PENYELESAIAN JAWABAN MID KIMIA ORGANIK

1 a.Mengapa alkana sukar bersubstitusi dengan gugus lain / reagen lain 

   b. jelaskan bagaimana upaya agar alkana dapat bereaksi dengan yang lain

 jawaban

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.

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 sukaSenyawa 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.r 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

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.

4. 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. 

2. mengapa alkohol sukar direaksi dengan gugus fungsi lain,jelaskan bagaiman upaya agar dapat disubsubstitusi dengan reagen lain?

jawaban : 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.

2. 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. 

kimia organik 1

Asam dan Basa Organik

 

                  Klasifikasi asam-basa pada senyawa organik pada umumnya mengikuti teori asam-basa Bronsted –Lowry. Penentuan kekuatan asam-basa dapat dilihat dari arga pKa atau pKb nya. Yang perlu diingat bahwa asam kuat akan menghasilkan basa konjugasi yang stabil, begitu juga sebaliknya akan lebih kompleks. Kebanyakan asam adalah netral, maka basa konjugasi dari sebagian besar asam bermuatan negatif, karena asam tersebut kehilangan proton.

 

 

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 alkohol karena basa konjugat yang terbentuk dapat distabilkan melalui resonansi, sedangkan basa konjugat dari metil alkohol hanya distabilkan oleh keelektronegativitasan dari atom oksigen.

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

 

 

 

Basa Organik

 

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

reaksi oksidatif pada alkohol

Oksidasi jenis-jenis alkohol (primer, sekunder dan tersier)

Agen pengoksidasi yang digunakan pada reaksi-reaksi ini biasanya adalah sebuah larutan natrium atau kalium dikromat(V)) yang diasamkan dengan asam sulfat encer. Jika oksidasi terjadi, larutan orange yang mengandung ion-ion dikromat(VI) direduksi menjadi sebuah larutan hijau yang mengandung ion-ion kromium(III).

Persamaan setengah-reaksi untuk reaksi ini adalah

Alkohol primer

Alkohol primer bisa dioksidasi baik menjadi aldehid maupun asam karboksilat tergantung pada kondisi-kondisi reaksi. Untuk pembentukan asam karboksisat, alkohol pertama-tama dioksidasi menjadi sebuah aldehid yang selanjutnya dioksidasi lebih lanjut menjadi asam.

Oksidasi parsial menjadi aldehid

Oksidasi alkohol akan menghasilkan aldehid jika digunakan alkohol yang berlebihan, dan aldehid bisa dipisahkan melalui distilasi sesaat setelah terbentuk.

Alkohol yang berlebih berarti bahwa tidak ada agen pengoksidasi yang cukup untuk melakukan tahap oksidasi kedua. Pemisahan aldehid sesegera mungkin setelah terbentuk berarti bahwa tidak tinggal menunggu untuk dioksidasi kembali.

Jika digunakan etanol sebagai sebuah alkohol primer sederhana, maka akan dihasilkan aldehid etanal, CH₃CHO.

Persamaan lengkap untuk reaksi ini agak rumit, dan kita perlu memahami tentang persamaan setengah-reaksi untuk menyelesaikannya.

Dalam kimia organik, versi-versi sederhana dari reaksi ini sering digunakan dengan berfokus pada apa yang terjadi terhadap zat-zat organik yang terbentuk. Untuk melakukan ini, oksigen dari sebuah agen pengoksidasi dinyatakan sebagai [O]. Penulisan ini dapat menghasilkan persamaan reaksi yang lebih sederhana:

Penulisan ini juga dapat membantu dalam mengingat apa yang terjadi selama reaksi berlangsung. Kita bisa membuat sebuah struktur sederhana yang menunjukkan hubungan antara alkohol primer dengan aldehid yang terbentuk.

Oksidasi sempurna menjadi asam karboksilat

Untuk melangsungkan oksidasi sempurna, kita perlu menggunakan agen pengoksidasi yang berlebih dan memastikan agar aldehid yang terbentuk pada saat produk setengah-jalan tetap berada dalam campuran.

Alkohol dipanaskan dibawah refluks dengan agen pengoksidasi berlebih. Jika reaksi telah selesai, asam karboksilat bisa dipisahkan dengan distilasi.

Persamaan reaksi sempurna untuk oksidasi etanol menjadi asam etanoat adalah sebagai berikut:

Persamaan reaksi yang lebih sederhana biasa dituliskan sebagai berikut:

Atau, kita bisa menuliskan persamaan terpisah untuk dua tahapan reaksi, yakni pembentukan etanal dan selanjutnya oksidasinya.

Reaksi yang terjadi pada tahap kedua adalah:

Alkohol sekunder

Alkohol sekunder dioksidasi menjadi keton. Sebagai contoh, jika alkohol sekunder, propan-2-ol, dipanaskan dengan larutan natrium atau kalium dikromat(VI) yang diasamkan dengan asam sulfat encer, maka akan terbentuk propanon.

Perubahan-perubahan pada kondisi reaksi tidak akan dapat merubah produk yang terbentuk.

Dengan menggunakan persamaan reaksi yang sederhana, yang menunjukkan hubungan antara struktur, dapat dituliskan sebagai berikut:

Jika anda melihat kembali tahap kedua reaksi alkohol primer, anda akan melihat bahwa ada sebuah atom oksigen yang "disisipkan" antara atom karbon dan atom hidrogen dalam gugus aldehid untuk menghasilkan asam karboksilat. Untuk alkohol sekunder, tidak ada atom hidrogen semacam ini, sehingga reaksi berlangsung lebih cepat.

Alkohol tersier

Alkohol-alkohol tersier tidak dapat dioksidasi oleh natrium atau kalium dikromat(VI). Bahkan tidak ada reaksi yang terjadi.

Jika anda memperhatikan apa yang terjadi dengan alkohol primer dan sekunder, anda akan melibat bahwa agen pengoksidasi melepaskan hidrogen dari gugus -OH, dan sebuah atom hidrogen dari atom karbon terikat pada gugus -OH. Alkohol tersier tidak memiliki sebuah atom hidrogen yang terikat pada atom karbon tersebut.

Anda perlu melepaskan kedua atom hidrogen khusus tersebut untuk membentuk ikatan rangkap C=O.

permasalahan : 
 

Jika anda melihat kembali tahap kedua reaksi alkohol primer, anda akan melihat bahwa ada sebuah atom oksigen yang "disisipkan" antara atom karbon dan atom hidrogen dalam gugus aldehid untuk menghasilkan asam karboksilat. Untuk alkohol sekunder, tidak ada atom hidrogen semacam ini, sehingga reaksi berlangsung lebih cepat

   
mengapa reaksi dapat berlangsung lebih cepat??
apakah hidrogen dalam proses ini menghambat reaksi??

reaksi adisi pada hidrokarbon

reaksi adisi

Reaksi Adisi adalah reaksi penambahan suatu atom pada ikatan rankap dalam suatu senyawa. Pada reaksi adisi terjadi perubahan ikatan, ikatan rangkap tiga –> ikatan rangkap dua, atau ikatan rangkap dua –> ikatan tunggal

Reaksi adisi terjadi pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap dua atau rangkap tiga, senyawa alkena atau senyaw alkuna, termasuk ikatan rangkap karbon dengan atom lain,

Dalam reaksi adisi, molekul senyawa yang mempunyai ikatan rangkap menyerap atom atau gugus atom sehingga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan tunggal.
Alkena dan alkuna dapat mengalami reaksi adisi dengan hidrogen, halogen maupun asam halida (HX). Untuk alkena atau alkuna, bila jumlah atom H pada kedua atom C ikatan rangkap berbeda, maka arah adisi ditentukan oleh kaidah Markovnikov, yaitu atom H akan terikat pada atom karbon yang lebih banyak atom H-nya (“yang kaya semakin kaya”).
(Pada reaksi ini berlaku hukum Markovnikov ”Atom H dari asam halida ditangkap oleh C berikatan rangkap yang mengikat atom H lebih banyak atau gugus alkil yang lebih kecil)     

Reaksi secara umum:
                                                           X    Y
R – C = C – R   +  X – Y         R - C – C – R
      H     H                                            H    H
Alkena                                                alkana



Contoh:

 

 
pada prinsipnya dalam reaksi ini terjadi pemutusan ikatan rangkap  dan ikatan yang terputus digantikan dengan mengikat atom atau gugus atom lain. dalam contoh di atas ikatan rangkap dua mengalami pemutusan kemudian digantikan dengan mengikat  -H dan -Cl dari HCl. cara pemilihan letak ikatan -H dan -Cl menggunakan aturan Markovnikov yakni "atom H akan terikat pada atom karbon yang lebih banyak H nya". pada contoh di atas atom C di sebelah kiri ikatan rangkap tidak mengikat H sedangkan atom C di sebelah kanan ikatan rangkap mengikat 1 atom H sehingga atom H dari HCl akan diikat oleh atom C di sebelah kanan ikatan rangkap dan Cl dari HCl akan diikat oleh aotm C di sebelah kirinya. aturan ini juga berlaku untuk reaksi adisi dengan senyawa lain selain HCl.

Reaksi adisi terjadi jika senyawa karbon yang mempunyai ikatan rangkap menerima atom atau gugus atom lain sehungga ikatan rangkap berubah menjadi ikatan tunggal. Ikatan rangkap merupakan ikatan tak jenuh, sedangkan ikatan tunggal merupakan ikatan jenuh. Jadi, reaksi adisi terjadi dari ikatan tak jenuh menjadi ikatan jenuh.
Mekanismenya reaksi adisi :
C = C → C- C
C ≡ C → C = C → C – C

Adisi pada alkena-alkena simetris
Fakta-fakta
Semua alkena mengalami reaksi adisi dengan halida-halida hidrogen. Sebuah atom hidrogen terikat pada salah satu atom karbon yang pada awalnya berikatan rangkap, dan sebuah atom halogen terikat pada atom karbon lainnya.
Sebagai contoh, dengan etena dan hidrogen klorida, akan terbentuk kloroetana:



But-2-ena dengan hidrogen klorida akan menghasilkan 2-klorobutana:



 jika hidrogen diadisi ke atom karbon pada ujung sebelah kanan ikatan rangkap, dan klorin diadisi ke atom karbon pada ujung sebelah kiri  Hasil reaksi yang terbentuk masih sama, yaitu 2-klorobutana.
Klorin akan terikat pada atom karbon setelah ujung rantai – molekul hanya terputar dimana hidrogen dan klorin menempati ujung yang berlainan.
Ada perbedaan untuk alkena yang tidak simetris – itulah sebabnya alkena yang tidak simetris ini akan dibahas secara terpisah.

Jika senyawa karbon memiliki ikatan rangkap dua (alkena) atau rangkap tiga (alkuna) dan pada atom-atom karbon tersebut berkurang ikatan rangkapnya, kemudian digantikan dengan gugus fungsi (atom atau molekul). Reaksi tersebut dinamakan  reaksi adisi. Perhatikan reaksi antara 1-propena dengan asam bromida menghasilkan 2-bromopropana sebagai berikut.

Hidrokarbon yang memiliki ikatan rangkap dua atau rangkap tiga merupakan senyawa tak jenuh. Pada senyawa tak jenuh ini memungkinkan adanya penambahan atom hidrogen. Ketika suatu senyawa tak jenuh direaksikan dengan hidrogen halida maka akan menghasilkan produk tunggal.

Aturan Markovnikov: adisi asam terhadap alkena yang tak simetri, atom H akan mengikat atom H lebih banyak

Contoh:

CH2=CH2    +  H2        CH3-CH3
Etena           hidrogen              etana         
    
CH=CH   +  2H2         CH3-CH3
Etuna           hidrogen              etana    

menurut beberapa literatur yang pernah saya baca benzena merupakan  hidrokarbon aromatis Bu. Ke 6 atom C itu membentuk rantai tertutup dengan 3 buah ikatan rangkap yang berselang-seling.benzena juga selalu mengalami perpindahan ikatan rangkap
masalah:mengapa senyawa benzena tidak dapat di adisi dan apa yang menyebabkan perpindahan ikatan rangkap tersebut ?