ACARA V

ESTERIFIKASI

( ETIL ASETAT DAN METIL ASETAT )

A. Tujuan

Tujuan praktikum acara V Esterifikasi adalah sebagai berikut:

1. Mendapatkan etil asetat dengan cara esterifikasi asam asetat dan etanol

dengan katalis asam sulfat dilanjutkan destilasi.

2. Mendapatkan metil asetat dengan cara esterifikasi asam asetat dan metanol

dengan katalis asam sulfat dilanjutkan destilasi.

3. Menghitung densitas yang diperoleh dari destilasi (etil asetat dan metil

asetat).

B. Tinjauan Pustaka

1. Tinjauan Bahan

Metanol merupakan bahan dasar senyawa formaldehid (formalin)

merupakan senyawa yang digunakan sebagai pengawet mayat atau

spesimen biologi. Metanol juga digunakan sebagai bahan baku untuk

mensintesis senyawa lain seperti metil butirat (senyawa pemberi aroma

apel). Selain campuran metanol dan bensin menghasilkan bahan bakar

yang memilki nilai oktan yang tinggi dengan efisiensi pembakaran yang

lebih tinggi. Meskipun banyak manfaatnya, metanol bersifat toksik

(beracun). Dalam jumlah yang sedikit (15 ml), metanol dapat

menyebabkan kebutaan. Dalam jumlah yang banyak (100-200 ml)

metanol dapat menyebabkan kematian (Sutresna, 2007).

Asam asetat yaitu suatu komoditas industri kimia yang sangat

penting. Penggunaan yang utama bahan kimia ini yaitu dalam industri

ester asetik. Ester asetik dibentuk dengan reaksi antara asam asetat

dengan suatu unsur yangmengandung gugus –OH. Asam asetat juga

digunakan sebagai fungisida dan sebagai bahan pelarut untuk banyak

campuran organik. Asam asetat juga digunakan sebagai fungisida dan

sebagai bahan pelarut untuk banyak campuran organik. Asam asetat juga

digunakan sebagai bahan-bahan farmasi dan pembuatan asetik anhidrida.

Aspirin dibentuk dari reaksi antara asam asetat dan asid salisilat. Cara

yang paling populer dalam pembuatan asam asetat adalah melalui

karbonilasi metanol (Riyanto, 2006).

Asam karboksilat tidak dapat segera diubah menjadi anhidrat,

tetapi asam dikarboksilat dapat langsung diubah menjadi anhidrat dengan

dipanaskan pada suhu tinggi. Ini adalah reaksi dehidrasi karena molekul

air hilang dari asam dikarboksilat. Perlakuan asam karboksilat ditambah

alkohol dengan keberadaan katalis asam membentuk ester. Reaksi ini

disebut dengan esterifikasi Fischer. Reaksi ini adalah setimbang.

Dipindah ke kanan menggunakan sisa alkohol atau dengan membuang air

yang terbentuk. Berdasarkan prinsip Le Chatelier’s mekanisme

esterifikasi Fischer melibatkan dua langkah rutin dari subtitusi asil

nukleofilik (Smith, 2011).

Asam asetat pada suhu yang tidak terlalu tinggi memperlihatkan

massa relatif yang cukup besar (120), yaitu dua kali lebih besar dari

massa molekul relatil CH3COOH. Hal ini disebabkan pada asam alkanoat

terdapat ikatan hidrogen yang cukup kuat. Kekuatan ini berbentuk uap

asam asetat yang merupakan gabungan dua molekul asam asetat

(Suyatno et al, 2004).

Tujuan penggunaan katalis asam sulfat pada esterifikasi adalah

hanya sedikit tetesan asam pekat perlu ditambahkan ke suatu campuran

alkanol dan asam alkanoat untuk mengkatalis reaksi. Jika asam sulfat

pekat ditambahkan dalam jumlah banyak, katakanlah 5% sampai 10%

dari volume reaksi, asam sulfat tersebut akan memiliki efek yang penting

pada posisi keseimbangan. Asam sulfat pekat adalah dehydrating agent,

karena itu, memiliki ikatan yang kuat dengan air. Jika ada banyak asam

sulfat, akan menggeser posisi keseimbangan ke kanan oleh air yang

terserap. Alkohol + asam ↔ ester + air. Hal ini meningkatkan yield ester.

