Kimia Sekolah — Kelas 1 sampai 12 · Grades 1–12

28Sintesis: Rendemen dan Kemurnian

Aspirin adalah salah satu obat yang paling banyak dipakai di dunia. Kisahnya bermula dari kulit pohon dedalu, yang sejak lama dikunyah untuk melawan nyeri dan demam; zat aktif dalam kulit pohon itu dilacak, pada abad kesembilan belas, sampai ke sekelompok senyawa yang darinya para ahli kimia membuat asam salisilat. Karena terlalu keras bagi lambung untuk diminum dalam dosis besar, asam salisilat diubah menjadi zat yang lebih lembut, asam asetilsalisilat: aspirin. Kini aspirin dibuat berton-ton di dalam reaktor baja, dengan reaksi yang sama yang dapat dilakukan laboratorium sekolah dalam satu sore. Membuat sebuah zat baru separuh pekerjaan: zat itu juga harus dipisahkan dari segala sesuatu yang lain di dalam labu, dimurnikan, diperiksa, dan ditimbang untuk melihat berapa banyak dari yang mungkin benar-benar telah diperoleh.

Yang sudah kamu ketahui

Ekstraksi, distilasi, kromatografi lapis tipis dan faktor retensi; padatan murni meleleh pada suhu yang tajam dan diketahui (Bab 22). Saringan menahan padatan dan meloloskan cairan (Bab 3). Tabel kemajuan memberikan jumlah produk terbesar dari pereaksi pembatas (Bab 27).

Reaktor baja di pabrik farmasi: sintesis laboratorium, yang diperbesar sejuta kali.

28.1 Langkah-langkah sintesis

Definisi 28.1 (Sintesis, produk kasar)

Yang disebut sintesis adalah pembuatan sebuah spesies kimia melalui satu atau beberapa reaksi kimia, mulai dari spesies-spesies lain. Padatan atau cairan yang diperoleh langsung dari campuran reaksi, sebelum dimurnikan sama sekali, disebut produk kasar: produk itu masih mengandung pereaksi, produk samping, dan pelarut.

Metode 28.2 (Merencanakan sintesis)

Sebuah sintesis dilakukan dalam empat langkah:

Reaksi: campurkan pereaksi dalam jumlah yang tepat, sering dengan salah satunya berlebih, dan panaskan jika perlu.
Isolasi: pisahkan produk kasar dari campuran reaksi (penyaringan, ekstraksi).
Pemurnian: hilangkan pengotor dari produk kasar (rekristalisasi untuk padatan, distilasi untuk cairan).
Analisis: periksalah identitas dan kemurnian produk (titik leleh, kromatografi), lalu timbang dan hitung rendemennya.

Contoh 28.3 (Membuat aspirin)

Asam salisilat bereaksi dengan anhidrida etanoat (juga disebut anhidrida asetat) menghasilkan aspirin dan asam etanoat:

\ce{C7H6O3 + C4H6O3 -> C9H8O4 + C2H4O2}

\text{asam salisilat} + \text{anhidrida etanoat} \longrightarrow \text{aspirin} + \text{asam etanoat}.

Anhidridanya dibuat berlebih, agar semua asam salisilat bereaksi; asam etanoat yang terbentuk adalah produk samping.

Pembuatan aspirin, dengan rumus yang digambar (setiap sudut segi enam adalah atom karbon, yang mengikat sebuah atom hidrogen di tempat yang tidak digambar apa pun; sebuah bab berikutnya menjelaskan cara penulisan singkat ini). Gugus -OH pada cincin asam salisilat mengambil separuh anhidrida; separuh yang lain pergi sebagai asam etanoat. — Pembuatan aspirin, dengan rumus yang digambar (setiap sudut segi enam adalah atom karbon, yang mengikat sebuah atom hidrogen di tempat yang tidak digambar apa pun; sebuah bab berikutnya menjelaskan cara penulisan singkat ini). Gugus $\ce{-OH}$ pada cincin asam salisilat mengambil separuh anhidrida; separuh yang lain pergi sebagai asam etanoat.

