MAKALAH REAKSI SUBSTITUSI

PEMBUATAN NITRO BENZEN

DISUSUN OLEH:

HADZALIE GHARAUFI

0807113457

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU2009

1

Kata Pengantar

Penulisan makalah “Reaksi substitusi pembuatan nitro benzene” ini didasarkan

pada hasil kesepakatan dengan asisten praktikum kimia organik, bersumberkan dari

bnyak literature-literatur yang didapatkan dari internet sebagai bahan referensi untuk

menyelesaikan makalah ini.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

Allah SWT.

Kedua orang tua yang selalu memberikan doanya kepada penulis.

Yuliza fuji lestari yang selalu memberi arti, semangat dan cerianya kepada

penulis.

Teman-teman yang telah memberi saran maupun masukan yang tidak

mungkin disebutkan namanya satu persatu

Yamaha Jupiter-Z cw biru putih manis BM 4792 QE yang selalu setia

menemani dan mengantarkan penulis kemanapun pergi.

Semua pihak yang telah membantu dan memberikan saran dalam membuat

makalah ini.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kelemahan dalam makalah ini,

baik yang bersifat prinsip maupun penunjang. Oleh karena itu, penulis

mengharapkan saran dan masukan dari pembaca yang membangun demi

kesempurnaan penulisan makalah selanjutnya kelak.

Semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Pekanbaru, 16 November 2009

penulis

2

DAFTAR ISI

i. Kata pengantar ………………………………………………………..…1

ii. Daftar isi ………………………………………………………................2

iii. Bab I Pendahuluan

Latar belakang …….…………………………………………................3

Tujuan…………………………………………………………..………...4

Ruang lingkup materi……………………………………………………4

iv. Bab II Dasar teori

Benzen……………………………………………………………..……..5

Asam nitrat pekat …………………..…………………………………...6

Asam sulfat pekat……………………………………………………….9

Reaksi substitusi……………………………………………………….18

v. Bab IV Pembahasan

Pembuatan nitro benzen………………………………………………20

vi. Bab V Penutup

Kesimpulan…………………………………………………………..…25

vii. Daftar Pustaka …………………………………………………………26

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dengan semakin pesatnya pertumbuhan penduduk maka semakin banyak

juga konsumsi akan bahan-bahan kebutuhan, baik itu kebutuhan pokok maupun

kebutuhan pelengkap. Tapi karena keterbatasan sumber daya alam yang tidak

terus-menerus bias memenuhi kebutuhan manusia tersebut, maka mulailah para

ahli-ahli menciptakan produk-produk buatan (sintesis) dari bahan-bahan organic

maupun non-organik untuk menggantikan sumber daya alam yang tidak

mencukupi.

Berbagai percobaan dilakukan untuk menghasilkan produk-produk yang di

inginkan. Misalnya pembuatan serat-serat sintesis untuk menggantikan

penggunaan kapas yang tidak selalu mencukupi untuk digunakan sebagai bahan

baku pembuatan pakaian, dll.

Dengan berbagai pecobaan, berbagai reaksi seperti reaksi substitusi maka

didapatlah produk-produk yang diinginkan.Demikan juga dalam hal pembuatan

senyawa-senyawa kimia yang dibutuhkan termasuk Nitrobenzene (C6H5NO2)

yang digunakan dalam pembuatan aniline dan zat aditif pada karet sebagai anti-

oksidant (zat aditif dalam pembuatan karet yang dapat mencegah terjadinya

oksidasi).

Latar belakang pembuatan makalah ini selain untuk menambah ilmu saya

tentang reaksi-reaksi pembuatan produk dari bahan-bahan kimia juga untuk

memenuhi nilai respon praktikum kimia organic yang diberikan oleh asisten

dosen yang bernama Zaid Isramar Hardani.

4

1.2 Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk memahami seluk beluk

reaksi substitusi pembuatan nitro benzene secara lengkap, detail, dan mendalam

yang akan memudahkan saya dalam praktikum pembuatan produk tersebut

nantinya.

Disamping itu juga selain untuk memenuhi nilai response, makalah ini

semoga dapat berguna bagi pembaca dan teman-teman maupun adik-adik tingkat

nantinya. Semoga makalah ini bermanfaat dan memudahkan siapapun yang ingin

mengetahui tentang pembuatan nitro benzene kelak.

Harapan saya di masa depan akan tumbuh enginer-enginer berkualitas di

bidang teknik kimia dari universitas riau yang mampu bersaing dengan lulusan-

lulusan dari universitas lain, bahkan ITB sekalipun.

Marilah kita menjadi tuan rumah ditanah sendiri.

1.3 Ruang Lingkup Materi

Adapun ruang lingkup materi yang akan dibahas dalam makalah ini adalah

mengenai reaksi-reaksi yang terjadi di dalam pembuatan nitro benzene itu sendiri,

yaitu reaksi substitusi. Reaksi yang merupakan penggantian atom senyawa

hidrokarbon oleh atom senyawa lain. Reaksi substitusi pada umumnya terjadi

pada senyawa jenuh (alkana). Selain itu juga terjadi pada gugus aromatic,

substitusi aromatik elektrofilik adalah reaksi organik dimana sebuak atom,

biasanya hidrogen, yang terikat pada sistem aromatis diganti dengan elektrofil.

Contoh dari rekasi substitusi aromatic elektrofilik adalah: Nitrasi aromatik yang

membentuk senyawa nitro terjadi dengan pembentukan ion nitronium dari asam

nitrat dan asam sulfat.Nitrobenzen dapat didefinisikan sebagai senyawa sederhana

yang didapatkan dari mensubstitusikan elektrofil nitronium ke inti benzene.

