REAKSI OKSIDATIF & REAKSI ASAM BASA

 REAKSI-REAKSI OKSIDATIF PADA HIDROKARBON 

1.  Oksidasi Alkana    

     A. Pembakaran Sempurna

     Alkana sukar dioksidasi oleh oksidator lemah atau agak kuat seperti KMNO₄, tetapi mudah dioksidasi oleh oksigen dari udara bila dibakar. Oksidasi yang cepat dengan oksigen yang akan mengeluarkan panas dan cahaya disebut pembakaran atau combustion.

      Hasil oksidasi sempurna dari alkana adalah gas karbon dioksida dan sejumlah air. Sebelum terbentuknya produk akhir oksidasi berupa CO₂ dan H₂ O, terlebih dahulu terbentuk alkohol, aldehid dan karboksilat.

Alkana terbakar dalam keadaan oksigen berlebihan dan reaksi ini menghasilkan sejumlah kalor (eksoterm)

CH₄ + 2O₂ → CO­₂ + 2H₂ + 212,8 kkal/mol

C₄H₁₀ + 2O₂ → CO­₂ + H₂O + 688,0 kkal/mol

Reaksi pembakaran ini merupakan dasar penggunaan hidrokarbon sebagai penghasil kalor (gas alam dan minyak pemanas) dan tenaga (bensin).

       B. Pembakaran Tidak Sempurna  

     Jika oksigen tidak mencukupi untuk berlangsungnya reaksi yang sempurna, maka pembakaran tidak sempurna terjadi. Dalam hal ini, karbon pada hidrokarbon teroksidasi hanya sampai pada tingkat karbon monoksida atau bahkan hanya sampai karbon saja.

2CH₄ + 3O₂ → 2CO­ + 4H₂O

CH₄ + O₂ → C + 2H₂O

Penumpukan karbon monoksida pada knalpot dan karbon pada piston mesin kendaraan bermotor adalah contoh dampak dari pembakaran yang tidak sempurna. Reaksi pembakaran tak sempurna kadang-kadang dilakukan, misalnya dalam pembuatan carbon black, misalnya jelaga untuk pewarna pada tinta.

2. Oksidasi Pada Alkena

    A. Reaksi Pembakaran

  Sama halnya dengan alkana,Jika alkena dibakar dengan oksigen berlebih maka pembakaran akan berlangsung dengan sempurna dan menghasilkan CO2 dan H2O.

    B. Oksidasi Alkena

    Hasil oksidasi : Keton dan asam karboksilat

   C.  Oksidasi dengan Kalium Permanganat 
       Apabila alkena dioksidasi, maka kemungkinan produk yang dihasilkan adalah alkohol, aldehid, keton, atau asam karboksilat. Semua tergantung suhu dan suasana serta struktur alkena sendiri. Terdapat dua suasana yang memberikan produk yang berbeda. Dalam suasana basa, apabila alkena dioksidasi, akan membentuk diol. Sedangkan dalam suasana asam, akan menghasilkan 2 zat yang terpisah karena terjadi pemutusan ikatan. Biasanya berupa aldehid.  Sedangkan untuk KMnO₄ (Berwarna Ungu) sendiri, dalam suasana basa akan membentuk endapan Mangan(IV) oksida (MnO₂) berwarna coklat. Sedangkan dalam suasana asam akan membentuk larutan Mn²⁺ yang tidak berwarna.

Berikut contoh – contoh reaksi :

 

Apabila dalam soal tidak diberitahukan suhunya, maka soal tersebut diasumsikan dalam keadaan dingin sehingga yang terbentuk adalah diol.

       D. Oksidasi dengan Ozonolisis

      Untuk reaksi ozonolisis, pasti akan terjadi pemutusan rantai. Reaksi ini dibagi menjadi 2, yaitu ozonolisis reduktif dan oksidatif.