Walaupun demikian menggunakan banyak asam sulfat merupakan

pemborosan, tidak ekonomis dan menyulitkan pemisahan ester dari

campuran reaksi (Setyawardhani, 2005).

2. Tinjauan Teori

Alkohol pada umumnya jika bereaksi dengan asam dapat

membentuk ester dan air, dengan persamaan reaksi umum:

CnH2n+ 1OH + HR CnH2n+ 1 R + H2O

R adalah sisa asam organik

Contoh :

CH3CH2OH + CH3COOH asam sulfat CH3COOCH2CH3 + H2OEtanol Asam Asetat Etil Asetat Air

CH3OH + CH3COOH asam sulfat CH3COOCH3 + H2O Metanol Asam Asetat Metil Asetat Air

(Pringgomulyo, 1980).

Jika asam karboksilat dan alkohol dan katalis asam (biasanya HCl

atau H2SO4) dipanaskan, terdapat kesetimbangan ester dan air. Proses ini

dinamakan esterifikasi Fischer, yaitu berdasarkan Emil Fischer,

kimiawan organik abad 19 yang mengembangan metode ini. Walaupun

reaksi ini adalah reaksi kesetimbangan, dapat juga digunakan untuk

membuat ester dengan hasil yang tinggi dengan menggeser

kesetimbangan ke kanan. Hal ini dapat untuk dicapai dengan beberapa

teknik (Hart, 1983).

Reaksi esterifikasi adalah penukaran gugus ester pada molekul

trigliserida, baik dalam satu molekul maupun antar molekul trigliserida.

Proses ini biasanya dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat lemak atau

minyak. Proses esterifikasi memungkinkan untuk merubah lemak padat

(misalnya lemak inti sawit) menjadi bentuk cair (minyak) dan sebaliknya.

Esterfikasi dilakukan dengan cara mereaksikan monogliserida dengan

molekul trigliserida sehingga terjadi penukaran ester atau gugus asli.

Prinsipnya adalah monogliserida dibuat dengan cara mencampurkan

minyak, gliserol, dan natrium metoksida sebagai katalisator sebanyak 0,1

% dari berat minyak. Campuran kemudian dipanaskan pada suhu 190-

250°F (87,7-121°C) pada kondisi udara yang lembab sampai tercapai

keseimbangan reaksi. Katalisator lalu dipisahkan dan hasil reaksi tadi

didinginkan sehingga diperoleh kadar monogliserida yang tinggi

(Purwaningsih, 2007).

Salah satu sifat kimia asam karboksilat adalah bereaksi dengan

alkohol membentuk ester, yang disebut esterifikasi. Reaksi esterifikasi

memerlukan katalisator asam sulfat pekat karena asam tersebut bersifat

menarik molekul air yang dihasilkan pada proses esterifikasi. Reaksi

esterifikasi adalah reaksi kesetimbangan yang sesuai dengan hukum

keseimbangan agar reaksi bergeser ke arah produk dengan bantuan

H2SO4 pekat sehingga salah satu hasil reaksi harus segera diambil atau

dikurangi (Suyatno et al, 2004).

Etil asetat merupakan senyawa yang dihasilkan dari pertukaran

gugus hidroksil pada asam karboksilat dengan gugus hidrokarbon yang

terdapat pada etanol. Etil asetat seringkali disintesis dengan mengunakan

katalisator cair berupa asam sulfat. Penggunaan katalisator asam sulfat

dapat menghasilkan konversi yang cukup tinggi yaitu dapat mencapai

98%. Marchetti dan Errazu (2008) meneliti esterifikasi asam lemak bebas

dengan alkohol dengan katalisator asam sulfat (Nuryoto, 2008).

Konversi tertinggi diperoleh pada suhu 55°C, rasio alkohol : asam

lemak bebas 6 : 13, dan konsentrasi katalisator 2,2% massa yaitu sebesar

96%. Tetapi penggunaan asam sulfat sebagai katalisator mempunyai

beberapa kelemahan antara lain, unit pengolahan limbah mempunyai

beban semakin besar dengan adanya asam sulfat yang tidak terpisahkan

dalam pemurnian dan tingkat korosifitas yang tinggi pada peralatan

(Nuryoto, 2008).

