UJIAN MID SEMESTER

UJIAN MID SEMESTER

NAMA                        : ERVITA   ROSA
NIM                            : A1C111017

MATAKULIAH         : Kimia Organik II

SKS                          : 3SKS

WAKTU                    : Mulai  Rabu, 24 April - 1 Mei 2013 jam 24.00

PENGAMPU           : Dr. Syamsurizal, M.Si

PERHATIAN: UJIAN INI DIIZINKAN UNTUK MEMBUKA BUKU, BROWSING INTERNET, ANDA DILARANG MENCONTEK JAWABAN TEMAN ATAU COPY PASTE ARTIKEL TERKAIT DI INTERNET. ANDA HARUS MENGKONSTRUKSI JAWABAN SENDIRI SESUAI DENGAN KEMAMPUAN PENALARAN MASING-MASING. Semua jawaban diposting di blog anda masing-masing, lengkapi profil anda dengan foto agar mudah dikenali.

1. Asam karboksilat dapat ditransformasi menjadi beberapa turunan. Buatlah skema reaksi perubahan dari suatu ester menjadi amida selanjutnya target akhirnya adalah benzoil khlorida.
Jawaban :

Pertama kali, metil benzoat direaksikan dengan amoniak, dan proses reaksinya dikatalis oleh senyawa eter, menghasilkan benzamida dan CH3OH,seperti pada reaksi berikut :

lalu langkah selanjutnya hasil dari reaksi tersebut yakni benzamida dihidrolisis dalam kondisi asam,yang dipakai dalam reaksi ini adalah asam klorida, dan terbentuklah benzoil klorida,seperti pada reaksi berikut :

2. Temukan manfaat dari benzoil khlorida, jelaskan bagaimana mekanisme senyawa benzoil khlorida berperan.
Jawaban :
 

Manfaat dari benzoil klorida itu bisa ditemukan pada gas air mata, dimana gas air mata tersebut seringkali digunakan saat terjadinya demonstrasi,untuk mengamankannya oleh polisi. sistem kerja dari gas air mata ini yaitu melumpuhkan bagian mata dengan iritasi yang disebabkannya, juga gangguan pada sistem pernapasan.

mekanisme senyawa ini berperan contohnya seperti asil halida yang cepat dihidrolisis oleh air,dan cepat bereaksi dengan kebanyakan nukleofilnya,sehinnga asil halida seperti benzoil klorida ini mempunyai bau yang mengiritasi.

seperti itulah senyawa tersebut berperan.

3. Bila benzoil khlorida dikonversi menjadi asam benzoat. Buatlah tiga contoh turunan asam benzoat sebagai model,kemudian jelaskan pengaruh efek resonansi terhadap kekuatan tiga jenis asam benzoat yang anda modelkan.

Jawaban:
(3.1)Benzoil klorida direaksikan dengan CH3OH dalam suhu kamar menghasilkan metil benzoat dan asam klorida,seperti pada reaksi berikut :

benzoil klorida adalah asil halida, dimana asil halida sangat reaktif diantara asam karboksilat lain,suatu asil halida cepat bereaksi dengan kebanyakan nukleofilik,sehingga menyebabkan bau yang mengiritasi.
pada reaksi diatas untuk memutuskan ikatan benzoil klorida digunakan CH3OH sebagai nukleofiliknya.

(3.2) Metil benzoat direaksikan dengan amoniak dan dikatalis oleh eter menghasilkan benzamida dan CH3OH,seperti pada reaksi berikut:

 mekanisme reaksi metil benzoat ini sama dengan mekanisme pada penyabunan,dimana pasangan elektron bebas pada nitrogen amoniak mengawali serangan nukleofilik pada gugus karbonil ester.
maka karena suatu ester memerlukan serangan nukleofilik dibutuhkanlah NH3 untuk menyerang nukleofiliknya.


(3.3)hal selanjutnya yaitu menghidrolisis benzamida sehingga menghasilkan asam benzoat:

Benzamida merupakan sebuah amida, memiliki geometri planar,ikatan karbon nirogennya terbatas karena adanya resonansi.
amida memiliki sifat yang sangat polar dan membentuk ikatan hidrogen yang kuat.
Dalam resonansi, ikatan karbon-nitrogen pada amida (benzaamida) memiliki perilaku seperti ikatan rangkap. titik didih amida sangatlah tinggi,sehingga dibutuhkan pemanasan dalam proses reaksinya yang cukup lama.

4. Usulkan turunan asam benzoat yang anda gunakan pada soal no.3 dapat dibiodegradasi oleh suatu mikroorganisme, bagaimana hasil akhir penguraiannya?