Substitusi elektrofilik terjadi pada banyak reaksi yang mengandung cincin

Benzene.

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Benzen

Benzena, juga dikenal dengan nama C6H6, PhH, dan benzol, adalah senyawa

kimia organik yang merupakan cairan tak berwarna dan mudah terbakar serta mempunyai

bau yang manis. Benzena adalah sejenis karsinogen. Benzena adalah salah satu

komponen dalam bensin dan merupakan pelarut yang penting dalam dunia industri.

Benzena juga adalah bahan dasar dalam produksi obat-obatan, plastik, bensin, karet

buatan, dan pewarna. Selain itu, benzena adalah kandungan alami dalam minyak bumi,

namun biasanya diperoleh dari senyawa lainnya yang terdapat dalam minyak bumi.

Benzena ditemukan pada tahun 1825 oleh seorang ilmuwan Inggris, Michael

Faraday, yang mengisolasikannya dari gas minyak dan menamakannya bikarburet dari

hidrogen. Pada tahun 1833, kimiawan Jerman, Eilhard Mitscherlich menghasilkan

benzena melalui distilasi asam benzoat (dari benzoin karet/gum benzoin) dan kapur.

Mitscherlich memberinya nama benzin. Pada tahun 1845, kimiawan Inggris, Charles

Mansfield, yang sedang bekerja di bawah August Wilhelm von Hofmann, mengisolasikan

benzena dari tir (coal tar). Empat tahun kemudian, Mansfield memulai produksi benzena

berskala besar pertama menggunakan metode tir tersebut.

Benzena dan turunannya termasuk senyawa aromatik. Istilah senyawa aromatik

sebelumnya digunakan untuk menggambarkan senyawa yang beraroma sedap. Namun,

dalam senyawa organik, istilah aromatik digunakan untuk menunjukkan macam ikatan

untuk senyawa tertentu. Pada umumnya, senyawa aromatik merupakan senyawa siklik

dengan rumus yang mengandung ikatan tunggal dan rangkap. Suatu senyawa harus

mengandung atom hibrid sp2 dalam cincinnya agar bersifat aromatik. Hibridisasi itu

menyebabkan letak ikatan tunggal dan rangkap selang-seling seperti yang terjadi pada

6

benzen. Akan tetapi, tidak setiap senyawa siklik yang mengandung atom hibrid dalam

sistem cincin bersifat aromatik.

Benzena berupa zat cair pada suhu kamar, mudah menguap, bersifat nonpolar

sehingga tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut nonpolar, dan sangat beracun.

Secara kimia, benzena tidak reaktif, tetapi mudah terbakar menghasilkan banyak jelaga

dan mudah mengalami reaksi substitusi. Reaksi yang dapat dialami oleh benzena antara

lain halogenasi, nitrasi, sulfonasi, alkilasi, dan asilasi. Banyak senyawa yang dijumpai

dalam ter batu bara yang mengandung empat cincin benzena terpadu atau lebih, bersifat

karsinogenik (menyebabkan kanker). Nitrobenzen dan anilin merupakan golongan

senyawa aromatik. Anilin bersifat basa lemah dan merupakan bahan baku pembuatan zat

warna.

2.2. Asam nitrat pekat

Asam sulfat, H2S O 4, merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini

larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan dan

merupakan salah satu produk utama industri kimia. Produksi dunia asam sulfat pada

tahun 2001 adalah 165 juta ton, dengan nilai perdagangan seharga US$8 juta. Kegunaan

utamanya termasuk pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan

pengilangan minyak.

Asam nitrat pertama kali disintesis sekitar 800 M oleh alkimiawan Jabir ibnu

Hayyan, yang juga menemukan distilasi modern dan proses kimiawi dasar lainnya yang

masih digunakan sekarang ini.

Asam nitrat murni (100%) merupakan cairan tak berwarna dengan berat jenis

1.522 kg/m³. Ia membeku pada suhu -42 °C, membentuk kristal-kristal putih, dan

mendidih pada 83 °C. Ketika mendidih pada suhu kamar, terdapat dekomposisi

(penguraian) sebagian dengan pembentukan nitrogen dioksida sesudah reaksi:

4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 (72 °C)

7

yang berarti bahwa asam nitrat anhidrat sebaiknya disimpan di bawah 0 °C untuk

menghindari penguraian. Nitrogen dioksida (NO2) tetap larut dalam asam nitrat yang

membuatnya berwarna kuning, atau merah pada suhu yang lebih tinggi. Manakala asam

murni cenderung mengeluarkan asap putih ketika terpapar ke udara, asam dengan

nitrogen dioksida terlarut mengeluarkan uap berwarna coklat kemerah-merahan, yang

membuatnya dijuluki "asam berasap merah" atau "asan nitrat berasap". Asam nitrat

berasap juga dirujuk sebagai asam nitrat 16 molar (bentuk paling pekat asam nitrat pada

temperatur dan tekanan standar).

Asam nitrat bercampur dengan air dalam berbagai proporsi dan distilasi

menghasilkan azeotrop dengan konsentrasi 68% HNO3 dan titik didih 120,5 °C pada 1

atm. Terdapat dua hidrat padat yang diketahui, yaitu monohidrat (HNO3·H2O) dan

trihidrat (HNO3·3H2O).

Nitrogen oksida (NOx) larut dalam asam nitrat dan sifat ini mempengaruhi semua

sifat fisik asam nitrat yang tergantung pada konsentrasi oksida (seperti tekanan uap di

atas cair, suhu didih, dan warna yang dijelaskan di atas).