28.2 Pemanasan dengan refluks

Definisi 28.4 (Pemanasan dengan refluks)

Yang disebut pemanasan dengan refluks adalah memanaskan campuran reaksi dalam sebuah labu yang di atasnya dipasang kondensor tegak: uapnya naik, mendingin di dalam kondensor, dan cairannya mengalir kembali ke dalam labu.

Proposisi 28.5 (Mengapa refluks)

Pemanasan mempercepat kebanyakan reaksi; refluks memungkinkan pemanasan selama yang diperlukan pada suhu didih campuran tanpa kehilangan pereaksi, produk, atau pelarut sebagai uap.

Bukti. Suhu cairan yang mendidih tidak dapat naik melebihi titik didihnya, dan setiap uap yang lolos dari cairan diembunkan dan dikembalikan: tidak ada yang meninggalkan peralatan itu, yang tetap terbuka di bagian atas agar tidak ada tekanan yang menumpuk. ∎

Pemanasan dengan refluks. Air dingin masuk ke selubung kondensor dari bawah dan keluar dari atas, sehingga selubungnya selalu penuh.

Catatan 28.6 (Air masuk dari bawah)

Jika dialirkan dari atas, air akan langsung mengalir ke bawah dan membiarkan bagian atas selubung terisi udara; jika dialirkan dari bawah, air harus memenuhi seluruh selubung sebelum dapat keluar.

28.3 Mengisolasi dan memurnikan

Definisi 28.7 (Penyaringan vakum)

Yang disebut penyaringan vakum adalah penyaringan yang cairannya ditarik menembus kertas saring dengan pengisapan: sebuah corong datar dengan pelat berlubang-lubang (corong Büchner) dipasang di atas labu isap yang dihubungkan ke pompa vakum.

Penyaringan vakum dengan corong Büchner: pompa menarik cairan dengan cepat dan meninggalkan padatan yang hampir kering.

Definisi 28.8 (Rekristalisasi)

Yang disebut rekristalisasi adalah cara memurnikan padatan dengan melarutkannya dalam volume pelarut panas sekecil mungkin, lalu membiarkan larutannya mendingin: produknya, yang jauh lebih sukar larut dalam keadaan dingin, mengkristal, sedangkan pengotornya, yang hanya sedikit, tetap terlarut.

Metode 28.9 (Merekristalisasi padatan)

Pilihlah pelarut yang melarutkan produk dengan sangat baik dalam keadaan panas dan hampir tidak melarutkannya dalam keadaan dingin.
Tambahkan pelarut panas sedikit demi sedikit ke padatan kasar, tepat sampai padatan itu larut seluruhnya.
Biarkan larutannya mendingin perlahan, lalu di dalam penangas es: kristal-kristal terbentuk.
Kumpulkan kristal itu dengan penyaringan vakum, cuci dengan sedikit pelarut yang sangat dingin, lalu keringkan.

Rekristalisasi dalam empat langkah. Pengotor tetap terlarut dalam pelarut dingin dan ikut ke dalam filtrat.

Catatan 28.10 (Kehilangan tidak dapat dihindari)

Bahkan dalam keadaan dingin, pelarut tetap melarutkan sebagian produk. Aspirin larut dalam air sekitar $3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , tiga kali lebih banyak pada $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , dan jauh lebih banyak jika lebih panas: setiap mililiter filtrat dan air cucian membawa pergi sedikit aspirin. Rekristalisasi membeli kemurnian dengan harga massa.

28.4 Menganalisis produk

Proposisi 28.11 (Dua pemeriksaan kemurnian)

Padatan hasil sintesis murni, dalam batas uji-uji ini, jika:

padatan itu meleleh dengan tajam pada titik leleh yang tercantum dalam tabel;
pada pelat kromatografi lapis tipis, padatan itu memberikan satu bercak saja, setinggi sampel zat murninya.

Bukti. Diterima tanpa bukti: pengotor menurunkan titik leleh dan menyebarkannya ke dalam suatu rentang (Bab 22), dan spesies kedua biasanya menempuh jarak yang berbeda pada pelat. ∎

Kromatografi produk kasar (K) dan produk hasil rekristalisasi (R) di samping aspirin murni (A) dan asam salisilat (S), dilihat di bawah sinar ultraviolet. Produk kasar masih mengandung asam salisilat; produk hasil rekristalisasi tidak.