Esterifikasi asam karboksilat dengan alkohol merupakan kategori

terkenal reaksi cair, fase ini cukup penting dalam industri karena

kepentingan praktis besar produk ester organik. Produk-produk ester

termasuk lingkungan pelarut ramah, rasa, obat-obatan, plastik, monomer

polimerisasi dan emulsifier dalam makanan, kosmetik dan industri kimia.

Baru-baru ini, yang menyebabkan berkembangnya minat dalam sintesis

ester adalah karena kegunaan besar yang ditunjukkan oleh mono alkil

ester rantai panjang sebagai bahan bakar untuk mesin diesel. Esterifikasi

dapat berlangsung tanpa menambahkan katalis karena keasaman lemah

dari asam karboksilat sendiri. Tapi reaksi sangat lambat dan

membutuhkan beberapa hari untuk mencapai kesetimbangan pada

kondisi reaksi yang khas. Entah asam mineral homogen, seperti H2SO4,

HCl atau HI, atau asam padat heterogen, seperti sebagai berbagai resin

sulfonat, telah terbukti dapat secara efektif mengkatalisis reaksi. Katalis

pada dasarnya mempromosikan protonasi oksigen karbonil pada

kelompok karboksilat, sehingga mengaktifkan serangan nukleofilik oleh

alkohol untuk membentuk tetrahedral menengah. Disproporsionasi

menengah ini kompleks akhirnya menghasilkan ester (Liu et al, 2005).

Ester merupakan kelas yang penting dari bahan kimia. Ester

memiliki aplikasi dalam berbagai bidang seperti pelarut, plastik, farmasi

dan intermediet. Esterifikasi asam asetat dengan etanol telah dipelajari

secara luas, terutama karena penggunaan industrinya (Kirbaslar, 2001).

C. Metodologi

1. Alat

a. Labu leher tiga

b. Pengaduk

c. Kompor

d. Pipet tetes

e. Pipet volume

f. Propipet

g. Gelas ukur

h. Termometer

i. Neraca analitik

j. Piknometer

k. Alat ukur waktu

l. Destilator

m. Soxhlet

n. Magnetic stirrer

2. Bahan

a. Asam asetat (CH3COOH)

b. Etanol (C2H5OH)

c. Asam sulfat pekat (H2SO4)

d. Metanol (CH3OH)

e. Aquades

3. Cara Kerja

a. Etil Asetat

Menyiapkan peralatan esterifikasi

25 mL asam asetat dan 75 mLetanol

Dimasukkan ke dalam labu leher tiga

Diaduk dengan stirrer

20 tetes asam sulfat pekat

Ditamput destilat sebanyak 30 mL

Didestilasi larutan tersebut pada suhu 71°C

Ditambahkan pada labu leher tiga dan dipanaskan sampai suhu 71°C selama 2 jam

Ditimbang dan dihitung dari destilatnya menggunakan piknometer

b. Metil Asetat

Dimasukkan ke dalam labu leher tiga

Diaduk dengan stirrer

20 tetes asam sulfat pekat

Ditamput destilat sebanyak 30 mL

Didestilasi larutan tersebut pada suhu 65°C

Ditambahkan pada labu leher tiga dan dipanaskan sampai suhu 55°C selama 2 jam

Ditimbang dan dihitung dari destilatnya menggunakan piknometer

25 mL asam asetat dan 75 mL metanol

Menyiapkan peralatan esterifikasi

D. Hasil dan PembahasanTabel 5.1 Esterifikasi Etil Asetat dan Metil Asetat

Destilat

Piknometer (gram)

Volume (mL)

atau (cm3)

massa (gram

)

ρ (g/mL)

atau (g/ cm3)

Warna Aroma

Etil 16,7 25,5 22,3 0,8745Bening (tidak

berwana)

Menyengat

(seperti balon tiup)

Metil 16,2 24,9 21,8 0,8755Bening (tidak

berwana)

Menyengat

(seperti balon tiup)

Sumber : Laporan sementaraEsterifikasi adalah pembentukaan ester dengan mereaksikan alkohol

dan asam karboksilat dengan katalis asam. Reaksi ini juga sering disebut

esterifikasi Fischer. Ester adalah suatu senyawa yang mengandung gugus -

COOR dengan R dapat berbentuk alkil maupun aril. Suatu ester dapat

dibentuk dengan reaksi esterifikasi berkatalis asam. Reaksi esterifikasi

merupakan reaksi reversible. Reaksinya adalah sebagai berikut:

(Hart, 1983).

