Tugas Portofolio 1 dan 2

Tugas Portofolio Kimia Organik II

Prodi Pendidikan Kimia

2016

1.    Bagaimana Reaksi Ozonolisis menghasilkan aldehid dan keton? Jelaskan berdasarkan mekanismenya.

Jawab :

Reaksi ozonolisis merupakan salah satu reaksi oksidasi. Reaksi ini merupakan reaksi suatu zat dengan melibatkan ozon (O₃). Reaksi ozonolisis merupakan reaksi oksidasi pemutusan ikatan rangkap alkena menjadi keton dan aldehid. Ozonida pada hidrolisis dengan air dengan adanya zat pereduksi memberikan aldehida.

         Oksidasi alkena dengan ozon diikuti dengan dekomposisi ozonide dibentuk dengan air, disebut sebagai ‘ozonolysis’. Sifat produk (aldehid dan keton) terbentuk karena ozonolysis tergantung pada lokasi dari ikatan rangkap dalam alkena induk. Oleh karena itu, reaksi ini menyediakan cara yang sangat nyaman penempatan posisi ikatan ganda dalam molekul apapun. Berikut adalah mekanisme reaksi ozonolisis sehingga ia menghasilkan keton dan aldehida.

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

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 kita ketahui bahwa ozon adalah zat reaktif yang bersifat karsogenik.

2.    Bagaimana proses reaksi brominasi?

Jawab :

Reaksi halogenasi adalah suatu reaksi alkana dengan unsur-unsur halogen (F, Cl, Br, I). Penaman  reaksi dari masing-masing unsur digunakan nama unsur tersendirinya, yaitu fluorinasi, klorinasi, brominasi dan ionisai. Reaksi halogenasi ini melibatkan sinar ultraviolet dan katalis CCl₄. Dalam tahapan reaksinya reaksi halogenasi ini membentuk suatu radikal. Radikal ini merupakan pembentukan suatu atom yang orbitalnya hanya berisi satu elektron (ẽ). Reaksi brominasi digunakan untuk membedakan golongan alkena dan alkana. Gas etena jika dilewatkan ke dalam air brom (berwarna cokelat kemerahan), maka akan bereaksi membentuk larutan 1,2-dibromoetana yang tidak berwarna. Alkana tidak mempengaruhi warna air brom ketika senyawa itu dilewatkan ke dalamnya. Mekanisme reaksi halogenasi ini meliputi tahap inisiasi, propagasi dan terminasi. Reaksi berikut dikhususkan untuk reaksi brominasi. (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).

Berikut akan dijelaskan mekanisme reaksi brominasi dengan persamaan reaksi berikut:

CH₃--CH₃  +  Br₂  à CH₃-CH₃-Br  + HBr

a.         Tahap Inisiasi

Tahap ini merupakan tahap dimana unsur halogen (F, Cl, Br, I) membentuk radikal-radikal.

Contoh : Br₂ à Brᵒ + Br ᵒ

b.         Tahap Propagasi

Tahap ini merupakan tahap dimana terjadi penyerangan radikal terhadap suatu molekul.

Contoh :

CH₃-CH₂-H  + Br ᵒ  à CH₃-CH₂ ᵒ  + HBr

CH₃-CH₂ ᵒ  + Br₂  à CH₃-CH₂-Br + Br ᵒ

c.         Tahap Terminasi

Tahap ini merupakan tahap terakhir dalam reaksi halogenasi (brominasi) dan terjadi penggabungan radikal-radikal pada tahap sebelumnya.

Brᵒ + Br ᵒ à Br₂

CH₃-CH₂ ᵒ   + Br ᵒ à CH₃-CH₂-Br

CH₃-CH₂ ᵒ   + CH₃-CH₂ ᵒ   à CH₃-CH2-CH2-CH₃

Hᵒ +  Br ᵒ à HBr

3.    Jelaskan teori-teori asam-basa dan hubungannya dengan reaksi alkil halida dengan nukleofilik dan basa?

Jawab :

Teori asam dan basa Arrhenius

Teori :

• Asam adalah zat yang menghasilkan ion hidrogen ( H⁺) dalam larutan.
•  Basa adalah zat yang menghasilkan ion hidroksida (OH^-) dalam larutan.

Contoh reaksi larutan asam :

HCl ---> H⁺ + Cl^-

H₂SO₄ ---> 2 H⁺ + SO₄^2-

Contoh reaksi larutan basa :

NaOH ---> Na⁺ + OH^-

Ca(OH)₂ ---> Ca²⁺ + 2 OH^-

Penetralan terjadi karena ion hidrogen (H⁺) dan ion hidroksida (OH^-) bereaksi untuk menghasilkan air.

