ABSTRAK

Percobaan pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat ini bertujuan untuk

memahami prinsip dasar isomer ruang khususnya isomer geometri serta memahami

perbedaan sifat fisik antara senyawa yang berisomer cis dan trans. Dalam hal ini senyawa

yang berisomer cis dan trans adalah asam maleat dan asam fumarat. Prinsip dari

percobaan ini adalah reaksi adisi-eliminsi, yaitu memutuskan ikatan phi dengan reaksi

adisi dan kemudian membentuk kembali dengan menggunakan reaksi eliminasi. Metode

yang digunakan yaitu metode refluks, selain itu juga menggunakan metode kristalisasi,

dan metode rekristalisasi (pemurnian Kristal dari larutan pengotor).

Asam maleat dan asam fumarat dapat dibedakan sifat fisiknya berdasarkan perbedaan

titik lelehnya. Titik leleh asam maleat lebih rendah dari pada asam fumarat. Titik leleh

asam maleat adalah sedangkan titik leleh asam fumarat adalah

PERCOBAAN V

PENGUBAHAN ASAM MALEAT MENJADI ASAM FUMARAT

I. TUJUAN PERCOBAAN

I.1. Memahami prinsip dasar isomer ruang khususnya isomer geometri

I.2. Mengetahui perbedaan sifat fisik antara senyawa yang berisomer cis dan trans

II. TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Isomer geometri dalam Alkena

Isomer geometri adalah isomer yang diakibatkan oleh ketegaran dalam molekul dan

hanya dijumpai dalam dua kelas senyawa, yaitu alkena dan senyaw siklik. Atom dan

gugus yang terikat hanya oleh ikatan dapat berputar sedemikian sehingga bentuk

keseluruhan sebuah molekul selalu berubah berkesinambungan, tetapi gugus yang terikat

oleh oleh ikatan rangkap tak dapat berputar dengan ikatan rangkap itu sebagai sumbu,

tanpa mematahkan ikatn phi itu. Dua gugus yang terletak pada satu titik ikatan phi

disebut Cis, sedangkan gugus yang terletak pada sisi yang berlawanan disebut trans.

(Fessenden, 1992)

II.2. Perbedaan sifat fisis senyawa cis dan trans

Sifat-sifat fisik, seperti titik didih senyawa berisomer cis dan trans berbeda. Cis dan trans

bukan isomer structural, karena urutan ikatan atom-atom dan lokasi ikatan rangkapnya

sama. Pasangan isomer ini masuk dalam kategoristereoisomer. Isomer cis dan trans pada

suatu senyawa dapat mempengaruhi titik didihnya, sehingga senyawa berisomer cis dan

transdapat dipisahkan dengan destilasi.

(Fessenden, 1992)

II.3. Reaksi Adisi

Reaksi adisi hanya dapat terjadi pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap dua atau

rangkap tiga. Suatu pereaksi di adisikan kepada alkena tanpa terlepasnya atom-atom lain.

Karakteristik utama senyaw tak jenuh adalah adisi pereaksi kepada ikatan phi.

Senyawa yang mengandung ikatan phi biasanya berenergi lebih tinggi daripada senyawa

yang mengandung hanya ikatan sigma, sehingga suatu reaksi adisi biasanya eksoterm.

(Fessenden, 1992)

II.4. Jenis-jenis reaksi adisi

a. Adisi markovnikov

Jika suatu alkena tak simetris (gugus yang terikat pada kedua karbon SP2 tidak sama),

akan terdapat kemungkinn diperoleh dua produk yang berlainan.

b. Adisi antimarkovnikov

Adisi HBr terhadap alkena kadang-kadang berjalan mematuhi aturan markovnikov,

tetapi kadang-kadang tidak.