28.5 Rendemen

Definisi 28.12 (Rendemen)

Yang disebut rendemen $\eta$ sebuah sintesis adalah perbandingan jumlah produk yang benar-benar diperoleh, dalam keadaan murni dan kering, terhadap jumlah terbesar yang dapat diberikan oleh pereaksi pembatas:

\eta = \frac{n_{\text{diperoleh}}}{n_{\max}} ,

biasanya dinyatakan sebagai persentase.

Proposisi 28.13 (Rendemen dari massa)

Karena jumlah yang diperoleh dan jumlah terbesar menyangkut produk yang sama, dengan massa molar $M$ , rendemen juga merupakan perbandingan massa:

\eta = \frac{m_{\text{diperoleh}}}{m_{\max}}, \qquad m_{\max} = n_{\max} \times M,

dengan $n_{\max}$ diperoleh dari tabel kemajuan, pada $x = x_{\max}$ .

Bukti. $m_{\text{diperoleh}} / m_{\max} = (n_{\text{diperoleh}} M) / (n_{\max} M) = n_{\text{diperoleh}} / n_{\max}$ . ∎

Contoh 28.14 (Rendemen sebuah sintesis kecil)

Sebanyak $1.38\,\mathrm{g}$ asam salisilat ( $M = 138.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ), yaitu $0.0100\,\mathrm{mol}$ , bereaksi dengan anhidrida etanoat berlebih. Jumlah aspirin terbesar adalah $0.0100\,\mathrm{mol}$ , yaitu $0.0100 \times 180.0 = 1.80\,\mathrm{g}$ . Jika diperoleh $1.35\,\mathrm{g}$ aspirin murni dan kering, $\eta = 1.35 / 1.80 = 0.75$ , rendemennya $75\,\%$ .

Catatan 28.15 (Mengapa rendemen di bawah 100 %)

Produk hilang pada setiap langkah: menempel pada alat gelas, larut dalam filtrat dan air cucian, tertinggal dalam rekristalisasi; sebagian reaksi juga menghasilkan produk samping, atau berhenti sebelum pereaksi pembatasnya habis. Rendemen di atas $100\,\%$ selalu menandakan kesalahan, paling sering produk yang ditimbang selagi masih basah atau tidak murni.

Di laboratorium — Membuat aspirin

Di dalam labu yang kering, guru mencampurkan asam salisilat dengan anhidrida etanoat berlebih dan beberapa tetes asam yang mempercepat reaksi, lalu memanaskan campuran itu dengan refluks di atas penangas air pada sekitar $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ selama seperempat jam. Setelah dingin, air dingin ditambahkan: anhidrida yang berlebih bereaksi dengannya, dan aspirin, yang hampir tidak larut dalam air dingin, keluar sebagai kristal putih. Kristal-kristal ini dikumpulkan dengan penyaringan vakum, direkristalisasi, dikeringkan, ditimbang, lalu titik lelehnya diukur.

Keselamatan

Anhidrida etanoat mudah menyala, berbahaya jika tertelan atau terhirup, dan menyebabkan luka bakar parah pada kulit dan mata: zat itu ditangani oleh guru, di dalam lemari asam, dengan sarung tangan dan kacamata pelindung. Asam salisilat berbahaya jika tertelan dan dapat merusak mata. Aspirin yang dibuat di laboratorium tidak pernah diminum sebagai obat.

Tablet aspirin: masing-masing berisi massa zat murni yang telah ditimbang, dicampur dengan bahan pengikat.

28.6 Latihan

Latihan 28.1 ★

Sebuah sintesis dapat menghasilkan paling banyak $5.0\,\mathrm{g}$ produk; diperoleh $4.2\,\mathrm{g}$ produk murni dan kering. Hitung rendemennya.

Solusi

Solusi Latihan 28.1.

$\eta = 4.2 / 5.0 = 0.84$ , rendemen $84\,\%$ .

