PEMBAHASAN SOAL OSP KIMIA No 6

PEMBAHASAN ESSAY no 6.  

SOAL OLIMPIADE SAINS KIMIA (PROPINSI) 2013

by Elizabeth TJahjadarmawan

SOAL 6.  SENYAWA ORGANIK

Suatu senyawa organik A mengandung karbon 66,7%, hidrogen 11,1%, dan oksigen 22,2% (persen massa).  Data spektrum massa senyawa A menunjukkan massa molekul senyawa ini adalah 72.

a.  tentukan rumus molekul senyawa A.

Langkah pertama kita menentukan Rumus empiris senyawa:

C                      :           H                     :           O

66,7/12           :           11,1/1             :           22,2/16

5,558               :           11,1                 :           1,3875

4                      :           8                      :           1

RE = (C₄H₈O)n = 72

Lalu mencari RM atau rumus molekul senyawa:

(C₄H₈O)n = 72

n= 1 maka RM = RE = C₄H₈O

Ketika senyawa A diteteskan ke dalam larutan 2,4 dinitrofenilhidrazine ternyata membentuk endapan berwarna jingga.

b.  Tuliskan gugus fungsi dalam senyawa A yang bertanggung jawab terhadap terbentuknya endapan jingga dengan 2,4 dinitrofenilhidrazine.

Gugus fungsi aktif yang bertanggung jawab adalah gugus karbonil 

( C = O) dalam hal ini bisa aldehida atau keton.

c.   Gambarkan tiga struktur senyawa isomer A yang mengandung gugus fungsi tsb pada (b).

Tiga struktur isomer yang mungkin adalah:

Butanal (gugus aldehida)

2 butanon    (gugus keton)

2 metil propanal (gugus aldehida)

Senyawa A dapat disintesis dari senyawa B dengan cara oksidasi.  Salah satu isomer dari senyawa A memberikan hasil negatif terhadap reagen Bordwell-Wellman (reagen K₂Cr₂O₇ dalam asam) sedangkan kedua isomer lainnya mengubah warna jingga reagen Bordwell-Wellman menjadi larutan berwarna kehijauan.  Salah satu isomer senyawa A juga memberikan hasil uji positif terhadap uji iodoform (mereaksikan senyawa dengan I₂ dalam larutan NaOH), sedangkan kedua isomer lainnya memberikan hasil negatif.

d.  Gambarkan ketiga isomer B yang dapat menghasilkan isomer-isomer A pada (c)

Ketiga isomer B adalah:

Isomer pertama adalah 1 butanol karena 1 butanol dioksidasi menghasilkan butanal.

Isomer kedua adalah 2 butanol karena 2 butanol dioksidasi menghasilkan 2 butanon.

Isomer ketiga adalah 2 metil propanol karena 2 metil propanol dioksidasi menghasilkan 2 metil propanal.

e.  Tuliskan reagen apa yang digunakan untuk konversi senyawa B menjadi A?

Reagennya adalah K₂Cr₂O₇ (berwarna orange) dalam suasana asam.  Uji positif ditandai dengan berubahnya warna orange menjadi hijau karena terbentuknya ion Cr (III).

f.  Tuliskan reaksi antara isomer A dengan reagen Bordwell-Wellmann yang menunjukkan hasil uji positif.

Butanal (gugus aldehida) + K₂Cr₂O₇ / H⁺ à asam butanoat + Cr³⁺ (aq)

2 metil propanal (gugus aldehida) + K₂Cr₂O₇ / H⁺ à asam 2 metil propanoat + Cr³⁺ (aq)

g.  Tuliskan reagen dan reaksi yang dapat membedakan ketiga isomer A

Reagen yang membedakan adalah pereaksi iodoform (I₂/NaOH) dan  K₂Cr₂O₇ / H⁺

h.  Gambarkan struktur isomer B yang menghasilkan senyawa isomer A yang memberikan hasil uji Bordwell-Wellman negatif.

2 butanon + + K₂Cr₂O₇ / H⁺ à tidak bereaksi

Jadi isomer B yang negatif adalah 2 butanol.

i.  Gambarkan struktur senyawa A yang memberikan hasil uji positif terhadap uji iodoform.