Adisi Br kepada Alkena :

CH3CH = CH2 + Br CH3CHCH2 bukan CH3CHCH2

Br Br

(Fessenden, 1992)

II.5. Reaksi Eliminasi

Reaksi eliminasi adalah reaksi dimana terjadi pelepasan gugus-gugus tertentu dari sutu

senyawa. Raksi ini terjadi pada senyawa-senyawa yang jenuh. Produk organic suatu

reaksi eliminasi suatu alkil halide adalah suatu lkena.

Jenis-jenis reaksi eliminasi :

a. Reaksi eliminasi I (E1)

Suatu karbokation adalah suatu zat antara yang tidak stabil dan berenergi tinggi. Salah

satu cara karbokation mencapai produk yng stabil adalah dengan bereaksi dengan

sebuah nukleofil, namun terdpat sutu alternative, yaitu karbokation itu dapat

memberikan sebuah proton kepada suatu basa dalam suatu reaksi eliminasi, dalam hal

ini reaksi E1 menjadi sebuah alkena, contoh :

b. Reaksi Eliminasi II (E2)

Reaksi E2 berjalan tidak lewat suatu karbokation sebagai zat antara melainkan berupa

reaksi serempak, yakni terjadi pada suatu tahap, mekanismenya :

1. Basa membentuk ikatan dengan hydrogen

2. Electron C-H membentuk ikatan phi

3. Br bersama sepasang elektronnya meninggalkan ikatan sigma C-Br

Dalam reaksi E2 alkil halide tersier bereaksi palinh cepat dan alkil halide primer paling

lambat.

(Fessenden, 1992)

II.6. Alkena

Golongan senyawa ini mempunyai sifat-sifat fisika yang hampir sama dengan alkana,

tetapi sifat-sifat kimianya sangat berbeda . alkena mempunyai 2 atom H lebih sedikit

daripada alkana dan dan merupakan senyawa tidak jenuh. Rumus untrue alkana CnH2n.

isomer pada alkena di tentukan oleh susunan rantai karbonnya juga ditentukan oleh

kedudukan dari ikatan rangkapnya :

Contoh : CH3

CH2=CH–CH2–CH3 CH3–CH=CH–CH3 CH2=C–CH3

1-butena 2-butena metil propena

(Respati, 1986)

II.7. Asam dikarboksilat

Untuk asam-asam alifatik yang penting ialah asam-asam yang mempunyai gugus –COOH

yang terletak diujung rantai. Rumus untuk HOOC-(CH2)n-COOH. Asam diksrboksilat

pada keadaan normal berupa zat padat, makin jauh letak gugus –COOH (makin besar n)

sifat asamnya makin lemah.

(Respati, 1986)

II.8. Kristalisasi

Merupakan metode pemisahan dengan cara pembentukan Kristal sehingga campuran

dapat dipisahkan.

Prinsip dasar kristalisasi adalah perbedaan kelarutan antara zat yang akan dimurnikan

dengan kelarutan zat-zat yang tidak diinginkan (zat pengotor). Cammpuran senyawa yang

akan dimurnikan dilarutkan dalam pelarut yang cocok untrue krustalisasi :

a. Memiliki tittik didih rendah agar mempermudah proses penyaringan

b. Titik didih pelarut lebih rendah dari titik didih zat padatnya agar tidak terurai saat

penguapan

c. Hanya melarutkan zat-zat yang ingin dimurnikan

d. Pelarut harus inert, artinya tidak bereaksi dengan zat yang akan dimurnikan.

(Cahyono, 1991)

II.9. Proses-proses dalam kristalisasi

1. Kristalisasi dengan penguapan

Kelarutan sutu bahan yang berkurang sedikit demi sedikit dengan menurunnya suhu.

Kondisi lewat jenuhnya dapat dipakai dengan penguapan sebagian pelarut (yang

artinya pemikatan larutan).

2. Kristalisasi dengan pendinginan

Untuk bahan-bahan yang kelarutannya berkurang drastis dengan menurunnya

temperature, kondisi lewat jenuh dicapai dengan pendinginan larutan panas yang

jenuh. Untuk mengkristalisasi dari lelehan, dapat juga dilkukan.

