Path: TopS3-DissertationsEngineering Science2002

MEKANISME EKSTRAKSI DERIVATISASI SENYAWA FENOL MENGGUNAKAN PEREAKSI IOD MONOBROMIDA PADA PENENTUANNYA SECARA KROMATOGRAFI CAIRAN KINERJA TINGGI (KCKT)

Master Theses from JBPTITBPP / 2009-12-29 15:19:09
Oleh : ANI MULYASURYANI, S2 - Chemical Engineering
Dibuat : 2002-00-00, dengan 0 file

Keyword :
The phenol substitution reaction , especially halogenation, results in poly substitution if it is done in water, and monosubstitution if done in a non polar solvent.

ABSTRAK:

Penelitian berbagai metoda penentuan fenol dan turunannya (disebut senyawa fenol) dalam air dengan kromatografi cairan kinerja tinggi (KCKT) telah banyak dilakukan baik secara langsung maupun melalui derivatisasi. Penentuan secara langsung masih kurang peka dengan tingkat pemisahan yang rendah, terutama untuk senyawa fenol dengan kepolaran yang hampir sama. Untuk memperbaiki tingkat pemisahan dapat dilakukan dengan mengganti fasa diam, baik jenis maupun ukuran, serta mengubah komposisi dan jenis fasa gerak. Kepekaan dapat dinaikkan dengan mengubah detektor atau melakukan pemekatan, baik dengan ekstraksi cair-cair maupun padat-cair. Denvatisasi biasanya digabung dengan ekstraksi, sehingga dapat memperbaiki tingkat pernisahan dan menaikkan kepekaan. Beberapa pereaksi telah digunakan untuk keperluan derivatisasi senyawa fenol pada analisis secara KCKT. Pereaksi iod manobror.n:ida. (IBr), te1a12 digurrakan pada penentuan fenol total seeara spektrofotometri. Pereaksi tersebut lebih baik dari pada 4-amino antipirin. Pereaksi 4-amino antipirin tidak dapat bereaksi dengan senyawa fenol yang tersubtitusi para. Berdasarkan penelitian tersebut, pada penelitian ini telah dikaji lebih lanjut penggunaan IBr pada penentuan campuran senyawa fenol dalam air, secara KCKT. Senyawa fenol dalam air diekstraksi menggunakan pereaksi IBr claim fasa organik, kemudian ditentukan seem. KCKi. Hasil reaksi senyawa fenol dengan IBr disebut derivat senyawa fenol. Pada tahap ekstraksi, telah dipelajari mekanisme ekstraksi derivatisasi, pengaruh variabel tetap dan variabel eksperimen terhadap angka banding distribusi (D). Variabel tetap yang dipelajari adalah tetapan distribusi MD), tetapan pembentukan derivat-( Kf), dan tetapan keasaman Ka. Variabel pereobaan yang dipelajari meliputi pH, konsentrasi IBr, dan konsentrasi hidrazin suifat (N2H4•H2S04). Fasa organik yang digunakan pada penelitian ini dibatasi, yaitu karbon tetraklorida (CC14), sikloheksana (C6H12) dan kioroform (CHC13). Urutan kepolaran ketiga pelarut tersebut adalah C6H12 < CC14 < CHC13.