Peningkatan konsentrasi asam nitrat dipengaruhi oleh dekomposisi termal maupun

cahaya, dan hal ini dapat menimbulkan sejumlah variasi yang tak dapat diabaikan pada

tekanan uap di atas cairan karena nitrogen oksida yang diproduksi akan terlarut sebagian

atau sepenuhnya di dalam asam.

Sebagai mana asam pada umumnya, asam nitrat bereaksi dengan alkali, oksida

basa, dan karbonat untuk membentuk garam, seperti amonium nitrat. Karena memiliki

sifat mengoksidasi, asam nitrat pada umumnya tidak menyumbangkan protonnya (yakni,

ia tidak membebaskan hidrogen) pada reaksi dengan logam dan garam yang dihasilkan

biasanya berada dalam keadaan teroksidasi yang lebih tinggi.Karenanya, perkaratan

(korosi) tingkat berat bisa terjadi. Perkaratan bisa dicegah dengan penggunaan logam

ataupun aloi anti karat yang tepat.

8

Asam nitrat memiliki tetapan disosiasi asam (pKa) 1,4: dalam larutan akuatik,

asam nitrat hampir sepenuhnya (93% pada 0.1 mol/L) terionisasi menjadi ion nitrat NO3

dan proton terhidrasi yang dikenal sebagai ion hidronium, H3O+.

HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-

Sebagai sebuah oksidator yang kuat, asam nitrat bereaksi dengan hebat dengan

sebagian besar bahan-bahan organik dan reaksinya dapat bersifat eksplosif. Produk

akhirnya bisa bervariasi tergantung pada konsentrasi asam, suhu, serta reduktor. Reaksi

dapat terjadi dengan semua logam kecuali deret logam mulia dan aloi tertentu.

Karakteristik ini membuat asam nitrat menjadi agen yang umumnya digunakan dalam uji

asam. Sebagai kaidah yang umum, reaksi oksidasi utamanya terjadi dengan asam pekat,

memfavoritkan pembentukan nitrogen dioksida (NO2).

Cu + 4H+ + 2NO3- → Cu+2 + 2NO2 + 2H2O

Sifat-sifat asam cenderung mendominasi pada asam nitrat encer, diikuti dengan

pembentukan nitrogen oksida (NO) yang lebih diutamakan.

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Karena asam nitrat merupakan oksidator, hidrogen (H2) jarang terbentuk. Hanya

magnesium (Mg), mangan (Mn), dan kalsium (Ca) yang bereaksi dengan asam nitrat

dingin dan encer yang dapat menghasilkan hidrogen:

Mg(s) + 2HNO3(aq) → Mg(NO3)2(aq) + H2(g)

Asam nitrat mampu menyerang dan melarutkan semua logam yang ada pada tabel

periodik, kecuali emas dan platina.

Kendati kromium (Cr), besi (Fe), dan aluminium (Al) akan terlarut dalam asam

nitrat yang encer, asam pekat akan membentuk sebuah lapisan logam oksida yang

melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut. Hal ini disebut dengan pemasifan.

Konsentrasi pemasifan yang umum berkisar dari 18% sampai 22% berat.

9

Ketika asam nitrat bereaksi dengan berbagai unsur non-logam, terkecuali silikon

serta halogen, biasanya ia akan mengoksidasi non-logam tersebut ke keadaan oksidasi

tertinggi dengan asam nitrat menjadi nitrogen dioksida untuk asam pekat dan nitrogen

monoksida untuk asam encer.

C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O

ataupun

3C + 4HNO3 → 3CO2 + 4NO + 2H2O

Asam nitrat dibuat dengan mencampur nitrogen dioksida (N O 2) dengan air.

Menghasilkan asam nitrat yang sangat murni biasanya melibatkan distilasi dengan asam

sulfat, karena asam nitrat membentuk sebuah azeotrop dengan air dengan komposisi 68%

asam nitrat dan 32% air. Asam nitrat kualitas komersial biasanya memiliki konsentrasi

antara 52% dan 68% asam nitrat. Produksi komersial dari asam nitrat melalui proses

Ostwald yang ditemukan oleh Wilhelm Ostwald.

2.3. Asam sulfat pekat

Asam sulfat, H2S O 4, merupakan asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini

larut dalam air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan dan

merupakan salah satu produk utama industri kimia. Produksi dunia asam sulfat pada

tahun 2001 adalah 165 juta ton, dengan nilai perdagangan seharga US$8 juta. Kegunaan

utamanya termasuk pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan

pengilangan minyak.

Asam sulfat murni yang tidak diencerkan tidak dapat ditemukan secara alami di

bumi oleh karena sifatnya yang higroskopis. Walaupun demikian, asam sulfat merupakan

komponen utama hujan asam, yang terjadi karena oksidasi sulfur dioksida di atmosfer

dengan keberadaan air (oksidasi asam sulfit). Sulfur dioksida adalah produk sampingan

utama dari pembakaran bahan bakar seperti batu bara dan minyak yang mengandung

sulfur (belerang).

10

Asam sulfat terbentuk secara alami melalui oksidasi mineral sulfida, misalnya

besi sulfida. Air yang dihasilkan dari oksidasi ini sangat asam dan disebut sebagai air

asam tambang. Air asam ini mampu melarutkan logam-logam yang ada dalam bijih

sulfida, yang akan menghasilkan uap berwarna cerah yang beracun. Oksidasi besi sulfida

pirit oleh oksigen molekuler menhasilkan besi(II), atau Fe2+:

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 Fe2+ + 4 SO42− + 4 H+

Fe2+ dapat kemudian dioksidasi lebih lanjut menjadi Fe3+:

4 Fe2+ + O2 + 4 H+ → 4 Fe3+ + 2 H2O

Fe3+ yang dihasilkan dapat diendapkan sebagai hidroksida:

Fe3+ + 3 H2O → Fe(OH)3 + 3 H+

Besi(III) atau ion feri juga dapat mengoksidasi pirit. Ketika oksidasi pirit besi(III) terjadi,

proses ini akan berjalan dengan cepat. Nilai pH yang lebih rendah dari nol telah terukur

pada air asam tambang yang dihasilkan oleh proses ini.

