REAKSI OKSIDATIF

Dalam kimia organik, reaksi oksidasi biasanya diartikan sebagai penambahan oksigen kedalam molekul atau lepasnya hidrogen dari molekul, sedangkan reaksi reduksi diartikan sebagai masuknya hidrogen ke dalam molekul organik atau keluarnya oksigen dari dalam molekul organik.

Batasan yang lebih umum dari reaksi oksidasi – reduksi adalah berdasarkan pemakaian bilangan oksidasi pada atom karbon dengan cara memasukkan bilangan oksidasi pada keempat ikatanya. Contohnya, atom H yang berikatan dengan C mempunyai bilangan oksidasi -1, atom C jika berikatan dengan atom C mempunyai bilangan oksidasi 0, dan atom c mempunyai bilangan oksidasi +1 jika berikatan tunggal pada heteroatom seperti oksigen, nitrogen atau sulfur.

Reagen yang digunakan untuk mereduksi senyawa organik, salah satunya adalah gas hidrogen, Karena gas hidrogen adalah gas yang terkadung dalam senyawa organik. Dan hidrogen juga terkandung di dalam hidrogen.

Dengan menggunakan katalis seperti Ni, Pt atau Pd pada suhu yang cukup tinggi, gas hidrogen digunakan untuk mereduksi ikatan rangkap dua atau rangkap tiga dalam suatu molekul. Senyawa hidrogen tak jenuh, aldehida, keton sianida, dan senyawa – senyawa nitro dapat direduksi dengan cara ini. Reduksi hidrogen atau adisi hidrogen pada ikatan rangkap disebut juga hidrogenasi. Hidrogenasi dengan adanya serbuk nikel disebut pereaksi Sabiter – Senderens. Hidrogenasi juga dapat disebut dengan istilah yang merujuk pada reaksi kimia yang menghasilkan adisi hidrogen (H₂). Proses ini umumnya terdiri dari adisi sepasang atom hidrogen ke sebuah molekul.

Kebanyakan hidrogenasi menggunakan gas hidrogen (H₂), namun ada pula beberapa yang menggunakan sumber hidrogen alternatif, proses ini disebut hidrogenasi transfer. Reaksi balik atau pelepasan hidrogen dari sebuah molekul disebut dehidrogenasi. Reaksi di mana ikatan diputuskan ketika hidrogen diadisi dikenal sebagai hidrogenolisis. Hidrogenasi berbeda dengan protonasi atau adisi hidrida, pada hidrogenasi, produk yang dihasilkan mempunyai muatan yang sama dengan reaktan.

Pertanyaan : Kenapa untuk mereduksi ikatan rangkap dua atau rangkap tiga di gunakan katalis Ni, Pt atau Pd? Kenapa tidak menggunakan katalis kromium (Cr)? Padahal katalis Ni, Pt dan Cr bersifat sebagai zat pengikat?

REAKSI ASAM BASA PADA SENYAWA KARBON

Reaksi –reaksi yang terjadi dalam kimia organik ada yang merupakan reaksi asam – basa. Mekanisme reaksi ini juga merupakan cara yang baik untuk melihat hubungan antara struktur molekul dan kereaktifannya, reaksi asam – basa juga dapat menggambarkan peran pelarut yang sangat penting dalam reaksi kimia. Beberapa konsep asam – basa yang paling banyak dikenal adalah konsep dari Bronsteed –Lowrey dan Lewis.

Menurut teori Bronsted – Lowry, 

asam adalah suatu zat yang dapat memberikan H⁺ (proton) dan 

basa adalah suatu zat yang dapat menerima proton. 

Contohnya, perhatikan reaksi yang terjadi pada gas klorida yang dilarutkan dalam air.

Molekul atau ion yang terbentuk dari asam yang kehilangan proton disebut basa konjugasi. Kebanyakan asam adalah netral, maka basa konjugasi dari sebagian besar asam bermuatan negatif, karena asam tersebut kehilangan proton. 

Sedangkan molekul atau ion yang terbentuk dari basa yang menerima proton disebut asam konjugasi.

Menurut Teori Lewis

asam adalah suatu zat yang dapat menerima pasangan elektron (akseptor elektron). Contoh asam lewis adalah H+, B2H6, BF3, AlF3, ion logam transisi yang bisa mebentuk ion kompleks seperti Fe2+, Cu2+, Zn2+, dan sebagainya.

Sedangkan basa adalah suatu senyawa yang dapat memberikan pasangan elekron (donor elektron). Contoh basa Lewis adalah ion halide ( Cl-, F-, Br- dan I-), ammonia, ion hidroksida, molekul air, senyawa yang mengandung N, O, atau S, senyawa golongan eter, ketone, molekul CO2 dan lain-lain. 

Elektron adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e^{- .} 

Menurut teori Lewis, asam bukan hanya proton, tetapi banyak spesies lain yang dapat bersifat sebagai asam, seperti alumunium klorida dan boron trifluorida.  ^. Keduanya dapat bereaksi dengan amonia seperti reakis berikut ini :

pertanyaannya : 

Semua asam bronsted –lowrey adalah asam lewis. Tetapi mengapa basa bronsted – lowrey tidak sama dengan basa lewis atau sebaliknya?

Reaksi – reaksi pada Alkana

Reaksi-reaksi yang terjadi pada alkana adalah sebagai berikut:
1.Reaksi Oksidasi
R-H + O2 → CO2 + H2O + Panas
(R = Gugus alkil)

2.Halogenasi

Reaksi Halogenasi adalah prosesnya yaitu pemasukan halogen ke dalam senyawa organik
R-H + Cl2 → R-Cl + HCl
(R = Gugus alkil)
Alkana dapat bereaksi dengan halogen dalam pengaruh panas atau pengaruh sinar UV.

3.Nitrasi

Nitrasi diartikan sebagai reaksi terbentuknya senyawa nitro atau masuknya gugus nitro pada suatu senyawa. Ikatan gugus NO2 pada senyawa nitro 
R-H + HNO3 → R-NO2 + H2O
(R = Gugus alkil)
Reaksi antara alkana dengan asam nitrat berlangsung antara suhu 150-4750C.

4.Sulfonasi

Sulfonasi sendiri merupakan bagian dari reaksi substitusi. Sulfonasi adalah reaksi kimia yang melibatkan penggabungan gugus asam sulfonat, -SO₃H, ke dalam suatu molekul ataupun ion. 
R-H + H2SO4 → R-SO3H + H2O
(R = Gugus alkil)

Reksi – reaksi pada alkena

1. Adisi Hidrogen Halida (HX)

Adisi hidrogen halida pada alkena taksimetris berlaku hukum Markovnikov, yakni kation akan mengadisi pada ikatan rangkap sedemikian rupa sehingga dihasilkan karbokation yang lebih stabil

2. Reaksi Oksidasi

Apabila senyawa alkana dibakar menggunakan oksigen, senyawa yang dihasilkan ialah karbon dioksida dan air. Reaksi tersebut dikenal dengan reaksi oksidasi atau pembakaran. Sebagai contoh:

C₂H₆ + 3,5 O₂--------------> 2CO₂ + 3H₂O

3. Reaksi Ozonolisis

Reaksi alkena dengan ozon akan menghasilkan aldehida atau keton.

            Oksidasi oleh ozon atau yang dikenal dengan ozonolisis merupakan salah satu jenis reaksi yang dapat terjadi pada alkuna. Dalam hal ini saya contohkan pada butena. Hasil dari ozonolisis ini akan berbeda bergantung pada senyawa apa yang dioksidasinya. Pada pentuna misalnya, akan berbeda ketika yang mengalami ozonolisis itu 1- pentuna dan 2- pentuna.

Reaksi – reaksi pada Alkuna

1. Alkuna dapat mengalami reaksi adisi, sama seperti alkena. Reaksi adisi dapat berlangsung dengan hidrogen, halogen – asam, (HOCL), H₂SO₄, HCN, air, boron hibrida dan lainya. Reaksi adisi ini mengikuti aturan Morkovnikov.

2. Alkuna dapat mengalami reaksi oksidasi. Contohnya asetilena jika dioksidasi dengan asam kromat akan menghasilkanasam asetat, dan jika dioksidasi dengan KmnO₄ atau alkohol akan membentuk asam oksalat.

3. Alkuna akan mengalami reaski ozonolisis dengan menghasilkan diketon yang akan segera dioksidasi lebih lanjut membentuk asam.

4. Alkuna dapat mengalami reaksi pembentukan asetilida. Misalnya dengan mereaksikan asetilina dengan larutan amoniakal dari np[erak nitrat dan tembaga klorida.

Pertanyaan :
Mengapa pada reaksi alkana tidak mengalami reaksi ozonolisis, padahal pada reaksi alkena dan alkena sama  - sama mengalami reaksi ozonolisis?

ALKOHOL

Sering kita melihat orang mabuk di bar atau tempat yang menyediakan minuman keras karena orang tersebut meminum minuman keras yang mengandung alkohol. Didalam minuman keras terdapat berbeda – beda kandungan alkoholnya. Ada yang 5 % ada juga 20 % sampai – sampai ada yang 45 %. Apabila kita minum terlalu banyak mengandung alkohol, hal ini akan menyebabkan penekanan otak bagian atas, sehingga dapat menyebabkan kehilangan kesadaran.  

Alkohol adalah senyawa yang mempunyai gugus fungsi hidroksil yang terkait pada atom karbon jenuh. Alkohol mempunyai rumus umum ROH, dimana R merupakan alkil, alkil tersubstitusi, atau hidrokarbon siklik. Alkohol disini tidak termasuk fenol (gugus hidroksil berikatan dengan cincin aromatik), enol (gugus hidroksil berikatan dengan karbon vinilik) karena sifat-sifatnya kadang berbeda. Alkohol dapat dianggap merupakan turunan dari air (H-O-H) dimana satu atom hidrogennya diganti dengan gugus alkil. Alkohol diklasifikasikan menjadi tiga kelompok yaitu alkohol primer, sekunder dan tersier.

