6 benzena dan turunannya A. RUMUS MOLEKUL DAN SIFAT KAS BENZENA B. TATA NAMA BENZENA. KEGUNAAN TURUNAN BENZENA Kata aromatik semula digunakan untuk menggambarkan zat-zat berbau harum dari buah-buahan, pepohonan dan hasil alam lainnya. Sekarang istilah aromatik ditujukan kepada senyawa yang berbentuk segi enam dengan tiga ikatan rangkap beselang-seling. Benzena adalah contoh senyawa aromatik yang memiliki rantai tertutup membentuk cincin benzena dengan rumus struktur 6 6. Diharapkan setelah mempelajari bab ini Anda dapat mendeskripsikan struktur benzena, tatanama turunan benzena, sifat-sifat benzena dan turunannya, pembentukan turunan benzena serta aplikasi benzena dan turunannya. Perhatikan peta konsep berikut ini.
200 KIMIA XII SMA BENZENA termasuk senyawa aromatik orto turunan benzena membentuk sifat fisika meta sifat kimia para NO 6 5 2 menghasilkan sifat SO 6 fisika 5 3 X 6 5 posisi nitrasi sulfonasi halogenasi diantaranya asam benzoat benzaldehid toluena A. RUMUS MOLEKUL DAN SIFAT KAS BENZENA Benzena mempunyai rumus molekul 6 6. Bila dibandingkan dengan heksana ( 6 14 ), maka seakan-akan benzena tampak sebagai suatu senyawa yang tidak jenuh, walaupun sesungguhnya tidak demikian. Kekule (1866) menetapkan bahwa molekul benzena mempunyai tiga buah ikatan rangkap. Ikatan rangkap pada benzena tidak mudah dioksidasi seperti ikatan rangkap pada senyawa lain. Ikatan tersebut tidak tetap, melainkan dinamis dan tempatnya selang-seling tidak berurutan, sehingga rumus struktur benzena dapat digambarkan sebagai berikut. atau
KIMIA XII SMA 201 Pada pengukuran dengan difraksi sinar X ternyata jarak antara atomatom karbon dalam molekul benzena sama semua yaitu 1,39 Å. al itu berarti antara atom-atom harus ada satu ikatan saja, yaitu suatu ikatan bukan ikatan tunggal, dan bukan pula suatu ikatan rangkap. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa benzena mempunyai suatu ikatan yang khas antara atom-atom -nya, sehingga struktur benzena dinyatakan sebagai segi enam beraturan yang didalamnya terdapat suatu lingkaran. Benzena mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. a. Kurang reaktif b. Tidak dapat bereaksi adisi semudah alkena. 1. 6 6 +Br 2 pada 25 o dalam keadaan gelap tidak bereaksi. 2. 6 6 + KMnO 4 tidak dapat bereaksi. 3. 6 6 + asam dipanaskan tidak dapat bereaksi. 4. katalis Ni 6 6 + 3 2 6 12 (lambat) suhu dan tekanan tinggi c. Dapat mengalami reaksi substitusi 1. Benzena bereaksi dengan gas klor dengan katalis Fe 3 (halogenasi). katalis - + + 2 Fe 3 kloro benzena 2. Benzena bereaksi dengan gas brom dengan katalis FeBr 3. katalis -Br + Br +Br 2 FeBr 3 bromo benzena 3. Benzena bereaksi dengan asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat (Nitrasi). + NO 3 2 SO 4 - +2 O nitro benzena
202 KIMIA XII SMA 4. Benzena bereaksi dengan asam sulfat berasap (sulfonasi). + OSO 2 O -SO O 2 + O 2 asam benzena sulfonat 5. Benzena bereaksi dengan alkil halida dengan katalis Al 3 + katalis - + Al 3 toulena (metil benzena) d. Benzena merupakan suatu metotoksin, yaitu suatu zat yang dapat merusakkan sumsum tulang dan menghambat pembentukan sel darah serta telah dibuktikan bahwa benzena bersifat karsinogen dalam binatang. Latihan 1 1. Benzena mempunyai 3 buah ikatan rangkap. Dapatkah benzena diadisi seperti alkena? Jelaskan! 2. Tuliskan hasil reaksi dari reaksi-reaksi benzena berikut. a. + b. + 2 B. TATA NAMA BENZENA asil substitusi atom pada benzena oleh atom atau gugus lain akan membentuk turunan benzena. ara memberi nama monosubstitusi benzena adalah sebagai berikut. 1. Benzena sebagai pokok dan subsitusinya sebagai awalan. ontoh: - -Br - klorobenzena (fenil klorida) bromobenzena (fenil bromida) nitrobenzena
