Asam Karboksilat

BAB I

PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang

Asam karboksilat cukup banyak ditemukan atau diperoleh secara alami. Dalam kehidupan sehari-hari kita cukup akrab dengan asam cuka atau asam asetat sebagai penyedap makanan. Sutau asam karboksilat adalah suatu senyawa organik yang mengandung gugus karboksil –COOH. Gugus karboksil mengandung sebuah gugus karboksil dan gugus hidroksil; antar-aksi dari kedua gugus ini mengakibatkan suatu kereaktifan kimia yang unik untuk asam karboksilat.

Sifat kimia yang paling menonjol dari asam karboksilat adalah keasamannya. Dibandingkan dengan asam mineral seperti HCl dan HNO₃ (Pka sekitar 1 atau lebih rendah), asam karboksilat adalah asam lemah.

1.2         Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui sifat-sifat dari asam dikarboksilat.

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

          Senyawa yang mengandung gugus karboksil (karbonil dan hidroksil) dinamakan asam karboksilat, rumus umumnya R-CO₂H. Gugus karboksil dapat juga menempel pada cincin benzena. Jika dua asam karboksilat terdapat pada suatu molekul, senyawa itu dinamakan asam dikarboksilat. Karena kebanyakan turunan asam karboksilat terjadi dari penggantian gugus hidroksil, dikembangkan nama-nama khusus untuk sebagian molekul, R-C=O. Gugus COR diberi nama umum asil (Petrucci, 1999).

            Asam asetat sekitar 10¹¹ atau seratus ribu juta kali lebih asam dibandingkan etanol.

                                       

Satu-satunya perbedaan pada strukturnya ialah penggantian gugus CH₂ (pada etanol) oleh gugus karbonil. Namun, atom karbon karbonil membawa muatan positif yang cukup besar. Muatan ini membuatnya jauh lebih mudah untuk menempatkan muatan negatif pada atom oksigen disebelahnya, yang memang beginilah yang terjadi jika kita mengionkan proton dari gugus hidroksil. Pada ion etoksida, muatan negatif dilokalisasi pada satu atom oksigen. Sebaliknya, pada ion asetat, muatan negatif dapat didelokalisasi melalui resonansi (Hart,2003).

      Gugus karboksil (COOH) mengandung gugus karbonil (C=O) dan gugus hidroksil (-OH) sekaligus. Seperti halnya alkohol, asam menjalani pengikatan hidrogen antarmolekul. Asam karboksilatberbeda dengan alkohol dari segi derajat kemudahan melepaskan ion hidrogen yang diberikannya dalam larutan berair. Kekuatan asam karboksilat bergantung pada keelektronegatifan gugus R dalam RCOOH. Asam karboksilat termasuk asam lemah bila dibandingkan dengan asam anorganik seperti asam klorida dan asam sulfat, tetapi senyawa ini termasuk asam kuat bila dibandingkan dengan golongan senyawa organik lainnya (Stanley, 1992).

Suatu molekul asam karboksilat mengandung gugusan –OH dan dengan sendirinya membentuk ikatan hidrogen dengan air. Karena adanya ikatan hidrogen, maka asam karbosilat yang mengandung atom karbon 1 sampai 4 dapat bercampur dengan air. Asam karboksilat yang mempunyai atom karbon lebih banyak kebanyakan sebagian dalam air. Asam karboksilat juga juga membentuk ikatan hidrogen dengan asam karboksilat lainnya, dimana terjadi dua ikatan hidrogen antara dua gugus karboksil. Dalam larutan yang tidak mempunyai ikatan hidrogen, asam karboksilat berada sebagai sepasang molekul yang bergabung disebut “dimer” (Usman, 2013).

Titik didih asam karboksilat relatif tinggi dibandingkan titik didih alkohol, aldehida, dan keton dengan bobot molekul yang kira-kira sama. Misalnya, asam formiat mendidih 23^oC lebih tinggi dari pada etanol, meskipun bobot molekul keduanya sama. Titik didih asam-asam karboksilat yang sama disebabkan oleh ikatan hidrogen antarmolekul antara dua molekul. Asam akrboksilat mempunyai gugus karboksil, –CO₂H, terdiri dari gugus karbonil (–CO–)  dan satu gugus hidroksil (–OH) (Keenan, 1992).

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1     Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah tabung reaksi, pembakar gas, tutup gabus, penangas es, pipa bengkok serta standar dan klem.

       Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah asam oksalat, asam tartarat, FeCl₃, resorsinol, H₂SO₄, lart.KMnO₄(e), garam Rochella, lart.AgNO₃, NH₄OH(e), CuSO₄, NaOH 8N, CaCl₂(p), dan lart.air kapur. 

3.2     Cara Kerja

3.2.1. Identifikasi Warna

Disediakan tabung reaksi 3 buah, diisi masing-masing tabung dengan larutan asam sitrat, asam tartarat dan air. Kemudian, dimasukkan 3 tetes larutan FeCl₃ ke dalam masing-masing tabung. Dibandingkan warna larutan ketiga tabung tersebut pada dasar yang putih.

3.2.2. Uji asam tartarat

Ditambahkan resorsinol 10 kali asam tartarat ke dalam 1 mL asam tartarat dan dikocok. Didinginkan pada penangas es, ditambahkan asam sulfat pekat melalui dinding tabung tetes demi tetes dan dijaga jangan sampai larutan bercampur. Dibiarkan tabung beberapa menit, bila tidak terbentuk cincin, dikocok perlahan-lahan, bila masih tidak timbul warna, dipanaskan tabung perlhan-lahan dan jangan sampai mendidih. Diamati warna yang terjadi.

3.2.3. Uji sebagai reduktor

a.         Dimasukkan 2 mL larutan asam tartarat ke dalam tabumg reaksi. Kemudian ditambahkan dengan 1 tetes larutan KMnO₄, diamati perubhan yang terjadi. Diulangi percobaan dengan asam sitrat.

b.        Dimasukkan 2 mL larutan garam rochella ke dalam tabumg reaksi. Kemudian ditambahkan 4 mL larutan AgNO₃ dan NH₄OH(e) secukupnya. Selanjutnya dipanaskan tbung reaksi di dalam penangas air yang mendidih. Diamati perubahan yang terjadi.

c.         Dimasukkan 2 mL larutan asam sitrat ke dalam tabung reaski. Kemudian dinetralkan dengan larutan NaOH encer lalu ditambahkan beberapa tetes larutan AgNO₃. Dilarutkan endapan yang terbentuk dengan larutan NH₄OH (e) secukupnya. Dipanaskan tabung reaksi ke dalam penangas air yang mendidih. Dididihkan larutan dalam tabung. Dicatat setiap perubahan yang terjadi.

3.2.4. Uji asam sitrat

Dinetralkan larutan asam sitrat dengan NH₄OH(e). Ditambahkan larutan CaCl(p), diamati. Dipanaskan tabung reaksi dengan hati-hati. Dicatat pengamatannya.

3.2.5. Sifat pereduksi asam oksalat

Dimasukkan 2 mL asam oksalat ke dalam tabung reaksi. Kemudian ditambahkan dengan 3 tetes H₂SO₄ dan 1 tetes KMnO₄. Dicatat perubahan yang terjadi. Selanjutnya dibasahi kertas saring dengan KMnO4 dan dicuci dengan larutan asam oksalat. Dicatat hasilnya.

3.2.6.  Dekomposisi asam oksalat     

Dimasukkan 3 mL asam oksalat ke dalam tabung reaksi. Kemudian ditambahkan dengan 3 mL H₂SO₄ (e), ditutup tabung dengan gabus dan dihubungkan dengan tabung reaksi lain yang berisi larutan Ca(OH)₂. Ujung dari pipa bengkok tersebut harus tercelup ke dalam larutan air kapur. Dipanaskan perlahan-lahan. Dicatat perubahan yang terjadi pada larutan air kapur.

3.2.7. Uji asam oksalat

Dimasukkan 1 mL asam oksalat ke dalam tabung reaksi. Kemudian ditambahkan larutan resorsinol 10 mL, dikocok dan didinginkan dalam penganas es. Selanjutnya, ditambahkan dengan hati-hati H₂SO₄ (p) tetes demi tetes melalui dinding tabung. Dihindari jangan sampai larutan dalam tabung terkocok. Diletakkan tabung reaksi pada rak, dibiarkan beberapa saat dan dicatat pengamatannya. Bila tidak terbentuk cincin, dikocok perlahan-lahan dan diamati.