Jawaban:
asam benzoat secara alami dapat ditemukan pada tumbuh-tumbuhan seperti pada rempah-rempah yaitu cengkeh dan kayu manis, biodegradasi pada rempah-rempah ini sama dengan biodegradasi pada tumbuhan lain,yaitu menggunakan juga mikroorganisme, hasilnya dapat diurai oleh mikrooganisme,sehingga komponen nya dapat terpecah pecah dan terserap ketanah, sehingga meningkatkan kadar kesuburan tanah tersebut, maka dari itu hasil biodegradasi nya berupa kompos yang dapat digunakan kembali,demikianlah hasil biodegradasi asam benzoat pada rempah-rempah.

Biodegradasi senyawa organik

Plastik, siapa yang tidak membutuhkannya. Hampir setiap hari kita membutuhkan plastik untuk berbagai hal, yaitu sebagai pembungkus makanan, minuman, peralatan rumah tangga, peralatan sekolah, peralatan kantor, dan sebagainya. Hal ini disebabkan karena plastik memiliki sifat unggul, yakni kuat, transparan, fleksibel, tidak mudah pecah, ringan, sebagian ada yang tahan terhadap panas dan stabil, serta harganya ekonomis terjangkau oleh semua kalangan masyarakat.

Plastik tergolong senyawa polimer, strukturnya terdiri atas rantai atom karbon (C) yang panjang, masing-masing atom C mengikat atom hidrogen (H). Selain itu, rantai atom C mengandung atom oksigen (O). Ketika sebuah kantong plastik kita isi dengan air, air tak dapat menerobos pori-pori plastik yang sangat kecil, jauh lebih kecil dibanding selaput semipermeabel. Bahkan udarapun tak dapat menembus plastik. Polimer plastik ini ikatan kimianya sangat kuat, serat polimer ini menempel ketat satu dengan lainnya.

Plastik yang digunakan saat ini adalah plastik non-biodegradable (plastik yang tidak dapat terurai secara biologis) yang terbuat dari minyak bumi yang keberadaannya semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui, akibatnya semakin banyak penggunaan plastik semakin meningkat pula pencemaran lingkungan seperti penurunan kualitas air dan tanah menjadi tidak subur karena plastik tidak dapat dihancurkan dengan cepat dan alami oleh mikroba di dalam tanah.

Untuk mengurangi pencemaran lingkungan tersebut, saat ini sedang dikembangkan plastik biodegradable, yakni plastik yang dapat duraikan kembali oleh mikroorganisme secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Plastik biodegradable terbuat dari polimer alami. Jenisnya antara lain polyhidroksialkanoat acid (PHA) dan poli-asam amino yang berasal dari sel bakteri; polylactic acid (PLA) yang merupakan modifikasi asam laktat hasil perubahan zat tepung/pati oleh mikroorganisme; dan poliaspartat sintesis yang dapat terdegradasi. Bahan dasar plastik berasal dari selulosa bakteri, kitin, kitosan, atau tepung yang terkandung dalam tumbuhan, serta beberapa material plastik atau polimer lain yang terdapat di sel tumbuhan dan hewan.

Di Indonesia, plastik biodegradabel yang mudah dikembangkan adalah polylactic acid (PLA) karena plastik ini berbahan dasar zat tepung/pati. Pati di dapatkan dari sumber karbohidrat, di Indonesia banyak diperoleh sumber karbohidrat seperti singkong, kentang, beras, dan tanaman lainnya penghasil karbohidrat sehingga pengembangan plastik PLA berpotensi besar di Indonesia.

 Polylactic acid (PLA) berasal dari proses esterifikasi asam laktat yang diperoleh dengan cara fermentasi oleh bakteri dengan menggunakan substrat pati atau gula sederhana.  PLA memiliki sifat tahan panas, kuat, dan merupakan polimer yang elastis.

Dalam proses pembuatan Polylactic acid terdapat lima langkah rangkaian proses utama, diantaranya

 (1) Ekstraksi pati;

 (2) Hidrolisis pati menjadi glukosa, hidrolisis adalah pemecahan kimiawi suatu molekul karena       pengikatan air sehingga menghasilkan molekul-molekul yang lebih kecil, hidrolisis ini dapat dilakukan dengan enzim maupun asam.; 

  (3) Fermentasi asam laktat, glukosa yang dihasilkan pada tahap hidrolisis digunakan sebagai bahan fermentasi asam laktat yang dilakukan oleh bakteri asam laktat (bakteri yang dapat menghasilkan asam laktat melalui fermentasi terdiri atas empat genus, yaitu Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, dan Sterptococcus).;

 (4) Esterifikasi dan pembentukan polimer, asam laktat yang terbentuk melalui fermentasi kemudian di esterifikasi. Kinetika reaksi dari pembuatan PLA  dapat ditingkatkan dengan penggunaan zink oksida dan suhu tinggi (135 °C, 6 jam) dilanjutkan dengan pembukaan cincin Lactide dan polymerisasi.;

 (5) Pencetakan dan pembentukan, pembentukan dilakukan sebagaimana halnya proses pencetakan plastik sintetik karena bio-plastik PLA mempunyai juga sifat-sifat mekanis yang mirip dibandingkan plastik sintetik, terutama dengan polystyren.