Contoh reaksi:

            Dari gambar diatas, dapat kita simpulkan untuk reaksi ozonolisis reduktif (Zn, H₂O) akan menghasilkan produk hingga tingkat karbonil saja (Aldehid dan Keton) sedangkan untuk reaksi ozonolisis oksidatif (H₂O₂) akan menghasilkan produk hingga tingkat asam karboksilat jika memungkinkan.

Sebagai tambahan, perlu anda ketahui bahwa ozon adalah zat reaktif yang bersifat karsogenik.

  

3.     Oksidasi pada Alkuna

   Pembakaran alkuna melibatkan reaksi antara alkuna dengan oksigen. Reaksi ini bersifat eksotermik. Sama halnya dengan alkena, Jika alkuna dibakar dengan oksigen berlebih maka pembakaran akan berlangsung dengan sempurna dan menghasilkan CO2 dan H2O.

     Pembakaran etuna (asetilen) digunakan untuk las. Suhu yang sangat tinggi dari pembakaran etuna dengan oksigen murni dapat melelehkan logam dan dapat digunakan untuk mengelas logam.  
                          
        

REAKSI-REAKSI ASAM BASA PADA SENYAWA ORGANIK

A.    ASAM ORGANIK

Asam organik dicirikan oleh adanya atom hidrogen yang terpolarisasi positif. Terdapat dua macam asam organik, yang pertama adanya atom hidrogen yang terikat dengan atom oksigen, seperti pada metil alkohol dan asam asetat. Kedua, adanya atom hidrogen yang terikat pada atom karbon di mana atom karbon tersebut berikatan langsung dengan gugus karbonil (C=O), seperti pada aseton.

Metil alkohol mengandung ikatan O-H dan karenanya bersifat asam lemah, asam asetat juga memiliki ikatan O-H yang bersifat asam lebih kuat. Asam asetat bersifat asam yang lebih kuat dari metil alcohol karena basa konjugat yang terbentuk dapat distabilkan melalui resonansi, sedangkan basa konjugat dari metil alkohol hanya distabilkan oleh keelektronegativitasan dari atom oksigen.

Gambar 1.  Perbandingan keasaman metil alkohol dengan asam asetat

Keasaman aseton diperlihatkan dengan basa konjugat yang terbentuk distabilkan dengan resonansi. Dan lagi, datu dari bentuk resonannya menyetabilkan muatan negatif dengan memindahkan muatan tersebut pada atom oksigen. 

Gambar 2.  Keasaman aseton

Senyawa yang disebut dengan asam karboksilat, memiliki gugus –COOH, terdapat sangat banyak di dalam organisme hidup dan terlibat dalam jalur-jalur reaksi metabolik. Asam asetat, asam piruvat, dan asam sitrat adalah contohnya. Perlu dicatat bahwa pH fisiologis adalah sekitar 7.3, sehingga asam karboksilat sebagian besar terdapat sebagai anionnya, yaitu anion karboksilat, -COO-.

            Gambar 3.  Beberapa contoh senyawa asam karboksilat

B.     BASA ORGANIK

Basa organik dicirikan dengan adanya atom dengan pasangan elektron bebas yang dapat mengikat proton. Senyawa-senyawa yang mengandung atom nitrogen adalah salah satu contoh basa organik, tetapi senyawa yang mengandung oksigen dapat pula bertindak sebagai basa ketika direaksikan dengan asam yang cukup kuat. Perlu dicatat bahwa senyawa yang mengandung atom oksigen dapat bertindak sebagai asam maupun basa, tergantung lingkungannya. Misalnya aseton dan metil alkohol dapat bertindak sebagai asam ketika menyumbangkan proton, tetapi sebagai basa ketika atom oksigennya menerima proton.