BAB IV

DATA HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1     Data Hasil Pengamatan

Tabel 4.1 Data hasil pengamatan

No.	Reaksi	Pengamatan
1.	Identifikasi Warna -   Asam sitrat + FeCl3 -   Asam tartarat + FeCl3 -   Air + FeCl3	Warna kuning lebih pekat Warna kuning sedikit pudar Warna kuning pudar
2.	Uji asam tartarat Asam tartarat + resorsinol + H2SO4	Terbentuk cincin coklat
3.	Uji sebagai reduktor -    Asam sitrat + KMnO4 -    Asam tartarat + KMnO4	Larutan menjadi bening Larutan menjadi bening
4.	Uji Asam Sitrat Asam sitrat + NH4OH + CaCl2	Terbentuk endapan putih
5.	Sifat pereduksi asam oksalat -       Asam oksalat + H2SO4 + KMnO4 -       Kertas saring dibasahi dengan KMnO4 dan dicuci dengan asam oksalat	Larutan menjadi bening Kertas saring menjadi bening
6.	Dekomposisi asam oksalat -          Asam oksalat + H2SO4 (e) (tabung I) -          Ca(OH)2 (tabung II)	Terbentuk lapisan putih Terbentuk endapan putih
7.	Uji asam oksalat -          Asam oksalat + resorsinol + H2SO4 (p)	Terbentuk cincin coklat

4.2. Pembahasan

Asam karboksilat merupakan senyawa organik yang mengandung gugus fungsi COOH. Asam dikaboksilat adalah asam karboksilat yang memiliki 2 gugus COOH sekaligus. Diantara sifat-sifat asam dikarboksilat adalah merupakan asam lemah, titik didih dan titik leleh tinggi, dan kelarutannya bergantung pada panjangnya rantai hidrofobik (R).

Beberapa uji telah dilakukan dalam percobaan ini, dimana semua uji menghasilkan perubahan yang sesuai dengan teori. Uji identifikasi warna menghasilkan warna yang berbeda-beda yaitu reaksi asam sitrat dengan FeCl₃ menghasilkan warna paling pekat dari reaksi asam tartarat dengan FeCl₃ dan reaksi antara air dan FeCl₃. Perbedaan ini disebabkan karena asam sitrat memiliki rantai hidrofobik (R) yang lebih panjang daripada asam tartarat apalagi air. Selain itu, asam sitrat juga merupakan asam yang lebih kuat daripada asam tartarat sedangkan air bersifat netral dan tidak memiliki gugus COOH sama sekali sehingga perubahan yang terjadi pada air tidak signifikan.

Hal inilah yang membuktikan bahwa asam sitrat merupakan asam dikarboksilat yang bersifat lebih asam daripada asam tartarat.

Asam sitrat      : C₆H₈O₇

Asam tartarat   : C₆H₆O₆

Air                   : H₂O (tidak memiliki gugus COOH sama sekali)

Perubahan warna pada umumnya terjadi karena terjadinya eksitasi pada orbital d dimana elektron yang ada dalam orbital d tereksitasi dan menyerap panjang gelombang dari cahaya tampak dan pada saat elektron tersebut kembali ke orbitalnya, cahaya tampak yang telah diserap tersebut menjadi terlihat sebagai warnanya.

Selain keasaman dan rantai hidrofobiknya, sifat lain asam dikarboksilat adalah senyawa organik yang polar. Cincin coklat yang terbentuk pada uji asam tartarat dan uji asam oksalat membuktikan bahwa asam dikarboksilat ini bersifat polar. Terbentuknya cincin ini disebabkan karena adanya perbedaan kepolaran antara asam dikarboksilat dengan resorsinol. Resorsinol adalah senyawa yang bersifat nonpolar, sehingga kedua larutan yang direaksikan ini tidak dapat larut satu sama lain dan membentuk cincin. Cincin yang terbentuk berasal dari resorsinol. Selain kepolaran, perbedaan massa jenis juga menjadi penyebab terbentuknya cincin coklat pada permukaan larutan dimana massa jenis resorsinol lebih kecil daripada asam tartarat dan asam oksalat. Hal tersebut membuktikan bahwa asam dikarboksilat adalah senyawa organik yang bersifat polar.

Asam tartarat dan asam sitrat merupakan asam dikarboksilat yang dapat menjadi reduktor dimana pada reaksi asam tartarat dengan larutan KMnO₄, warna KMnO₄ (ungu) menghilang dan menjadi warna bening. Hilangnya warna larutan KMnO₄ mengindikasikan bahwa KMnO₄ tereduksi oleh asam tartarat dan asam sitrat begitu pula sebaliknya, asam tartarat dan asam sitrat teroksidasi oleh KMnO₄ dimana larutan KMnO₄ ini berfungsi sebagai oksidator kuat (pengoksidasi) sementara asam tartarat dan asam sitrat sebagai reduktor kuat. Terjadinya hal tersebut menunjukkan bahwa sifat asam dikarboksilat sebagai reduktor.