Reaksi fenol dengan IBr merupakan reaksi substitusi elektrofilik pada cincin benzena. Reaksi substitusi fenol terutama halogenasi akan menghasilkan polisubstitusi bila berlangsung dalam air dan monosubstitusi bila berlangsung dalam pelarut non polar. Jika senyawa fenol dalam air diekstraksi ke dalam fasa organik, menggunakan pereaksi IBr, reaksi bisa berlangsung dalam kedua fasa. Dilakukan analisis secara spektrofotometri UV, untuk mengetahui pada fasa mana reaksi lebih banyak terjadi. Selain itu, dilakukan pula penentuan struktur derivat senyawa fenol secara spektrofotometri UV, FT-IR dan 1H-NMR. Pada teknik KCKT dipelajari perubahan retensi, pemisahan dan kepekaan, baik sebelum maupun sesudah derivatisasi. Teknik KCKT yang dipelajari adalah KCKT fasa normal (kolom LiChrospher® Si-60) dan KCKT fasa terbalik (LiChrospher® RP-18) dengan detektor UV. Untuk mempermudah kajian tersebut, pada penelitian ini digunakan fenol, 4-nitrofenol, 4-kresol, 3-kresol, 2-kresol, 4-klorofenol dan 2-klorofenol sebagai senyawa fenol yang diuji. Dari hasil penelitian dapat diketahui bahwa, senyawa fenol yang terdistribusi ke dalam fasa organik, serta merta akan bereaksi dengan IBr. Adapun IBr yang terdistribusi ke dalam fasa air mengalami penguraian, dan bereaksi dengan senyawa fenol. Hasil reaksi dalam kedua fasa tersebut dapat terdistribusi dalam fasa organik. Dalam CCl4, spektrum UV dari kedua hasil reaksi tersebut mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa hasil reaksi senyawa fenol dengan IBr dalam fasa air tidak sama dengan hasil reaksinya dalam fasa organik. Dari serapan yang dihasilkan, diketahui bahwa hasil reaksi dalam fasa air tidak memberikan kontribusi yang memadai untuk mewakili senyawa fenol dalam analisis selanjutnya. Dari hasil penentuan struktur diketahui bahwa derivat senyawa fenol dengan IBr adalah senyawa monobromofenol. Dengan demikian diketahui bahwa pada proses ekstraksi, reaksi antara senyawa fenol dengan IBr lebih banyak terjadi dalam fasa organik. Dapat disimpulkan bahwa teknik ekstraksi yang lebih menguntungkan adalah ekstraksi senyawa fenol dari fasa air ke fasa organik yang mengandung IBr. Pada reaksi substitusi tersebut, gugus -Br terorientasi pada posisi orto (terhadap -OH) untuk senyawa fenol yang tersubsitusi para, dan pada posisi para untuk senyawa fenol yang tersubstitusi meta dan orto.

Berdasarkan mekanisme ekstraksi - derivatisasi senyawa fenol dengan IBr, dapat diturunkan persamaan angka banding distribusi, D, yang merupakan ukuran keberhasilan suatu ekstraksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa D dipengaruhi oleh pH, konsentrasi IBr, konsentrasi N2H4•H2SO4, dan kepolaran fasa organik. Harga pKa tidak berpengaruh terhadap harga D yang disebabkan adanya perubahan pH selama ekstraksi berlangsung. Kenaikan konsentrasi IBr linier terhadap kenaikan harga D, hal ini sesuai dengan persamaan distribusi. Adanya IBr dalam fasa organik dapat mempercepat distribusi senyawa fenol dari fasa air ke fasa organik. Tanpa pereaksi, kecepatan distribusi fenol pada t = 0, sebesar 1,47 x 10-8 mol/menit. Kecepatan distribusi tersebut menjadi 9,93 x 10-8 mol/menit dengan adanya IBr dalam fasa organik. Artinya, distribusi ditentukan oleh partisi yang dibantu dengan reaksi. Penambahan N2H4•H2SO4 setelah ekstraksi berlangsung selama 20 menit menimbulkan kenaikan harga D yang cukup besar. Kecepatan distribusi fenol pada t = 0 setelah penambahan N2H4 H2SO4 sebesar 2,86 x 10-7 mol/menit. Kenaikan tersebut terjadi karena I2 (hasil samping) dalam fasa organik telah direduksi oleh N2H4•H2SO4.. Sesuai dengan persamaan distribusi, konsentrasi I2 dalam fasa organik berbanding terbalik dengan D. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa reaksi antara IBr dengan senyawa fenol merupakan reaksi kesetimbangan. Kepolaran fasa organik dapat mempengaruhi harga KD dan Kf dari setiap senyawa fenol. Semakin polar fasa organik, semakin besar harga KD. Tetapi tidak demikian dengan harga Kf yang tidak mempunyai keteraturan hubungan dengan kepolaran pelarut. Dari ketiga fasa organik yang digunakan, CC14 menghasilkan harga Kf yang paling besar. Dalam sistem CC14-H20, senyawa fenol yang tersubstitusi para (4-nitrofenol, 4-k1orofenol dan 4-kresol) 4-nitrofenol mempunyai harga KD yang paling kecil. Hal ini terjadi karena gugus -NO2 dapat memperbesar ikatan hidrogen dengan molekul air, sedangkan gugus -Cl dan -CH3 , sebaliknya, sehingga ikatan hidrogen 4-nitrofenol-air paling besar. Pada senyawa fenol dengan gugus fungsi sama (2-kresol, 3-kresol, 4-kresol, 4-kresol mempunyai harga KD yang paling kecil. Senyawa tersebut mempunyai kekuatan ikatan hidrogen yang paling besar dengan molekul air yang disebabkan oleh posisi -CH3 dalam senyawa tersebut.

