Dokumen tersebut membahas tentang konsep ekonomi atom dalam green chemistry. Ekonomi atom merupakan salah satu prinsip green chemistry yang mengacu pada metode sintesis yang memaksimalkan penggunaan seluruh atom reaktan menjadi produk yang diinginkan. Beberapa contoh reaksi yang memiliki ekonomi atom 100% adalah reaksi penataan ulang, adisi, dan Diels-Alder.
3. Green chemistry adalah suatu filsafah
atau konsep yang mendorong desain dari
sebuah produk ataupun proses yang
mengurangi ataupun meminimalisir
penggunaan dan produksi zat-zat
produksi (substansi) toksik dan atau
berbahaya. Konsep green chemistry
berkaitan dengan kimia organik, kimia
anorganik, Biokimia, dan kimia analitik.
Bagaimanapun juga, konsep ini
cenderung mengarah ke aplikasi pada
sektor industri.
Apa itu Green
Chemistry?
4. Prinsip-prinsip dalam Green
Chemistry
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
Ekonomi atom
Bahan baku terbarukan
Analisis langsung untuk
mengurangi pencemaran
Katalisis
Rancangbangun untuk
Degradasi
Sintesis kimia yang
kurang berbahaya
Pencegahan
Pelarut dan bahan
pembantu yang lebih aman
Rancangbangun bahan
kimia yang lebih aman
Meminimalisasi potensi
kecelakaan
Mengurangi Derivat
Rancangbangun untuk
efisiensi energi
5. “Prinsip dasar dari green chemistry didesain pada
produk dan proses produksi yang ramah lingkungan.
Konsep green chemistry terdiri dari 12 prinsip, salah
satunya ekonomi atom atau efisiensi atom. Ekonomi
atom merupakan metoda sintesis yang dirancang
dengan memaksimalkan keterlibatan semua atom
reaktan yang digunakan di dalam proses sintesis
menjadi produk akhir yang diinginkan (target
product)”.
7. Berdasarkan gambar pada slide sebelumnya, konsep tersebut membawa pada
kesimpulan bahwa reaksi adisi menunjukkan ekonomi atom yang lebih baik
daripada reaksi eliminasi, kondensasi atau substitusi, yang menghasilkan
sejumlah stoikiometri dari produk yang tidak diinginkan. Untuk mengukur
ekonomi atom dari suatu reaksi, dapat menjumlahkan massa dari atom-atom dari
semua bahan dan pereaksi awal sesuai dengan persamaan stoikiometri dan
membandingkannya dengan jumlah massa dari semua atom yang ada dalam
produk yang diinginkan. Atom-atom dari produk samping yang tidak diinginkan
dan reaksi samping dihitung sebagai limbah. Metode ini memberikan ukuran
umum dari efisiensi suatu reaksi.
Ekonomi atom =
𝐌𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐀𝐭𝐨𝐦 𝐏𝐫𝐨𝐝𝐮𝐤 𝐲𝐚𝐧𝐠 𝑫𝒊𝒊𝒏𝒈𝒊𝒏𝒌𝒂𝒏
𝐌𝐚𝐬𝐬𝐚 𝐀𝐭𝐨𝐦 𝐝𝐚𝐥𝐚𝐦 𝑹𝒆𝒂𝒌𝒕𝒂𝒏
𝐱𝟏𝟎𝟎%
8. Ekonomi atom =
Massa Atom Produk yang Diinginkan
Massa Atom dalam Reaktan
x100%
=
Mr Bromobutana
Massa Atom dalam Reaktan
x100%
=
132
275
x100%
= 50%
CONTOH SOAL
9. Berdasarkan hasil ekonomi atom pada slide sebelumnya jika persen hasil
seluruh reaksi adalah 100% dan setelah di reaksikan mendapatkan hasil
50%, berarti hanya setengah massa atom reaktan yang tergabung dalam
produk utama yang diinginkan (nomor 4) sedangkan setengah lainnya
terbuang dalam produk samping yang tidak diinginkan (nomor 5 dan 6).
10. Salah satu mengenai sintesis ideal ialah membuat senyawa berguna
dalam satu langkah dengan tidak membentuk hasil sampingan yang
dapat dibuang (disposable) lewat proses yang membutuhkan sedikit
energi. Sintesis semacam itu tentu saja ramah lingkungan. Sasaran ini
jarang terpenuhi, tetapi prinsip umum dapat diterapkan untuk mencoba
mendekati cara ideal ini. Sebagai contoh, reaksi adisi (contohnya,
hidrogenasi katalitik dan reaksi Diels/Alder) tidak menciptakan produk
sampingan apapun. Hal yang sama dapat pula dikatakan untuk reaksi
isomerisasi. Reaksi seperti ini disebut “Ekonomi Atom”, semua atom
dalam reaktan muncul pada produk.Disisi lain, reaksi eliminasi dan
subtitusi dengan sendirinya menghasilkan produk sampingan. Berikut
adalah beberapa reaksi yang 100% ekonomi atom yaitu :
11. Reaksi penataan ulang
(Rearrangement)
01
Reaksi penataan ulang merupakan
penataan kembali dari atom-atom atau
gugus-gugus fungsional dalam menyusun
arsitektur molekul. Oleh karenanya, reaksi
penataan ulang merupakan reaksi yang
100% ekonomi atom.
12. Reaksi adisi (Addition)
02
Dalam reaksi adisi menambahkan elemen
reaktam pada substrat secara inklusif total
(misalnya reaksi sikloadisi, brominasi
pada olefin) maka reaksi adisi merupakan
reaksi yang 100% ekonomi atom
13. Reaksi substitusi
(Substitution)
03
Pada reaksi substitusi, gugus fungsi menggantikan gugus-tinggal
(leaving group). Gugus tinggal ini tidak merupakan bagian dari produk
target, dan oleh karena itu akan menurunkan nilai ekonomi atom dari
proses transformasi pada sintesis. Derajat tidak ekonomisnya atom
tergantung dari pereaksi dan substrat yang digunakan.
14. Reaksi eliminasi
(Elimination)
04
Reaksi eliminasi mengubah substrat
denbgan cara mengurangi atom-atom
penyusunnya untuk menghasilkan
produk target. Dengan demikian, setiap
reaktan yang digunakan bukanlah
merupakan bagian dari produk target
sedangkan atom-atom yang tereliminasi
akan lepas sebagai waste. Oleh karena
itu, reaksi eliminasi ini merupakan jenis
reaksi yang paling kecil nilai ekonomi
atomnya
15. Untuk mengilustrasikan konsep ekonomi atom ini, beberapa contoh seperti reaksi
Grignard, kopling A3, dan reaksi Diels-Alder yang disajikan gambar. Reaksi Grignard
yang mendapat pengakuan dari komunitas ilmiah karena pentingnya dalam sintesis
organik, sayangnya merupakan reaksi ekonomi atom yang relatif buruk karena
penggunaan sejumlah stoikiometri reaktan logam dan kebutuhan untuk menyiapkan
reagen Grignard secara terpisah. Reaksi kopling multikomponen (reaksi kopling A3)
satu langkah ini lebih efisien dan menghemat atom karena 92% dari atom asli yang
digunakan ditemukan pada produk akhir. Reaksi Diels-Alder juga merupakan contoh
yang sangat baik dari reaksi atom-ekonomis. Ekonomi atomnya sama dengan 100%
karena semua atom dari reaktan dimasukkan ke dalam produk akhir. Reaksi tipe
Diels-Alder termasuk dalam kategori cycloaddition yang merupakan salah satu jenis
reaksi paling hijau dalam kimia tradisional