Gambar 4.  Beberapa contoh basa organik

       

         PERMASALAHAN 1 (REAKSI OKSIDATIF PADA HIDROKARBON)

         Apabila propena dioksidasi dengan kalium permnganat maka akan menghasilkan suatu zat dimana zat tersebut dapat mengidentifikasi suatu senyawa apakah mengandung ikatan rangkap (alkena) atau tidak. Dalam suasana panas, alkena yang dioksidasi dengan kalium permanganat akan menghasilkan 2 zat yang terpisah karena terjadi pemutusan ikatan. Apabila dalam suasana dingin, maka terbentuk pengoksidasian dari propena itu sendiri yang menghasilkan dua gugus OH atau disebut diol.
     Pertanyaan saya, dapatkah kita membuat atau mengkondisikan suatu reaski alkena dengan kalium permanganat dalam suasana panas namun tidak terjadi pemutusan ikatan ? Seperti yang kita ketahui, suatu pemutusan ikatan diakibatkan oleh beberapa faktor, salah satunya yaitu tingginya suhu.
      Tujuan saya mengangkat permasalahan ini adalah apabila kita berada pada suatu kondisi dimana kita diharuskan berfikir kritis agar dengan hal demikian yaitu pada kondisi panas kita juga dapat mengidentifikasi bahwa dalam senyawa yang akan diidentifikasi tersebut mengandung alkena ataukah tidak. Selain itu, tujuan lain saya mengangkat permasalahan ini adalah apabila kita menemukan senyawa-senyawa dalam kehidupan sehari-hari yang baru kita temukan dan belum kita ketahui unsur-unsur apa saja yang terkandung di dalamnya dan memiliki jenis ikatan seperti apa. Maka dari itu, menurut saya identifikasi dengan oksidasi kalium permanganat ini sangatlah penting. Karena dengan mengetahui unsur-unsur apa saja atau jenis ikatan apa yang terkandung di dalam senyawa tersebut, apakah tergolong alkana, alkena, ataukah alkuna tentunya kita akan lebih mudah mengidentifikasi unsur-unsur yang terkandung di dalam senyawa tersebut dan langkah selanjutnya akan lebih terorganisir.
     Jadi, inti dari pertanyaan saya adalah tolong jelaskan mekanisme reaksi atau kondisi yang diperlukan agar oksidasi alkena dengan kalium permanganat itu sendiri dalam suasana panas tidak mengalami pemutusan ikatan dan tetap dapat mengidentifikasi ada atau tidaknya ikatan rangkap (alkena) yang terdapat dalam suatu senyawa yang akan diidentifikasi. 
               

         
         PERMASALAHAN 2 (REAKSI ASAM-BASA DALAM SENYAWA ORGANIK) 
       Pada sebuah buku dikatakan bahwa reaksi amina dengan asam kuat akan membentuk garam alkilamonium. Pada artikel di atas, dikatakan bahwa asam asetat bersifat asam yang lebih kuat dari metil alkohol.
  1. Seperti yang kita ketahui, asam asetat adalah asam lemah. Yang ingin saya tanyakan 
     adalah, apakah dengan tingkat keasaman asam asetat yang lebih kuat dibandingkan metil
     alkohol dapat membuat asam asetat bisa direaksikan dengan amina untuk membentuk
     garam alkilamonium ? Jika ya mengapa dan bagaimana mekanisme reaksinya ? Dan
     apabila tidak, bagaimana cara kita untuk mengkondisikan agar reaksi penggaraman
     tersebut tetap dapat berlangsung dalam kondisi demikian ?

  2. Pada reaksi etil amina dengan HCN yang saya coba kerjakan di bawah ini, apakah 
      mekanisme reaksiya sudah benar ?

        Pada mekanisme reaksi yang saya coba kerjakan ini menghasilkan atom N yang terikat 

        pada 1 gugus alkil dan 3 atom H. 

        Sementara, seperti yang kita ketahui jenis amina ada tiga, yaitu amina primer (1^o),

        amina skunder  (2^o), dan amina tersier (3^o), dimana tidak ada lebih dari 2 atom H yang

        terikat pada atom N seperti berikut ini :

      

      Jika belum benar, bagaimana mekanisme reaksi yang seharusnya ?