Uji iodoform positif untuk gugus:

Alkohol: CH₃CH R (OH) 

"R" bisa berupa sebuah atom hidrogen atau sebuah gugus hidrokarbon (misalnya, sebuah gugus alkil).

Jika "R" adalah hidrogen, maka akan dihasilkan alkohol etanol, CH₃CH₂OH.

· 

 Etanol merupakan satu-satunya alkohol primer yang menghasilkan reaksi triiodimetana (iodoform).

· 

   Jika "R" adalah sebuah gugus hidrokarbon, maka dihasilkan alkohol sekunder. Banyak alkohol sekunder yang dapat menghasilkan reaksi triiodometana, tetapi semuanya memiliki sebuah gugus metil terikat pada karbon yang memiliki gugus -OH.

·  

  Tidak ada alkohol tersier yang bisa mengandung gugus ini karena tidak ada alkohol tersier yang bisa memiliki sebuah atom hidrogen terikat pada karbon yang memiliki gugus -OH. Tidak ada alkohol tersier yang dapat menghasilkan reaksi triiodometana (iodoform).

Gugus Aldehida dan keton positif terhadap Iodoform dengan bentuk CH3 (C=O) R

"R" bisa berupa sebuah atom hidrogen atau sebuah gugus hidrokarbon (misalnya, sebuah gugus alkil).

Jika "R" adalah hidrogen, maka diperoleh aldehid etanal, CH₃CHO.

· 

 Etanal merupakan satu-satunya aldehid yang dapat menghasilkan reaksi triiodometana.

· 

   Jika "R" adalah sebuah gugus hidrokarbon, maka diperoleh keton. Banyak keton dapat menghasilkan reaksi ini, tetapi semua keton tersebut memiliki sebuah gugus metil pada salah satu sisi ikatan rangkap C=O. Keton-keton ini dikenal sebagai metil keton.

Jadi isomer A yang positif adalah 2 butanon karena merupakan metil keton.

j.  Gambarkan struktur senyawa produk reaksi antara senyawa A pada (i) dengan hidroksilamin.

Hidroksilamin (NH₂-OH) digunakan untuk memurnikan keton dan aldehida.  Reaksi akan menghasilkan senyawa oksim yang mengendap.

Reaksi NH₂OH dengan aldehyde atau ketone menghasilkan sebuah senyawa oksim dengan rumus umum:

R₂C=O + NH₂OH (HCl atau NaOH) → R₂C=NOH + NaCl +  H₂O

Atau:

CH₃ – C=O

              I

              CH₂-CH₃    +   NH₂-OH  + H ⁺   à    CH₃- C= N –OH   +  H₂O

                                                                                                    I

                                                                                                    CH₂-CH₃

k.  Tuliskan mekanisme reaksi umum reaksi antara senyawa yang dapat memberikan hasil uji positif terhadap reagen uji iodoform.

Lihat gambar berikut:

l.  Senyawa A mendidih pada 79,6 ^o C sedangkan pentana C₅H₁₂ yang memiliki massa molekul realtive sama, mendidih pada 36,3 ^o C.  Jelaskan faktor apa yang menyebabkan perbedaan titik didih tsb.

Isomer atau senyawa dengan jumlah Mr relatif sama yang memiliki titik didih berbeda tentu karena strukturnya berbeda.  Hidrokarbon rantai panjang memiliki ikatan antar molekul melalui gaya Van der Waals (non dipol-non dipol) bahkan karena ikatan intramolekulnya adalah non polar maka cenderung gaya London yang mendominasi.  Ikatan ini relatif lemah sehingga hanya perlu sedikit energi untuk memutuskan ikatan antar molekulnya.  Akibatnya titik didihnya lebih rendah.  

Sedangkan Senyawa A dengan gugus karbonil atau alkohol bersifat lebih polar (ada atom Oksigen yang bersifat elektronegatif kuat) maka ikatan antar molekulnya lebih kuat (ingat di sini ikatan dipol-dipol). Akibatnya titik didih relatif lebih tinggi.

Jelas faktor yang mempengaruhi adalah selain perbedaan Mr, struktur senyawa namun juga adanya atom yang bersifat elektronegatif yang akan memberi sifat kepolaran senyawa.