3. Kristalisasi dengan salting out

Pemisahan bahan organic dari larutan akuatik dapat dilakukan dengan penambahan

suatu garam yang harganya murah. Garam ini larut lebih baik dari pada bahan yang

diinginkan. Sehingga terjadi penambahan bahan padat terkristalisasi. Hal ini

merupakan proses fisika.

4. Kristalisasi secara adiabatik

Metode ini sering disebut metode vakum, merupakan gabungn antara kristalisasi

dengan pendinginan dan penguapan. Pendinginan bertujuan untuk memperkecil daya

larut, sedangkan maksud dari penguapan adalah untuk membuat tekanan total dengan

permukaan lebih kecil dari tekanan uap pada suhu tersebut. Sehingga perubahan ini

secara adiabatic karena pendinginan yang terjadi pada system penguapan itu sendiri.

(Cahyono, 1991)

II.10. Rekristalisasi

Rekristalisasi adalah melakukan tahapan kristalisasi sekali lagi pada Kristal yang telah

dihasilkan. Hal ini dilakukan untuk menghilangkan kotoran yang sukar larut dalam

pelarut dan terdapat dalam jumlah banyak. Penambahan pelarut panas pada kristalisasi

pertama hanya melarutkan sedikit kotoran tersebut dan setelah dingin kotoran akan

mengkristal dan mengkontaminasi produk, oleh karena itu perlu dilakukan rekristalisasi.

(Cahyono, 1991)

II.11. Pengukuran titik leleh

Alat pengukur titik leleh yang sederhana yaitu dngan pemanas listrik yang dilengkapi

dengan magnifier optic untuk memudahkan pengamatan sampel. Suhu maksimal alat ini

umumnya 2200 – 250 0C. molekul Kristal tersusun dalam pola teratur. Ketika Kristal

dipanaskan, gerak getaran molekul meningkat sehinnga pola keteraturannya terganggu.

Titik leleh dicapai saat pola molekul pecah dan padatan meleleh berubah menjadi cair,

senyawa Kristal murni umumnya memiliki titik didih tajam, yaitu meleleh pada selang

suhu yang sangat kecil (0,50 – 10C). Adanya sedikit kotoran yang terlarut dalam Kristal

dapat menurunkan titik leleh.

(Wilcox, 1995)

II.12. Titik lelah

Suatu titik dimana suatu zat padat berubah menjadi cair. Suatu senyawa murni memiliki

titik leleh yang tajm karena adanya sedikit zat pengotor didalamnya. Jika cairan

didinginkan maka akan terjadi padatan. Pada senyawa murni, titik leleh = titik beku.

Cair

Padat

Cair

Padat

Waktu

Bila energy dikurangi maka fasa cair berubah menjadi fasa padat dan jika ditambah fasa

padat akan berubah menjadi fasa cair.

(Fessenden, 1999)

II.13. Refluks

Proses pendidihan atau pendestilasian dengan kolom fraksionasi sehingga uap yang

terbentuk berkondensasi dan mengalir lagi kebawah akibatnya terjadi proses alir balik

dan proses ini berlaku kontinyu. Proses ini berdasarkan kesetimbangan uap air dengan

mempertahankan titik leleh karena adanya pengontrolan suhu yang cukup efektif.

(Fessenden, 1999)

II.14. Hubungan Asam maleat dan Asam fumarat

Keduanya mempunyai rumus struktur HO2CCH = CHCO2H (asam butendionat). Asam

maleat dapat dengah mudah membentuk membentuk konorer anhidrat dari pemanasan

atau treatment dengan menggunakan dehydrating agents, contohnya air. Asam fumarat

tidak dengan mudah membentuk suatu anhidrit tetapi pada pemanasan yang terus-

menerus. Asam fumarat dapat diubah menjadi anhidrida maleat. Asam maleat adalah

isomer cis dan asam fumarat isomer trans. Asam maleat dapat diperoleh dari oksidassi

benzena.