 

                                                                                                                                                                                          

REAKSI-REAKSI KIMIA PADA SENYAWA HIDROKARBON

A.      REAKSI-REAKSI PADA ALKANA

        1. Reaksi Oksidasi

        Alkana sukar dioksidasi oleh oksidator lemah atau agak kuat seperti KMNO₄, tetapi mudah dioksidasi oleh oksigen dari udara bila dibakar. Oksidasi yang cepat dengan oksigen yang akan mengeluarkan panas dan cahaya disebut pembakaran atau combustion

        Hasil oksidasi sempurna dari alkana adalah gas karbon dioksida dan sejumlah air. Sebelum terbentuknya produk akhir oksidasi berupa CO₂ dan H₂ O, terlebih dahulu terbentuk alkohol, aldehid dan karboksilat.

Alkana terbakar dalam keadaan oksigen berlebihan dan reaksi ini menghasilkan sejumlah kalor (eksoterm)

CH₄ + 2O₂ → CO­₂ + 2H₂ + 212,8 kkal/mol

C₄H₁₀ + 2O₂ → CO­₂ + H₂O + 688,0 kkal/mol

        Reaksi pembakaran ini merupakan dasar penggunaan hidrokarbon sebagai penghasil kalor (gas alam dan minyak pemanas) dan tenaga (bensin), jika oksigen tidak mencukupi untuk berlangsungnya reaksi yang sempurna, maka pembakaran tidak sempurna terjadi. Dalam hal ini, karbon pada hidrokarbon teroksidasi hanya sampai pada tingkat karbon monoksida atau bahkan hanya sampai karbon saja.

2CH₄ + 3O₂ → 2CO­ + 4H₂O

CH₄ + O₂ → C + 2H₂O

Penumpukan karbon monoksida pada knalpot dan karbon pada piston mesin kendaraan bermotor adalah contoh dampak dari pembakaran yang tidak sempurna. Reaksi pembakaran tak sempurna kadang-kadang dilakukan, misalnya dalam pembuatan carbon black, misalnya jelaga untuk pewarna pada tinta.

       2.  Reaksi Halogenasi

       Reaksi dari alkana dengan unsur-unsur halogen disebut reaksi halogenasi. Reaksi ini akan menghasilkan senyawa alkil halida, dimana atom hidrogen dari alkana akan disubstitusi oleh halogen sehingga reaksi ini bisa disebut reaksi substitusi.

Halogenasi biasanya menggunakan klor dan brom sehingga disebut juga klorinasi dan brominasi.

Reaksi antara alkana dengan fluorin menimbulkan ledakan (eksplosif) bahkan pada suhu dingin dan ruang gelap.

CH₄  +  2F₂    →   C +  4HF

Jika campuran alkana dan gas klor disimpan pada suhu rendah dalam keadaan gelap, reaksi tidak berlangsung. Jika campuran tersebut dalam kondisi suhu tinggi atau di bawah sinar UV, maka akan terjadi reaksi yang eksoterm. Reaksi kimia dengan bantuan cahaya disebut reaksi fotokimia.

Dalam reaksi klorinasi, satu atau lebih bahkan semua atom hidrogen diganti oleh atom halogen. Contoh reaksi halogen dan klorinasi secara umum digambarkan sebagai berikut:     

Reaksi umum    :    R-H      +     Cl-Cl    →    R-Cl     +   H-Cl

Contoh               :   CH₄     +     Cl-Cl     →   CH₃Cl   +    HCl

        3.  Reaksi Sulfonasi Alkana

        Sulfonasi merupakan reaksi antara suatu senyawa dengan asam sulfat. Reaksi antara alkana dengan asam sulfat berasap (oleum) menghasilkan asam alkana sulfonat. dalam reaksi terjadi pergantian satu atom H oleh gugus –SO₃H. Laju reaksi sulfonasi H₃ > H₂ > H₁.

Contoh :

4.     Reaksi Nitrasi

        Reaksi nitrasi analog dengan sulfonasi, berjalan dengan mudah jika terdapat karbon tersier, jika alkananya rantai lurus reaksinya sangat lambat.

