Reaksi substitusi elektrofilik bromobenzena dengan gugus nitro gagal menghasilkan kristal bromonitrobenzena karena beberapa faktor seperti kurang optimalnya pengocokan dan ketelitian menjaga suhu reaksi. Produksi bromonitrobenzena melalui reaksi ini seharusnya dapat menghasilkan tiga isomer orto, meta, dan para dengan persentase tertentu, namun dalam percobaan ini tidak terbentuk kristal sehingga rende

1. 1
REAKSI SUBSTITUSI ELEKTROFILIK
Oleh
L.G. Dwi Karyani
Jurusan Pendidikan Kimia, FMIPA, UNDIKSHA
Jalan Udayana Singaraja, Bali
Email: dwikaryani30@yahoo.com
Abstract
The aim of this study is to identify electrophilic substitution reactions in organic compounds as well
as the reaction proceeds and the yield compounds. This research method is experimental method with
quantitative data analysis.The results obtained by the constant temperature is 52 o
C and the temperature at
the time of settling of 4.2 o
C. The resulting mixture is colorless and oily look, and do not form crystals.
Key words: bromine, bromonitrobenzena, electrophilic substitution reaction
Abstrak
Tujuan dari penelitian ini adalah mengidentifikasi reaksi substitusi elektrofilik pada senyawa
organic beserta senyawa hasil reaksinya dan rendemennya. Metode penelitian ini adalah metode eksperimen
dengan analisis data kuantitatif. Hasil penelitian diperoleh suhu konstan yaitu 52 oC dan suhu pada saat
didiamkan yaitu 4,2 oC. Campuran yang dihasilkan tidak berwarna dan terlihat berminyak, dan tidak
terbentuk kristal.
Kata kunci: brom, bromonitrobenzena, reaksi substitusi elektrofilik
PENDAHULUAN
Salah satu jenis reaksi organik adalah
reaksi substitusi. Reaksi substitusi merupakan
suatu reaksi dimana terjadi pergantian satu atom
atau gugus atom dalam suatu senyawa oleh atom
atau gugus lain. Reaksi substitusi yang terjadi
pada substrat karbon yang bermuatan negatif
(sumber elektron) dengan spesi yang menyenangi
muatan negatif atau spesi yang kekurangan
elektron/muatan positif (elektrofil) disebut
dengan reaksi substitusi elektrofilik (Suja &
Nurlita, 2004).
Awan elektron pada cincin benzena
merupakan sumber elekron, namun terdapat
kestabilan pada struktur cincinnya sehingga
benzena hanya dapat mengalami reaksi substitusi
oleh elktrofilik. Substitusi aromatik elektrofilik
meliputi jenis reaksi nitrasi, halogenasi, sulfonasi,
reaksi Friedel-Crafts, dan lainnya. Atom-atom
halogen yang terikat pada gugus benzena
merupakan gugus pengarah orto dan para, dimana
merupakan satu-satunya perkecualian penting
terhadap perampatan dan memberikan
kerangkapan menarik dalam dampaknya pada
substitusi aromatik elektrofilik. Mekanisme
nitrasi adalah mereaksikan benzena ataupun
turunan benzena dengan gugus nitro. Pertama,
akan terjadi pembentukan gugus nitro dimana
HNO3 direaksikan dengan H2SO4 (Suja & Nurlita,
2003). Mekanisme reaksi pembentukan gugus
nitro adalah sebagai berikut.
H2SO4 + H N
O
O
O
H
O
O
O
N
H
+ HSO4
-
H
O
O
O
N
H
NO2
+
+ H2O
Gambar 1. Mekanisme pembentukan elektrofil
NO2
+
Selanjutnya gugus nitro akan bereaksi dengan
bromobenzena karena dalam bromobenzena
terdapat banyak elektron sehingga dapat
menyerang gugus nitro dimana produk yang
terbentuk adalah sebagai berikut.
Gambar 2. Reaksi bromobenzena dengan
gugus elektrofil NO2
+
METODE
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia
Organik jurusan Pendidikan Kimia Undiksha
pada tanggal 22 September 2015, pukul 07.30-
13.30 WITA.
bromonitrobenzenabromobenzena
para 62%meta 1%orto 37%
NO2
NO2
NO2
BrBrBr
+
Br
NO2+

2. 2
Alat dan Bahan
Terdapat beberapa alat dan bahan yang
perlu disiapkan dalam penelitian ini. Alat yang
digunakan antara lain gelas ukur, erlenmeyer,
gelas kimia, pipet gondok, filler, corong pisah,
pipet tetes, pemanas, cawan porselen, penjepit
kayu, statif, klem tiga jari, corong, adapter
claisen, batang pengaduk serta termometer.