(Wilcox, 1995)

II.15. Analisa bahan

2.15.1. AquadestCairan tidak berwarna, tidak berbau, tak berasa, memilki titik didih 1000C, dan

titik beku 00C, mempunyai ikatan hydrogen dan mempunyai tetapan dielektrik

tinggi.

(Basri, 1996)2.15.2. HCl

Berwarna kekuningan, mengandung feriklorida, mengeluarkan asap putih, sangat

higroskopis, BM = 36,42 g/mol, densitas 1,268 g/ml, titik leleh -114,220C, titik

didih 860C, tidak berwarna, bersifat korosif.

(Basri, 1996)

2.15.3. Anhidrid MaleatBM = 98,06, Densitas = 1,5, titik leleh 57-600C, Titik didih 20210C, Molekul

berbentuk Kristal putih

Struktur molekul :

(Daintith, 1994)

2.15.4. BenzenaBerbentuk cair tak berwarna, mudah terbakar, berbau khas, tergolong senyawa

dihidrokarbon lingkar titik jenuh (aromatic) paling sederhana dengan rumus kimia

C6H6, Titik leleh = 5,50C, Titik didih 80,10C, Densitas 0,88

Struktur molekul :

(Daintith, 1994)

III. METODE PERCOBAAN

III.1. Alat dan bahan

III.1.1. Alat

1. Erlenmeyer 6. Pipet

2. Alat refluks 7. Gelas bekker

3. Penyaring 8. Gelas ukur

4. Penangas air 9. Corong bucher

5. Labu alas bulat

III.1.2. Bahan

1. Anhidrid maleat

2. Benzena

3. HCl pekat

4. Aquadest

III.2. Skema Kerja

Pemanasan sampai mendidih

Penambahan 15 g anhidrid maleat

Pendinginan hingga asam maleat mengendap

Penyaringan dengan corong bucher

Penambahan HCl pekat 15 ml Penentuan titik leleh

Refluks 10 menit asam maleat

Pendinginan pada suhu kamar

Penyaringan dengan corong bucher

Kristalisasi dengan pelarut air

Penentuan titik leleh asan fumarat

IV. DATA PENGAMATAN

No Perlakuan Hasil Ket

1

2

3

4

5

6

7

8

9

20 ml Aquadest + 15 g Anhidrid

maleat, pemanasan

Pendinginan

Penyaringan

Penentuan titik leleh asam maleat

Residu di refluks selama 10 menit

Pendinginan larutan pada suhu kamar

Penyaringan dengan corong bucher

Kristalisasi

Penentuan titik leleh asam fumarat

Aquadest 20 mlErlenmeyer

Larutan jernihErlenmeyer

ResiduLabu alas bulat

Filtrat

Hasil

Hasil

V. HIPOTESA

Percobaan ini bertujuan untrue mengubah asam maleat menjadi asam fumarat dengan

memahami prinsip dasar isomer geometrid an perbedaan sifat fisik. Senyawa yang berisomer

cis dan trans. Dari tujuan tersebut dapat diperkirakan prosedur dan mekanisme percobaan,

karena bahan yang tersedia adalah anhidrid maleat yaitu gabungan 2 molekul asam maleat

yang tidak mengandung air, maka anhidrid maleat perlu dirubah menjadi asam maleat

dengan bantuan air yang bertemperatur tinggi. Selanjutnya asam maleat diubah menjadi

asam fumarat dengan bantuan HCl pekat dalam reaksi adisi dan reaksi eliminasi trans.

Sehingga didapatkan suatu asam fumarat.