Asam sulfat diproduksi di atmosfer bagian atas Venus dari karbon dioksida, sulfur

dioksida, dan uap air secara fotokimia oleh cahaya matahari. Foton ultraviolet dengan

panjang gelombang kurang dari 169 nm dapat mengakibatkan fotodisosiasi karbon

dioksida menjadi karbon monoksida dan oksigen atomik.

Oksigen atomik sangatlah reaktif. Ketika ia bereaksi dengan sulfur dioksida yang

merupakan sekelumit bagian dari atmosfer Venus, sulfur trioksida dihasilkan, dan ketika

bergabung dengan air, akan menghasilkan asam sulfat.

CO2 → CO + O

SO2 + O → SO3

SO3 + H2O → H2SO4

11

Di bagian atas atmosfer Venus yang lebih dingin, asam sulfat terdapat dalam

keadaan cair, dan awan asam sulfat yang tebal menghalangi pandangan permukaan Venus

ketika dipandang dari atas. Awan permanen Venus menghasilkan hujan asam yang pekat

sama halnya atmosfer bumi menghasilkan air hujan.

Atmosfer Venus menunjukkan adanya siklus asam sulfat. Setelah tetesan hujan

asam sulfat jatuh ke lapisan atmosfer yang lebih panas, asam sulfat akan dipanaskan dan

melepaskan uap air, sehingga asam sulfat tersebut menjadi lebih pekat. Ketika mencapai

temperatur di atas 300 °C, asam sulfat mulai berdekomposisi menjadi sulfur trioksida dan

air (dalam fase gas). Sulfur trioksida sangatlah reaktif dan berdisosiasi menjadi sulfur

dioksida dan oksigen atomik, yang akan kemudian mengoksidasi karbon monoksida

menjadi karbon dioksida.

Sulfur dioksida dan uap air kemudian naik secara arus konveksi dari lapisan

tengah atmosfer menuju lapisan atas, di mana keduanya akan diubah kembali lagi

menjadi asam sulfat, dan siklus ini kemudian berulang.

Spektrum inframerah dari misi Galileo NASA menunjukkan adanya absorpsi

khusus pada satelit Yupiter Europa yang mengindikasikan adanya satu atau lebih hidrat

asam sulfat. Interpretasi spektrum ini kontroversial. Beberapa ilmuwan planet lebih

condong menginterpretasikan spektrum ini sebagai ion sulfat, kemungkinan sebagai

bagian dari mineral Europa.[1]

Asam sulfat diproduksi dari belerang, oksigen, dan air melalui proses kontak.

Pada langkah pertama, belerang dipanaskan untuk mendapatkan sulfur dioksida:

S (s) + O2 (g) → SO2 (g)

Sulfur dioksida kemudian dioksidasi menggunakan oksigen dengan keberadaan katalis

vanadium(V) oksida:

2 SO2 + O2(g) → 2 SO3 (g)   (dengan keberadaan V2O5)

12

Sulfur trioksida diserap ke dalam 97-98% H2SO4 menjadi oleum (H2S2O7), juga dikenal

sebagai asam sulfat berasap. Oleum kemudian diencerkan ke dalam air menjadi asam

sulfat pekat.

H2SO4 (l) + SO3 → H2S2O7 (l)

H2S2O7 (l) + H2O (l) → 2 H2SO4 (l)

Perhatikan bahwa pelarutan langsung SO3 ke dalam air tidaklah praktis karena reaksi

sulfur trioksida dengan air yang bersifat eksotermik. Reaksi ini akan membentuk aerosol

korosif yang akan sulit dipisahkan.

SO3(g) + H2O (l) → H2SO4(l)

Sebelum tahun 1900, kebanyakan asam sulfat diproduksi dengan proses bilik.

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%

umumnya disebut sebagai asam sulfat pekat. Terdapat berbagai jenis konsentrasi asam

sulfat yang digunakan untuk berbagai keperluan:

10%, asam sulfat encer untuk kegunaan laboratorium,

33,53%, asam baterai,

62,18%, asam bilik atau asam pupuk,

73,61%, asam menara atau asam glover,

97%, asam pekat.

Terdapat juga asam sulfat dalam berbagai kemurnian. Mutu teknis H2SO4 tidaklah

murni dan seringkali berwarna, namun cocok untuk digunakan untuk membuat pupuk.

Mutu murni asam sulfat digunakan untuk membuat obat-obatan dan zat warna.

Apabila SO3(g) dalam konsentrasi tinggi ditambahkan ke dalam asam sulfat, H2S2O7

akan terbentuk. Senyawa ini disebut sebagai asam pirosulfat, asam sulfat berasap,

ataupun oleum. Konsentrasi oleum diekspresikan sebagai %SO3 (disebut %oleum)

13

atau %H2SO4 (jumlah asam sulfat yang dihasilkan apabila H2O ditambahkan); konsentrasi

yang umum adalah 40% oleum (109% H2SO4) dan 65% oleum (114,6% H2SO4). H2S2O7

murni terdapat dalam bentuk padat dengan titik leleh 36 °C.

Asam sulfat murni berupa cairan bening seperti minyak, dan oleh karenanya pada zaman

dahulu ia dinamakan 'minyak vitriol'.

H2SO4 anhidrat adalah cairan yang sangat polar. Ia memiliki tetapan dielektrik

sekitar 100. Konduktivitas listriknya juga tinggi. Hal ini diakibatkan oleh disosiasi yang

disebabkan oleh swa-protonasi, disebut sebagai autopirolisis.[3]

2 H2SO4 → H3SO4+ + HSO4

−

Konstanta kesetimbangan autopirolisisnya adalah[3]

Kap(25 °C)= [H3SO4+][HSO4

−] = 2,7 × 10−4.

Dibandingkan dengan konstanta keseimbangan air, Kw = 10−14, nilai konstanta

kesetimbangan autopirolisis asam sulfat 1010 (10 triliun) kali lebih kecil.

Walaupun asam ini memiliki viskositas yang cukup tinggi, konduktivitas efektif

ion H3SO4+ dan HSO4

− tinggi dikarenakan mekanisme ulang alik proton intra molekul,

menjadikan asam sulfat sebagai konduktor yang baik. Ia juga merupakan pelarut yang

baik untuk banyak reaksi.

Kesetimbangan kimiawi asam sulfat sebenarnya lebih rumit daripada yang

ditunjukkan di atas; 100% H2SO4 mengandung beragam spesi dalam kesetimbangan

(ditunjukkan dengan nilai milimol per kg pelarut), yaitu: HSO4− (15,0), H3SO4

+ (11,3),

H3O+ (8,0), HS2O7− (4,4), H2S2O7 (3,6), H2O (0,1).

Reaksi hidrasi asam sulfat sangatlah eksotermik. Selalu tambahkan asam ke

dalam air daripada air ke dalam asam. Air memiliki massa jenis yang lebih rendah

daripada asam sulfat dan cenderung mengapung di atasnya, sehingga apabila air

14

ditambahkan ke dalam asam sulfat pekat, ia akan dapat mendidih dan bereaksi dengan

keras. Reaksi yang terjadi adalah pembentukan ion hidronium:

H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-

HSO4- + H2O → H3O+ + SO4

2-

Karena hidrasi asam sulfat secara termodinamika difavoritkan, asam sulfat adalah

zat pendehidrasi yang sangat baik dan digunakan untuk mengeringkan buah-buahan.

Afinitas asam sulfat terhadap air cukuplah kuat sedemikiannya ia akan memisahkan atom

hidrogen dan oksigen dari suatu senyawa. Sebagai contoh, mencampurkan pati (C6H12O6)n

dengan asam sulfat pekat akan menghasilkan karbon dan air yang terserap dalam asam

sulfat (yang akan mengencerkan asam sulfat):

(C6H12O6)n → 6n C + 6n H2O

Efek ini dapat dilihat ketika asam sulfat pekat diteteskan ke permukaan kertas.

Selulosa bereaksi dengan asam sulfat dan menghasilkan karbon yang akan terlihat seperti

efek pembakaran kertas. Reaksi yang lebih dramatis terjadi apabila asam sulfat

ditambahkan ke dalam satu sendok teh gula. Seketika ditambahkan, gula tersebut akan

menjadi karbon berpori-pori yang mengembang dan mengeluarkan aroma seperti

karamel.

Sebagai asam, asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan basa, menghasilkan

garam sulfat. Sebagai contoh, garam tembaga tembaga(II) sulfat dibuat dari reaksi antara

tembaga(II) oksida dengan asam sulfat:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

Asam sulfat juga dapat digunakan untuk mengasamkan garam dan menghasilkan

asam yang lebih lemah. Reaksi antara natrium asetat dengan asam sulfat akan

menghasilkan asam asetat, CH3COOH, dan natrium bisulfat:

H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOH

15

Hal yang sama juga berlaku apabila mereaksikan asam sulfat dengan kalium

nitrat. Reaksi ini akan menghasilkan asam nitrat dan endapat kalium bisulfat. Ketika

dikombinasikan dengan asam nitrat, asam sulfat berperilaku sebagai asam sekaligus zat

pendehidrasi, membentuk ion nitronium NO2+, yang penting dalam reaksi nitrasi yang

melibatkan substitusi aromatik elektrofilik. Reaksi jenis ini sangatlah penting dalam

kimia organik.

Asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan logam via reaksi penggantian tunggal,

menghasilkan gas hidrogen dan logam sulfat. H2SO4 encer menyerang besi, aluminium,

seng, mangan, magnesium dan nikel. Namun reaksi dengan timah dan tembaga

memerlukan asam sulfat yang panas dan pekat. Timbal dan tungsten tidak bereaksi

dengan asam sulfat. Reaksi antara asam sulfat dengan logam biasanya akan menghasilkan

hidrogen seperti yang ditunjukkan pada persamaan di bawah ini. Namun reaksi dengan

timah akan menghasilkan sulfur dioksida daripada hidrogen.

Fe (s) + H2SO4 (aq) → H2 (g) + FeSO4 (aq)

Sn (s) + 2 H2SO4 (aq) → SnSO4 (aq) + 2 H2O (l) + SO2 (g)

Hal ini dikarenakan asam pekat panas umumnya berperan sebagai oksidator,

manakala asam encer berperan sebagai asam biasa. Sehingga ketika asam pekat panas

bereaksi dengan seng, timah, dan tembaga, ia akan menghasilkan garam, air dan sulfur

dioksida, manakahal asam encer yang beraksi dengan logam seperti seng akan

menghasilkan garam dan hidrogen.