Plastik biodegradable berbahan dasar tepung (PLA) dapat didegradasi bakteri pseudomonas dan bacillus yang memutus rantai polimer menjadi monomer-monomernya. Senyawa-senyawa hasil degradasi polimer selain menghasilkan karbon dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain yaitu asam organik dan aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Plastik berbahan dasar tepung aman bagi lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik tradisional membutuhkan waktu sekira 50 tahun agar dapat terdekomposisi alam, sementara plastik biodegradable dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat.

Hasil degradasi plastik ini dapat digunakan sebagai makanan hewan ternak atau sebagai pupuk kompos. Plastik biodegradable yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia berbahaya. Kualitas tanah akan meningkat dengan adanya plastik biodegradable, karena hasil penguraian mikroorganisme meningkatkan unsur hara dalam tanah. Sifat penting dari PLA adalah kemampuannya terdegradasi secara biologis di dalam tanah. 

PLA terdegradasi melalui dua  tahap, yaitu  : tahap degradasi/fragmentasi dan  tahap biodegradasi.  Degradasi  plastik  terjadi  karena  panas,  air,  dan  sinar  matahari menghasilkan  fragmen-fragmen  polimer.  Plastik sintetik  tidak mengalami biodegradasi,  tetapi hanya mengalami degradasi sehingga masih meninggalkan residu. Polylactic acid juga memiliki sifat-sifat yang mendukung untuk dijadikan kemasan baik pangan maupun non pangan karena memiliki sifat pembatas (barrier) yang baik terutama untuk kelembaban dan uap air, selain itu kelebihannya lagi jika digunakan khususnya sebagai kemasan pangan. Asam laktat atau Polylactic acid masuk kedalam Golongan GRAS (Generally Recognize As Safe), sehingga terjamin aman  dari migrasi bahan-bahan berbahaya dari kemasan. 

Penggunaan plastik biodegradable sangat berpengaruh terhadap lingkungan, ini juga membantu mengurangi penggunaan minyak bumi, gas alam dan sumber mineral lain yang keberadaannya semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui. Kedepannya diharapkan Indonesia dapat mengembangkan plastik biodegradable yang berasal dari pati, mengingat di Indonesia banyak diperoleh sumber karbohidrat sebagai sumber pati.

Biodegradasi pada dasarnya proses transfer elektron . Biologi energi diperoleh melalui oksidasi bahan dikurangi. enzim mikroba mengkatalisasi transfer elektron. Elektron akan dihapus dari organik substrat untuk menangkap energi yang tersedia melalui proses oksidasi. Elektron bergerak melalui pernapasan atau transfer elektron rantai (jalur metabolisme) terdiri dari serangkaian senyawa ke terminal akseptor elektron . Sebagian besar dari mikroba penduduk di tanah tergantung pada oksigen sebagai terminal akseptor elektron untuk metabolisme. Hilangnya oksigen menginduksi perubahan dalam kegiatan ini dan komposisi mikroba tanah populasi. Anaerobik fakultatif organisme (yang dapat menggunakan oksigen ketika hadir atau dapat beralih ke alternatif akseptor elektron, seperti nitrat dan sulfat, dalam ketiadaan oksigen) dan organisme anaerobik wajib menjadi dominan ketika oksigen tidak tersedia, namun aerobik biodegradasi biasanya lebih efisien (Stevens, 2002).

Dari artikel yang saya lihat dari sebuah sumber ini, muncul permasalahan saya yaitu : 
.Plastik biodegradable berbahan dasar tepung (PLA) dapat didegradasi bakteri pseudomonas dan bacillus yang memutus rantai polimer menjadi monomer-monomernya, bila komponen penyebab degradasi terjadi kurang memadai seperti musim penghujan sehingga kurangnya panas dan sinar matahari,hal apa yang terjadi pada degradasi oleh bakteri pseudomonas dan bacillus ini?? dan bagaimana dengan kualitas maupun kuantitas kompos yang dihasilkan dari hasil biodegradasinya,apakah terjadi peningkatan atau sebaliknya?