Dalam reaksi lengkapnya penetralan asam dengan basa atau sebaliknya basa dengan asam akan menghasilkan garam dan air (H2O). Sebagai contoh adalah Natrium hidroksida (basa) yang dinetralkan dengan Asam Klorida (asam) sebagai berikut :

Pada reaksi Natrium hidroksida di atas, ion hidrogen dari Asam klorida bereaksi dengan ion hidroksida dari natrium hidroksida menghasilkan air - sejalan dengan teori Arrhenius. Demikian juga pada berbagai reaksi penetralan yang lain. Namun ada pengecualian yakni pada kasus Amonia (NH3) yang direaksikan dengan asam klorida sebagai berikut :

Dalam reaksi di atas amonia sama sekali tidak menghasilkan hidroksida (OH^-) sehingga reaksi diatas tidak terbentuk air. Kalau begitu mengapa amonia dapat digolongkan sebagai basa ? hal itu karena amonia dengan air akan terjadi reaksi sebagai berikut :

Dari reaksi di atas terlihat amonia yang bereaksi dengan air akan menghasilkan ion ammonium (NH4⁺) dan hidrpksida (OH^-).

Teori asam dan basa Bronsted-Lowry

Teori

·         Asam adalah donor proton (ion hidrogen).

·         Basa adalah akseptor proton (ion hidrogen).

Hubungan antara teori Bronsted-Lowry dan teori Arrhenius

Teori Bronsted-Lowry tidak berlawanan dengan teori Arrhenius - Teori Bronsted-Lowry merupakan perluasan teori Arrhenius. Bila dalam teori Arrhenius NaOH digolongkan sebagai basa karena melepaskan OH^- maka dalam teori Bronsted-Lowry NaOH digolongkan sebagai basa karena OH^- yang dihasilkan dalam penguraian NaOH mampu menerima H⁺ (proton) dan membentuk H2O (air).

Dari gambaran di atas terlihat yang berfungsi sebagai asam adalah H3O⁺ (ion hidroksonium) karena mampu melepaskan/mendonorkan H⁺ sehingga setelah melepas H⁺ berubah senjadi air (H2O). Sedangkan yang berfungsi sebagai basa adalah OH^- (ion hidroksida) karena mampu menerima/akseptor ion H⁺ sehingga berubah jadi air (H2O). Dengan teori Bronsted-Lowry ini untuk membuktikan bahwa amonia (NH3) berperan sebagai basa dalam reaksi antara amonia dan asam klorida. Kita tidak perlu melihat reaksi antara amonia (NH3) dengan air untuk melihat ion hidroksida yang dihasilkan.

NH3 berperan sebagai asam karena mampu menerima H⁺ dan HCl berperan sebagai asam karena mampu memberikan H⁺

Pasangan konjugasi

Ketika suatu asam/basa larut dalam air akan terurai menjadi ion-ionnya.

Secara umum asam yang bereaksi dengan air akan menghasilkan H3O⁺ (ion hidroksonium) yang bermuatan positif dan sisa asam yang bermuatan negatif (A^-). A^- dapat berwujud CH3COO^-, Cl^-, Br^- dll.

           

            Teori asam dan basa Lewis

Teori ini memperluas pemahaman anda mengenai asam dan basa.

Teori

·         Asam adalah akseptor pasangan elektron.

·         Basa adalah donor pasangan elektron.

Hubungan antara teori Lewis dan teori Bronsted-Lowry

Basa Lewis adalah donor (penyumbang) pasangan elektron. Hal yang paling mudah untuk melihat hubungan tersebut adalah dengan meninjau dengan tepat mengenai basa Bronsted-Lowry, menurut Bronsted-Lowry suatu zat disebut basa ketika mampu menerima ion hidrogen. Tiga contoh basa menurut Bronsted-Lowry adalah ion hidroksida, amonia dan air (saat direaksikan dengan asam), dan ketiganya bersifat khas.

Asam Lewis adalah akseptor pasangan elektron. Dalam contoh reaksi2 basa di atas bila OH^-, NH3 dan H2O berperan sebagai basa maka H⁺ yang menerima pasangan elektronnya disebut sebagai asam. 

Dalam reaksi di atas amonia (NH3) yang menyumbangkan pasangan elektron bertindak sebagai basa sedangkan BF3 yang menerima pasangan elektron bertindak sebagai asam. Pada teori Bronsted-Lowry, BF3 tidak sedikitpun disinggung menganai keasamannya.