Berdasarkan uji asam sitrat, dimana larutan asam sitrat yang ditambahkan NH₄OH dan CaCl₂ menghasilkan warna bening. Namun, setelah dinaikkan suhunya terbentuk endapan pada larutan. Endapan yang dihasilkan merupakan endapan Ca dari CaCl₂. Hal ini disebabkan karena larutan CaCl₂ tidak dapat larut dalam asam sitrat, dengan kata lain, endapan dapat terbentuk karena kelarutannya lebih kecil daripada hasil kali kelarutan (Ksp < Qsp).

Untuk mengetahui sifat-sifat pereduksi asam oksalat yang juga merupakan asam dikarboksilat dilakukan dengan mereaksikan asam oksalat dengan H₂SO₄ dan KMnO₄. Asam oksalat bersifat reduktor kuat yang mampu mereduksi KMnO₄ sehingga warna KMnO₄ terlihat menghilang setelah dilakukan percampuran tersebut dan sebaliknya KMnO₄ pula mengoksidasi asam oksalat dimana KMnO₄ merupakan oksidator kuat yang dapat tereduksi oleh asam oksalat dan sekaligus mengoksidasi asam oksalat.

Penambahan H₂SO₄ hanyalah berfungsi sebagai katalis dalam uji tersebut sehingga reaksi yang dilakukan dapat lebih cepat terjadi. Persamaan reaksi yang diperoleh adalah sebagai berikut :

5C₂H₂O₄ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄    →   K₂SO₄ + MnSO₄ + 8H₂O + 10CO₂

Asam oksalat apabila ditambahkan H₂SO₄ pekat maka akan terurai menjadi CO₂ dan H₂O sehingga mampu mereduksi KMnO₄. Begitu pula halnya ketika dilakukan uji pada kertas saring, warna KMnO₄ pada kertas saring menghilang setelah ditambahkan asam oksalat.

Percobaan selanjutnya dilakukan untuk mengetahui dekomposisi asam oksalat. Larutan asam oksalat direaksikan dengan H₂SO₄ pada tabung I, kemudian dihubungkan dengan tabung II yang berisi larutan Ca(OH)₂. Setelah dilakukan pemanasan terhadap tabung, maka dapat diamati terbentuknya lapisan putih pada bagian atas larutan Ca(OH)₂ yang terdapat dalam tabung II. Lapisan ini merupakan endapan tipis yang terbentuk dari pelepasan gas H₂ dan CO₂ dari tabung I, dimana gas H₂ terikat dengan OH pada Ca(OH)₂ membentuk H₂O dan ion Ca²⁺. Ion Ca²⁺ inilah yang membuat larutan menjadi keruh.

BAB V

KESIMPULAN

            Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa :

•      Larutan asam sitrat memiliki rantai ikatan yang lebih panjang dari asam tartarat dan air,      sehingga menjadikan kepekatan warna pada larutan.
•       Asam tartarat dan asam oksalat merupakan senyawa polar, sehingga membentuk cincin coklat  ketika direaksikan dengan resorsinol yang bersifat nonpolar.
•      Asam tartarat dan asam oksalat merupakan reduktor kuat, dibuktikan dengan menghilangnya  warna larutan KMnO₄.
•     Pengujian asam sitrat menghasilkan endapan Ca²⁺, karena CaCl₂ memiliki kelarutan yang  rendah.
•        Kekeruhan warna dari percobaan dekomposisi asam oksalat diperoleh dari ion Ca²⁺

DAFTAR PUSTAKA

Hart, Harold. 2003. Kimia Organik Suatu Kuliah Sigkat Edisi Kesebelas. Terjemahan dari Organic Chemistry, oleh Suminar Setiati Achmadi. Penerbit Erlangga, Jakarta.

Keenan, Charles W.1992. Kimia untuk Universitas. Terjemahan dari General College Chemistry, oleh Aloysius Pudjaatmaka. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Petrucci, R.H. 1999. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Terjemahan dari General Chemistry Principles and Modern Application, oleh Suminar Setiati Achmadi. Penerbit Erlangga, Jakarta.

Stanley, Dennis. 1992. Pengantar Kimia Organik dan Hayati. Terjemahan dari Introduction to Organic dan Biological Chemistry, oleh Suminar Setiati Achmadi. Penerbit ITB, Bandung.

Usman, Hanapi. 2013. Kimia Organik. UNHAS. Makassar.