Harga Kf untuk peresenyawaan fenol tersubstitusi para, 4-nitrofenol mempunyai nilai yang paling besar, karena gugus -NO2 pengarah meta, dan -OH pengarah orto/para, sehingga substitusi dari -Br diarahkan oleh kedua gugus tersebut. Sedangkan pada kelompok kresol, 2-kresol mempunyai harga Kf yang paling besar, karena tidak ada pengaruh rintangan ruang dari -CH3 terhadap substitusi gugus -Br. Dapat disimpulkan bahwa, baik harga KD maupun Kf dipengaruhi oleh jenis dan posisi gugus fungsi dari setiap senyawa fenol. Dari urutan harga KD dan Kf senyawa fenol diketahui bahwa D dari setiap senyawa fenol dipengaruhi, baik oleh KD maupun K f Pengaruh Kf terhadap D lebih besar daripada pengaruh KD , artinya D lebih dipengaruhi oleh kemampuan reaksi antara senyawa fenol dengan IBr. Pada kondisi optimum ekstraksi campuran, efisiensi ekstraksi untuk berbagai senyawa fenol, berkisar antara 85,13% (4-kresol) hingga 98,08 % (2-klorofenol). Dapat disimpulkan bahwa D dipengaruhi KD , Kf , pH , konsentrasi llir clan konsentrasi N2H4•H2SO4. Oleh karena itu, pada penentuan senyawa fenai secara KCKT tidak hanya didasarkan pada struktur senyawa, tetapi juga melibatkan kondisi derivatisasi. Dengan demikian, aspek kualitatif dan kuantitatif pada. penentuan secara KCKT dapat terpenuhi. Derivat senyawa fenol bersifat kurang polar dan mempunyai tetapan distribusi yang lebih besar dibandingkan senyawa fenol asal (KD2 > KD i). Dengan adanya perubahan tersebut, pada KCKT fasa normal, waktu retensi OR') derivat senyawa fenol lebih kecil daripada senyawa asalnya. $edangkan pada KCKT fasa terbalik tR' derivat senyawa fenol lebih besar daripada senyawa asalnya. Urutan tR' derivat senyawa fenol pada KCKT fasa normal sama dengan urutan kepolarannya (kecuali untuk fenol). Pada KCKT fasa terbalik, urutan tR derivat senyawa fenol sania dengan urutan tetapan distribusinya (KD2). Derivatisasi senyawa fenol dengan IBr menyebabkan pergeseran panjang gelombang maksimurn UV ke arah yang lebih panjang (antara 4 hingga 16 nm) dengan absorptivitas molar lebih besar (antara 6 hingga 27 kali). Hal tersebut, dapat memperbaiki kepekaan pada penentuan secara KCKT yang menggunakan detektor UV. Setelah derivatisasi, tingkat pemisahan dan kepekaan, baik pada KCKT fasa ormal maupun KCKT fasa terbalik, lebih baik daripada sebelumnya. Batas deteksi untuk berbagai senyawa fenol, pada KCKT fasa normal berkisar antara 0,01 ppm (4-nitrofenol) hingga 0,13 ppm (fenol). Pada KCKT fasa terbalik batas deteksi tersebut berkisar antara 0,04 ppm (4-nitrofenol) hingga 0,43 ppm (2-k1orofenol).