Dalam praktikum acara V esterifikasi dilakukan percobaan esterifikasi

dengan bahan etil dan metil yang direaksikan dengan asam asetat dengan

katalis asam sulfat. Reaksinya adalah sebagai berikut:

Reaksi Esterifikasi Etil Asetat

CH3CH2OH + CH3COOH asam sulfat CH3COOCH2CH3 + H2O

Etanol Asam Asetat Etil Asetat Air

Reaksi Esterifikasi Metil Asetat

CH3OH + CH3COOH asam sulfat CH3COOCH3 + H2O

Metanol Asam Asetat Metil Asetat Air

Prinsip kerja soxhlet adalah salah satu metode ekstraksi

(pemisahan/pengambilan) yang menggunakan pelarut yang selalu baru dalam

mengekstraknya sehingga terjadi ektraksi yang kontinyu dengan adanya

jumlah pelarut konstan yang juga dibantu dengan pendingin balik

(kondensor). Prinsip pada destilasi adalah pemisahan dua zat atau lebih yang

mempunyai perbedaan titik didih. Zat yang memiliki titik didih rendah akan

cepat terdestilasi daripada zat yang bertitik didih tinggi. Uap zat yang bersifat

volatil dan memiliki titik didih yang rendah akan masuk ke dalam pipa pada

kondensator (terjadi proses pendinginan) sehingga akan turun berupa tetesan-

tetesan yang turun ke dalam penampung  atau disebut juga destilat. Menurut

Gamayel (2011) alat ekstraksi soxhlet menggunakan prinsip evaporasi dan

kondensasi dalam pelarut. Menurut Ketaren (1986) ekstraksi dengan alat

soxhlet merupakan cara ekstraksi yang efisien, karena pelarut yang digunakan

dapat diperoleh kembali.

Pada praktikum acara V esterifikasi ini didapatkan destilat yaitu etil

asetat dan metil asetat dengan cara esterifikasi untuk etil asetat menggunakan

asam asetat dan etanol dengan katalis asam sulfat sedangkan untuk metil

asetat menggunakan asam asetat dan metanol dengan katalis asam sulfat. Hal

pertama yang dilakukan dalam percobaan ini adalah menimbang massa

piknometer kosong untuk setiap percobaan. Pada destilat etil asetat massa

piknometer yang digunakan adalah 16,7 gram. Piknometer diberi aquades lalu

ditimbang lagi, didapatkan hasil untuk piknometer kosong seberat 16,7 gram,

setelah diberi aquades menjadi 42,2 gram. Selanjutnya menghitung massa

aquades pada piknometer dengan cara mengurangkan massa piknometer

dengan aquades dikurangi dengan massa piknometer kosong, massa aquades

untuk etil asetat yang pertama adalah 25,5 gram. Untuk menghitung densitas

etil asetat menggunakan rumus massa destilat dibanding volume

aquades/volume destilat, dari perhitungan didapatkan massa destilat sebesar

22,3 gram dan volume aquades/volume destilat (volume aquades=volume

destilat) adalah sebesar 25,5 mL atau 25,5 cm3. Sehingga didapatkan hasil

untuk etil asetat memiliki densitas sebesar 0,8745 g/cm3, nilai densitas yang

didapat dari praktikum ini tidak beda jauh dengan nilai densitas sebenarnya

yaitu 0,897 g/cm³. Secara teori, etil asetat memiliki densitas sebesar 0,897

g/cm³. Adanya sedikit perbedaan dikarenakan perbedaan pembulatan. Warna

etil asetat adalah bening dengan aroma menyengat seperti balon tiup.

