Esterifikasi

Proses esterifikasi adalah suatu reaksi reversible antara suatu asam karboksilat dengan suatu alcohol. Produk esterifikasi disebut ester yang mempunyai sifat yang khas yaitu baunya yang harum. Sehingga pada  umumnya  digunakan sebagai pengharum (essence) sintetis. Tetapi bila menggunakan katalis asam sulfat atau asam klorida, kesetimbangan reaksi akan tercapai dalam beberapa jam. Persamaan reaksinya diringkas sebagai berikut :

O                                                                   OH                            O

                                                   h

                RCOH              +    R’OH                       R     C    OH                   RCOR’     +   H2O

                As.  karboksilat                                                                                ester

                                                                                        OR   

Esterifikasi dipengaruhi oleh beberapa factor diantaranya ; struktur molekul dari alcohol, suhu proses dan konsentrasi katalis maupun reaktan.

Kereaktifan alcohol terhadap esterifikasi :

                                    CH₃OH > primer > sekunder > tersier

Kereaktifan asam karboksilat terhadap esterifikasi :

HCO₂H > CH₃CO₂H > RCH₂CO₂H > R₂CHCO₂H > R₃CCO₂H

Kinetika reaksi antara asam karboksilat dengan alcohol yang menggunakan katalisasm dinyatakan sebagai berikut:

                                    ROH   +   H⁺      ®        ROH²⁺

                                    R’COOH   +   ROH₂⁺®R’COOR+H₃O⁺  

Persamaan diatas didasarkan pada asumsi bahwa ion hydrogen (H⁺) dari katalis bereaksi dengan gugus hidroksil dari alcohol untuk membentuk  kompleks ROH₂⁺  kemudian bereaksi dengan asam karboksilat membentuk ester.

Laju esterifikasi sesuai dengan  konsentrasi ester dan kompleks alcohol :

d[R,COOR] / dt  =  k [R’COOH] [ROH₂⁺]

dengan terbentuknya air dalam reaksi ini menyebabkan lambatnya laju esteerifikasi, sehingga kesetimbangan antara alcohol  dengan kompleks air  ditunjukkan pada persamaan reaksi dibawah ini :

ROH₂⁺    +   H₂O   Û   H₃O⁺    +    ROH,

Berdasarkan hasil kesetimbangan reaksi diatas, maka konstanta kesetimbangan  dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :

K =  [H₃O⁺] [ROH] / [ROH₂⁺] [H₂O]

Sesuai dengan hukum aksi massa (mass-action law), untuk memperoleh rendeman ester yang tinggi, mka kesetimbangan harus bergeser  ke arah pembentukan ester. Untuk mencapai keadaan ini dapat ditemouh dengan cara :

a.       Salah satu pereaksi (yang murah) digunakan secara berlebih.

b.      Membuang salah satu produk dari dalam campuran reaksi,misalnya melalui proses distilasi air secara azeotropis.

Laju esterifikasi suatu asam karboksilat bergantung terutama pada halangan sterik dalam alcohol dan asm karboksilatnya. Dengan bertambahnya halangan sterik  di dalam zat antara, laju pembentukan ester akan menurun. Dengan demikian rendeman ester akn berkurang. Jika suatu ester yang meruah (bulky) harus dibuat, maka akan lebih baik dignakan rute sintetis yang lain. Contoh adalah  reaksi antara alcohol dengan anhidrida asam atau klorida asam yang lebih reaktif dari pada asam karboksilat dan yang bereaksi dengan alcohol secara irreversible.  

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kecepatan Reaksi ( Kinetika Kimia)

 

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kecepatan Reaksi

1.          Sifat Dan Keadaan Zat

Pada umumnya reaksi senyawa ionik lebih cepat daripada reaksi senyawa kovalen.

Contoh reaksi:

AgNO₃ + HCl --> AgCl + HNO₃                                   (cepat)

CH₃COOH + C₂H₅OH --> CH₃COOC₂H₅ + H₂O        (lambat)

Fe _(sebatang) + HCl _(larutan) --> FeCl₂ + H₂                    (agak cepat)

Fe _(serbuk) + HCl _(larutan) --> FeCl₂ + H₂                        (cepat)

2.          Konsentrasi Zat Yang Bereaksi

Makin besar konsentrasi zat-zat yang bereaksi, maka reaksi berlangsung makin cepat.

