JAWABAN MID SEMESTER KIMIA ORGANIK

1. a. Mengapa alkohol sukar disubstitusi dengan gugus fungsi lain atau reagen lain ?
 Alkohol sukar untuk disubstitusi oleh gugus fungsi lain karena adanya gugus fungsi –OH, yang merupakan gugus yang ikatan hidroksilnya sulit mengalami pemutusan. Gugus hidroksil –OH juga merupakan ikatan hidrogen yang memiliki keelektronegatifan yang tinggi dan termasuk kepada ikatan kovalen. Adapun mekanisme reaksi substitusinya dapat melalui reaksi substitusi nukleofil unimolekuler atau substitusi nukleofil bimolekuler tergantung struktur alkohol yang bereaksi. Suatu alkohol tidak dapat mengalami substitusi pada larutan yang bersifat basa atau netral, karena gugus –OH merupakan basa kuat.

b. Jelaskan bagaimana upaya agar alkohol dapat disubstitusi dengan reagen lain ? dan berikan contoh !
Suatu alkohol dapat disubstitusi dengan reagen lain dengan cara mensubstitusikannya pada larutan asam.

Contoh :

a.      Gugus  –OH  yang disubstitusi (reaksi melibatkan pemutusan ikatan C dan O [C-O] pada molekul alkohol)

Pembuatan alkil halida dari alkohol adalah merupakan contoh penting dari reaksi substitusi yang melibatkan pemutusan ikatan C dan O [C-O] pada molekul alcohol.

Salah satu contoh pembuatan alkil halida adalah reaksi antara alkohol dengan asam halida.

Asam berfungsi sebagai donor proton kepaada oksigen dalam alcohol sehingga terbentuk ion alkiloksoniium dengan gugus H₂O⁺ menggantikan gugus  OH^- . Gugus H₂O adalah gugus lepas yang baik sehingga gugus ini mudah digeser atau diusir dari gugus alkil.Alkil Bromida primer biasanya sangat baik disintesis dengan cara memasukkan asam bromide (HBr) kering kedalam alcohol yang dipanaskan pada suhu sedikit lebih rendah dari titik didihnya.Donor proton diperoleh dari asam bromide berlebihan atau dari asam sulfat.

Asam Klorida (HCl) kurang reaktif jika dibandingkan asam bromide bila direaksikan dengan alcohol primer.Oleh karena itu pembuatan alkil klorida primer diperlukan katalis ZnCl₂ .Suatu larutan ZnCl₂ dalam asam pekat (peraksi lusac) telah digunakan secara meluas untuk membedakan alcohol primer,sekunder dan tersier yang mempunyai berat molekul rendah.Pada suhu kamar alcohol sekunder bereaksi beberapa menit.Alkohol primer baru akan bereaksi menghasilkan alkil klorida setelah pemanasan.Mekanisme disini adalah mengikuti mekanisme SN₁,dimana ZnCl₂ diperkirakan membantu dalam pemutusan ikatan C-O pada alcohol .

b.      Gugus –H  yang  disubstitusi (reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alkohol)

Pembuatan garam alkoholat dari alcohol merupakan contoh penting dari reaksi substitusi reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alcohol. Etanol dapat mensubstitusi asam yang lebih lemah misalnya ammonia (Ka= 10^-35) pada suatu garam natrium,membentuk garam natrium etanolat.Namun natrium etanol lebih umum dibuat dengan mereaksikan etanol dengan natrium hidrida yang lebih reaktif.

 Anion alcohol lebih dikenal dengan sebutan alkoksida.Alkoksida ini merupakan nukleofil yang kuatbsehingga menyukai reaksi SN₂ untuk menghasilkan eter.

Selain itu pembuatan ester dari alcohol juga merupakan contoh penting dari reaksi substitusi reaksi melibatkan pemutusan ikatan O dan H [O-H] pada molekul alcohol.

Alkohol bila direaksikan dengan asam karboksilat akan menghasilkan ester dengan persamaan reaksi umum sebagai berikut :

Pada umumnya reaksi dijalankan dengan menggunakan katalis asam.Asam adalah sebagai sumber proton untuk terjadi protonasi terhadap atom oksigen pada atom karbon karbonil semakin berkurang.Hal ini menyebabkan makin besar pengaruh hiperkonjugasi.Makin besar pengaruh hiperkonjugasi akan semakin reaktif asam karboksilat tersebut,karena semakin mudah atom karbon tersebut menangkap pasangan electron oksigen dari alcohol.Sebaliknya makin besar  kerapatan electron pada atom oksigen,alcohol akan semakin reaktif.Itulah sebabnya pada raksi esterifikasi methanol paling reaktif,kemudian berturut-turut disusul oleh alcohol primer,alcohol sekunder dan alcohol tersier. 

