UJIAN AKHIR SEMESTER

MATAKULIAH         : KIMIA ORGANIK FISIK

SKS                             : 3 SKS

DOSEN                      : Dr. Syamsurizal

WAKTU                     : Kamis Jam 09.00 WIB sd Jumat Jam 16.00 WIB

ANGGOTA KELOMPOK : 
Ernilawati S ( F1C111015 ) : kontribusi soal no.1&2

                                              
Prangky Ramos (F1C111017) : kontribusi soal no.5&4

                                             
 Olivia Stephani (F1C111040) : kontribusi soal no.4&5

                                             
 Lenny Theresia (F1C111041) : kontribusi soal no.2&1

PETUNJUK          : ANDA BOLEH MENGERJAKAN SOAL INI SECARA KELOMPOK, BUATLAH KELOMPOK MAKSIMAL 4 ORANG. TULIS SUMBANGAN PIKIRAN DARI MASING-MASING ANGGOTA KELOMPOK DALAM MENJAWAB SOAL INI. ANGGOTA KELOMPOK YANG TIDAK BERKONTRIBUSI TIDAK PERLU DIMASUKKAN DALAM KELOMPOK. JAWABAN MASING-MASING KELOMPOK TIDAK BOLEH SAMA BILA DITEMUKAN SAMA MAKA SUDAH DIPASTIKAN ANDA AKAN GAGAL. JAWABAN DISERAHKAN KE UNJA PASAR  PALING LAMBAT HARI JUMAT TGL 24 JAM 16.00 DALAM BENTUK SOFTCOPY. SELAIN ITU SETIAP ANDA WAJIB MEMASUKKAN JAWABAN DI BLOG MASING-MASING.

1   1. Sebagai orang kimia, anda tentu mengenal TNT, yaitu bom yg banyak digunakan dalam medan perang. Kalau senyawa ini dibuat Jelaskan bagaimana cara mengontrol laju reaksi dan sekaligus mengontrol termodinamikanya. Kemukakan pula pendekatan kimia untuk mengendalikan kemungkinan terjadinya ledakan.

Jawab : Trinitrotoluena (TNT, atau Trotyl) adalah hidrokarbon beraroma menyengat berwarna kuning pucat yang melebur pada suhu 354 K (178 °F, 81 °C). Trinitrotoluena adalah bahan peledak yang digunakan sendiri atau dicampur, misalnya dalam Torpex, Tritonal, Composition B atau Amatol. TNT dipersiapkan dengan nitrasi toluene C₆H₅CH₃; rumus kimianya C₆H₂(NO₂)₃CH₃, dengan penamaan secara IUPAC 2,4,6-trinitrotoluene.

Ada beberapa aspek yang harus diperhatikan dalam mengontrol laju reaksi dan sekaligus termodimikanya. Diantaranya :

A.     Suhu, Pada suhu yang semakin tinggi akan semakin mempercepat reaksi. Meningkatnya suhu akan memperbesar energi kinetik molekul reaktan. Oleh karena itu, gerakan antar molekul reaktan akan semakin acak sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan antar molekul akan semakin besar.Akibatnya tumbukan yang efektif akan mudah tercapai dan energi aktivasi akan mudah terlampaui.

2     B. Konsentrasi reaktan, terhadap laju reaksi dapat dijelaskan dengan menggunakan teori tumbukan. Semakin tinggi konsentrasinya berarti semakin banyak molekul dalam setiap satuan luas ruangan; dengan demikian tumbukan antar molekul akan semakin sering terjadi. Semakin banyak tumbukan yang terjadi, berarti kemungkinan untuk menghasilkan tumbukan yang efektif akan semakin besar sehingga reaksi berlangsung lebih cepat.

3       C. Memperhatikan luas permukaan, semakin banyak tempat terjadinya tumbukan antar partikel zat yang bereaksi sehingga laju reaksi akan semakin meningkat juga.

     D. Tekanan, Pada reaksi kimia, peningkatan tekanan dapat meningkatkan laju reaksi. Jika tekanan meningkat, maka volumenya akan berkurang sehingga konsentrasi reaktan akan meningkat (konsentrasi berbanding terbalik dengan volume)

    Jika volumenya berkurang, maka memungkinkan bertambahnya jumlah tumbukan yang terjadi karena setiap molekul menjadi lebih berdekatan jaraknya.

E.      Katalis, Suatu katalis mungkin dapat terlibat dalam proses reaksi atau mengalami perubahan selama reaksi berlangsung, tetapi setelah reaksi itu selesai maka katalis akan diperoleh kembali dalam jumlah yang sama.Katalis dapat mempengaruhi laju reaksi. Jalur reaksi yang ditempuh tersebut mempunyai energi aktivasi ( Ea ) yang lebih rendah daripada jalur reaksi yang ditempuh tanpa katalis.

      Pendekatan kimia untuk mengendalikan kemungkinan terjadinya ledakan adalah dengan memperhatikan aspek-aspek diatas. Ketika reaktan masih dalam jumlah besar reaksi dibiarkan saja,karena reaksi akan berlangsung dengan sendirinya. Namun ketika reaktan telah berkurang kita bisa memaksimalkan beberapa aspek. Seperti menaikkan suhu, agar energi kinetik dari molekul-molekul tersebut akan meningkatkan tumbukan antar molekul.

2   2.  Reaksi-reaksi radikal bebas lazimnya sukar dikontrol untuk mendapatkan suatu produk tunggal dalam jumlah banyak. Kemukakan apa saja upaya yang dapat anda lakukan untuk mengendalikan laju propagasi reaksi, berikan contoh reaksinya.

Jawab : Laju reaksi pada proses propagasi dipengaruhi oleh konsentrasi monomer, konsentrassi radikal rantai dan konstanta laju reaksi propagasi. Laju propagasi yang besar dapat dikendalikan dengan memperkecil konsentrasi monomer dan konsentrassi radikal rantai. Laju propagasi reaksi juga daapat dikendalikan dengan antioksidan yang bertugas melawan radikal bebas. Antioksidan  mengubah radikal bebas yang tidak stabil ke dalam bentuk yang stabil sehingga rantai radikal bebas akan terhenti dan mngehentikan pula proses oksidasi.

3  3.Soal ini khusus dijawab oleh teman sdr yang mengatakan bahwa pembentukan karbon-karbon terjadi melalui reaksi radikal bebas. Berikan contoh kongkrit sekurang-kurangnya tiga jenis reaksi kimia pembentukan karbon melalui reaksi radikal bebas.

     

     4. Buatlah senyawa 3-metil heksanol dengan menggunakan senyawa etana sebagai bahan dasar.

Jawab : C₂H₆ + C₅H₁₂  ^KMnO₄      CH₃-CH₂-CH-CH₂-CH₂-CH₂ - OH + MnO₂ + KOH

            Menurut pendapat kelompok kami, 3-metil heksanol dapat dibuat dari etana ditambah dengan pentana yang kemudian dioksidasi dengan kalium permanganat .

5   

  5.Jelaskan peran Kimia Organik Fisik dalam menjelaskan kemudahan suatu senyawa organik mengalami sublimasi. Berikan contoh senyawa organiknya.

Jawab : Seperti yang kita ketahui, kimia organik fisik adalah cabang ilmu yang ikut serta mempelajari sifat-sifat perubahan bentuk pada zat kimia seperti halnya menyublim, mencair, membeku, mendidih dan lain-lainnya, kali ini akan dibahas tentang penyubliman. Sublimasi adalah perubahan wujud dari padat ke gas tanpa mencair terlebih dahulu. Pada tekanan normal, kebanyakan benda dan zat memiliki tiga bentuk yang berbeda pada suhu yang berbeda. Pada kasus ini transisi dari wujud padat ke gas membutuhkan wujud antara. Namun untuk beberapa antara, wujudnya bisa langsung berubah ke gas tanpa harus mencair. Ini bisa terjadi apabila tekanan udara pada zat tersebut terlalu rendah untuk mencegah molekul-molekul ini melepaskan diri dari wujud padat.

Contoh senyawa organik yang mengalami sublimasi seperti :

        I₂, S, AS, AS₂O₃ , klorida dari logam-logam Hg, Ag, Al dan sebagainya.

Sublimasi yang terjadi sebenarnya hanya dapat terjadi jika tekanan uap parsial dari senyawa itu lebih rendah dari pada tekanan titik berkaki 3, misalnya pada naftalena yang mempunyai titik berkaki 3 79⁰ dan tetapan keseimbangan 179 mm hg, jika di panaskan perlahan-lahan dibawah 179⁰ naftalena akan menguap tanpa meleleh terlebih dahulu dengan demikian penguapan akan berjalan terus sehingga padatan hilang.

     Ikatan Karbon Tunggal

Atom C Primer adalah atom C yang berikatan dengan 1 atom C yang lain

    Dari contoh ikatan karbon diatas dapat disebutkan bahwa  ikatan yang pertama yang dinamakan dengan ikatan tunggal atom karbon (C-C), dimana terjadinya ikatan tunggal atom karbon (C-C) karena hanya mengikat 1 atom karbon saja. 

Sebuah ikatan karbon - karbon adalah ikatan kovalen antara dua atom karbon,  bentuk yang paling umum adalah ikatan tunggal : . Obligasi terdiri dari dua elektron , satu dari masing-masing dua atom . Ikatan karbon - karbon tunggal adalah ikatan sigma dan dikatakan terbentuk antara satu hibridisasi orbital dari masing-masing atom karbon . Dalam etana , orbital sp3 adalah hibridisasi orbital , tetapi ikatan tunggal terbentuk antara atom karbon dengan hibridisasi lain memang terjadi ( misalnya sp² ke sp² ). Bahkan, atom karbon dalam ikatan tunggal tidak perlu dari hibridisasi yang sama.

Ikatan karbon dengan karbon ada tiga yaitu ikatan tunggal, ikatan rangkap dua danikatan rangkap tiga. Untuk contoh bisa dilihat di tabel bawah ini.

Jenis Ikatan Karbon dengan Karbon

Rantai karbon pada senyawa karbon

Ikatan antara karbon dengan karbon yang lain dalam jumlah yang banyak, maka akan membentuk seperti rantai, sehingga dinamakan rantai karbon. Untuk jenis rantai karbon terbagi menjadi 2 macam, yaitu rantai karbon lurus dan rantai karbon bercabang. Untuk contoh bisa dilihat di bawah ini :

Pada sintesis organik reaksi pembentukan ikatan C-C dapat dibuktikan pada reaksi kondensasi aldol

Kondensasi aldol

Kondensasi aldol adalah sebuah reaksi organik antara ion enolat dengan senyawakarbonil , membentuk β-hidroksialdehida atau β-hidroksiketon dan diikuti dengandehidrasi, menghasilkan sebuah enon terkonjugasi.

Bagian pertama reaksi ini adalah sebuah reaksi aldol, sedangkan bagian kedua reaksi ini adalah reaksi dehidrasi. Dehidrasi dapat diikuti oleh dekarboksilasi ketika terdapat sebuah gugus karboksil yang aktif. Produk adisi aldol dapat didehidrasi via dua mekanisme, yakni mekanisme enolat yang menggunakan basa kuat dan mekanisme enol yang menggunakan katalis asam.


Pertanyaan : Mengapa ikatan tunggal dibedakan dengan ikatan rangkap?

Gugus Pergi dan Gugus Tetangga

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).

Bentuk umum reaksi ini adalah

Nu: + R-X → R-Nu + X:

Dengan Nu menandakan nukleofil, : menandakan pasangan elektron, serta R-X menandakan substrat dengan gugus pergi X. Pada reaksi tersebut, pasangan elektron dari nukleofil menyerang substrat membentuk ikatan baru, sementara gugus pergi melepaskan diri bersama dengan sepasang elektron. Produk utamanya adalah R-Nu. Nukleofil dapat memiliki muatan listrik negatif ataupun netral, sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif.

Contoh substitusi nukleofilik adalah hidrolisis alkil bromida, R-Br, pada kondisi basa, dimana nukleofilnya adalah OH⁻ dan gugus perginya adalah Br^-.

R-Br + OH⁻ → R-OH + Br⁻

Reaksi substitusi nukleofilik sangat umum dijumpai pada kimia organik, dan reaksi-reaksi ini dapat dikelompokkan sebagai reaksi yang terjadi pada karbon alifatik, atau pada karbon aromatik atau karbon tak jenuh lainnya (lebih jarang).

REAKSI SUBSTITUSI

Reaksi substitusi adalah reaksi dimana atom, ion, atau gugus menggantikan atom, ion, atau gugus lainnya. Karbon ujung suatu alkil halida bermuatan positif parsial

Contoh : .. ∂+ .. ∂- .. ..

HO:ˉ + CH3CH2 - :Br: → CH3CH2-OH+:Br:ˉ

¨ ¨ ¨ ¨

Halida disebut gugus pergi ( leaving group ). Halida merupakan gugus pergi yang baik karena ion – ion ini merupakan basa yang sangat lemah. Beda halnya dengan OH¯ yang merupakan basa kuat, sehingga OH¯ bukan gugus pergi yang baik.

Fˉ basa yang lebih kuat dari ion halida lainnya, ikatan C-F lebih kuat C-X, sehingga F bukan gugus pergi yang baik. Jadi halida yang merupakan gugus pergi yang baik adalah Cl, Br, dan I.

Nukleofil ( Nuˉ )

Nukleofil merupakan spesi yang menyerang suatu alkil halida dalam reaksi substitusi atau spesi yang tertarik ke pusat positif ( basa lewis ).

Contoh : OHˉ, CH3Oˉ, H2O, CH3OH, CH3NH3

Kebanyakan nukleofil adalah anion, namun beberapa molekul polar yang netral dapat bertindak sebagai nukleofil. Molekul netral tersebut mempunyai pasangan elektron menyendiri yang digunakan untuk membentuk ikatan sigma.

Elektrofil ( E+)

Elektrofil merupakan spesi apa saja yang tertarik ke suatu pusat negatif ( asam lewis )

Contoh : H+, ZnCl2

PARTISIPASI OKSIGEN SEBAGAI GUGUS TETANGGA

Contoh partisipasi oksigen ialah pada substitusi basa dari 1,2-klorohidrin menghasilkan 1,2-diol dengan konfigurasi yang tidak berubah.

Serangan awal dilakukan oleh basa pada pembentukan anion alkoksida, dilanjutkan dengan serangan internal oleh RO- dan menghasilkan epoksida dengan inversi konfigurasi pada C*. Atom karbon ini selanjutnya menjalani reaksi SN2 oleh serangan OH-, dengan inversi konfigurasi yang kedua pada C*. Anion alkoksida yang kedua ini mengabstraksi proton dari pelarut untuk membentuk produk 1,2-diol dengan konfigurasi yang sama dengan substrat. 
Contoh lain dari partisipasi oksigen sebagai gugus tetangga ialah pada hidrolisis anion 2-bromopropanoat dengan konsentrasi OH- yang rendah, juga diperoleh hasil dengan konfigurasi yang tidak berubah. Kecepatan reaksi tidak bergantung dari konsentrasi OH-, dan mekanismenya ialah :

PARTISIPASI NITROGEN SEBAGAI GUGUS TETANGGA

Partisipasi nitrogen sebagai gugus tetangga dapat terjadi dalam bentuk aminanya, seperti reaksi substitusi senyawa amina di bawah ini :

kinetika reaksi diatas merupakan reaksi orde satu. Kecepatan reaksi tergantung hanya pada konsentrasi substrat tapi tidak pada nukleofiliknya. Hal ini mengherankan, dimana substitusi nukleofilik atom karbon primer SN2 kecepatan reaksinya tergantung pada konsentrasi substrat dan nukleofilik. Tetapi dengan adanya partisipasi gugus tetangga mengakibatkan kecepatan reaksinya hanya bergantung kepada konsentrasi substratnya saja.

Pertanyaan :

Nu: + R-X → R-Nu + X:

 Pada reaksi diatas, mengapa x disebut gugus pergi ?