Isomerisasi Sintesa Asam Fumarat dari Asam Maleat

SATUAN PROSES

ISOMERISASI SINTESA ASAM FUMARAT DARI ASAM MALEAT

DISUSUN OLEH:

1.Optimisma situngkir                                NIM: 0613 3040 0330

2.Ridhollahi                                                  NIM: 0613 3040 0331

3. Robby Admiral Saputra                          NIM: 0613 3040 0332

4. Siti Rahmayanti                                       NIM: 0613 3040 0333

5.Sri Darmayanti                                          NIM: 0613 3040 0334

6. Temmy Gusrini                                         NIM: 0613 3040 0335

7. Virta Puspita Sari                                     NIM: 0613 3040 0336

KELOMPOK : 3 (3 KB)

INSTRUKTUR : Taufik Jauhari ST, MT

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK  NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG

2014

ISOMERISASI  SINTESA ASAM FUMARAT DARI ASAM MALEAT

I.                   TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu :

-          Megetahui proses isomerisasi dalam sintesa asam fumarat dan asam maleat

II.                ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan

-          Erlenmeyer

-          Gelas kimia

-          Gelas ukur

-          Corong dan labu buncher

-          Kaca arloji

-          Pipet ukur

-          Spatula

-          Hot plate

-          Termometer

-          Wadah es

-          Batu didih

-          Batang pengaduk

-          Pipet tetes

Bahan yang digunakan

-          Asam maleat

-          Asam klorida pekat

-          Aquadest

-          Es

III.             DASAR TEORI

Isomer geometri adalah isomeri yang disebabkan oleh perbedaan letak atau gugus di dalam ruang. Isomer geometri sering juga disebut dengan isomer cis-trans. Isomeri ini tidak tidak reddapat pada kompleks dengan strruktur linear, trigonal planar, atau tetrahedral, tetapi umum terdapat pada kompleks planar segiempat dan oktahedral. Kompleks yang mempunyai isomer hanya kompleks-komplek yang bereaksi sangat lambat dan kompleks yang inert. Ini disebabkan Karen kompleks-kompleks yang bereaksi sangat cepat atau kompleks-kompleks yang labil, sering bereaksi lebih lanjut membentuk isomer yang stabil (Syabatini, 2009 :

Pada beberapa senyawa kompleks koordinasi, ikatan kovalen menimbulkan kemungkinan terbentuknya senyawa-senyawa isomer, karena ligan terikat dalam ruangan sekitar ion logam pusat. Yang dimaksud dengan senyawa isomer adalah molekul-molekul atau ion-ion yang mempunyai susunan atom yang sama sehingga bangun dan sifat-sifatnya berbeda. Ada dua keisomeran yang lazim dijumpai pada senyawa kompleks koordinasi yaitu keisomeran cis-trans dan keisomeran optik (Rivai, 1994 : 195).

Keisomeran cis-trans terjadi pada beberpa senyawa kompleks yang mempunyai bilangan koordinasi 4, 5, dan 6. Tetapi untuk bilangan koordinasi 4, keisomeran hanya terjadi pada bangun bersisi empat ligan-ligan sama jaraknya ke logam pusat. Misalnya, senyawa kompleks platina (II), [Pb(NH3)2¬Cl2], mempunyai dua senyawa isomer yang berbeda kelarutan, warna dan sifat-sifat lainnya

Kompleks kobalt (III) etilendiamin, [Co(en)₂Br₂]Br. Senyawa kompleks ini merupakan/mempunyai dua isomer, yaitu dextro (d) dan levo (l), (Rivai, 1994 : 196).

Werner mengemukakan bahwa jika kompleks logam koordinat empat tipe [MA₂B₂] memiliki isomer geometri, misalnya isomer cis dan trans, maka dapat disimpulkan bahwa kompleks itu bujur sangkar. Kompleks ini tidak mungkin berbentuk tetrahedral karena bentuk tetrahedral tidak memiliki isomer geometri (Ramlawati, 2005 : 19).

Tipe isomer ruang dimana 2 senyawa berbeda dalam hal kedudukan relatif 2 gugus terikat disekitar ikatan rangkapnya. Sebagai contoh adalah asam fumarat dan asam maleat. Pada asam fumarat, kedua gugusnya yaitu gugus –COOH dan gugus –H terletak pada sisi ikatan rangkap yang sama (disebut bentuk cis) sementara pada asam maleat kedua gugus tersebut terletak pada sisi ikatan rangkap yang berlawanan (disebut bentuk trans). Isomer geometris disebut juga isomer Cis-trans. Contoh lainnya adalah senyawa 1,2-dikloroetena (Mulyono, 2005 : 196).