2. Benzena dan substituennya bersama-sama diberi nama. ontoh: KIMIA XII SMA 203 - -O N 2 toluena (Metil benzena) fenol (fenil alkohol) anilin (aminobenzena) O O -SO 3 O asam benzoat asam benzenasulfonat benzaldehide Bila substituennya lebih dari satu dapat dengan penomoran. Pemberian nomor pada substituen diusahakan dengan angka yang terkecil. Untuk dua substituen posisinya dapat diberi awalan ortho (o). meta (m), atau para (p). ontoh: 6 2 5 3 4 1,2 diklorbenzena (o-diklorbenzena) 1,3 diklorbenzena (m-diklorbenzena) 1,4 diklorbenzena (p-diklorbenzena) 1,2 diklorbenzena (o-silena)
204 KIMIA XII SMA 1,3 dimetil benzena (m-silena) 1,2,3 trikloro benzena 1,4 dimetil benzena (p-silena) Br 2-bromo-1-kloro-3-nitro benzena O O 2 N O 2 N 2,4,6 trinitro toluena (TNT) 2 2,4,6-trinitro fenol (asam pikrat) 2 Br gugus benzil benzil bromida Latihan 2 Berikan nama senyawa-senyawa turunan benzena di bawah ini! a. 2 c. 2 O b. I d. Br Br
KIMIA XII SMA 205 e. OO. KEGUNAAN TURUNAN BENZENA Turunan benzena banyak berguna dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam bidang industri. Berikut ini akan dijelaskan rumus struktur dan kegunaan turunan benzena tersebut. 1. Nitro Benzena ( 6 ) Nitro benzena dibuat dari benzena ditambah asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat. Nitro benzena merupakan zat cair berwarna kuning, dan beracun, digunakan untuk membuat anilin ( 6 N 2 ), dan dipakai juga sebagai aroma pada sabun. +NO 3 + 2 SO 4 - +2 O 2. Toluena ( 6 ) a. Pembuatan toluen dengan cara sintesis Friedel rafts yang reaksinya sebagai berikut. + katalis Al 3 + 2Na + 2Na + + 2Na Toluena mempunyai sifat-sifat seperti berikut. a. Toluena yang mendidih dialiri gas klor dengan pengaruh sinar matahari akan terjadi:
206 KIMIA XII SMA + 2 t o 2 + benzil klorida 2 t o 2 + 2 + benzil klorida 2 t o 3 + 2 + benzil triklorida b. Toluena direaksikan dengan campuran asam nitrat dan asam sulfat pekat akan terbentuk trinitrotoluena (TNT). + 3NO 3 2 SO 4 O 2 N + 3 2 O c. Toluena bereaksi dengan oksidator kuat (KMnO 4 + 2 SO 4 ) menjadi asam benzoat. TNT OO (KMnO 4 + 2 SO 4 ) + 3 O n + 2 O Toluena digunakan sebagai bahan untuk membuat bahan peledak (TNT). 3. Fenol ( 6 O) Fenol dibuat dengan cara berikut. a. Destilisai bertingkat tir arang batu. b. Na benzena sulfonat + NaO padat dipanaskan
KIMIA XII SMA 207 SO 2 ON a O + NaO Na 2 SO 3 Fenol mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. a. Fenol murni kristal tak berwarna dan sangat berbau. b. Larutan fenol dalam air bersifat asam yang disebut air karbol atau asam karbol. c. Fenol dengan NaO membentuk garam Na fenolat. d. Fenol tidak membentuk ester bila direaksikan dengan asam. e. Fenol tidak dapat dioksidasi. f. Garam fenolat bersifat elektrolit. Fenol berguna untuk: a. desinfektan; b. membuat zat warna; c. membuat plastik, misalnya bakelit adalah hasil kondensasi dari fenol dan metanal. 4. Asam Benzoat ( 6 OO) Asam benzoat dibuat dengan cara-cara berikut. a. oksidasi dari toluena b. 3 OO + NaO 2 2 O + 3 Sifat-sifat asam benzoat adalah sebagai berikut. a. Asam benzoat bersifat asam lemah. b. Asam benzoat bersifat mengawetkan. c. Destilasi kering Na benzoat dan NaO padat terbentuk benzena. OON a + NaO + Na 2 O 3 d. destilasi kering Na benzoat dan Na formiat terbentuk benzaldehide.
208 KIMIA XII SMA Asam benzoat digunakan sebagai pengawet begitu pula garam natrium benzoat. Turunan asam benzoat antara lain: OO OON a + OON a + Na 2 O 3 O OO O O O OO O O asam salisilat asetosal/aspirin metil salisilat 5. Benzaldehid Benzaldehide dibuat dari toluena, digunakan untuk parfum dan zat warna. katalis Fe 2 O 3 + O + 2 O 2 O 6. Senyawa dengan lebih dari satu inti benzena ontoh senyawa dengan lebih dari satu inti benzena berikut ini, ketiganya diperleh dengan destilasi bertingkat dari tir batu bara. Naftalena Antrasena Fenantrena Naftalena digunakan sebagai racun serangga. Naftalena, antrasena, dan fenantrena merupakan bahan dasar untuk membuat zat warna, pengharum, obat-obatan, dan bahan peladak.