Asam sulfat menjalani reaksi substitusi aromatik elektrofilik dengan senyawa-senyawa

aromatik, menghasilkan asam sulfonat terkait:

16

Asam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat penting, dan sebenarnya

pula, produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik terhadap

kekuatan industri negara tersebut. Kegunaan utama (60% dari total produksi di seluruh

dunia) asam sulfat adalah dalam "metode basah" produksi asam fosfat, yang digunakan

untuk membuat pupuk fosfat dan juga trinatrium fosfat untuk deterjen. Pada metode ini,

batuan fosfat digunakan dan diproses lebih dari 100 juta ton setiap tahunnya. Bahan-

bahan baku yang ditunjukkan pada persamaan di bawah ini merupakan fluorapatit,

walaupun komposisinya dapat bervariasi. Bahan baku ini kemudian diberi 93% asam

suflat untuk menghasilkan kalsium sulfat, hidrogen fluorida (HF), dan asam fosfat. HF

dipisahan sebagai asam fluorida. Proses keseluruhannya dapat ditulis:

Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + 10 H2O → 5 CaSO4•2 H2O + HF + 3 H3PO4

Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan baja untuk

menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri otomobil. Asam

yang telah digunakan sering kali didaur ulang dalam kilang regenerasi asam bekas (Spent

Acid Regeneration (SAR) plant). Kilang ini membakar asam bekas dengan gas alam, gas

kilang, bahan bakar minyak, ataupun sumber bahan bakar lainnya. Proses pembakaran ini

akan menghasilkan gas sulfur dioksida (SO2) dan sulfur trioksida (SO3) yang kemudian

digunakan untuk membuat asam sulfat yang "baru".

Amonium sulfat, yang merupakan pupuk nitrogen yang penting, umumnya

diproduksi sebagai produk sampingan dari kilang pemroses kokas untuk produksi besi

dan baja. Mereaksikan amonia yang dihasilkan pada dekomposisi termal batu bara

dengan asam sulfat bekas mengijinkan amonia dikristalkan keluar sebagai garam (sering

kali berwarna coklat karena kontaminasi besi) dan dijual kepada industri agrokimia.

Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah untuk pembuatan aluminium

sulfat. Alumunium sulfat dapat bereaksi dengan sejumlah kecil sabun pada serat pulp

kertas untuk menghasilkan aluminium karboksilat yang membantu mengentalkan serat

pulp menjadi permukaan kertas yang keras. Aluminium sulfat juga digunakan untuk

17

membuat aluminium hidroksida. Aluminium sulfat dibuat dengan mereaksikan bauksit

dengan asam sulfat:

Al2O3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2O

Asam sulfat juga memiliki berbagai kegunaan di industri kimia. Sebagai contoh,

asam sulfat merupakan katalis asam yang umumnya digunakan untuk mengubah

sikloheksanonoksim menjadi kaprolaktam, yang digunakan untuk membuat nilon. Ia juga

digunakan untuk membuat asam klorida dari garam melalui proses Mannheim. Banyak

H2SO4 digunakan dalam pengilangan minyak bumi, contohnya sebagai katalis untuk

reaksi isobutana dengan isobutilena yang menghasilkan isooktana.

Tetesan 98% asam sulfat akan dengan segera membakar kertas tisu menjadi

karbon. Sifat-sifat asam sulfat yang korosif diperburuk oleh reaksi eksotermiknya dengan

air. Luka bakar akibat asam sulfat berpotensi lebih buruk daripada luka bakar akibat asam

kuat lainnya, hal ini dikarenakan adanya tambahan kerusakan jaringan dikarenakan

dehidrasi dan kerusakan termal sekunder akibat pelepasan panas oleh reaksi asam sulfat

dengan air.

Bahaya akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi asam

sulfat. Namun, bahkan asam sulfat encer (sekitar 1 M, 10%) akan dapat mendehidrasi

kertas apabila tetesan asam sulfat tersebut dibiarkan dalam waktu yang lama. Oleh

karenanya, larutan asam sulfat yang sama atau lebih dari 1,5 M diberi label

"CORROSIVE" (korosif), manakala larutan lebih besar dari 0,5 M dan lebih kecil dari

1,5 M diberi label "IRRITANT" (iritan). Asam sulfat berasap (oleum) tidaklah dianjurkan

untuk digunakan dalam sekolah oleh karena bahaya keselamatannya yang sangat tinggi.

Perawatan pertama yang standar dalam menangani tumpahnya asam sulfat ke

kulit adalah dengan membilas kulit tersebut dengan air sebanyak-banyaknya. Pembilasan

dilanjutkan selama 10 sampai 15 menit untuk mendinginkan jaringan disekitar luka bakar

asam dan untuk menghindari kerusakan sekunder. Pakaian yang terkontaminasi oleh

asam sulfat harulah dilepaskan dengan segera dan segera bilas kulit yang berkontak

dengan pakaian tersebut.

18

Pembuatan asam sulfat encer juga berbahaya oleh karena pelepasan panas selama

proses pengenceran. Asam sulfat pekat haruslah selalu ditambahkan ke air, dan bukannya

sebaliknya. Penambahan air ke asam sulfat pekat dapat menyebabkan tersebarnya aerosol

asam sulfat dan bahkan dapat menyebabkan ledakan. Pembuatan larutan lebih dari 6 M

(35%) adalah yang paling berbahaya, karena panas yang dihasilkan cukup panas untuk

mendidihkan asam encer tersebut.

Walaupun asam sulfat tidak mudah terbakar, kontak dengan logam dalam kasus

tumpahan asam dapat menyebabkan pelepasan gas hidrogen. Penyebaran aerosol asam

dan gas sulfur dioksida menambah bahaya kebakaran yang melibatkan asam sulfat.