Alkohol yang gugus hidroksilnya berikatan dengan karbon tak jenuh (sp²) adalah fenol dan enol atau vinil alkohol. Etanol merupakan salah satu senyawa alkohol yang banyak dipakai dalam industri farmasi, aditif bahan bakar, pelarut, industri minuman, dan lainya.

Alkohol mempunyai persamaan geometris dengan air, sudut ikatan R-O-H mendekati nilai tetrahidral, dan atom oksigen terhibridisasi sp³. Gugus –OH merupakan gugus yang polar, dimana atom hidrogen berikatan dengan atom oksigen yang elektronegatif. Alkohol dapat membentuk ikatan hidrogen intramolekuler sehingga alkohol mempunyai titik didih lebih besar dari pada eter yang bersesuaian.

Keasaman dan kebasaan alkohol

Sama dengan air, alkohol juga mempunyai sifat asam dan basa. Alkohol bersifat sebagai basa dengan proton dari asam kuat dan berada kesetimbangan membentuk ion oksonium.

Gambar ion oksonium

Sebagai asama, alkophol akan terdisosiasi dengan memberikan protonnya pada air menghasilkan H₃O⁺ dan ion alkoksida.

Gambar ion alkoksida

Pengaruh substituen alkil terhadap keasaman alkohol disebabkan karena ion alkoksida yang dihasilkan dari disosiasi distabilkan oleh pelarut. Makin mudah ion alkoksida disolvasi oleh air, maka akan stabil, dan alkohol semakin bersifat asam.

Faktor induksi dapat mempengaruhi keasaman alkohol. Substituen halogen sebagai penarik elektron akan menstabilkan ion alkoksida dengan memancarkan muatan negatif ke daerah yang lebih luas, sehingga membuat alkohol lebih bersifat asam.

Pembuatan alkohol

Alkohol merupakan bahan baku yang paling penting dalam kimia hidrokarbon, dan tersedia dalam jumlah yang melimpah dan berharga murah. Ada tiga metode untuk menghasilkan alkohol sederhana, yaitu

1. Hidrasi alkena yang diperoleh dari reaksi cracking petroleum,

Pada pembentukan petroleum atau minyak bumi, dibutuhkan karbon.  Mekanisme reaksi utama adalah hancurnya ikatan karbon (cracking), yang membutuhkan  energy termal yang melampaui tingkatan minimum (activation energy). Hasil pertama yang dibentuk oleh batuan induk selama penimbunan (burial) adalah N, S, dan O yang terikat bersama dengan karbon dioksida dan air. Pada tingkat temperature yang lebih tinggi, senyawa petroleum dibentuk dengan cracking oleh ikatan karbon dalam struktur kerogen dengan cara penghilangan bagian panjang dari rantai aliphatic dan struktur cincin yang jenuh (aromatic). Reaksi tersebut menghasilkan perubahan gradual dalam komposisi dasar kerogen terutama dalam peningkatan kandungan hydrogen.

2. Proses oxo dari alkena, karbon monoksida dan hidrogen,

Proses Oxo Olefin direksikan dengan karbon monoksida dan hidrogen pada suhu 160°C sampai 175°C dengan tekanan 100-250 atm, menghasilkan aldehida. Aldehida kemudian dihidrogenasi dengan bantuan nikel sebagai katalis sehingga menghasilkan suatu senyawa alkohol. Aldehida berkurang pada saat terbentuknya alkohol. Alkohol yang dihasilkan dari proses oxo sebagian besar memiliki berat molekul kecil dibandingkan berat molekul alkohol alami. Oxo-alkohol yang memiliki berat molekul tinggi mengalami sulfonasi. Alkohol ini banyak digunakan untuk kosmetik dan produk cairan rumah tangga (tidak digunakan untuk bahan dasar pembuatan detergen).

3. Fermentasi karbohidrat.

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

Kemampuan memfermantasikan karbohidrat dan produk fermentasi yang dihasilkan merupakan ciri yang sangat berguan dalam identifikasi mikroorganisme

Hasil akhir fermentasi karbohidrat ditentukan oleh sifat mikroba, media biakan yang digunakan, serta faktor lingkungan, antara lain suhu dan pH. Media fermentasi harus mengandung senyawa yang dapat dioksidasikan dan difermentasikan oleh mikroorganisme. Glukosa termasuk senyawa yang paling sering digunakan oleh mikroorganisme dalam proses fermentasi karbohidrat. Karbohidrat yang sering dipakai adalah glukosa, laktosa, maltosa, sukrosa, dan manitol.

            Ketiga metode pembuatan alkohol dapat digambarkan sebagai berikut:

Selain Itu, alkohol juga dapat direaksikan menjadi senyawa –senyawa lain seperti yang terlihat dalam gambat berikut ini :

Pembuatan alkohol yang digambarkan di atas merupakan pembuatan alkohol secara sederhana.

pertanyaan :

1. Bagaimana cara atau metode pembuatan obat - obatan yang mengandung alkohol?

2. Apakah alkohol yang terkandung dalam obat - obatan dapat menyebabkan efek samping seperti minuman keras?