7. Stirena KIMIA XII SMA 209 Stirena merupakan senyawa tidak jenuh, sehingga mudah berpolimerasi. Stirena digunakan sebagai bahan dasar pembuatan plastik. Rumus struktur stirena: = 2 Stirena dibuat dengan reaksi berikut. a. 2 - + 2 = 2 etana etil benzena 2 - dehidrogenasi = 2+2 katalis Al 2 O 3+ ZnO b. Polimerisasi dari 1,3 butadiena 2 2 + = 2 2 2 2 = 2 = 2 + 2 2 Latihan 3 Sebutkan kegunaan turunan benzena berikut. a. Nitro benzena d. Asam benzont b. Toluena e. Benzaldehid c. Fenol f. Striena
210 KIMIA XII SMA Kata Kunci benzena aromatik kekule halogenasi nitrasi sulfonasi orto meta pura Rumus molekul benzena 6 6, rumus strukturnya RANGKUMAN Benzena bersifat kurang reaktif. Benzena + 2 dengan katalis Fe 3 membentuk kloro benzena. 6 6 + NO 3 katalis Fe 3 6 + Benzena bereaksi dengan NO 3 pekat + 2 SO 4 pekat membentuk nitro benzena. 6 6 + NO 3 2 SO 4 6 + Benzena bereaksi dengan asam sulfat berasap membentuk asam benzena sulfonat. 6 6 + 2 SO 4 Benzena berekasi dengan alkil klorida dengan katalis Al 3 membentuk alkil benzena 6 6 + ara memberi nama hasil substitusi benzena katalis Al 3 6 SO 2 O+ 2 O 6 + metil benzena kloro benzena (fenil benzena) 1,2 dikloro benzena (ortho (O) dikloro benzena)
KIMIA XII SMA 211 1,3 dikloro benzena (meta (m) dikloro benzena) 1,4 dikloro benzena (para (p) dikloro benzena) 1,2,3 triklor benzena Turunan benzena antara lain, sebagai berikut. a. Nitro benzena ( 6 ); digunakan untuk membuat anilin ( 6 N 2 ) dan dipakai juga sebagai aroma pada sabun. b. Toluena ( 6 ) untuk membuat TNT (bahan peledak). c. Fenol ( 6 O); digunakan untuk desinfektan, membuat zat warna, dan membuat plastik. d. Asam benzoat ( 6 6 OO); sebagai pengawet. e. Benzaldehide ( 6 O); digunakan untuk parfum dan zat warna. f. Stirena ( 6 = 2 ), digunakan untuk membuat plastik.
212 KIMIA XII SMA P ELATIAN SOAL I. Pilihlah huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang tepat! 1. asil reaksi antara benzena dengan gas hidrogen dengan katalis Ni pada suhu dan tekanan tinggi adalah... a. heksana b. heksuna c. sikloheksena d. sikloheksana e. heksona 2. Bila benzena direaksikan dengan metil klorida dengan katalis Al 3 akan terjadi... a. anilin b. toluena c. fenol d. nitro benzena e. asam benzoat 3. Nama senyawa dengan rumus N 2 strukturnya adalah... a. toluena b. fenol c. anilin d. asam benzoat e. silena 4. Bila toluena dioksidasi akan terbentuk... a. fenol b. benzaldehide c. stirena d. asam benzoat e. asam benzena sulfonat 5. Nama yang benar senyawa adalah... a. 1, 2 dibromo benzena b. 1, 3 dibromo benzena c. 1, 4 dibromo benzena d. 4, 6 dibromo benzena e. para dibromo benzena 6. Destilasi kering Na benzoat dengan NaO padat akan terjadi... a. benzena b. toluena c. anilin d. fenol e. asam benzoat 7. Pasangan senyawa di bawah ini yang kedua-duanya bersifat asam adalah... a. fenol dan asam benzoat b. fenol dan aanilin c. asam benzoat dan toluena d. toluena dan efnol e. anilin dan asam benzena sulfonat 8. asil penggabungan dua molekul 1,3 butadiena adalah... a. stirena b. benzena c. 2 butana d. butana e. eoktena
KIMIA XII SMA 213 9. Senyawa berikut yang bersifat karsiogen teradap bintang adalah... a. benzena b. naftalena c. antrasena d. toluena e. nitro benzena 10. Senyawa berikut yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan plastik adalah... a. stirena b. benzena c. toluena d. anilin e. silena II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini! 1. Tulislah reaksi pembuatan TNT! 2. Berilah nama senyawa berikut ini! a. b. 6 O c. 2 Br d. e. 2 O 3. Sebutkan sifat-sifat toluena! 4. Sebutkan sifat dan kegunaan fenol! 5. Sebutkan sifat dan kegunaan asam benzoat!