Campuran kompleks bentuk cis dan trans dapat dibuat dengan cara mencampurkan -komponen non kompleks (penyusun kompleks). Berdasarkan perbedaan kelarutan antara bentuk cis dan trans maka kedua jenis isomer tersebut dapat dipisahkan. Sebgaia contoh kalium dioksalatodiakuokromat (III) dapat dikristalkan secara perlahan dengan melakukan penguapan larutan yang mengandung campuran bentuk cis dan trans. Dengan penguapan, kesetimbangan bentuk cis dan trans dapat digeser ke kanan karena kelarutan isomer trans lebih rendah. Selain itu, pemisahan isomer cis dan trans dapat dilakukan dengan cara mengatur kondisi larutan sedemikian rupa sehingga kelarutan kompleks cis dan trans berbeda. Misalnya kompleks cis-diklorobis (trietilstibin) palladium dapat dikristalkan dalam larutan benzene meskipun dalam larutan hanya ada sekitar 6 % bentuk cis (Tim Dosen Kimia Anorganik, 2010 : 30).

Van’t Hoff menjelaskan keisomeran asam fumarat dan maleat karena batasan rotasi di ikatan ganda, suatu penjelasan yang berbeda dengan untuk keisomeran optik. Isomer jenis ini disebut dengan isomer geometri. Dalam bentuk trans subtituennya (dalam kasus asam fumarat dan maleat, gugus karboksil) terletak di sisi yang berbeda dari ikatan rangkap, sementara dalam isomer cis-nya subtituennya terletak di sisi yang sama.

Dari dua isomer yang diisoasi, Van’t Hoff menamai isomer yang mudah melepaskan air menjadi anhidrida maleat isomer cis sebab dalam isomer cis kedua gugus karboksi dekat satu sama lain. Dengan pemanasan sampai 300 °C, asam fuarat berubah menjadi anhidrida maleat. Hal ini cukup logis karena prosesnya harus melibatkan isomerisasi cis-trans yang merupakan proses dengan galangan energi yang cukup tinggi. Karena beberapa pasangan isomer geometri telah diketahui, teori isomer geometri memberikan dukunagn yang baik bagi teori struktural Van’t Hoff. Berikut merupakan mekanisme pembentukan asam fumarat dari asam maleat:

Jenis – jenis isomer

·         Isomer rantai

Isomer – isomer ini muncul karena adanya kemungkinan dari percabangan rantai karbon. Sebagai contoh dua isomer dari butane C₄H₁₀. Pada salah satu rantai karbon berada dalam bentuk rantai panjang, dan salah satunya berbentuk rantai karbon cabang.

·         Isomer posisi

Pada isomer posisi, kerangka utama karbon tetap tidak berubah, namun atom – atom Yang penting tertukar posisi kerangka pada kerangka tersebut. Sebagai contoh dua isomer struktur dengan formula molekul C₃H₇Br. Pada salah satu satunya bromine berada di ujung dari rantai dan satunya lagi pada bagian tengah dan rantai.

·         Isomer Group Fungsional ‘

Pada variasi dan struktur isomer ini, isomer mengandung group fungsional yang berbeda-beda yaitu isomer dari dua jenis kelompok yangmolekul berbeda.

v  Asam maleat

Asam maleat atau Asam (Z)-butenadioat atau asam toksilat adalah senyawa organik yang merupakan asam dikarboksilat. Molekul ini terdiri dari gugus etilena yang berikatan dengan dua gugus asam karboksilat. Asam maleat adalah isomer cis dari asam butenadioat, sedangkan asam fumarat merupakan isomer transnya. Isomer cis kurang stabil; perbedaan kalor pembakarannya adalah 22,7 kJ/mol. Sifat-sifat asam maleat sangatlah berbeda dengan asam fumarat. Asam maleat larut dalam air, sedangkan asam fumarat tidak; titik lebur asam maleat adalah (130-139 °C), juga lebih rendah dari titik lebur asam fumara (287 °C).

Asam maleat

Sintesis

Dalam bidang industri, asam maleat diturunkan dari maleat anhidrida dengan hidrolisis. Maleat anhidrida diproduksi dari benzena atau butena melalui proses oksidasi.

Reaksi

Isomerisasi. Asam maleat dan asam fumarat biasanya tidak akan saling berubah karena rotasi di ikatan ganda karbon tidaklah memfavoritkan pemutaran. Dalam laboratorium, konversi isomer cis menjadi isomer trans dimungkinkan dengan menggunakan cahaya dan bromin dalam jumlah yang kecil.Cahaya mengubah bromin menjadi radikal bromin, yang akan menyerang alkena melalui reaksi adisi radikal menjadi radikal bromo-alkana; memungkinkan terjadi perputaran ikatan tunggal. Radikal bromin berekombinasi dan asam fumarat terbentuk.Asam maleat merupakan bahan baku industri untuk produksi asam glioksilat dengan ozonolisis.

Asam maleat diubah menjadi maleat anhidrida dengan dehidrasi, menjadi asam malat dengan hidrasi, dan menjadi asam suksinat dengan hidrogenasi (etanol / Paladium pada karbon). Ia bereaksi dengan tionil klorida atau fosfor pentaklorida, menghasilkan maleat asil klorida.

Asam maleat merupakan reaktan pada banyak reaksi Diels-Alder Maleat

Ion maleat adalah bentuk terionisasi dari asam maleat. Ia merupakan zat yang penting dalam biokimia. Ion maleat berguna dalam biokimia sebagai inhibitor reaksi transaminase. Ester asam maleat juga disebut sebagai maleat, misalnya dimetil maleat.

Sifat

Rumus molekul	C4H4O4
Massa molar	116,1 g/mol
Penampilan	putih padat
Densitas	1,59 g/cm³, padat
Titik leleh	131-139 °C terurai
Titik didih	135 °C terurai
Kelarutan dalam air	78 g/100 ml (25 °C)
Keasaman (pKa)	pka1 = 1,83, pka2 = 6,07

v  Asam Fumarat

 

Asam fumarat merupakan senyawa kimia yang memiliki rumus kimia HO2CCH=CHCO2H. Ia adalah senyawa kristal dan merupakan isomer asam dikarboksilat takjenuh asam maleat. Ia memiliki rasa seperti buah-buahan. Garam dan ester asam fumarat dikenal sebagai fumarat.Ketika ditambahkan ke produk makanan sebagai aditif, ia ditandai dengan nomor E E297.

Biologi

Asam fumarat ditemukan di tanaman Fumaria officinalis, jamur-jamuran, dan lumut kerak.Fumarat merupakan zat antara dalam siklus asam sitrat yang digunakan oleh sel untuk memproduksi energi dalam bentuk adenosina trifosfat (ATP) dari makanan. Ia dibentuk dari oksidasi suksinat oleh enzim suksinat dehidrogenase. Fumarat kemudian dikonversi oleh enzim fumarase menjadi malat. Fumarat juga merupakan produk sampingan dari siklus urea..

Makanan

Asam fumarat merupakan pengasam makanan (asidulan) yang telah digunakan sejak tahun 1946 karena ia tidak beracun. Ia umumnya digunakan dalam minuman dan soda kue. Ia umumnya digunakan sebagai pengganti asam tartarat dan kadang-kadang asam sitrat dengan takaran 1,36 g asam sitrat untuk setiap 0,91 g asam fumarat. Ia juga digunakan dalam permen untuk menambah rasa asam, sama seperti penggunaan asam malat.

Kimia

Asam fumarat pertama kali dibuat dari asam suksinat. Cara sintesis tradisional melibatkan oksidasi furfural (dari hasil pemrosesan jagung) menggunakan natrium klorat dengan keberadaan katalis berbasis vanadium. Zaman sekarang, sintesis asam fumarat dalam skala industri kebanyakan berdasarkan isomerisasi katalitik asam maleat (yang bisa didapatkan dalam jumlah besar dari hidrolisis maleat anhidrida, yang diproduksi dari oksidsi katalitik benzena atau butana) dalam larutan akuatik.

Sifat-sifat kimia asam fumarat dapat terlihat dari gugus fungsinya. Asam lemah ini dapat membentuk diester, mengalami adisi di ikatan gandanya, dan merupakan dienofil yang baik. Digunakan sebagai rasa asam, asam fumarat memiliki fungsi bakteriostatik dan antiseptik. Hal ini juga dapat digunakan sebagai pengatur keasaman, acidifier, resistensi tambahan, Enduramiento akselerator dan bumbu termal-oksidatif. Digunakan sebagai zat asam agen effervescent, dapat menghasilkan gelembung besar dan indah. Asam fumarat dapat digunakanseperti farmasi menengah dan optik pemutihan agen. Dalam industri farmasi, digunakan untuk menghasilkan natrium dimercaptosuccinic fumarat besi cegah. Asam fumaratjuga digunakan dalam pembuatan resin poliester tak jenuh.

Sifat

Rumus molekul	C4H4O4
Massa molar	116,07 g/mol
Penampilan	Putih padat
Densitas	1,635 g/cm³, padat
Titik leleh	287 °C
Kelarutan dalam air	0,63 g/100 mL
Keasaman (pKa)	pka1 = 3,03, pka2 = 4,44

IV.             LANGKAH KERJA

v  Masukkan 25 ml air ke dalam Erlenmeyer dan ditambahkan 2,5ml asam maleat (atau 2,5 gr asam maleat padat) diaduk rata. Dilakukan di lemari asam menggunakan hot plate.

v  Menambahkan 3,5 ml asam klorida pekat secara perlahan menggunakan pipet tetes dan dipanaskan hingga dibawah titik didih. Larutan.

v  Jika asam fumarat mulai terbentuk dan mengendap, ditambahkan 5 ml air, dikocok dengan baik.

v  Mendinginkan langsung menggunakan wadah berisi es dan garam, menyaring Kristal dibilas dengan air dan dikeringkan di oven.

V.                DATA PENGAMATAN

NO	PERLAKUAN	PENGAMATAN
1. 2. 3. 4.	2 ml aquadest + 2,5 gram asam maleat dan dipanaskan. Menambahkan HCL 3,5 ml. Jika sudah terbentuk endapan putih + 5 ml aquadest. Menyaring dan mengeringkan	Asam maleat larut dalam air mendidih dan larut tidak berwarna. Larutan tidak berwarna dan bau cukup menyengat. Terbentuk endapan putih yang merupakan asam fumarat. Didapatkan endapan Kristal seberat 0,7 gr.

VI.             PERHITUNGAN

v  Secara teori

C₄H₄O₄   +   H₂O                                C₄H₄O₄   +   H₂O

M  :      0,021           1,368                                     -                 -

B  :      0,021            0,021                              0,021           0,021

S  :         -                 1,365                               0,021           0,021

v  Massa input

-          C₄H₄O₄   = 0,021 mol × 116 gr / mol  = 2,436 gr

-          H₂O        =  1,386 mol × 18 gr / mol    = 24, 948 gr

v  Massa Output

-          H₂O        =  1,365 mol × 18 gr / mol    = 24, 57 gr

-          C₄H₄O₄   = 0,021 mol × 116 gr / mol  = 2,436 gr

-          H₂O        =  0,021 mol × 18 gr / mol    = 0,378 gr

SENYAWA	INPUT (gr)	OUTPUT (gr)
C4H4O4  (maleat) H2O -          C4H4O4  (fumarat) -          H2O	2,436 24,948 - -	- 24,57 2,436
Total	27, 384	27, 384

% konversi  =

                    =  

                 = 100 %

% Yield =

                    =  

                 = 100 %

v  Secara Praktek

C₄H₄O₄   +   H₂O                                C₄H₄O₄   +   H₂O

M  :      0,021           1,386                                     -                 -

B  :      0,006            0,006                              0,006            0,006

S  :       0,015           1,38                                 0,006           0,006

v  Massa input

-          C₄H₄O₄ (maleat )   = 0,021 mol × 116 gr / mol  = 2,436 gr

-          H₂O                        =  1,386 mol × 18 gr / mol    = 24, 948 gr

v  Massa Output

-          C₄H₄O₄ (maleat )   = 0,015 mol × 116 gr / mol  = 1,74 gr

-          H₂O                        =  1,38 mol × 18 gr / mol    =  24, 84 gr

-          C₄H₄O₄                   = 0,006 mol × 116 gr / mol  = 0,0696 gr

-          H₂O                        =  0,006 mol × 18 gr / mol    = 0,108 gr

SENYAWA	INPUT (gr)	OUTPUT (gr)
C4H4O4  (maleat) H2O -          C4H4O4  (fumarat) -          H2O	2,436 24,948 - -	1,74 24, 84 0, 696 0,018
Total	27, 384	27, 424

% konversi  =

                    =  

                 = 28, 57 %

% Yield =

                    =  

                 = 28,57 %

  

VII.          ANALISA PERCOBAAN

Pada praktikum kali ini ialah tentang isomerisasi sintesa asam fumarat dari asam maleat. Isomer memiliki arti keasamman suatu senyawa dengan senyawa lain dari rumus molekulnya, namun mimiliki pengaturan yang berbeda dari rumus strukturnya. Asam maleat memiliki rumus molekul yang sama dengan asam fumarat yaitu C₄H₄O₄  asam maleat adalah isomer ics dan asam fumarat adalah isomer transnya.

pada proses ini untuk memecah anhirid maleat diperlukan energy yang besar untuk memutus ikatan C-O sehingga reaksi dilakukan pada suhu yang tinggi. Oleh karena itu aquadest (yang bertujuan untuk menghidrolisis/memcah anhidrid maleat menjadi asam maleat) yang akan ditambahkan dalam keadaan panas. Suhu tinggi (pemanasan aquadet) ini dimaksudkan untuk memutuskan ikatan C-O. Penambahan HCL yang dilakukan setelah penambahan air berfungsi sebagai katalis yang digunakan untuk memprotonasi salah satu gugus karbonil sehingga ikatan rangkap pada atom karbon dapat beresonansi dan terjadi rotasi pada ikatan tunggal, selanjutnya ikatan rangkap beresonansi kembali.  dan untuk memutus ikatan phi (π) pada ikatan rangkap asam maleat sehingga struktur asam maleat bisa diputar dari cis ke trans.

Kemudian larutan ini didinginkan dalam air es sampai asam fumarat yang terbentuk mengendap sempuna. Proses pendinginan tersebut bertujuan untuk proses kristalisasi dengan menurunkan kelarutan produk asam fumarat . Perubahan suhu yang terjadi dapat mempengaruhi struktur morfologi Kristal, baik pada bentuk maupun ukurannya. Jika perubahan suhunya sangat besar, Kristal yang terbentuk berukuran besar. Namun jika perubahan suhunya tidak begitu besar dibutuhkan waktu yang lama untuk membentuk Kristal dan Kristal yang terbentuk lebih kecil dan halus. Karena perubahan suhu yang besar ini akan menyebabkan daya larut dari suatu larutan akan semakin kecil, dengan semakin kecilnya daya larut suatu laruatan maka larutan tersebut akan semakin cepat untuk membentuk Kristal.

Dalam percobaan ini juga terjadi reaksi adisi eliminasi yaitu pemutusan ikatan rangkap yang kemudian terjadi pengembalian ikatan rangkap dengan reaksi eliminasi,. Pada proses kali ini setelah Kristal terbentuk larutan ditambah dengan 5ml air hal ini bertujuan untuk menetralkan ph dari asam fumarat yang terbentuk. Dari hasil percobaan yang dilakukan Kristal asam fumarat yang di dapat hanya sekitar 0,7 gram.

VIII.       KESIMPULAN

- Asam maleat dan asam fumarat merupakan isomer geometric is-trans. Asam maleat   berisomer cis, sedangkan asam fumarat berisomer trans.

-    Prinsip dasar pengubahan asam maleat menjadi asam fumarat adalah berdasarkan reaksi adisi-eliminasi

-    Asam maleat dan asam fumarat dapat dibedakan sifat fisiknya berdasarkan perbedaan titik lelehnya

-    % konversi = 28,57%

-    % yield = 28,57 %

DAFTAR PUSTAKA

-          Day, R.A, dan Underwood. 1987. Analisis Kimia Kualitatif. Erlangga: Jakarta

-          Keenan, Charles. W dkk. 1992. Kimia untuk Universitas jilid 2. Erlangga: Jakarta

-          Brandy, E. James. 1989. Kimia Universitas Asas dan Struktur. Binarupa Aksara: Jakarta

-          Fessenden and Fessenden. 1986. Kimia Organik jilid I. Erlangga: Jakarta

-          http://www.4shared.com/file/nZ7EGMxv/Maleat_Fumarat_Jatna.html 

Gambar Alat

                           

Gelas Kimia                                                          Batang Pengaduk

                       

   Neraca analitk                             termometer                    kaca arloji

              

             Cawan porsele                                  oven                                corong bunchen