       5.  Reaksi Pirolisis (Cracking)

          Proses pirolisis atau cracking adalah proses pemecahan alkana dengan jalan pemanasan pada temperatur tinggi, sekitar 1000⁰ C tanpa oksigen, akan dihasilkan alkana dengan rantai karbon lebih pendek.

CH₄                          →    2H₂ + C

CH₃CH₂CH₃            →  1.     H₂ +  C₃H₆

                                       2.   CH₄ +  C₂H₄

CH₃CH₂CH₂CH₃    →  1.   H₂     +   C₄H₅

                                       2.  CH₄    +  C₃H₆

                                       3.  C₂H₆   + C₂H₆

Proses pirolisis dari metana secara industri dipergunakan dalam pembuatan karbon-black. Proses pirolisa juga dipergunakan untuk memperbaiki struktur bahan bakar minyak, yaitu, berfungsi untuk menaikkan bilangan oktannya dan mendapatkan senyawa alkena yang dipergunakan sebagai pembuatan plastik. Cracking biasanya dilakukan pada tekanan tinggi dengan penambahan suatu katalis (tanah liat aluminium silikat).

B.       REAKSI-REAKSI PADA ALKENA

   Pusat reaktivitas senyawa alkena terletak pada ikatan rangkapnya. Selain dapat diadisi (penjenuhan), ikatan rangkap alkena juga dapat dioksidasi yang diikuti dengan pemutusan. Berikut ini akan dituliskan beberapa reaksi-reaksi pada alkena.

1.         Reaksi alkena dengan halogen (halogenisasi)

      

Reaksi alkena dengan hidrogen halida (hidrohalogenasi) Hasil reaksi antara alkena dengan hidrogen halida dipengaruhi oleh struktur alkena, apakah alkena simetris atau alkena asimetris. Alkena simetris : akan menghasilkan satu haloalkana.

 

Alkena asimetris akan menghasilkan dua haloalkana. Produk utana reaksi dapat diramalkan menggunakan aturan Markonikov, yaitu: Jika suatu HX bereaksi dengan ikatan rangkap asimetris, maka produk utama reaksi adalah molekul dengan atom H yang ditambahkan ke atom C dalam ikatan rangkap yang terikat dengan lebih banyak atom H.

     2.     Reaksi alkena dengan hidrogen (hidrogenasi)

       Reaksi ini akan menghasilkan alkana.

Alkena dapat mengalami polimerisasi. Polimerisasi adalah penggabungan molekul-molekul sejenis menjadi molekul-molekul raksasa sehingga rantai karbon sangat panjang. Molekul yang bergabung disebut monomer, sedangkan molekul raksasa yang terbentuk disebut polimer.

3.    Reaksi pembakaran alkena

      Sama halnya dengan alkana, jika alkena dibakar dengan oksigen berlebih maka pembakaran akan berlangsung dengan sempurna dan menghasilkan CO₂ dan H₂O.

CH₂=CH₂ + 3O₂ ￫ 2CO₂ + 2H₂O

C.      REAKSI-REAKSI PADA ALKUNA

        Adanya ikatan rangkap tiga yang dimiliki alkuna memungkinkan terjadinya reaksi adisi, polimerisasi, substitusi dan pembakaran.

1.          Reaksi Adisi pada Alkuna

2.         Reaksi Polimerisasi Alkuna

3.     Reaksi Substitusi

           Substitusi (pengantian) pada alkuna dilakukan dengan menggantikan satu atom H yang terikat pada C=C di ujung rantai dengan atom lain

4.          Reaksi Pembakaran alkuna (reaksi alkuna dengan oksigen)

               Pembakaran alkuna melibatkan reaksi antara alkuna dengan oksigen. Reaksi ini bersifat

               eksotermik. Sama halnya dengan alkena,Jika alkuna dibakar dengan oksigen berlebih maka

               pembakaran akan berlangsung dengan sempurna dan menghasilkan CO₂ dan H₂O.

2CH≡CH + 5 O₂ ￫ 4CO₂ + 2H₂O