Latihan 28.2 ★

Urutkan langkah-langkah sintesis berikut: mengukur titik leleh; pemanasan dengan refluks; rekristalisasi; penyaringan vakum produk kasar; menimbang pereaksi.

Solusi

Solusi Latihan 28.2.

Menimbang pereaksi; pemanasan dengan refluks; penyaringan vakum produk kasar; rekristalisasi; mengukur titik leleh.

Latihan 28.3 ★

Pada rangkaian refluks, mengapa air pendingin dialirkan ke dalam kondensor dari bawah? Mengapa ujung atas kondensor dibiarkan terbuka?

Solusi

Solusi Latihan 28.3.

Jika dialirkan dari bawah, air memenuhi seluruh selubung sebelum keluar di atas, sehingga seluruh panjang kondensor didinginkan. Ujung atasnya dibiarkan terbuka agar peralatan itu tidak tertutup: memanaskan peralatan yang tertutup akan menimbulkan tekanan dan dapat membuatnya meledak.

Latihan 28.4 ★

Dua sifat apa yang harus dimiliki sebuah pelarut untuk merekristalisasi sebuah produk? Ke mana pengotornya berakhir?

Solusi

Solusi Latihan 28.4.

Produk itu harus sangat mudah larut dalam pelarut panas dan hampir tidak larut dalam pelarut dingin. Pengotornya, yang hanya sedikit, tetap terlarut dalam pelarut dingin dan berakhir di dalam filtrat.

Latihan 28.5 ★

Sebuah sampel aspirin hasil sintesis meleleh antara $124\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan $130\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Aspirin murni meleleh pada sekitar $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Apakah sampel itu murni? Apa yang harus dilakukan?

Solusi

Solusi Latihan 28.5.

Tidak: sampel itu meleleh di bawah $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan dalam rentang beberapa derajat, tanda padatan yang tidak murni. Sampel itu harus direkristalisasi, dikeringkan, lalu titik lelehnya diukur lagi.

Latihan 28.6 ★★

Sebanyak $2.00\,\mathrm{g}$ asam salisilat bereaksi dengan anhidrida etanoat berlebih; diperoleh $2.03\,\mathrm{g}$ aspirin murni dan kering. Hitung massa aspirin terbesar dan rendemennya.

Solusi

Solusi Latihan 28.6.

$n = 2.00 / 138.0 = 0.0145\,\mathrm{mol}$ asam salisilat, pereaksi pembatas; $m_{\max} = 0.0145 \times 180.0 = 2.61\,\mathrm{g}$ ; $\eta = 2.03 / 2.61 = 0.78$ , yaitu $78\,\%$ .

Latihan 28.7 ★★

Seorang siswa menimbang aspirinnya selagi masih basah dan memperoleh rendemen $104\,\%$ . Jelaskan. Apakah menimbang produk kasar, yang tidak dimurnikan tetapi kering, akan memberikan rendemen yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dibandingkan rendemen sebenarnya?

Solusi

Solusi Latihan 28.7.

Massa yang ditimbang mencakup air, sehingga lebih besar daripada massa aspirinnya: rendemen yang dihitung terlalu tinggi, di sini bahkan mustahil di atas $100\,\%$ . Produk kasar yang kering masih mengandung pengotor (asam salisilat yang tidak bereaksi, produk samping), yang juga menambah massa: rendemennya juga terlalu tinggi dibandingkan rendemen sebenarnya aspirin murni.

Latihan 28.8 ★★

Berikan dua keuntungan penyaringan vakum dibandingkan penyaringan biasa melalui kertas saring berbentuk kerucut, untuk mengumpulkan kristal.

Solusi

Solusi Latihan 28.8.

Penyaringan vakum jauh lebih cepat, dan meninggalkan kristal yang jauh lebih kering, karena pengisapan menarik keluar sebagian besar cairan; kristal-kristal itu juga mudah dicuci di atas corong dan dikerok dari kertas saring yang datar.

Latihan 28.9 ★★

Pada sebuah pelat kromatografi, garis depan pelarut telah bergerak $5.0\,\mathrm{cm}$ . Bercak produk hasil sintesis bergerak $3.1\,\mathrm{cm}$ , bercak aspirin murni $3.1\,\mathrm{cm}$ , bercak asam salisilat $2.2\,\mathrm{cm}$ . Hitung ketiga faktor retensinya. Apa yang dapat disimpulkan tentang produk itu?