Contoh reaksi :

Zn_(s) + 0.1 M HCl®ZnCl₂ + H₂            (I)

Zn_(s) + 0.2 M HCl®ZnCl₂ + H₂            (II)

Reaksi (II) berlangsung lebih cepat daripada reaksi (I).

3.          Temperatur

Pada umumnya bila suhu suatu reaksi dinaikkan sebesar 10 ⁰C, laju reaksinya bertambah dua kali. Dengan kenaikan suhu tenaga kinetik molekul bertambah sehingga gerakan molekul untuk mengadakan tumbukan makin cepat sehingga jumlah tumbukan per satuan waktu akan bertambah.

Energi aktivasi adalah energi tumbukan minimum yang dibutuhkan oleh suatu molekul untuk menghasilkan reaksi kimia. Makin besar energi aktivasi maka reaksi akan makin sukar terjadi atau reaksi makin lambat.

4.          Katalisator

Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat atau memperlambat jalannya suatu reaksi tanpa mengubah hasil reaksi.

Garam Terhidrasi ( efflorescence dan defflorescence)

Pada umumnya kristal suatu senyawa kimia bila diletakkan beberapa lama di udara akan mengadsorbsi air pada permukaaannya. Jumlah air yang diadsorbsi relative lebih kecil bergantung pada kelembaban udara. Hal ini dapat dilihat pada permukaannya yang basah. Terdapat pula kristal yang mengandung sejumlah air yang terikat secara kimia dalam kristal tersebut. Kristal-kristal ini, biasanya merupakan garam ionic. Air yang terdapat di dalamnya, disebut air kristal dan biasanya berikatan dengan kationnya. Air kristal yang terdapat pada senyawa, mempunyai jumlah tertentu dan relatif mudah dihilangkan melalui pemanasan pada suhu diatas titik didih air. Sebagai contoh adalah hidrat tembaga ( II ) klorida yang dapat diubah menjadi tembaga ( II ) klorida melalui pemanasan pada suhu 110⁰ C.

      Reaksi penghilangan air kristal pada saat pemanasan :

                              CuCl₂.2H₂O → CuCl₂ + 2H₂O

Reaksi diatas dikenal dengan reaksi dehidrasi. Pada dehidrasi terjadi perubahan struktur kristal dan warnanya. Perubahan ini juga bergantung pada pemanasan, apakah sempurna atau tidak. Sebagi contoh kristal CoCl₂.2H₂O akan berwarna violet, tetapi jika dipanaskan sempurna dia akan berubah menjadi biru.

      Ada senyawa hidrat yang bila diletakkan di udara terbuka akan melepaskan air. Banyaknya air yang dilepaskan bergantung pada kelembaban udara, makin besar kelembaman makin sedikit air yang dilepaskan. Proses pelepasan air ini disebut efflorescence, misalnya CoCl₂.6H₂O. tetapi ada juga senyawa yang bila diletakkan di udara akan menyerap air dan akan mencair jika diletakkan lebih lama lagi. Senyawa yang demikian disebut hygroskopis dan prosesnya disenut deliquescence, misalnya kristal NaOH. Tidak hanya air di udara, tetapi dapat juga untuk menyerap air dari dalam larutan sedemikian rupa sehingga larutan tersebut bebas air. Senyawa yang demikian disebut desicant atau zat pengering. Jadi desicant menyerap air tidak hanya dari udara tetapi dari larutan juga.

      Beberapa senyawa menghasilkan air juga pada pemanasan, tetapi senyawa tersebut merupakan senyawa hidrat yang sebenarnya. Air yang dihasilakn tersebut merupakan proses penguraian dan bukan merupakan proses penghilangan air, bukan merupakan proses reversibel. Penambahan air ke dalam CuCl₂ anhidrida, akan menghasilkan CuCl₂.2H₂O. Bila cukup air yang ditambahkan, maka akan diperoleh larutan yang mengandung hidrat ion Cu²⁺. Semua hidrat ionik larut dalam air dan dapat diperoleh kembali melalui kristalisasi dari larutannya. Jumlah air terikat bergantung kepada cara pembuatan hidrat tersebut.