           

Pada kimia organik maupun anorganik, substitusi nukleofilik adalah suatu kelompok dasar reaksi substitusi, dimana sebuah nukleofil yang "kaya" elektron, secara selektif berikatan dengan atau menyerang muatan positif dari sebuah gugus kimia atau atom yang disebut gugus lepas (leaving group). Spesies yang bertindak sebagai penyerang adalah nukleofil ( basa Lewis), yaitu spesies yang dapat memberikan pasangan elektron ke atom lain untuk membentuk ikatan kovalen. Perubahan yang terjadi pada reaksi ini pada dasarnya adalah: suatu nukleofil dengan membawa pasangan elektronnya menyerang substrat (molekul yang menyediakan karbon untuk pembentukan ikatan baru), membentuk ikatan baru dan salah satu substituen pada atom karbon lepas bersama berpasangan elektronnya.

4.    Bagaimana struktur ikatan HClO?

Jawab :

5.    Cari reaksi (siklus walden) yang lain yang tidak merubah orientasi.

Jawab :

6.    Apa ide besar dibalik reaksi SN₁ sehingga halida bisa disingkirkan?

Jawab :

Reaksi S_N1 adalah sebuah reaksi substitusi dalam kimia organik. S_N1 adalah singkatan dari substitusi nukleofili dan "1" memiliki arti bahwa tahap penetapan laju reaksi ini adalah reaksi molekul tunggal. Reaksi ini melibatkan sebuah zat antara karbokation dan umumnya terjadi pada reaksi alkil halida sekunder ataupun tersier, atau dalam keadaan asam yang kuat, alkohol sekunder dan tersier. Dengan alkil halida primer, reaksi alternatif S_N2 terjadi. Dalam kimia anorganik, S_N1 dirujuk sebagai mekanisme disosiatif.mekanisme reaksi ini pertama kali diajukan oleh Christopher Ingold, dkk. pada tahun 1940.

Mekanisme reaksi S_N1 cenderung mendominasi ketika atom karbon pusat dikelilingi oleh gugus-gugus yang meruab karena gugus-gugus tersebut menyebabkan rintangan sterikuntuk terjadinya reaksi S_N2. Selain itu, substituen yang meruab pada karbon pusat juga meningkatkan laju pembentukan karbokation oleh karena terjadinya pelepasan terikan sterik yang terjadi. Karbokation yang terbentuk juga distabilkan oleh stabilisasi induktif dan hiperkonjugasi yang berasal dari gugus alkil yang melekat pada karbon. Postulat Hammond-Leffler mensugestikan bahwa hal ini juga akan meningkatkan laju pembentukan karbokation. Oleh karena itu, mekanisme reaksi S_N1 mendominasi pada reaksi di pusatalkil tersier dan juga terlihat pada reaksi di pusat alkil sekunder dengan keberadaan nukleofil lemah.

Mekanisme SN1 dalah proses dua tahap. Pada tahap pertama, ikatan antara karbon dengan gugus pergi putus. 

Gugus pergi terlepas dengan membawa pasangan elektron, dan terbentuklah ion karbonium.   Pada tahap kedua (tahap cepat), ion karbonium bergabung dengan nukleofil membentuk produk  

Pada mekanisme SN1, substitusi terjadi dalam dua tahap. Notasi 1 digunakan sebab pada tahap lambat hanya satu dari dua pereaksi yang terlibat, yaitu substrat. Tahap ini sama sekali tidak melibatkan nukleofil. 

Berikut ini adalah ciri-ciri suatu reaksi yang berjalan melalui mekanisme SN1: 

1. Kecapatan reaksinya tidak tergantung pada konsentrasi nukleofil. Tahap penentu kecepatan reaksi adalah tahap pertama di mana nukleofil tidak terlibat. 

2. Jika karbon pembawa gugus pergi adalah bersifat kiral, reaksi menyebabkan hilangnya aktivitas optik karena terjadi rasemik. Pada ion karbonium, hanya ada a gugus yang terikat pada karbon positif. Karena itu, karbon positif mempunyai hibridisasi sp2 dan berbentuk planar. Jadi nukleofil mempunyai dua arah penyerangan, yaitu dari depan dan dari belakang. Dan kesempatan ini masing-masing mempunyai peluang 50 %. Jadi hasilnya adalah rasemit. Misalnya, reaksi (S)-3-bromo-3-metilheksana dengan air menghasilkan alkohol rasemik. 

X yang melalui mekanisme SN1 akan berlangsung cepat jika R merupakan struktur tersier, dan lambat jika R adalah struktur primer. Hal ini sesuai dengan urutan kestabilan ion karbonium, 3o-Spesies antaranya (intermediate species) adalah ion karbonium dengan geometrik planar sehingga air mempunyai peluang menyerang dari dua sisi (depan dan belakang) dengan peluang yang sama menghasilkan adalah campuran rasemik Reaksi substrat R > 2o >> 1o.