Keasaman turunan asam karboksilat

Dalam kimia organik, turunan asam karboksilat adalah kelompok senyawa organik yang memiliki gugus karbonil dan memiliki sebuah atom elektronegatif (oksigen, nitrogen atau halogen yang terikat pada atom karbon karbonil). Turunan senyawa karboksilat berbeda dengan keton dan aldehida yang memiliki gugus karbonil tapi tidak terikat dengan atom elektronegatif. Keberadaan atom elektronegatif ini menyebabkan perubahan signifikan pada reaktivitas senyawa ini. Kelompok-kelompok senyawa yang termasuk turunan asam karboksilat adalah: Asam karboksilat,Ester,Amida,Asil halida,Anhidrida asam .

Dalam tulisan kali ini akan dibahas adalah asam asetat.

 Asam asetat adalah asam yang terdapat dalam cuka makan. Kadar asam asetat yang terdapat dalam cuka makan sekitar 20-25%. Asam asetat murni, yang disebut asam asetat glasial, merupakan cairan bening tak berwarna, berbau sangat tajam, membeku pada 16,6 derajat Celsius, membentuk Kristal yang menterupai es atau kaca.

Asam asetat , asam etanoat atau asam cuka memiliki rumus empiris C2H4O2 . Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH3-COOH, CH3COOH, atau CH3CO2H.

Asam asetat dapat dibuat dari oksidasi etanol karena pengaruh berbagai jenis bakteri seperti acetobacter. Cara ini masih dipakai hingga kini (penerapan bioteknologi konvensional) untuk membuat asam asetat encer untuk cuka makan. Bahan yang digunakan ialah anggur atau sari buah lain. Sebagian besar asam asetat dibuat dengan mengalirkan uap etanol yang telah dicampur dengan udara melalui katalis.

Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H + dan CH 3 COO-.

Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. Di rumah tangga, asam asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air. Dalam setahun, kebutuhan dunia akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1.5 juta ton per tahun diperoleh dari hasil daur ulang, sisanya diperoleh dari industri petrokimia maupun dari sumber hayati.

Keasaman

Atom hidrogen (H) pada gugus karboksil (−COOH) dalam asam karboksilat seperti asam asetat dapat dilepaskan sebagai ion H⁺ (proton), sehingga memberikan sifat asam. Asam asetat adalah asam lemah monoprotik dengan nilai pK_a=4.8. Basa konjugasinya adalah asetat (CH₃COO⁻).  Sebuah larutan 1.0 M asam asetat (kira-kira sama dengan konsentrasi pada cuka rumah) memiliki pH sekitar 2.4.

 

Dimer siklis

 

Dimer siklis dari asam asetat, garis putus-putus melambangkan ikatan hidrogen.

Struktur kristal asam asetat menunjukkan bahwa molekul-molekul asam asetat berpasangan membentuk dimer yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Dimer juga dapat dideteksi pada uap bersuhu 120 °C. Dimer juga terjadi pada larutan encer di dalam pelarut tak-berikatan-hidrogen, dan kadang-kadang pada cairan asam asetat murni. Dimer dirusak dengan adanya pelarut berikatan hidrogen (misalnya air). Entalpi disosiasi dimer tersebut diperkirakan 65.0–66.0 kJ/mol, entropi disosiasi sekitar 154–157 J mol^–1 K^–1. Sifat dimerisasi ini juga dimiliki oleh asam karboksilat sederhana lainnya.

Permasalahannya adalah  :  

   

Atom hidrogen (H) pada gugus karboksil (−COOH) dalam asam karboksilat seperti asam asetat dapat dilepaskan sebagai ion H⁺ (proton), sehingga memberikan sifat asam, dan kita ketahui juga bahwa Asam asetat adalah asam lemah monoprotik dengan nilai pK_a=4.8

 Sebuah asam monoprotik adalah sebuah asam yang hanya dapat melepaskan satu ion hidrogen per molekul dalam larutan. Lawan dari asam monoprotik adalah asam poliprotik, yang dapat melepaskan lebih dari satu ion hidrogen per molekul. Dalam kimia organik, istilah ini umumnya merujuk kepada asam karboksilat yang mengandung sebuah gugus karboksil.

1. Apakah bisa asam yang hanya dapat melepaskan satu ion hidrogen per molekul  dalam larutan seperti pada asam asetat kita buat menjadi  dapat melepaskan lebih dari satu ion hidrogen per molekul , bila bisa bagaimana caranya ?
2. Asam asetat adalah asam lemah monoprotik dengan nilai pK_a=4.8 dan Asam kuat adalah asam yang terionisasi 100% dalam larutan sedangkan  Asam lemah tidak terionisasi seluruhnya ketika asam lemah tersebut dilarutkan dalam air,  apakah bisa asam asetata yang merupakan asam lemah menjadi dapat terlarut semuanya? apa alasannya?