Pada destilat metil asetat massa piknometer yang digunakan adalah

16,2 gram, piknometer diberi aquades lalu ditimbang lagi, didapatkan hasil

untuk piknometer kosong seberat 16,2 gram setelah diberi aquades menjadi

41,1 gram. Selanjutnya menghitung massa aquades pada piknometer dengan

cara mengurangkan massa piknometer dengan aquades dikurangi dengan

massa piknometer kosong, massa aquades untuk metil asetat adalah24,9

gram. Untuk menghitung densitas etil asetat menggunakan rumus massa

destilat dibanding volume aquades/volume destilat, dari perhitungan

didapatkan massa destilat sebesar 21,8 gram dan volume aquades/volume

destilat (volume aquades=volume destilat) adalah sebesar 24,9 mL atau 24,9

cm3. Sehingga didapatkan hasil densitas metil asetat adalah 0,8755 g/cm³.

Nilai densitas yang didapat dari praktikum ini tidak beda jauh dengan nilai

densitas sebenarnya yaitu 0,932 g/cm³. Secara teori, metil asetat memang

memiliki densitas sebesar 0,932 g/cm³. Adanya sedikit perbedaan

dikarenakan perbedaan pembulatan. Warna metil asetat adalah bening dengan

aromalebih menyengat seperti balon tiup.

Faktor-faktor yang mempengaruhi besar rendemen atau hasil dalam

percobaan ini, yaitu densitas etil dan metil asetat antara lain massa

piknometer, massa destilat dan volume destilat. Massa piknometer digunakan

untuk menghitung atau mencari massa aquades dan massa destilat. Sedangkan

massa destilat dan volume destilat digunakan untuk menghitung densitas

destilat (etil asetat dan meti asetat) dengan cara membandingkannya.

Dalam percobaan kali ini, hasil yang didapatkan tidak jauh berbeda

dengan teori, atau bisa juga disebut percobaan ini memuktikan teori yang

sudah ada. Densitas etil asetat dan metil asetat yang didapatkan tidak berbeda

jauh dengan teori, sedikit perbedaan yang terjadi dikarenakan perbedaan

dalam pembulatan saja. Selain itu, aroma dari ester yang dihasilkan dalam

percobaan beraroma wangi, menyengat seperti balon tiup, hal tersebut juga

sesuai dengan teori bahwa salah satu sifat ester yang terkenal adalah

beraroma wangi.

Piknometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur nilai

massa jenis atau densitas fluida. Piknometer terbuat dari kaca,

bentuknya menyerupai botol parfum atau sejenisnya. Prinsip kerja piknometer

yaitu dengan mengetahui berapa massa sample yang akan di tentukan berat

jenisnya dalam volume piknometer yang terisi penuh, biasanya volume

piknometer yang banyak digunakan 10 ml dan 25 ml dan nilai volume ini

valid pada temperatur ruangan yang tertera pada piknometer tersebut.

Menurut Johan (2009) pengukuran kerapatan (densitas) dapat menggunakan

piknometer dengan prinsip Archimedes.

E. Kesimpulan

Berdasarkan rangkaian percobaan acara V Esterifikasi dapat ditarik

kesimpulan sebagai berikut :

a. Etil asetat didapat dengan cara esterifikasi asam asetat (CH3COOH) dan

etanol (CH3CH2OH) dengan katalis asam sulfat (H2SO4). Reaksinya

sebagai berikut:

CH3CH2OH + CH3COOH → CH3COOCH2CH3 + H2O

b. Densitas etil asetat 0,8745 g/cm³. Hasil ini tidak berbeda jauh dengan

densitas secara teori yaitu 0,897 g/cm³.

c. Metil asetat didapat dengan cara esterifikasi asam asetat (CH3COOH) dan

metanol (CH3OH ) dengan katalis asam sulfat (H2SO4). Reaksinya sebagai

berikut:

CH3OH + CH3COOH → (CH3)2COO + H2O

d. Densitas metil asetat 0,8755 g/cm³. Hal ini tidak berbeda jauh dengan

densitas secara teori yaitu 0,932 g/cm³.

DAFTAR PUSTAKA

Gamayel, Adhes et al. 2011. Analisis Rendemen Minyak Jarak dengan Variasi Ukuran Serbuk pada Metode Pelarutan dan Kelayakan sebagai Bahan Bakar Relatif. Jurnal Logic, Vol. 11, No. 3. November 2011, 137-141. Jakarta-Bali.