Deskripsi Alternatif :

ABSTRAK:

Penelitian berbagai metoda penentuan fenol dan turunannya (disebut senyawa fenol) dalam air dengan kromatografi cairan kinerja tinggi (KCKT) telah banyak dilakukan baik secara langsung maupun melalui derivatisasi. Penentuan secara langsung masih kurang peka dengan tingkat pemisahan yang rendah, terutama untuk senyawa fenol dengan kepolaran yang hampir sama. Untuk memperbaiki tingkat pemisahan dapat dilakukan dengan mengganti fasa diam, baik jenis maupun ukuran, serta mengubah komposisi dan jenis fasa gerak. Kepekaan dapat dinaikkan dengan mengubah detektor atau melakukan pemekatan, baik dengan ekstraksi cair-cair maupun padat-cair. Denvatisasi biasanya digabung dengan ekstraksi, sehingga dapat memperbaiki tingkat pernisahan dan menaikkan kepekaan. Beberapa pereaksi telah digunakan untuk keperluan derivatisasi senyawa fenol pada analisis secara KCKT. Pereaksi iod manobror.n:ida. (IBr), te1a12 digurrakan pada penentuan fenol total seeara spektrofotometri. Pereaksi tersebut lebih baik dari pada 4-amino antipirin. Pereaksi 4-amino antipirin tidak dapat bereaksi dengan senyawa fenol yang tersubtitusi para. Berdasarkan penelitian tersebut, pada penelitian ini telah dikaji lebih lanjut penggunaan IBr pada penentuan campuran senyawa fenol dalam air, secara KCKT. Senyawa fenol dalam air diekstraksi menggunakan pereaksi IBr claim fasa organik, kemudian ditentukan seem. KCKi. Hasil reaksi senyawa fenol dengan IBr disebut derivat senyawa fenol. Pada tahap ekstraksi, telah dipelajari mekanisme ekstraksi derivatisasi, pengaruh variabel tetap dan variabel eksperimen terhadap angka banding distribusi (D). Variabel tetap yang dipelajari adalah tetapan distribusi MD), tetapan pembentukan derivat-( Kf), dan tetapan keasaman Ka. Variabel pereobaan yang dipelajari meliputi pH, konsentrasi IBr, dan konsentrasi hidrazin suifat (N2H4•H2S04). Fasa organik yang digunakan pada penelitian ini dibatasi, yaitu karbon tetraklorida (CC14), sikloheksana (C6H12) dan kioroform (CHC13). Urutan kepolaran ketiga pelarut tersebut adalah C6H12 < CC14 < CHC13.