3. a. mengapa alkana sukar bereaksi dengan senyawa lain ?
Karena alkana bersifat paraffin. Parafin dari kata parum dan affinis atau affinitet, yaitu daya gabung. Alkana memiliki daya gabung atau kereaktifannya kecil; dengan kata lain sukar bereaksi. Selain itu alkana bersifat non polar sehingga sukar bereaksi. Non polar berarti tidak berkutub, atau molekulnya netral. Kalau dipaksakan, dapat bereaksi, tetapi yang menyerang adalah zat yang ditambahkan, bukan alkana.

Senyawa alkana relatif tidak reaktif dibandingkan dengan senyawa organik yang memiliki gugus fungsional. Hal ini dikarenakan adanya ikatan tunggal atau kuatnya ikatan C – C dan C – H.

Senyawa alkana merupakan senyawa polar sehingga senyawa tersebut sukar larut dalam air. Alkana dalam bentuk cair merupakan pelarut yang baik untuk berbagai senyawa kovalen yang lain. Akan tetapi senyawa alkana tidak dapat menghasilkan listrik dan tidak dapat dipolarisasi oleh medan listrik. Senyawa alkana tidak dapat membentuk ikatan hidrogen dan tidak dapat bercampur dengan pelarut polar, seperti air.

Massa jenis dari suatu alkana akan bertambah seiring dengan pertambahan jumlah atom karbon, akan tetapi massa jenis alkana tersebut tidak akan lebih rendah dari massa jenis air. Sehingga, alkana akan berada dilapisan atas ketika dicampur dengan air.

Senyawa alkana bereaksi sangat lemah dengan senyawa polar atau senyawa ion lainnya. Konstanta disosiasi asam (pKa) dari semua alkana memiliki nilai di atas 60, ini berarti bahwa alkana sulit bereaksi dengan asam ataupun basa.

-          Kelarutan dalam air

Ketika sebuah zat molekular larut dalam air, maka akan terjadi :

1.      Alkana akan kehilangan gaya tarik antar molekul yang disebut sebagai gaya dispersi Van der Waals.

2.      Gaya tarik antar molekul dalam air menjadi hilang yang mengakibatkan zat tersebut bercampur dengan molekul-molekul air. Di dalam air, gaya tarik antar molekul yang utama adalah ikatan hidrogen.

Adapun untuk menghilangkan gaya Van der Waals pada molekul seperti metana dibutuhkan energi yang sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Akan tetapi ini tidak dapat berlaku dalam ikatan hidrogen pada air, karena untuk memutus ikatan hidrogen dalam air membutuhka banyak energi. Sehingga suatu zat akan dapat larut jika ada cukup energi yang dilepaskan ketika ikatan-ikatan baru terbentuk antara zat dan air untuk mengganti engergi yang digunakan dalam memutus gaya tarik awal. Adapun gaya tarik yang terbentuk adalah gaya Van der Waals. Pembentukan gaya tarik ini tidak melepaskan banyak energi untuk mengganti energi yang diperlukan untuk memutus ikatan hidrogen dalam air. Itulah sebabnya alkana tidak dapat larut.

Kelarutan dalam pelarut-pelarut organik

Pada kebanyakan pelarut organik, gaya tarik utama antara molekul-molekul pelarut adalah gaya Van der Waals - baik gaya dispersi maupun gaya tarik dipol-dipol. Ini berarti bahwa apabila sebuah alkana larut dalam sebuah pelarut organik, maka gaya tarik Van der Waals terputus dan diganti dengan gaya Van der Waals yang baru. Pemutusan gaya tarik yang lama dan pembentukan gaya tarik yang baru saling menghapuskan satu sama lain dari segi energi - sehingga tidak ada kendala bagi kelarutannya.

b. Jelaskan bagaimana upaya agar alkana dapat bereaksi dengan yang lain ?
Sifat sukar bereaksi dengan asam atau dengan basa ini memberikan sifat kimia tersendiri untuk senyawa alkana, yang dengan cara tertentu masih dapat bereaksi dengan zat/senyawa lain, melalui mekanisme yang disebut reaksi radikal bebas.Radikal didefinisikan sebagai senyawa yang memiliki atom dengan orbital isi dalam suatu electron.Peruraian senyawa secara homolitik tentu menghasilkan radikal.

 Beberapa upaya agar alkana dapat bereaksi dengan senyawa lain,yaitu ada dua reaksi utama dalam alkana yakni reaksi dengan halogen disebut halogenasi dan pembakaran.Untuk reaksi halogenasi hidrokarbon memerlukan radikal bebas.

Alkana dapat bereaksi dengan uap dengan bantuan katalis berupa nikel. Dan dapat juga melalui proses klorosulfonasi dan nitrasi meskipun harus membutuhkan kondisi khusus. Fermentasi alkana menjadi asam karboksilat juga dapat dilakukan dengan beberapa teknik khusus. Pada reaksi reed, sulfur dioksida, klorin dan cahaya mengubah hidrokarbon menjadi sulfonil klorida. Abstraksi nukleofilik dapat digunakan untuk memisahkan alkana dari logam. Gugus alkil daris sebuah senyawa dapat dipindahkan ke senyawa lainnya dengan reaksi transmetalasi.

Reaksi Oksidatif Senyawa Hidrokarbon

Pada hidrokarbon terjadi reaksi pembakaran sempurna dan pembakaran tidak sempurna. Pada reaksi pembakaran sempurna akan menghasilkan karbondioksida dan air. Sedangkan pada reaksi pembakaran tidak sempurna akan menghasilkan karbon monoksida dan air. Adapun hal yang menyebabkan terjadinya pembakaran sempurna dan tidak sempurna tersebut adalah adanya perbedaan konsentrasi (kadar) senyawa hidrokarbon dengan konsentrasi (kadar) oksigen.
1. Oksidasi Alkana
     a.  Pembakaran Sempurna
Alkana akan lebih mudah dioksidasi oleh oksigen akan tetapi semakin bertambahnya jumlah atom karbon ini akan mengakibatkan semakin sulit terjadinya reaksi. Adapun umus umum pembakaran adalah:

                                     C_nH_2n+2 + (1.5n+0.5)O₂ → (n+1)H₂O + nCO₂
                   CH₄   +   2O₂      CO₂ +  2H₂O

Alkana akan mengalami pembakaran dengan oksigen berlebih dan akan menghasilkan sejumlah kalor atau disebut juga sebagai reaksi eksoterm.

   b. Pembakaran Tidak Sempurna
Reaksi pembakaran tidak sempurna akan terjadi karena jumlah oksigen yang tidak mencukupi. Pada reaksi pembakaran tidak sempurna akan menghasilkan karbon monoksida dan air. Rumus umum pembakaran adalah : 
                                   C_nH_(2n+2) + nO₂ → (n+1)H₂O + nCO
                CH₄ + 1.5O₂ → CO + 2H₂O
2. Oksidasi Alkena
     Pada alkena, reaksi pembakaran juga dapat terjadi secara sempurna dan tidak sempurna. Sama halnya dengan proses pembakaran sempurna pada alkana akan menghasilkan karbondioksida dan air. sedangkan pada proses pembakaran tidak sempurna akan menghasilkan keton dan asam karboksilat.
Pembakaran sempurna alkena adalah :



Pembakaran tidak sempurna adalah :
 

3. Oksidasi Alkuna
     Pada pembakaran alkuna terjadi reaksi pembakaran dengan oksigen berlebih sehingga akan menghasilkan karbondioksida dan air.
 

REAKSI ASAM DAN BASA PADA SENYAWA ORGANIK

Amonia Sebagai Basa Lemah 
Basa dapat didefinisikan sebagai substansi bergabung dengan ion hidrogen. Kita dapat melihat bagaimana basa mengambil ion hidrogen dari molekul air saat larut dalam air.





sebuah ion amonium dibentuk dengan ion hidroksida. karena amonia yang merupakan basa lemah, maka ion tidak lama dan akan kembali lagi ke keadaan semula. dan kesetimbangan akan bergeser ke arah kiri.
karena adanya pasangan elektron bebas yang aktif dari nitrogen, maka amonia akan bereaksi sebagai basa. nitrogen lebih elektronegatif dari hidrogen sehingga akan menarik ikatan elektron pada molekul amonia kearahnya. atau dengan kata lain dengan adanya pasangan bebas terjadi muatan negatif di sekitar atom nitrogen. kombinasi dari negatifitas ekstra tersebut dan daya tarik pasangan bebas, menarik hidrogen dari air. 





