PROSES NITRASI

A. DEFINISI

Nitrasi diartikan sebagai reaksi terbentuknya senyawa nitro atau masuknya gugus

nitro pada suatu senyawa. Biasanya dilakukan dengan campuran asam sulfat dan asam

nitrat. Guna asam asam sulfat dalam nitrasi ini adalah sebagai zat penarik air (pada reaksi

nitrasi terbentuk air), sehingga reaksi berlangsung sampai berakhir. Nitrasi merupakan

reaksi isotherm, zat – zat yang hasilnya dapat meledak, karena itu orang harus berhati –

hati, terutama dalam menjaga suhu reaksi, untuk mencegah bahaya kebakaran dan

peledakan.

Nitrat dapat dibedakan menjadi 2 macam : pembuatan senyawa nitro

(nitrobenzene) dan pembuatan ester – nitrat ( gliseril trinitrat / nitrogliserin ). Dalam

senyawa nitro, atom N langsung bergandengan dengan atom C, sedangkan dalam ester –

nitrat atom N bergandengan dengan atom O. Ikatan gugus NO2 pada senyawa nitro dapat

berupa :

1.-C-NO2         : disebut senyawa nitro

      contoh : parafin     +  HNO3    → Nitroparafin     +  H20

2.-O-NO2         : disebut senyawa nitrat

      contoh :  gliserol  +   3HNO3  →glseril trinitrat      + 3H2O

3.-N-NO2         : disebut senyawa nitriamin

      contoh : guanidine   +  HNO3  → nitroguanidine     +  H2O

Reaksi pembentukan sentawa nitro dapat berupa :

1. Reaksi substitusi terhadap:

    a. hidrogen  (-H)

        CH4  +   HNO3  →H3CNO2   +   H2O

    b. klorida    (-Cl)

        RCl    +   AgNO3  →AgCl   +   RNO2

    c. sulfonat

2. Reaksi adisi ikatan rangkap

B. BAHAN PENITRASI

Senyawa penitrasi antara lain :

1. Asam nitrat  : HNO3

   Pemakaian dapat berbentuk :

cair berasap ( ada NO2 bebas )

cair pekat

cair encer

gas/uap

2. Asam nitrat dengan pengikat air

Zat pengolah golongan ini digunakan untuk nitrasi fase cair. Pengikat air yang

digunakan dapa berupa asam sulfat, asam phospat, dan anhidrida asam.

contoh pengikat air : asam sulfat, asam phosfat, dan anhidrida asetat.

3. NO2, N2O4

zat dipakai untuk fase gas.

C. BAHAN YANG DINITRASI

Zat yang dapat dinitrasi antara lain :

1. Parafin

     Umumnya reaksi dilaksanakan pada fasa gas, reaksi berlansung melalui

mekanisme radikal bebas. Hasil dari nitrasi parafin adalah Nitroparafin. Haasil

samping berupa alkohol, aldehid, olefin. Proses dilaksanakan pada suhu 350-450

derajat celcius

2. Olefin

     Nitrasi olefin berlangsung secara adisi. Reaksi pada umumnya berlangsung

pada fase gas. Hasil nitrasi adalah Nitroalkohol. Apabila nitrasi berlanjut, maka

menghasilkan produk bermacam-macam, karena senyawa nitroalkohol memiliki

gugus -OH dan NO2

3. Aromatik dan turunannya

    Umumnya berlangsung pada fase cair. Senyawa aromatik yang biasa di

nitrasi dalam industri adalah benzena beserta turunannya, naftalen, dan

turunannya.

4. Alkohol

    Nitrasi berlangsung fase cair.

5. Senyawa nitrogen

D. PEMBUATAN NITROBENZENE

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.

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 5,5oC, sedangkan titik didihnya 80oC. 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 –

50oC. 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+

• 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 nitrobenzene :

Rumus molekulnya : C6H5 – NO2

MEKANISME UNTUK NITRASI BENZENE

Langkah 1:

Asam / basa reaksi. Protonasi gugus hidroksi dari asam nitrat. Ini memberikan kelompok

yang lebih baik meninggalkan. .....

Langkah 2:

Kehilangan kelompok meninggalkan, sebuah molekul air menyediakan ion nitronium,

yang elektrofil reaktif.

Langkah 3:

Ion nitronium elektrofilik bereaksi dengan nukleofilik C = C dari aren tersebut. Ini adalah

tingkat yang menentukan langkah karena menghancurkan Aromatisitas dari aren tersebut.

Langkah 4:

Air berfungsi sebagai dasar untuk menghapus proton dari sp 3 C menyandang nitro-

kelompok dan reformasi C = C dan sistem aromatik.

Manfaat Nitrobenzen dalam industri :

• Pembuatan aniline

• Bahan pokok industri celup

• Sebagai wangi-wangian sabun yang cukup murah harganya

E. APLIKASI DALAM INDUSTRI

Ada banyak aplikasi industri utama nitrasi dalam arti sempit, yang paling penting

adalah untuk dengan volume produksi senyawa nitroaromatic seperti nitrobenzena .

Reaksi nitrasi yang terutama digunakan untuk produksi bahan peledak, misalnya konversi

guanidin ke nitroguanidine dan konversi toluena ke trinitrotoluena . Namun, mereka

adalah penting selebar intermediet kimia dan prekursor . Jutaan ton nitroaromatics

diproduksi setiap tahunnya.

Kegunaan proses nitrasi pada industri :

1. Bahan peledak yang berupa senyawa nitratContoh : gliseril trinitrat (TNT) dan selulose nitrat

2. Sebagai senyawa antara untuk pembuatan amina yang disentesa dengan senyawa nitro. Contoh : nitrobenzene direduksi menjadi aniline yang merupakan bahan baku zat warna

3. Bahan pengoksidasi Contoh : nitrobenzene

Proses nitrasi di industri dilakukan proses batch dan kontinyu, yang masing-

masing memiliki kelebihan.

Kelebihan proses batch:

1. Proses batch lebih fleksibel

Tiap batch bekerja terpisah dari yang lain (sebelum damn sesudahnya). sehingga

tidak tegantung. Maka kapasitas tidak harus persis dengan batch sebelum dan sesudahnya.

Proses batch dapat dipakai untuk memulai senyawa baru atau pilot plant.

 2. Penggunaan tenaga

    Proses membutuhkan tenaga lebigh besar dari pada proses kontinyu. Hal ini dapat

diatasi dengan kapasitas yang besar, Misalnya pada produksi nitrogloiserin dan

nitrtotoluena.

Kelebihan proses kontinyu :

1. Harga peralatan murah

       Untuk kapasitas yang sama, proses kontinyu memerlukan peralatan yang lebih

kecil daripada proses batch.Karena ukuran yang lebih kecil maka dapat digunakan

peralatan yang lebih baik.

2. Bahaya lebih kecil

       Karena bahan lebih sedikit, tenaga sedikit kontrol lebih mudah.