Asam sulfat dianggap tidak beracun selain bahaya korosifnya. Resiko utama asam

sulfat adalah kontak dengan kulit yang menyebabkan luka bakar dan penghirupan aerosol

asap. Paparan dengan aerosol asam pada konsentrasi tinggi akan menyebabkan iritasi

mata, saluran pernafasan, dan membran mukosa yang parah. Iritasi akan mereda dengan

cepat setelah paparan, walaupun terdapat risiko edema paru apabila kerusakan jaringan

lebih parah. Pada konsentrasi rendah, simtom-simtom akibat paparan kronis aerosol asam

sulfat yang paling umumnya dilaporkan adalah pengikisan gigi. Indikasi kerusakan kronis

saluran pernafasan masih belum jelas. Di Amerika Serikat, batasan paparan yang

diperbolehkan ditetapkan sebagai 1 mg/m³. Terdapat pula laporan bahwa penelanan asam

sulfat menyebabkan defisiensi vitamin B12 dengan degenarasi gabungan subakut.

Perdagangan internasional asam sulfat dikontrol oleh Konvensi Perserikatan

Bangsa-Bangsa Tentang Pemberantasan Peredaran Gelap Narkotika dan Psikotropika

tahun 1988, yang meletakkan asam sulfat di Tabel II konvensi tersebut sebagai bahan

kimia yang sering diguakan dalam produksi gelap narkotika ataupun psikotropika. Di

Indonesia, konvensi ini disahkan oleh Undang-Undang Dasar Nomor 7 Tahun 1997.

2.4. reaksi substitusi

Reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atom senyawa hidrokarbon oleh atom

senyawa lain. Reaksi substitusi pada umumnya terjadi pada senyawa jenuh (alkana).

Alkana dapat mengalami reaksi substitusi dengan halogen.

19

Reaksi secara umum:

R - H    +    X2     R – X     +    H – X

Alkana     halogen         haloalkana    asam klorida

Contoh:

CH3-CH3 (g) + Cl2 (g)  CH3-CH2-Cl (g)  +  HCl (g)

Etana             gas klor            kloroetana         asam klorida

20

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Pembuatan nitro benzene

Benzen merupakan senyawa aromatik paling sederhana yang memiliki bau khas

dan memiliki rumus struktur C6H6. Benzen berwujud cair pada suhu kamar, sangat mudah

menguap, dan bersifat racun dan karsinogen, dan dapat merusak saluran pernafasan.

Benzen bersifat tidak reaktif, mudah terbakar, sukar mengalami reaksi adisi, tetapi mudah

mengalami reaksi substitusi.

Rumus struktur :

Benzen tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik seperti dietil eter,

karbon tetra klorida, atau heksana. Benzen sendiri digunakan secara meluas sebagai

pelarut. Benzen meleleh pada suhu 5,5 oC, sedangkan titik didihnya 80 oC. Benzen mudah

terbakar dan harus ditangani dengan hati-hati.

Reaksi yang paling umum pada senyawa aromatik ini adalah substitusi atom atau

gugus lain terhadap hidrogen pada cincin. Reaksi kebanyakan berlangsung pada suhu 0 –

50 oC. Nitrobenzen merupakan senyawa turunan benzen. Nitrobenzen dapat dibuat

dengan mereaksikan benzen dengan asam nitrat dengan bantuan asam sulfat pekat

sebagai katalisator. Reaksi tanpa katalis akan berjalan lambat. Katalis bertindak sebagai

asam lewis yang akan mengubah elektrofil lemah menjadi elektrofil kuat. Ion nitronium

(NO2+ dari HNO3) merupakan elektrofil pada proses ini. Adanya substituen lain pada

cincin aromatic sebelum dinitrasi dapat mempercepat reaksi dan ada juga yang

memperlambat reaksi. Substituen CH3 akan mempercepat reaksi, karena ia akan membuat

cincin lebih reaktif, sedangkan substituen Cl- dapat memperlambat nitrasi.

Nitrasi aromatic melalui 2 tahap, yaitu :

Tahap 1 (Tahap lambat)

Serangan elektrofilik, dimana yang bertindak sebagai elektrofilnya adalah NO2+ .

21

Tahap 2 (Tahap cepat)

Hasil serangan pertama berupa ion benzenonium yang mengalami pelepasan H+

dengan cepat. H+ ini bergabung dengan HSO4- menghasilkan kembali katalis H2SO4.

Rumus Struktur Nitrobenzen :

NO2

Rumus molekulnya : C6H5 - NO2

I. Manfaat Nitrobenzen dalam industri :

Pembuatan aniline

Bahan pokok industri celup

Sebagai wangi-wangian sabun yang cukup murah harganya.

II. Alat-Alat Yang Digunakan1. Labu didih leher 2

2. Labu destilasi

3. Pendingin Liebig

4. Erlenmeyer

5. Gelas piala

6. Corong pemisah

7. Gelas ukur

8. Thermometer

III. Bahan-Bahan Yang Digunakan1. Benzen

2. Asam nitrat pekat

3. Asam sulfat pekat

4. Natrium karbonat

5. CaCl2 anhidrat

22

IV. Prosedur Percobaan

1. Ke dalam labu didih leher dua, masukkan 35 ml HNO3 pekat dan beberapa tetes

H2SO4 pekat sambil didinginkan dalam air. Lakukan penambahan dalam lemari

asam.

2. Masukkan 30 ml benzene sedikit demi sedikit, goyang terus sampai campuran

tercampur sempurna, tetap lakukan dalam air (suhu jangan naik).