Solusi

Solusi Latihan 28.9.

Produk $3.1/5.0 = 0.62$ ; aspirin $3.1/5.0 = 0.62$ ; asam salisilat $2.2/5.0 = 0.44$ . Produk itu bergerak seperti aspirin dan tidak memperlihatkan bercak asam salisilat: produk itu aspirin, tanpa asam salisilat yang terdeteksi.

Latihan 28.10 ★★

Kelarutan sebuah produk dalam dua pelarut adalah:

pelarut	dingin ( $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ )	panas (mendekati titik didih)
A	$2\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$	$150\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$
B	$80\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$	$120\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$

Pelarut mana yang lebih baik untuk rekristalisasi? Untuk $3.0\,\mathrm{g}$ produk kasar, kira-kira berapa volume pelarut panas yang diperlukan, dan berapa massa yang paling banyak tetap terlarut setelah dingin?

Solusi

Solusi Latihan 28.10.

Pelarut A: sangat mudah melarutkan dalam keadaan panas, hampir tidak melarutkan dalam keadaan dingin; pelarut B tetap melarutkan sebagian besar produk bahkan dalam keadaan dingin. Dengan A, $3.0\,\mathrm{g}$ memerlukan sekitar $3.0 / 150 = 0.020\,\mathrm{L}$ , yaitu $20\,\mathrm{mL}$ pelarut panas; setelah dingin, paling banyak $2 \times 0.020 = 0.04\,\mathrm{g}$ tetap terlarut.

Latihan 28.11 ★★

Mengapa labu alas bulat pada rangkaian refluks tidak pernah diisi lebih dari setengahnya? Mengapa batu didih ditambahkan?

Solusi

Solusi Latihan 28.11.

Cairan yang mendidih memerlukan ruang di atasnya: buih dan percikan tidak boleh mencapai kondensor. Batu didih memberi uap tempat-tempat kecil untuk membentuk gelembung, sehingga cairannya mendidih dengan tenang alih-alih menyembur tiba-tiba.

Latihan 28.12 ★★★

Sebuah obat dibuat dalam dua langkah, dengan rendemen $80\,\%$ dan $70\,\%$ . Berapa rendemen keseluruhannya? Berapa rendemen itu untuk tiga langkah yang masing-masing $90\,\%$ ? Mengapa para ahli kimia berusaha membuat obat dengan langkah sesedikit mungkin?

Solusi

Solusi Latihan 28.12.

$0.80 \times 0.70 = 0.56$ : $56\,\%$ . Tiga langkah $90\,\%$ : $0.90^3 = 0.73$ , $73\,\%$ . Setiap langkah kehilangan produk (juga waktu dan uang), dan kehilangan itu saling berlipat: makin sedikit langkahnya, makin banyak produk yang tersisa di akhir.

Latihan 28.13 ★★★

Aspirin larut dalam air sekitar $3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Kristal-kristal dicuci dengan $50\,\mathrm{mL}$ air pada suhu itu. Berapa massa aspirin yang paling banyak dapat hilang? Mengapa air pencucinya didinginkan dalam es terlebih dahulu?

Solusi

Solusi Latihan 28.13.

Paling banyak $3.3 \times 0.050 = 0.17\,\mathrm{g}$ aspirin. Air yang sangat dingin melarutkan aspirin lebih sedikit lagi, karena kelarutannya turun bersama suhu.

Latihan 28.14 ★★★

Sebanyak $2.76\,\mathrm{g}$ asam salisilat dicampur dengan $0.0500\,\mathrm{mol}$ anhidrida etanoat. Setelah reaksi, air ditambahkan dan menghancurkan anhidrida yang berlebih: $\ce{C4H6O3 + H2O -> 2C2H4O2}$ .

Isilah tabel kemajuan sintesisnya; berapa jumlah anhidrida yang tersisa?
Berapa jumlah total asam etanoat yang ada pada akhirnya?

Solusi

Solusi Latihan 28.14.