Reaksi fenol dengan IBr merupakan reaksi substitusi elektrofilik pada cincin benzena. Reaksi substitusi fenol terutama halogenasi akan menghasilkan polisubstitusi bila berlangsung dalam air dan monosubstitusi bila berlangsung dalam pelarut non polar. Jika senyawa fenol dalam air diekstraksi ke dalam fasa organik, menggunakan pereaksi IBr, reaksi bisa berlangsung dalam kedua fasa. Dilakukan analisis secara spektrofotometri UV, untuk mengetahui pada fasa mana reaksi lebih banyak terjadi. Selain itu, dilakukan pula penentuan struktur derivat senyawa fenol secara spektrofotometri UV, FT-IR dan 1H-NMR. Pada teknik KCKT dipelajari perubahan retensi, pemisahan dan kepekaan, baik sebelum maupun sesudah derivatisasi. Teknik KCKT yang dipelajari adalah KCKT fasa normal (kolom LiChrospher® Si-60) dan KCKT fasa terbalik (LiChrospher® RP-18) dengan detektor UV. Untuk mempermudah kajian tersebut, pada penelitian ini digunakan fenol, 4-nitrofenol, 4-kresol, 3-kresol, 2-kresol, 4-klorofenol dan 2-klorofenol sebagai senyawa fenol yang diuji. Dari hasil penelitian dapat diketahui bahwa, senyawa fenol yang terdistribusi ke dalam fasa organik, serta merta akan bereaksi dengan IBr. Adapun IBr yang terdistribusi ke dalam fasa air mengalami penguraian, dan bereaksi dengan senyawa fenol. Hasil reaksi dalam kedua fasa tersebut dapat terdistribusi dalam fasa organik. Dalam CCl4, spektrum UV dari kedua hasil reaksi tersebut mempunyai serapan maksimum pada panjang gelombang yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa hasil reaksi senyawa fenol dengan IBr dalam fasa air tidak sama dengan hasil reaksinya dalam fasa organik. Dari serapan yang dihasilkan, diketahui bahwa hasil reaksi dalam fasa air tidak memberikan kontribusi yang memadai untuk mewakili senyawa fenol dalam analisis selanjutnya. Dari hasil penentuan struktur diketahui bahwa derivat senyawa fenol dengan IBr adalah senyawa monobromofenol. Dengan demikian diketahui bahwa pada proses ekstraksi, reaksi antara senyawa fenol dengan IBr lebih banyak terjadi dalam fasa organik. Dapat disimpulkan bahwa teknik ekstraksi yang lebih menguntungkan adalah ekstraksi senyawa fenol dari fasa air ke fasa organik yang mengandung IBr. Pada reaksi substitusi tersebut, gugus -Br terorientasi pada posisi orto (terhadap -OH) untuk senyawa fenol yang tersubsitusi para, dan pada posisi para untuk senyawa fenol yang tersubstitusi meta dan orto.

Berdasarkan mekanisme ekstraksi - derivatisasi senyawa fenol dengan IBr, dapat diturunkan persamaan angka banding distribusi, D, yang merupakan ukuran keberhasilan suatu ekstraksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa D dipengaruhi oleh pH, konsentrasi IBr, konsentrasi N2H4•H2SO4, dan kepolaran fasa organik. Harga pKa tidak berpengaruh terhadap harga D yang disebabkan adanya perubahan pH selama ekstraksi berlangsung. Kenaikan konsentrasi IBr linier terhadap kenaikan harga D, hal ini sesuai dengan persamaan distribusi. Adanya IBr dalam fasa organik dapat mempercepat distribusi senyawa fenol dari fasa air ke fasa organik. Tanpa pereaksi, kecepatan distribusi fenol pada t = 0, sebesar 1,47 x 10-8 mol/menit. Kecepatan distribusi tersebut menjadi 9,93 x 10-8 mol/menit dengan adanya IBr dalam fasa organik. Artinya, distribusi ditentukan oleh partisi yang dibantu dengan reaksi. Penambahan N2H4•H2SO4 setelah ekstraksi berlangsung selama 20 menit menimbulkan kenaikan harga D yang cukup besar. Kecepatan distribusi fenol pada t = 0 setelah penambahan N2H4 H2SO4 sebesar 2,86 x 10-7 mol/menit. Kenaikan tersebut terjadi karena I2 (hasil samping) dalam fasa organik telah direduksi oleh N2H4•H2SO4.. Sesuai dengan persamaan distribusi, konsentrasi I2 dalam fasa organik berbanding terbalik dengan D. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa reaksi antara IBr dengan senyawa fenol merupakan reaksi kesetimbangan. Kepolaran fasa organik dapat mempengaruhi harga KD dan Kf dari setiap senyawa fenol. Semakin polar fasa organik, semakin besar harga KD. Tetapi tidak demikian dengan harga Kf yang tidak mempunyai keteraturan hubungan dengan kepolaran pelarut. Dari ketiga fasa organik yang digunakan, CC14 menghasilkan harga Kf yang paling besar. Dalam sistem CC14-H20, senyawa fenol yang tersubstitusi para (4-nitrofenol, 4-k1orofenol dan 4-kresol) 4-nitrofenol mempunyai harga KD yang paling kecil. Hal ini terjadi karena gugus -NO2 dapat memperbesar ikatan hidrogen dengan molekul air, sedangkan gugus -Cl dan -CH3 , sebaliknya, sehingga ikatan hidrogen 4-nitrofenol-air paling besar. Pada senyawa fenol dengan gugus fungsi sama (2-kresol, 3-kresol, 4-kresol, 4-kresol mempunyai harga KD yang paling kecil. Senyawa tersebut mempunyai kekuatan ikatan hidrogen yang paling besar dengan molekul air yang disebabkan oleh posisi -CH3 dalam senyawa tersebut.