VI. PEMBAHASAN

Percobaan pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat ini bertujuan untuk

memahami prinsip dasar isomer ruang khususnya isomer geometri serta memahami

perbedaan sifat fisik antara senyawa yang berisomer cis dan trans. Dalam hal ini senyawa

yang berisomer cis dan trans adalah asam maleat dan asam fumarat. Prinsip dari percobaan

ini adalah reaksi adisi-eliminsi, yaitu memutuskan ikatan phi dengan reaksi adisi dan

kemudian membentuk kembali dengan menggunakan reaksi eliminasi. Metode yang

digunakan yaitu metode refluks ( yaitu Proses pendidihan atau pendestilasian dengan kolom

fraksionasi sehingga uap yang terbentuk berkondensasi dan mengalir lagi kebawah

akibatnya terjadi proses alir balik dan proses ini berlaku kontinyu), selain itu juga

menggunakan metode kristalisasi (pemisahan endapan dari larutan berdasarkan perbedaan

kelarutan), dan metode rekristalisasi (pemurnian Kristal dari larutan pengotor).

Asam maleat dan asam fumarat memiliki rumus molekul yang sama, yaitu

HOOCCHHCHCOOH tetapi memiliki susunan yang berbeda dalam ruang. Isomer geometri

adalah isomer yang diakibatkan oleh ketegaran dalam molekul dan hanya dijumpai dalam

dua kelas senyawa, yaitu alkena dan senyawa siklik. Asam-asam maleat mempunyai struktur

cis sedangkan asam fumarat mempunyai struktur trans.

Proses yang pertama adalah perubahan maleat anhidrid menjadi asam maleat. Digunakan

maleat anhidrid karena lebih stabil dari pada asamnya, yang disebabkan oleh kebebasan

maleat anhidrid untuk bergerak dari pada asm maleat yang kaku (ada ikatan phi-nya). Maleat

anhidrid terdiri dari 2 molekul asam maleat yang tidak mengandung air. Sehingga untuk

merubahnya menjadi asam maleat diperlukan hidrolisis pada suhu tinggi.

Hidrolisis terjadi sesuai reaksi :

Untuk memecah anhirid maleat diperlukan energy yang besar untuk memutus ikatan C-O

sehingga reaksi dilakukan pada suhu yang tinggi. Oleh karena itu aquadest (yang bertujuan untuk

menghidrolisis/memcah anhidrid maleat menjadi asam maleat) yang akan ditambahkan dalam

keadaan panas. Suhu tinggi (pemanasan aquadet) ini dimaksudkan untuk memutuskan ikatan C-

O, selain itu aquadest dipanaskan supaya anhidrid maleat mudah larut. Setelah anhidrid maleat

larut dalam air, larutan ini didinginkan dalam air es sampai asam maleat yang terbentuk

mengendap sempuna. Proses pendinginan tersebut bertujuan untuk proses kristalisasi dengan

menurunkan kelarutan produk asam maleat. Perubahan suhu yang terjadi dapat mempengaruhi

struktur morfologi Kristal, baik pada bentk maupun ukurannya. Jika perubahan suhunya sangat

besar, Kristal yang terbentuk berukuran besar. Namun jika perubahan suhunya tidak begitu besar

dibutuhkan waktu yang lama untuk membentuk Kristal dan Kristal yang terbentuk lebih kecil

dan halus. Karena perubahan suhu yang besar ini akan menyebabkan daya larut dari suatu larutan

akan semakin kecil, dengan semakin kecilnya daya larut suatu laruatan maka larutan tersebut

akan semakin cepat untuk membentuk Kristal.

Setelah lautan tersebut membentuk endapan, kemudian disaring dengan tujuan untuk

memisahkan endapan asam maleat dari hasil larutan hidrolisisis anhidrid maleat. Dari percobaan

ini titik leleh dari asam maleat adalah

Filtrate hasil penyaringan akan diproses lebih lanjut untuk pembuatan asam fumarat dengan

menggunakan reaksi adisi dan elimiasi.

1. Reaksi Adisi

Pada tahap ini, filtrate hasil penyaringan yang berupa larutan asam maleat ditambah

dengan HCl pekat. HCl berfungsi untuk mengadisi ikatan rangkap C=C pada asam maleat.