$n_0(\text{asam salisilat}) = 2.76 / 138.0 = 0.0200\,\mathrm{mol}$ , anhidrida $0.0500\,\mathrm{mol}$ : asam salisilat adalah pembatas, $x_{\max} = 0.0200\,\mathrm{mol}$ , dan $0.0500 - 0.0200 = 0.0300\,\mathrm{mol}$ anhidrida tersisa.
Sintesis itu menghasilkan $0.0200\,\mathrm{mol}$ asam etanoat, penghancuran anhidrida yang berlebih $2 \times 0.0300 = 0.0600\,\mathrm{mol}$ : seluruhnya $0.0800\,\mathrm{mol}$ .

Latihan 28.15 ★★★

Sebuah pabrik harus membuat $1.00\,\mathrm{t}$ aspirin, dengan rendemen keseluruhan $85\,\%$ dari asam salisilat. Berapa massa asam salisilat yang harus dibelinya?

Solusi

Solusi Latihan 28.15.

$n(\text{aspirin}) = 1.00 \times 10^{6} / 180.0 = 5.56 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$ . Dengan rendemen $85\,\%$ , asam salisilat yang diperlukan: $5.56 \times 10^{3} / 0.85 = 6.54 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$ , yaitu $6.54 \times 10^{3} \times 138.0 = 9.0 \times 10^{5}\,\mathrm{g}$ , sekitar $0.90\,\mathrm{t}$ .

28.7 Soal: Membuat Aspirin

Soal 28.1

Soal akhir pekan — dari tiga gram asam salisilat sampai sestoples aspirin murni: berapa rendemennya?

Sebuah kelas membuat aspirin. Di dalam labu: $3.0\,\mathrm{g}$ asam salisilat dan $6.0\,\mathrm{mL}$ anhidrida etanoat, dengan massa jenis $1.08\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ , ditambah beberapa tetes asam; campuran itu dipanaskan dengan refluks. Produk kasar yang dikumpulkan dengan penyaringan vakum beratnya $3.6\,\mathrm{g}$ dalam keadaan basah dan $3.3\,\mathrm{g}$ setelah kering. Setelah rekristalisasi dan pengeringan, tersisa $2.7\,\mathrm{g}$ kristal putih.

Bagian I — Reaksinya.

Periksalah bahwa persamaan $\ce{C7H6O3 + C4H6O3 -> C9H8O4 + C2H4O2}$ setara.
Hitung massa molar asam salisilat, anhidrida etanoat, aspirin, dan asam etanoat.
Sebutkan pereaksi-pereaksinya, produk yang diinginkan, dan produk sampingnya.
Mengapa campuran itu dipanaskan dengan refluks dan bukan di dalam labu terbuka?

Bagian II — Massa terbesar.

Hitung jumlah awal asam salisilat.
Hitung massa, lalu jumlah zat, anhidrida etanoat.
Isilah tabel kemajuannya. Pereaksi mana yang membatasi? Berikan $x_{\max}$ .
Simpulkan massa aspirin terbesar.
Mengapa anhidridanya, dan bukan asam salisilatnya, yang dibuat berlebih?

Bagian III — Mengisolasi dan memurnikan.

Mengapa massa basah, $3.6\,\mathrm{g}$ , tidak dapat dipakai untuk menghitung rendemen?
Hitung rendemen produk kasar yang kering.
Mengapa rekristalisasi menurunkan massanya?
Kristal-kristal itu dicuci dengan $30\,\mathrm{mL}$ air pada $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , suhu ketika aspirin larut sekitar $3.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ . Berapa massa yang paling banyak dapat hilang dengan cara ini?
Hitung rendemen produk murninya.

Bagian IV — Memeriksa produknya.

Kristal hasil rekristalisasi meleleh dengan tajam pada $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Apa yang ditunjukkan hal ini?
Produk kasarnya meleleh antara $120\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan $131\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Apa yang ditunjukkan hal ini?
Pada pelat kromatografi, produk kasar memberikan dua bercak, satu setinggi aspirin murni dan satu setinggi asam salisilat; produk hasil rekristalisasi memberikan satu bercak, setinggi aspirin. Simpulkan.
Bercak produk hasil rekristalisasi bergerak $3.1\,\mathrm{cm}$ dan garis depan pelarut $5.0\,\mathrm{cm}$ . Hitung faktor retensinya.
Antara reaksi dan rekristalisasi, bagian pekerjaan mana yang lebih banyak kehilangan aspirin?
Nyatakan jawaban akhirnya: berapa rendemen sintesis ini?

Solusi

Solusi Soal 28.1.

1. C: $7 + 4 = 11$ dan $9 + 2 = 11$ ; H: $6 + 6 = 12$ dan $8 + 4 = 12$ ; O: $3 + 3 = 6$ dan $4 + 2 = 6$ . Setara.

2. Asam salisilat $7 \times 12.0 + 6 \times 1.0 + 3 \times 16.0 = 138.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ; anhidrida $4 \times 12.0 + 6 \times 1.0 + 3 \times 16.0 = 102.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ; aspirin $9 \times 12.0 + 8 \times 1.0 + 4 \times 16.0 = 180.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ; asam etanoat $2 \times 12.0 + 4 \times 1.0 + 2 \times 16.0 = 60.0\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ .

3. Pereaksi: asam salisilat dan anhidrida etanoat; produk yang diinginkan: aspirin; produk samping: asam etanoat.

4. Pemanasan mempercepat reaksi; dengan refluks, uapnya diembunkan dan dikembalikan, sehingga tidak ada pereaksi atau produk yang hilang.

5. $n = 3.0 / 138.0 = 0.0217\,\mathrm{mol}$ .

6. $m = 6.0 \times 1.08 = 6.48\,\mathrm{g}$ ; $n = 6.48 / 102.0 = 0.0635\,\mathrm{mol}$ .

7. Asam salisilat: $0.0217 - x$ ; anhidrida $0.0635 - x$ ; aspirin dan asam etanoat: $x$ . Asam salisilat habis lebih dulu: $x_{\max} = 0.0217\,\mathrm{mol}$ , asam salisilat adalah pembatas.

8. $m_{\max} = 0.0217 \times 180.0 = 3.91\,\mathrm{g}$ .

9. Agar semua asam salisilat diubah menjadi aspirin: sisanya akan tetap tercampur dengan aspirin dan sukar dihilangkan, sedangkan anhidrida yang berlebih dihancurkan oleh air yang ditambahkan pada akhirnya, dan asam etanoat yang dihasilkannya tercuci.

10. Massa itu mencakup air: $3.6\,\mathrm{g}$ akan memberikan rendemen palsu $3.6 / 3.91 = 92\,\%$ .

11. $3.3 / 3.91 = 0.84$ : $84\,\%$ produk kasar kering, yang tidak murni.

12. Pengotornya dihilangkan, dan sebagian aspirin tetap terlarut dalam pelarut dingin dan dalam air cucian.

13. Paling banyak $3.3 \times 0.030 = 0.10\,\mathrm{g}$ .

14. $\eta = 2.7 / 3.91 = 0.69$ : $69\,\%$ .

15. Titik leleh yang tajam pada nilai aspirin murni: kristal itu aspirin, dan murni.

16. Meleleh di bawah $135\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ dan dalam rentang yang lebar: produk kasarnya tidak murni.

17. Produk kasar mengandung aspirin dan asam salisilat yang tidak bereaksi; rekristalisasi telah menghilangkan asam salisilat itu.

18. $R_f = 3.1 / 5.0 = 0.62$ .

19. Kira-kira sama banyaknya: dari $3.91\,\mathrm{g}$ yang mungkin menjadi $3.3\,\mathrm{g}$ produk kasar, dan dari $3.3\,\mathrm{g}$ menjadi $2.7\,\mathrm{g}$ pada rekristalisasi, masing-masing sekitar $0.6\,\mathrm{g}$ . Karena produk kasarnya bukan aspirin murni, bagian pertama pekerjaan itu sebenarnya kehilangan aspirin sedikit lebih banyak daripada $0.6\,\mathrm{g}$ .

20. Rendemen sintesis ini sekitar $69\,\%$ .

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Lihat semua 852 istilah di glosarium