Bahan-bahan yang diperlukan dalam
penelitian ini adalah asam sulfat, HNO3,
bromobenzen, air es, etanol, dan serta kertas
saring.
Prosedur
Metode dari penelitian ini adalah metode
eksperimen dengan analisis data secara
kuantitatif. Prosedurnya adalah sebagai berikut :
Campuran HNO3 pekat dan H2SO4 dibuat dalam
labu bulat dan didinginkan dalam penangas air es.
Gambar 3. Campuran HNO3 pekat dan H2SO4
dibuat dalam labu bulat dan didinginkan
dalam penangas air es.
Labu tersebut kemudian dihubungkan
dengan adapter claisen, thermometer, dan
pendingin dengan menggunakan statif dan klem
tiga jari.
Gambar 4. Labu tersebut kemudian
dihubungkan pada rangkaian alat
Bromobenzen ditambahkan melalui
mulut bagian atas pendingin, penambahan
dilakukan sedikit demi sedikit selama kurun
waktu 15 menit sambil dikocok. Suhu reaksi
dijaga saat penambahan bromobenzen antara 50-
55oC. Setelah adisi sempurna, campuran
dibiarkan pada suhu di bawah 50oC selama ± 20
menit. Labu didinginkan pada suhu kamar dan
campuran tersebut dituangkan ke dalam gelas
kimia yang berisi air es. Apabila terbentuk kristal
maka tahap selanjutnya yang dilakukan adalah
menyaring nitro-bromobenzen dan mencuci
kristal dengan air dingin dan kristal dibiarkan
sampai kering. Kristal tersebut selanjutnya
dipindahkan ke dalam labu Erlenmeyer dengan
menggunakan etanol dan campuran tersebut
dipanaskan hingga semua kristal larut, kemudian
dibiarkan dingin secara perlahan-lahan sampai
mencapai temperatur kamar. Selanjutnya kristal
(I) dicuci dengan sedikit alcohol dingin dan
kristal dikeringkan. Kedua induk cairan yang ada
dicampur dan diuapkan dalam penangas air
sampai volume filtrat menjadi ⅓ nya lalu
didinginkan pada suhu kamar. Apabila terbentuk
endapan 4-bromonitrobenzen, kristal (II) dicuci
dengan alkohol dingin dan dikeringkan.
Selanjutnya dicampur dengan kristal (I), dan pada
tahap akhir dilakukan penimbangan hasil,
pemeriksaan titik leleh dan bentuk dari kristal 4-
bromonitrobenzen.
HASIL PENGAMATAN DAN
PEMBAHASAN
Dalam percobaan ini, telah direaksikan
antara bromobenzena dengan gugus elektrofil
NO2
+ untuk sehingga menghasilkan produk
berupa bromonitrobenzena. Reaksi ini dikenal
dengan reaksi substitusi elektrofilik (Suja &
Nurlita, 2004). Elektrofilnya adalah NO2
+ yang
diperoleh dari mereaksikan HNO3 pekat dengan
H2SO4 pekat (Suja & Nurlita, 2003). Pada saat
pencampuran larutan yang dihasilkan tidak
berwarna atau bening, dan dalam kondisi dingin.
Dalam lingkungan asam sulfat, asam nitrat akan
terprotonkan sehingga menjadi reaktif.
Mekanisme yang terjadi dalam proses
pembentukan gugus elektrofil NO2
+ (ion
nitronium) adalah sebagai berikut.
H2SO4 + H N
O
O
O
H
O
O
O
N
H
+ HSO4
-
H
O
O
O
N
H
NO2
+
+ H2O
Gambar 5. Pembentukan Gugus Elektrofil
Nitro (Ion Nitronium)
Pada HNO3, atom oksigen yang
mengandung pasangan elektron bebas menyerang
H+ yang berasal dari asamsulfat atau dengan kata
lain asam nitrat terprotonkan (Suja & Nurlita,
2004). Selanjutnya terjadi dehidrasi atau
pelepasan molekul H2O sehingga dihasilkan ion
nitronium (NO2
+). Selanjutnya gugus elektrofil
ini akan diserang oleh bromobenzena sehingga
menghasilkan 3 jenis produk yang berbeda yakni
o-bromonitrobenzena, m-bromonitrobenzena, dan
p-nitrobenzena yang memiliki persentase
berbeda-beda yakni sebagai berikut.
