Benzena dan Turunannya


A. Pengertian benzena

Benzena adalah senyawa organik siklik (berbentuk cincin) dengan enam atom karbon yang bergabung membentuk cincin segi enam. Rumus molekulnya adalah C6H6. Benzena termasuk dalam golongan senyawa aromatis.
 
gambar benzena
gambar benzena (google image)

B. Struktur Benzena

Benzena pertama kali diisolasi pada tahun 1825 oleh Michael Faraday dari residu berminyak yang tertimbun dalam pipa induk gas di London. Kemudian pada tahun 1834 ditetapkan rumus molekul benzena adalah C6H6. Struktur yang mula-mula diusulkan pada tahun 1865 tidak mengandung ikatan rangkap karena benzena tidak mudah mengalami reaksi adisi seperti pada alkena. Akan tetapi  struktur yang demikian ini tidak sesuai dengan tetravalensi karbon.

Agar tidak menyalahi tetravelensi karbon, pada tahun 1872 Friedrich August Kekule mengusulkan bahwa benzena mengandung tiga ikatan tunggal dan tiga ikatan rangkap yang berselang-seling. Untuk menerangkan adanya hanya tiga (tidak lima) benzena tersubstitusi, Kekule menyampaikan bahwa cincin benzena berada dalam kesetimbangan yang cepat dengan stuktur dalam mana ikatan rangkap berada dalam posisi alternatifnya.

rumus struktur benzena

Rumus struktur di atas dapat disederhanakan penulisannya menjadi:
rumus struktur benzena

Pengukuran spektroskopik menunjukkan bahwa molekul benzena adalah planar dan semua ikatan karbon-karbonnya sama panjang yaitu 1,39 Angstrom. Ikatan karbon-karbon pada benzena panjangnya di antara ikatan karbon-karbon tunggal (1,47 Angstrom) dan ikatan karbon-karbon rangkap (1,33  Angstrom). Hal ini dapat dibenarkan karena ikatan karbon-karbon pada benzena mengalami resonansi (berpindah-pindah). Inilah sebabnya mengapa benzena sukar mengalami adisi.

Energi resonansi adalah energi yang hilang (kestabilan yang diperoleh) dengan adanya delokalisasi penuh elektron-elektron sistem pi. Besaran ini merupakan ukuran tambahan kestabilan sistem aromatik itu bila dibandingkan dengan sistem lokalisasi.

Ikatan karbon-karbon pada benzena terdiri atas ikatan sigma (s ) dan ikatan phi ( p). Menurut teori ini ikatan valensi orbital molekul terbentuk dari tumpang tindih orbital-orbital atom. Ikatan kovalen yang terbentuk dari tumpang tindih ujung dengan ujung disebut ikatan sigma (s), sedangkan ikatan kovalen yang terbentuk dari tumpang tindih sisi dengan sisi disebut ikatan phi (p ).

Benzena mempunyai enam karbon sp2 dalam sebuah cincin segi enam datar. Tiap atom karbon memiliki satu orbital p yang tegak lurus bidang cincin. Tumpang tindih keenam orbital p mengakibatkan terbentuknya enam orbital molekul p sehingga terbentuk awan elektron berbentuk “donat” pada bagian atas dan bawah cincin segi enam benzena.

C. Sifat-sifat Benzena       

1. Sifat-sifat Fisis Benzena
Seperti hidrokarbon alifatik dan alisiklik, benzena dan hidrokarbon aromatik lain bersifat nonpolar. Benzena tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik, seperti dietil eter, karbon tetraklorida, atau heksana. Benzena digunakan secara meluas sebagai pelarut. Senyawa ini memiliki sifat yang berguna, yaitu membentuk azeotrop. Senyawa yang larut dalam benzena mudah dikeringkan dengan menyuling azeotrop tersebut.

Meskipun titik didih dan titik leleh hidrokarbon aromatik bersifat khas. p–xilena mempunyai titik leleh yang lebih tinggi daripada o–xilena atau m–xilena. Titik leleh yang tinggi merupakan sifat khas benzena p–substitusi; suatu p–isomer lebih simetris dan dapat membentuk kisi kristal yang lebih teratur dan lebih kuat dalam keadaan padat daripada o– dan m–isomer yang kurang simetris

2. Sifat-sifat Kimia Benzena
Secara kimia, benzena tidak begitu reaktif tetapi mudah terbakar dengan banyak jelaga. Benzena lebih mudah mengalami substitusi daripada adisi.
Substitusi Pertama
a. Halogenasi
Benzena dapat bereaksi langsung dengan halogen dengan katalisator FeCl3 atau FeBr3.

reaksi halogenasi benzena

b. Alkilasi
Benzena dapat bereaksi dengan alkil halida membentuk alkil benzena dengan katalisator AlCl3.

reaksi halogenasi benzena

c. Nitrasi
Benzena bereaksi dengan asam nitrat pekat dengan katalisator asam sulfat pekat menghasilkan nitro benzena.

reaksi nitrasi benzena


d. Sulfonasi
Benzena yang dipanaskan dapat bereaksi dengan asam sulfat pekat menghasilkan asam benzena sulfonat.

reaksi sulfonasi benzena


e. Asilasi
Asilasi benzena dengan senyawa halida asam yang mengandung gugus asil, R–CO– atau Ar–CO– disebut reaksi asilasi aromatik atau asilasi Friedel-Crafts.


D. Pembuatan Benzena

Benzena dapat dibuat dengan beberapa cara ,yaitu:
1. Polimerisasi asetilena, yaitu dengan mengalirkan asetilena melalui pipa kaca yang pijar.
 reaksi pembuatan benzena
Atau ditulis: 3C2H2 C6H6

2. Memanaskan kalsium benzoat dengan kalsium hidroksida.
Ca(C6H5COO)2 + Ca(OH)2 2C6H6 + 2CaCO3
3. Dengan destilasi bertingkat tir batu bara.
Pada destilasi bertingkat tir batu bara selain dihasilkan benzena juga diperoleh zat-zat lain, misalnya tokrena, xilena, naftalena, antrosena, fenantrena, fenol, dan kresol.
4. Dengan proses reforming nafta pada industri petrokimia.

E. Turunan Benzena

Turunan benzena atau derivat benzena diperoleh dari penggantian satu atom H atau lebih dari inti benzena dengan gugus-gugus lain.

Tata Nama Turunan Benzena
1. Benzena pada umumnya dipakai sebagai induk dan gugus yang terikat disebutkan lebih dulu kemudian diikuti dengan benzena.
Contoh:

tata nama turunan benzena

Beberapa senyawa turunan benzena mempunyai nama khusus yang lebih lazim digunakan.

tata nama turunan benzena


2. Untuk dua subtituen posisinya dapat diberi awalan : orto (o) untuk posisi 1 dan 2, meta (m) untuk posisi 1 dan 3 dan para (p) untuk posisi 1 dan 4.
tata nama turunan benzena

contoh:



3. Gugus bervalensi satu yang diturunkan dari benzena disebut fenil dan gugus yang diturunkan dari toluena disebut benzil.




4. Untuk tiga substituen atau lebih, awalan orto, meta, dan para tidak diterapkan lagi, tetapi posisi substituen yang dinyatakan dengan angka, urutan prioritas penomoran adalah sebagai berikut.
– COOH, – SO3H, – CHO,– CN, – OH, – NH2, – R, – NO2, – X
Contoh:
tata nama turunan benzena

5. Bila cincin benzena terikat pada rantai alkana bergugus fungsi atau rantai alkana dengan 7 atom karbon atau lebih maka rantai alkana tersebut sebagai induk, sedangkan cincin benzena sebagai substituen.

tata nama turunan benzena


Substitusi kedua
Benzena yang telah tersubstitusi dapat mengalami substitusi kedua. Gugus (substituen) pertama dapat memengaruhi kereaktifan (laju reaksi) dan posisi substituen pada substitusi kedua.
Contoh:
Substitusi kedua pada anilin oleh Br2 berlangsung cepat tanpa katalis daripada benzena.

subtitusi kedua pada benzena


Substitusi kedua pada nitrobenzena harus dengan katalis, temperatur tinggi, dan waktu yang lebih lama daripada benzena.