Harga Kf untuk peresenyawaan fenol tersubstitusi para, 4-nitrofenol mempunyai nilai yang paling besar, karena gugus -NO2 pengarah meta, dan -OH pengarah orto/para, sehingga substitusi dari -Br diarahkan oleh kedua gugus tersebut. Sedangkan pada kelompok kresol, 2-kresol mempunyai harga Kf yang paling besar, karena tidak ada pengaruh rintangan ruang dari -CH3 terhadap substitusi gugus -Br. Dapat disimpulkan bahwa, baik harga KD maupun Kf dipengaruhi oleh jenis dan posisi gugus fungsi dari setiap senyawa fenol. Dari urutan harga KD dan Kf senyawa fenol diketahui bahwa D dari setiap senyawa fenol dipengaruhi, baik oleh KD maupun K f Pengaruh Kf terhadap D lebih besar daripada pengaruh KD , artinya D lebih dipengaruhi oleh kemampuan reaksi antara senyawa fenol dengan IBr. Pada kondisi optimum ekstraksi campuran, efisiensi ekstraksi untuk berbagai senyawa fenol, berkisar antara 85,13% (4-kresol) hingga 98,08 % (2-klorofenol). Dapat disimpulkan bahwa D dipengaruhi KD , Kf , pH , konsentrasi llir clan konsentrasi N2H4•H2SO4. Oleh karena itu, pada penentuan senyawa fenai secara KCKT tidak hanya didasarkan pada struktur senyawa, tetapi juga melibatkan kondisi derivatisasi. Dengan demikian, aspek kualitatif dan kuantitatif pada. penentuan secara KCKT dapat terpenuhi. Derivat senyawa fenol bersifat kurang polar dan mempunyai tetapan distribusi yang lebih besar dibandingkan senyawa fenol asal (KD2 > KD i). Dengan adanya perubahan tersebut, pada KCKT fasa normal, waktu retensi OR') derivat senyawa fenol lebih kecil daripada senyawa asalnya. $edangkan pada KCKT fasa terbalik tR' derivat senyawa fenol lebih besar daripada senyawa asalnya. Urutan tR' derivat senyawa fenol pada KCKT fasa normal sama dengan urutan kepolarannya (kecuali untuk fenol). Pada KCKT fasa terbalik, urutan tR derivat senyawa fenol sania dengan urutan tetapan distribusinya (KD2). Derivatisasi senyawa fenol dengan IBr menyebabkan pergeseran panjang gelombang maksimurn UV ke arah yang lebih panjang (antara 4 hingga 16 nm) dengan absorptivitas molar lebih besar (antara 6 hingga 27 kali). Hal tersebut, dapat memperbaiki kepekaan pada penentuan secara KCKT yang menggunakan detektor UV. Setelah derivatisasi, tingkat pemisahan dan kepekaan, baik pada KCKT fasa ormal maupun KCKT fasa terbalik, lebih baik daripada sebelumnya. Batas deteksi untuk berbagai senyawa fenol, pada KCKT fasa normal berkisar antara 0,01 ppm (4-nitrofenol) hingga 0,13 ppm (fenol). Pada KCKT fasa terbalik batas deteksi tersebut berkisar antara 0,04 ppm (4-nitrofenol) hingga 0,43 ppm (2-k1orofenol).

Beri Komentar ?#(1) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS2 - Chemical Engineering
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...


  • Pembimbing I:
    Noer Mandsjoeriah Surdia

    Pembimbing II:
    Buchari

    Pembimbing III:
    Cynthia L. Radiman

    Scanner:
    Kory
    , Editor: