Bahan Ajar Proses Industri Kimia II - 104

E S T E R I F I K A S I

A. PENGERTIAN

Esterifikasi adalah proses atau reaksi pembentukan ester. Dalam esterifikasi tidak

ada perbedaan antara zat yang diesterifikasi dengan pengesterifikasi.

Arti sempit: reaksi antara asam organik dengan alkohol

B. ZAT-ZAT PEREAKSI

Zat-zat yang turut ambil bagian dalam esterifikasi dapat dikelompokkan sebagai

berikut :

1. Alkohol + asam organik

Sedapat-dapatnya dipakai asam yang pekat supaya ionisasi jadi H+ sukar.

H pembentuk H2O berasal dari alkohol sedang OH berasal dari asam.

Bukti bahwa H berasal dari alkohol dan OH berasal dari asam.

a. Dipakai isotop O18 yang radioaktif

b. Alkohol diganti dengan thioalkohol

Bila asam melepas OH, alkohol melepas H terjadi H2O

Bila asam melepas H, thioalkohol melepas HS tidak terjadi H2S

R O H + H O C - R’ R’ C – O R + H2O

oO

C6H5C – OH + HO18

CH3 C6H5C – O18

CH3 + H2O

O O

CH3C – OH + HS CH2 CH3 CH3C – SC2H5 + H2O

O O

Bahan Ajar Proses Industri Kimia II - 105

Mekanisme:

O Bila terjadi resonansi pada : R C – OH, maka atom C kelebihan elektron. O R

Ada 2 kemungkinan:

- Bila alkohol >> keluar OH- yang dengan H+ membentuk H2O

terjadi esterifikasi

- Bila alkohol << OR keluar

2. Alkohol + turunan asam organik seperti: ester, anhidride, khloride, amida, nitril

3. Proses adisi antara senyawa jenuh dan tidak jenuh

4. Alkohol + asam anorganik

C. TERMODINAMIKA

ROH + H O C - R1 R1 C - O R + H2O

Ikatan yang pecah :

O – H Ikatan yang terbentuk sama dengan yang pecah,

C = O sehingga dengan perhitungan tenaga ikat,

Ikatan yang terbentuk Panas reaksi ≈ 0.

O – H Tetapi karena adanya pengaruh lain,

C = O mungkin panas reaksi ≠ 0

O O

R’ C R’C R’C :O:H

H O RH :O: R

:O: H:O: H

:O::O: :O:

+

+

R’ C – OR + OH R’ C : O : H + H+

OH- + H

+ H2O

O :O:

:O:

R

Bahan Ajar Proses Industri Kimia II - 106

1. Pengaruh suhu terhadap penyempurnaan/penggeseran reaksi tidak begitu ada

karena panas reaksinya kecil.

2. Pereaksi berlebihan, disini alkohol berlebihan.

3. Pengusiran salah satu hasil (air atau ester).

a. Penyulingan biasa: bila zat yang ambil bagian titik didihnya air.

Misalnya : pembuatan glicerid dari glycerol dan asam stearat (titik didih )

Dipermudah dengan: - Penghampaan

- Penambahan inert

b. Penyulingan azeotrop

Misalnya: esterifikasi asam acetat + etanol → etyl acetat + air

Campuran azeotrop: ester, air, alkohol.

Etyl acetat mudah membentu k campuran azeotrop. Bila disuling maka

sebagai distilat ester dan yang tertinggal adalah H2O.

Pada amil acetat, campuran azeotrop/amil acit + air + amil alkohol, titik

didihnya adalah 94,8 oC

c. Secara kimia tidak banyak dilakukan.

D. KINETIKA REAKSI

Usaha mempercepat reaksi:

r = k [alkohol][asam] ; [ ] : gmol/L

1. Konsentrasi besar

Cara: asam yang dipakai pekat

alkohol yang dipakai ≈ 100%

2.

a. Memperbesar A

- Fase cair pengadukan

- Fase gas aliran turbulen

Pada titik didih larutan – pengadukan harus sebaik-baiknya

Bahan Ajar Proses Industri Kimia II - 107

b. Tenaga aktivasi (E), ditentukan oleh jenis zat

Asam:

Adanya cabang memperlambat reaksi

Adanya ikatan rangkap dalam rantai memperlambat reaksi

Adanya inti aromatis juga memperlambat reaksi

Jadi E dipengaruhi oleh struktur asam/alkohol

Maka E diperkecil dengan pemakaian katalisator, yaitu senyawa

bersifat asam.