3. Pasangkan pendingin refluk, panaskan sampai suhu 60 oC pada waterbath selama

45 menit sambil digoyang.

4. Tuangkan campuran reaksi ke dalam corong pemisah, kocok dengan kuat dan

hati-hati. Diamkan beberapa menit sampai terlihat dua lapisan.

5. Lapisan atas adalah nitrobenzene yang masih kotor. Lapisan bawah adalah sisa

asam. Pisahkan keduanya.

6. Cuci lapisan nitrobenzene dengan 100 ml aquades, kocok sebentar, lalu buang

lapisan airnya (sebelah bawah).

7. Cuci lapisan nitrobenzene dengan 50 ml Na2CO3 5 %.

8. Cuci lagi dengan 100 ml aquades, terakhir keringkan dengan 5 gram CaCl2

anhidrat.

9. Pisahkan campuran nitrobenzen dan kristal CaCl2.

10. Hitung volume nitrobenzene yang diperoleh.

V. Rangkaian Alat

Gambar Unit Pembuatan Nitrobenzene

23

VI. Data Pengamatan

35 ml HNO3 (bening) + 10 tetes H2SO4 Larutan berwarna bening

Kemudian ditambahkan 30 ml benzene Larutan tetap bening

Larutan kemudian dipanaskan pada suhu 60 oC selama 45 menit dalam penangas

air. Larutan berwarna kuning bening.

Larutan dimasukkan dalam corong pemisah dan terdapat 2 lapisan. Lapisan

bawah merupakan sisa asam (dibuang), dan lapisan atas merupakan nitrobenzen

yang masih kotor.

Lapisan atas (nitrobenzen) tersebut dicuci dengan aquades 100 ml dan terbentuk 2

lapisan, yaitu lapisan bawah (aquades) dan lapisan atas (nitrobenzen).

Lapisan atas tersebut dicuci dengan 50 ml Na2CO3 5 %, terbentuk 2 lapisan, yaitu

lapisan bawah Na2CO3 5 % (dibuang), dan lapisan atas merupakan nitrobenzene.

Lapisan atas tersebut dicuci dengan aquades 100 ml, terbentuk 2 lapisan, yaitu

lapisan bawah aquades (dibuang), dan lapisan atas nitrobenzen.

Lapisan atas terakhir tsb dikeringkan dengan 5 gram CaCl2 anhidrat untuk

mengikat sisa-sisa air pada nitrobenzene.

Volume nitrobenzen yang diperoleh : 20 ml berwarna kuning bening.

VII. Reaksi – Reaksi

NO2

H2SO4

+ HNO3 + H O 50 oC

NO2+ H+

Lambat Cepat

Benzen Ion benzenonium Nitrobenzen

24

VIII. Hasil / Perhitungan

Volum nitrobenzene yang dihasilkan sebanyak 20 ml.

IX. Pembahasan

Pada saat mereaksikan benzene pada campuran HNO3 dengan H2SO4, sambil

digoyang agar campuran homogen dan dilakukan dalam ember berisi air agar

suhu tetap terjaga dan tidak terjadi penguapan.

Nitrobenzene yang masih kotor dicuci dengan aquades sehingga dihasilkan warna

kuning bening.

Campuran reaksi yang dimasukkan dalam corong pemisah dikocok dengan kuat,

fungsinya untuk mendapat campuran yang homogen.

Perbedaan lapisan yang terbentuk antara nitrobenzene dan asam, diakibatkan

karena perbedaan berat jenisnya. Berat jenis asam lebih besar dari pada berat jenis

benzene.

Pencucian dengan aquades berfungsi mengikat pengotor yang mungkin masih

terikat dari pereaksi atau pelarut.

Setelah nitrobenzene dicuci dengan aquades, dicuci lagi dengan natrium

bikarbonat, menghasilkan warna kuning bening.

Nitrobenzene yang dihasilkan dikeringkan dengan kalsium klorida anhidrat,

sehingga dihasilkan nitrobenzene murni.

25

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Benzene akan mengalami nitrasi bila direaksikan dengan HNO3 pekat dengan

menggunakan katalisator H2SO4 pekat.

Nitrasi aromatic berupa reaksi dua tahap. Tahap pertama (tahap lambat) adalah

serangan elektrofilik. Dalam nitrasi, elektrofiliknya adalah NO2+. Tahap kedua

adalah hasil serangan pertama berupa ion benzenonium yang mengalami

pelepasan H+ dengan cepat.

Katalis adalah zat yang mempercepat laju reaksi. Dalam hal ini digunakan asam

sulfat pekat, selain sebagai katalis juga bermanfaat untuk bereaksi dengan basa

(HNO3) membentuk NO2+.

Lapisan nitrobenzene kotor dicuci dengan aquades dan natriumbikarbonat agar

dihasilkan nitrobenzene yang lebih bersih.

Pengeringan dilakukan dengan kalsium klorida anhidrat karena kalsium klorida

anhidrat akan mengikat air dan melepaskannya melalui penguapan sehingga

dihasilkan nitrobenzene murni.

26

Daftar Pustaka

http://majarimagazine.com/2009/06/a-look-at-common-industrial-chemicals/

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/mekanisme_reaksi_organik/

substitusi_elektrofilik1/nitrasi_dari_benzen/

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_organik_dasar/

konvensi_pada_kimia_organik/penamaan_senyawa_aromatis/

Hs. Irdhoni, Nirwana. Hz, 2009, Modul pratikum Kimia Organik, Fakultas Teknik

Universitas Riau, Pekanbaru.

27

28