bromonitrobenzenabromobenzena
para 62%meta 1%orto 37%
NO2
NO2
NO2
BrBrBr
+
Br
NO2+
Campuran
HNO3
pekat dan
H2SO4
Es
Labu yang
telah
dihubungk
an pada
rangkaia
n alat

3. 3
Gambar 6. Produksi bromonitrobenzena
Gugus halogen merupakan gugus penarik
elektron, dimana secara umum gugus penarik
elektron adalah pengarah meta. Namun untuk
gugus halogen mengalami penyimpangan karena
gugus halogen memiliki pasangan elektron bebas
sehingga kecenderungan berubah menjadi
pengarah orto dan para (Fessenden &
Fessenden,1982). Hal ini dapat diperjelas dengan
mekanisme reaksi elektrofilik yang disertai
dengan terjadinya resonansi.
Br
+ N
+
O
O
Br
N
O
O
+
Br
N
O
O
+
Br
N
O
O
+
Br
N
+
O
O
+
Br
N
O
O
Br
N
O
O
Br
N
O
O
+
+ +
Br
+ N
+
O
O
Br
N
OO
Br
N
OO
Br
N
OO
+
+ +
Gambar 7. Mekanisme reaksi pengarah orto,
meta, dan para
Pada mekanisme ini terlihat bahwa
resonansi yang terjadi pada posisi orto dan para,
ion karbonium yang terbentuk dapat terstabilkan
ketika ion karbonium mengikat gugus Br.
Penyetabilan ini terjadi karena pasangan elektron
dari Br (Suja & Nurlita, 2000). Sedangkan pada
posisi meta, ion karbonium tidak pernah mengikat
gugus Br selama terjadi resonansi sehingga
kurang dapat distabilkan. Berdasarkan hal inilah,
maka penyimpangan pengarah gugus oleh gugus
halogen seperti Br dapat menjadi pengarah orto
dan para.
Penambahan bromobenzena dilakukan
sedikit demi sedikit agar tumbukan partikel antara
bromobenzena dengan gugus NO2
+ lebih
sempurna dan dihasilkan larutan yang tidak
berwarna atau tetap bening, pada saat
penambahan bromobenzena juga didukung
dengan menjaga suhu pada rentang 50-55oC dan
suhu konstan yang diperoleh yaitu 52 oC. Setelah
adisi sempurna campuran dibiarkan pada suhu
dibawah 50 oC selama ± 20 menit dan suhu pada
saat didiamkan yaitu 4,2 oC. campuran yang
dihasilkan tidak berwarna dan terlihat berminyak,
setelah campuran ditambahkan dengan air es
tidak terbentuk kristal, hal ini menandakan bahwa
percobaan yang dilakukan gagal karena secara
teoritis pada saat penambahan bromobenzena
yang didukung dengan menjaga suhu pada
rentang 50-55oC akan terbentuk padatan
bromobenzena yang berwarna kekuningan yang
menggumpal-gumpal atau terbentuknya kristal
(Suja & Nurlita, 2004). Karena tidak berhasil
mendapatkan kristal maka prosedur selanjutnya
tidak dilakukan atau percobaan dihentikan pada
tahap ini.
Ada beberapa faktor yang mendukung
terjadinya kesalahan atau kegagalan yakni (1)
kurang optimalnya pengocokan yang dilakukan
sehingga tidak semua bromobenzena bereaksi
membentuk bromonitrobenzena, (2) kurang
telitinya menjaga rentang suhu saat penambahan
bromobenzena sehingga tumbukan antara
elektrofil dengan bromobenzena kurang optimal,
(3) kemungkinan zat yang digunakan tidak murni.
KESIMPULAN
Rendemen dari substitusi elektrofilik pada
percobaan ini tidak dapat diketahui karena tidak
terbentuk kristal bromonitrobenzena akibat dari
beberapa faktor penyebab kesalahan atau
kegagalan.
Sekian artikel yang dapat saya buat, apabila
terdapat kesalahan yang tidak disengaja saya
mohon maaf dan terimakasih.
DAFTAR PUSTAKA
Frieda Nurlita & I Wayan Suja. 2004. Buku Ajar
Praktikum Kimia Organik. Singaraja: IKIP
Negeri Singaraja
I Wayan Suja dan Frieda Nurlita. 2000. Buku Ajar
Kimia Organik 1. Singaraja : STKIP
Singaraja
Fessenden, R., & Fessenden, J. 1982. Kimia
Organik Jilid I. Jakarta: Erlangga
Frieda Nurlita & I Wayan Suja. 2003. Buku Ajar
Kimia Organik Lanjut. Singaraja: IKIP
Negeri Singaraja