Hart, Harold. 1983. Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat Edisi Keenam. Erlangga. Jakarta.

Johan, Akmal. 2009. Karakterisasi Sifat Fisik dan Mekanik Bahan Refraktori -Al2O3 Pengaruh Penambahan TiO2. Jurnal Penelitian Sains. Volume 12 Nomer 2(B) 12207. Palembang.

Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI Press. Jakarta.

Kirbaslar, S. Ismail et al. 2001. Esterification of Acetic Acid with Ethanol Catalyzed by an Acidic Ion-Exchange Resin. Journal Turk J Engin Environ Sci. 25 (2001), 569 - 577. Istanbul.

Liu, Yijun et al. 2005. Effect of Water on Sulfuric Acid Catalyzed Esterification.Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 245 (2006) 132–140. Clemson.

Nuryoto. 2008. Studi Kinerja Katalisator Lewatit Monoplus s-100 pada Reaksi Esterifikasi antara Etanol dan Asam Asetat. Jurnal Rekayasa Proses, Vol. 2, No. 1, 2008 : 24 – 27. Banten.

Pringgomulyo, Satoyo, et al. 1980. Kimia Umum. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Jakarta.

Purwaningsih, Eko. 2007.Cara Pembuatan tahu dan Manfaat Kedelai. Ganeca Exacta. Jakarta.

Riyanto. 2006. Produksi Asam Asetat dari Etanol dengan Cara Elektrolisis. Jurnal Logika, ISSN: 1410-2315 Vol. 3, No. 2, Juli 2006. Hal 61-69. Yogyakarta.

Setyawardhani, Dwi Ardiana et al. 2005. Kinetika Reaksi Esterifikasi Asam Formiat Dengan Etanol Pada Variasi Suhu Dan Konsentrasi Katalis. Jurnal Ekuilibrium, Vol. 4, No. 2, Desember 2005 : 64 – 70. Surakarta.

Smith, Janice Gorzynski. 2011. Organic Chemistry: Third Edition. MC Graw Hill. Hawai.

Sutresna, Nana. 2007. Cerdas Belajar Kimia. Grafindo. Jakarta.

Suyatno et al. 2004. Kimia. Grasindo. Jakarta.

LAMPIRAN

Perhitungan:

1. Etil

a. Massa piknometer (mp) = 16,7 gram

b. Massa aquades (ma)

ma = ( mp + a ) - mp

= 42,2 - 16,7

= 25,5 gram

c. Va = maρair

= 25,5

1

= 25,5 mL

Karena Va = Vd, maka Vd (volume destilasi) adalah sebesar 25,5 mL

d. Massa destilasi (md)

Diketahui massa piknometer ditambah massa destilasi adalah sebesar 39

gram

( mp + d ) = 39 gram

md = ( mp + d ) + mp

= 39 – 16,7

= 22,3 gram

e. Densitas destilasi (ρ)

ρd = mdVd

= 22,325,5

= 0,8745 g/mL => 0,8745 g/cm3

2. Metil

a. Massa piknometer (mp) = 16,2 gram

b. Massa aquades (ma)

ma = ( mp + a ) - mp

= 41,1 - 16,2

= 24,9 gram

c. Va = maρair

= 24,9

1

= 24,9 mL

Karena Va = Vd, maka Vd (volume destilasi) adalah sebesar 24,9 mL

d. Massa destilasi (md)

Diketahui massa piknometer ditambah massa destilasi adalah sebesar 38

gram

( mp + d ) = 38 gram

md = ( mp + d ) + mp

= 38 – 16,2

= 21,8 gram

e. Densitas destilasi (ρ)

ρd = mdVd

= 21,824,9

= 0,8755 g/mL => 0,8755 g/cm3

Gambar 5.1 Labu Leher Tiga Gambar 5.2 Alat Destilasi

Gambar 5.3 Destilat Etil Asetat Gambar 5.4 Soxhlet

KIMIA ORGANIK

ACARA V ESTERIFIKASI

KELOMPOK 3 :

AGNES TITAH M (H0912004)

ANTONIUS YOSEF BANINDRA (H0912015)

AZMINADATUL AISAH (H0912022)

DIKA K (H0912039)

FRANSISKA PUTERI (H0912056)

CANDRA (H1912003)