reduksi Ester
Ester dapat direduksi dengan litium hidrida menjadi alcohol
O
LiAlH4
R C OR’ RCH2OH + R‘OH
(ester)
(alkohol primer)
2.7 Etil Aseta
Etil asetat
adalah senyawa organik dengan rumus CH3CH2OC(O)CH3.
Senyawa ini merupakan ester dari etanol dan asam asetat.
Senyawa ini berwujud cairan tak berwarna, memiliki aroma khas. Senyawa ini sering
disingkat EtOAc, dengan Et mewakili gugus
etil dan OAc mewakili asetat. Etil asetat diproduksi dalam skala besar sebagai
pelarut.
Etil asetat adalah pelarut polar
menengah yang volatil (mudah menguap), tidak
beracun, dan tidak higroskopis. Etil asetat merupakan penerima ikatan
hidrogen yang lemah, dan bukan suatu donor ikatan hidrogen karena tidak
adanya proton yang bersifat asam (yaitu hidrogen yang terikat pada atom elektronegatif
seperti flor, oksigen, dan nitrogen. Etil
asetat dapat melarutkan air
hingga 3%, dan larut dalam air hingga kelarutan 8%
pada suhu
kamar. Kelarutannya meningkat pada suhu yang lebih tinggi. Namun demikian,
senyawa ini tidak stabil dalam air yang mengandung basa atau asam.
Etil asetat dapat dihidrolisis pada keadaan asam atau basa
menghasilkan asam asetat dan etanol kembali. Katalis asam seperti asam sulfat dapat menghambat hidrolisis
karena berlangsungnya reaksi kebalikan hidrolisis yaitu esterifikasi Fischer.
Untuk
memperoleh rasio hasil yang tinggi, biasanya digunakan basa kuat dengan
proporsi stoikiometris,
misalnya natrium hidroksida.
Reaksi ini menghasilkan etanol dan natrium asetat, yang tidak dapat bereaksi
lagi dengan etanol:
CH3CO2C2H5
+ NaOH → C2H5OH + CH3CO2Na
Etil asetat
|
|
Informasi
|
|
Etil etanoat
Etil asetat |
|
Nama alternatif
|
Etil ester
Ester asetat Ester etanol |
C4H8O2
|
|
88.12 g/mol
|
|
−83.6 °C
(189.55 K)
|
|
77.1 °C
(350.25 K)
|
|
Penampilan
|
Cairan tak
berwarna
|
Pembuatan
etil asetat dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu:
1.Esterifikasi fischer: merefluks asam dengan alkohol
yang berlebihan dalam suasana asam.
2.Mereaksikan garam perak karboksilat dengan alkil
halide.
Reaksi asam dengan sintesis Williamson dari
ester berlangsung melalui pertukaran atom unsur dua molekul yang meliputi
pelepasan Oag dan reaksi itu pada wujudnya tidak dihalangi oleh adanya gugus
alkil yang bercabang. Kelemahan
cara ini adalah panjangnya prosedur dan mahalnya biaya.
Mereaksikan alkohol dengan anhidrida asam alkanoat.
3.Mereaksikan
halogen asam alkanoat dengan alkohol.
Mekanisme pembentukan etil asetat yaitu:
Gambar 2.5
Mekanisme Pembentukan Etil Asetat (Clark,2007).
2.8
Asam Asetat
Asam asetat adalah senyawa kimia organic yang
dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki
rumus empiris C2H4O2.
Rumus ini seringkali
ditulis dalam bentuk CH3-COOH,
CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat murni adalah cairan higroskopis tak
berwarna dan memiliki titik beku 16,7 0 C.
Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat
paling sederhana,setelah asam format. Larutan asam asetat yang larut dalam air
merupakan sebuah asam lemah,artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H-
dan CH3COO-. Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku
industry yang penting. Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti
polietilena tereftalat,selulosa asetat,dan polivinil asetat,maupun berbagai
macam serat kain.
Dalam
industri makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. Di rumah
tangga, asam asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air. Dalam
setahun, kebutuhan dunia akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1.5
juta ton per tahun diperoleh dari hasil daur ulang, sisanya diperoleh dari
industri petrokimia maupun dari sumber hayati.
Sifat-sifat dari Asam Asetat ialah :
- Nama Sistematis : Asam etanoat, asam asetat
- Nama Alternatif : Asam metanakarboksilat, hidrogen asetat, asam cuka
- Rumus Molekul : CH3COOH
- Massa Molar : 60,05 gr/mol
- Titik lebur : 16,5 C
2.9 Asam
Sulfat
Asam Sulfat ( H2SO4 )
merupakan asam mineral ( Anorganik ) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada
semua perbandingan, asam sulfat mempunyai kegunaan dan merupakan salah satu
produk utama industri kimia. Walaupun asam sulfat yang mendekati 100% dapat
dibuat, ia akan melepaskan SO3 pada titik didihnya dan menghasilkan
asam 98,3%. Asam sulfat 98% lebih stabil untuk disimpan dan merupakan bentuk
asam sulfat yang paling umum. Asam sulfat 98% pada umumnya disebut sebagai asam
sulfat pekat. Berikut adalah
sifat-sifat asam sulfat.
Sifat
– sifat Asam Sulfat ialah :
·
Nama sintesis
:
Asam sulfat
·
Rumus molekul : H2SO4
·
Massa molar
:
98,078 gr/mol
·
Penampilan
: Bening,
tidak berwarna, tidak berbau
·
Densitas
:
1,84 gr/cm3 , cairan
·
Titik leleh
: 10oC,
283 K, 50o F
·
Titik didih
:
290o C, 563oK,
554oF
·
Kelarutan dalam air : Bercampur penuh
·
Viskositas
:
26,7 CP pada 20oC
·
Klasifikasi
:
Sangat korosif
·
Titik nyala
:
Tak ternyalakan
2.10
Kegunaan Ester
Kegunaan ester dalam kehidupan sehari hari yaitu (Tine maria
kusvati,2007)
·
Senyawa alkil alkanoat dengan rantai
pendek (yang berasal dari asam alkanoat suku rendah dengan alkanol suku rendah
) banyak terdapat dalam buah buahan yang menimbulkan aroma dari buah
tersebut,sehingga disebut ester buah buahan. Senyawa ini banyak disintesis
sebagai penambah rasa atau esense
·
Alkil alkanoat yang berasal dari
glierol dengan asam alkanoat suku rendah atau tinggi(minyak atau lemak),digunakan
sebagai bahan baku untuk pembuatan sabun atau mentega
·
Alkil alkanoat dari alkanol suku
tinggi dan asam alkanoat suku tinggi. Ester ini disebut lilin,lilin ini berbeda
dengan lilin hidrokarbon (lilin paraffin). Kegunaanya adalah sebagai pemoles
mobil atau lantai
bang minta daftar pustaka nya dong
BalasHapus