Membandingkan kekuatan dari basa lemah
Kekuatan dari basa lemah dapat diukur dengan skala pKb. semakin kecil nilai dari pKb maka semakin kuat sebuah basa.  contohnya :
 
dari ketiga contoh diatas dapat dilihat bahwa metilamin merupakan basa yang paling kuat dan penilamin yang paling lemah. metilamin merupakan tipikal dari amin alipatik primer. dimana NH2 dapat terikat pada rantai karbon. semua Amin primer alipatik merupakan basa yang lebih kuat dari amonia.







Amin primer alipatik merupakan basa yang kuat dari amonia
Metilamin

Perbedaannya dengan amonia hanyalah adanya CH3 pada metil amin. golongan alkil memiliki kecendrungan untuk mendorong elektron menjauh dari mereka. ini berarti akan adanya sejumlah muatan negatif tambahan disekitar atom nitrogen. muatan negatif tambahan disekitar atom nitrogen. muatan negatif tambahan tersebut membuat pasangan bebas lebih menarik atom hidrogen.

semakin negatif nitrogen semakin mudah terikatnya ion hidrogen. 
perbandingan ion metilamonium dengan ion amonium.

Pada ion metilamonium, muatan positif tersebar disekitar ion dari efek “dorongan elektron” metil. Semakin anda menyebar muatan tersebut, semakin stabil sebuah ion. Namun pada ion amonium tidak ada cara untuk menyebarkan ion positif.


Permasalahan :
menurut artikel yang saya baca, golongan alkil memiliki kecendrungan untuk mendorong elektron menjauh. yang ingin saya tanyakan adalah bagaimana jika dalam senyawa direaksikan dengan golongan alkil berlebih ? apakah dapat menyebabkan suatu senyawa tersebut menjadi kekurangan elektron dan menjadi tidak stabil ?

REAKSI ADISI PADA ALKENA

REAKSI ADISI PADA ALKENA

Reaksi adisi adalah reaksi pemutusan rantai (pengubahan ikatan yang awalnya memiliki ikatan rangkap dan kemudian menjadi ikatan kovalen tunggal atau pengubahan ikatan tak jenuh menjadi jenuh).

Adisi juga diartikan sebagai penambahan. Sehingga reaksi adisi dapat juga dikatakan sebagai penambahan atom yang diikat oleh atom C yang semula memiliki ikatan rangkap.

Secara umum reaksi adisi untuk senyawa alkena dapat digambarkan sebagai berikut.
Untuk X dan Y dapat bervariasi, sehingga reaksi adisi terhadap senyawa alkena merupakan yang terbanyak jenisnya dibandingkan senyawa hidrokarbon yang lainnya. Salah satunya adalah :

Reaksi Adisi Alkena oleh Halogen

Reaksi adisi oleh halogen disebut sebagai reaksi halogenasi. Jika halogennya berupa klorin (Cl2) disebut klorinasi, jika halogennya bromin (Br,) disebut reaksi brominasi.

Reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut.
 
vic = vicinal, menggambarkan dua substituen yang terikat pada atom-atom Carbon yang berdekatan. Adapun contoh yang dapat dilihat adalah reaksi brominasi etena yang dapat digambarkan sebagai berikut :
 

Reaksi ini digunakan untuk membedakan antara golongan alkana dengan alkena. Ketika gas etena dilewatkan ke dalam air Brom (berwarna coklat kemerahan), maka akan mengalami reaksi dan membentuk larutan 1,2-dibromoetana yang tidak berwarna. Sedangkan senyawa alkana tidak mempengaruhi warna air Brom ketika senyawa alkana di lewati ke dalam Brom.

Alkena apabila direaksikan dengan halogen akan menghasilkan haloalkana.

Contoh : 
 

1,2 dikloroetana memiliki nama trivial vynil chlorida yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik PVC.

Permasalahan : 

Ketika gas etena melewati air brom yang berwarna coklat kemerahan terjadi reaksi sehingga air brom tersebut menjadi tidak berwarna. Sedangkan ketika alkana melewati air brom, alkana tidak mempengaruhi warna air brom (tidak bereaksi). Mengapa alkana tidak dapat bereaksi dengan air brom. Padahal alkana dan etena yang merupakan salah satu senyawa dari alkena sama-sama berasal dari senyawa hidrokarbon, apakah ada hubungannya dengan larutan jenuh dan tak jenuh ? Tolong jelaskan !