Reaksi ini merupakan reaksi adisi elektofilik karena serangan awal dilakukan oleh sebuah

elektrofil. Reaksi adisi ini menghasilkan ikatan tunggal C-C yang mudah berotasi sehingga

terjadi perubahan letak gugus-gugus yang terikat pada dua atom C tersebut. Molekul ini dapat

mengalami rotasi karena gugus-gugusnya hanya terikat oleh ikatan sigma, bukan ikatan

rangkap (ikatan phi), sehingga brntuk keseluruhan sebuah molekul selalu berubah

berkesinambungan. Sebuah molekul bukanlah partikel static yang berdiam diri, melainkan

bergerak, memutar dan membengkokkan diri. Hal inilah yang menyebabkan molekul

cenderung untuk berotasi. Akibat rotasi ini, gugus karbonil yang pada awalnya terletak pada

satu sisi (cis) berubah menjadi saling berseberangan (isomer trans).

Setelah ditambah dengan HCl, larutan direfluks. Proses refluks bertujuan untuk

mempercepat reaksi adisi, karena untuk memecah ikatan phi (ikatan rangkap) menjadi ikatan

sigma (ikatan tunggal) karbon-karbon membutuhkan energy yang tinggi dan energy ini tidak

tersedia untuk molekul pada temperature kamar, sehingga pendidihan pada proses refluks ini

dapat menyediakan energy bagi molekul untuk memecahkan ikatan phi (ikatan rangkap).

Mekanisme reaksinya :

2. Reaksi Eliminasi

Reaksi eliminasi bertujuan untuk membentuk kembali ikatan rangkap karbon-karbon

sehingga bisa terbentuk asam fumarat. Reaksi eliminasi yang terjadi merupakan reaksi

eliminasi pertama (E1) karena berlangsung lewat zat antara karbokation.

Mekanisme reaksinya :

Setelah direfluks, larutan didinginkan, dengan tujuan untuk pendinginan tersebut bertujuan

untuk proses kristalisasi dengan menurunkan kelarutan produk asam fumarat. Setelah lautan

tersebut membentuk endapan, kemudian disaring dengan tujuan untuk memisahkan endapan

asam fumarat dari larutan. Dari percobaan ini titik leleh dari asam fumarat adalah

Titik leleh asam maleat lebih rendah dari pada asam fumarat karena pada asam maleat. Hal

ini menandakan adanya perbedaan sifat fisik antara senyawa berisomer cis dan trans. Senyawa

berisomer Cis memiliki titik leleh lebih kecil karena adanya tolakan antara dua gugus

karboksilat yang bersebelahan mengakibatkan senyawa ini kurang stabil. Sedangkan senyawa

yang berisomer trans memiliki tolakan yang lebih kecil sehingga senyawanya relative stabil.

Dengan demikian titik leleh asam fumarat lebih tinggi dari pada asam maleat.

VII. KESIMPULAN

1. Asam maleat dan asam fumarat merupakan isomer geometric is-trans. Asam maleat

berisomer cis, sedangkan asam fumarat berisomer trans.

2. Prinsip dasar pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat adalah berdasarkan reaksi

adisi-eliminasi

3. Asam maleat dan asam fumarat dapat dibedakan sifat fisiknya berdasarkan perbedaan

titik lelehnya

4. Titik leleh asam maleat lebih rendah dari pada asam fumarat. Titik leleh asam maleat

adalah ……… sedangkan titik leleh asam fumarat adalah………..

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Basri, 1996, Kamus Kimia, Rineka Cipta, Jakarta

Cahyono, Bambang, 1991, Segi praktisi dan Metode pemisahan senyawa organic, Kimia

MIPA UNDIP, Semarang

Daintith, 1994, Chemistry dictionary complete, Oxford : New york

Fessenden, 1999, Kimia Organic chemistry, Willard Grant Press, Boston

Respati, 1986, Pengantar Kimia Organik, Aksara baru, Jakarta

Wilcox, 1995, Experimental Organic Chemistry, Prentice Hall, New jersey