subtitusi kedua pada benzena


Beberapa substituen pertama sebagai pengarah, substituen kedua pada posisi orto dan para, serta beberapa substituen pertama sebagai pengarah pada posisi meta.

subtituen pengarah orto, meta, dan para

Contoh:
Substituen Cl pengarah posisi orto dan para, sedangkan substituen NO2 pengarah posisi meta.

subtituen pengarah orto, meta, dan para


F. Kegunaan Benzena dan Turunannya yang Penting

1. Benzena
Benzena digunakan sebagai pelarut untuk berbagai jenis zat. Selain itu benzena juga digunakan sebagai bahan dasar membuat stirena (bahan membuat sejenis karet sintetis) dan nilon–66.
2. Halogen Benzena
Digunakan dalam industri cat, pembuatan zat-zat lain dan pembuatan insektisida (DDT).
3. Nitro Benzena
Nitro benzena digunakan untuk pembuatan anilin dan bahan peledak (TNT = 2,4, 6– trinitro toluena).
4. Asam Benzena Sulfonat
 Asam benzena sulfonat digunakan untuk membuat zat-zat karena mudah larut dalam air, dan pembuatan obat-obat sulfa. Turunan asam benzena sulfonat yang terkenal adalah sakarin.
5. Anilina
Anilina merupakan bahan dasar untuk pembuatan zat-zat warna diazo. Reaksi anilina dengan asam nitrit akan menghasilkan garam diazonium, dan proses ini disebut diazotisasi.
6. Fenol
Fenol (fenil alkohol) dalam kehidupan sehari-hari lebih dikenal dengan nama karbol atau lisol, dan dipergunakan sebagai zat disinfektan (pembunuh bakteri) karena dapat menyebabkan denaturasi protein, selain itu juga untuk pembuatan obat-obatan, bahan peledak, dan plastik.
7. Asam Benzoat
Asam benzoat digunakan sebagai pengawet pada berbagai makanan olahan.
8. Stirena
Jika stirena mengalami polimerisasi akan terbentuk polistirena, suatu jenis plastik yang banyak digunakan untuk membuat insulator listrik, boneka-boneka, sol sepatu, serta piring dan cangkir.
9. Benzaldehida
Benzaldehida digunakan sebagai zat pengawet, zat warna, serta sebagai bahan baku pembuatan parfum karena memiliki bau yang sedap.
10. Asam Salisilat
Asam salisilat adalah nama lazim dari asam o–hidroksibenzoat. Ester dari asam salisilat dengan asam asetat digunakan sebagai obat dengan nama aspirin atau asetosal.
11. Toluena
Kegunaan toluena yang penting adalah sebagai pelarut dan sebagai bahan baku pembuatan zat peledak trinitrotoluena (TNT).
12. Natrium Benzoat
Seperti asam benzoat, natrium benzoat juga digunakan sebagai bahan pengawet makanan dalam kaleng.

G. Pembuatan Beberapa Turunan Benzena yang Penting

1. Alkil Benzena
Diperoleh menurut sintesis Friedel Crafts

reaksi pembuatan alkil benzena

2. Halogen Benzena

reaksi pembuatan halogen benzena

3. Nitro Benzena
Diperoleh dengan nitrasi benzena.

reaksi pembuatan nitro benzena

4. Asam Benzena Sulfonat
Diperoleh dengan mereaksikan benzena dengan asam sulfat (sulfonasi).

reaksi pembuatan asam benzena sulfonat

5. Anilin
Diperoleh dengan mereduksi nitro benzena atau dari halogen benzena.

reaksi pembuatan anilin
atau
reaksi pembuatan anilin


6. Fenol
Dibuat dengan memanaskan asam benzena sulfonat dalam alkali atau memanaskan halogen benzena dalam alkali.

reaksi pembuatan fenol

7. Asam Benzoat
Dibuat dengan cara mengoksidasi toulena.

reaksi pembuatan asam benzoat

8. Stirena
Diperoleh dengan dehidrogenasi etil benzena dengan katalis seng atau Cr2O3.

reaksi pembuatan stirena

9. Benzaldehid
Diperoleh dari oksidasi toluena.
reaksi pembuatan benzaldehid
Previous
Next Post »