C+, maka R O H mudah melekat dengan memakai elektron bersama-sama.

Karena alkoholnya banyak, maka yang mudah lepas H+ dan OH- menjadi H2O.

E. KEGUNAAN

Esterifikasi banyak digunakan dalam industry, misalnya dalam pembuatan

a. Etil asetat

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O

Pada akhir reaksi pembuatan etil asetat ditambah etanol untuk mengikat asam

asetat yang masih ada. Ester yang terbentuk terusir keluar.

R C R C :O:H R C :O:H

R’ O H R’ :O: H

H+

X-

:O: H:O: H

:O: H +

:O:

R C :O:H R C + H2O + H+ + X

-

R’ :O: H

:O: H :O:

:O: R

Bahan Ajar Proses Industri Kimia II - 108

b. Amil asetat

C5H11OH + CH3COOH H

+

CH3COOC5H11 + H2O

Berdasarkan campuran azeotrop yang diperoleh dapat dihitung air yang keluar.

campuran azeotrop C5H11OH; CH3COOC5H11 dan H2O, banyak sekali

mengandung air, yang cepat keluar. Makin dipakai asam yang encer.

c. Inter esterifikasi dari minyak

Reaksi ini dipercepat dengan katalisator Na, K.

Bekerja di bawah titik beku dari ester yang jenuh. Karena Na, K reaktif dan

peka, maka minyak harus bebas dari gas-gas dan air. maka sebelum dipakai

dikeringkan dulu, dengan dipanaskan lalu dihampakan (untuk mengusir air dari

gas-gas) baru diolah.

Mula-mula minyak dipanasi, kemudian dihilangkan dari gas dan air dengan

vacuum dryer. Kemudian didinginkan sampai di atas titik cair. Aliran K dan Na

dimasukkan ke mixer bersama minyak. Kemudian dilewatkan cooler lagi supaya

suhu mendekati suhu kristalisasi. Di dalam kristalisator terjadi pembekuan

minyak jenuh. Dari kristalisator diidinginkan dalam cooler, kemudian dimatikan

yaitu dengan menambahkan CO2 dan H2O, menghasilkan Na2CO3 dan K2CO3.

Kemudian minyak dipisah dalam centrifuge menjadi minyak jenuh dan tidak

jenuh. Katalisator setelah dimatikan dapat dipakai sebagai bahan sabun.

d. Cellulose Xanthat

Cellulose xanthat adalah ester dalam nama perdagangannya RAYON.

Cellulose + CS2 + NaOH C = S

Na

O Cellulose

C = S

Na

O Cellulose

Cellulose (rayon)H2O + H2SO4

hidrolisa

Bahan Ajar Proses Industri Kimia II - 109

Reaksi sempurna memerlukan waktu yang cukup lama (24 jam). Cellulose

xanthat berupa cairan dialirkan ke dalam suatu alat yang dinamakan spinnert

(alat yang mempunyai lubang-lubang sangat halus, sehingga cellulose xanthate

keluar sebagai benang-benang halus, kemudian ditarik dan digulung, kemudian

dipintal dinamakan rayon. Cellulose didapat dari pulp dari kayu dicampur

dengan kapas.

e. Glyseril trinitrat.

Glyseril trinitrat dipakai sebagai bahan peledak. Oleh karena itu harus berhati-

hati. Reaksi antara Glyserol dengan asam nitrat sangat eksotermik, maka panas

harus dihilangkan sebaik-baiknya. Suhu reaksi harus rendah dan zat penitrat

harus kuat, misalnya HNO3 + H2SO4. H2SO4 sebagai penyerap air sehingga

menghasilkan Glyseril trinitrat dan asam. asam harus dinetralkan dengan basa

yang tidak kuat, supaya panas yang timbul tidak besar, maka dipakai Na2CO3

bukan NaOH. Glyseril trinitrat dicuci dengan air supaya bebas asam. Kemudian

diserap dengan bahan yang porous, misalnya tanah diatome.

CH – OH + 3HNO3 CHONO2 + 3H2O-5oC

CH2 - OH

CH2 - OH

CH2ONO2

CH2ONO2