M ETODE P EMISAHAN BAHAN ALAM Aspek Teoritis dan Eksperimen B ambang C ahyono, Dr M einy S uzery, Dr Dosen Kimia Organik, Universitas Diponegoro PENERBIT KOMPAS ILMU ii METODE PEMISAHAN BAHAN ALAM Aspek Teoritis dan Eksperimental Penyusun : Bambang Cahyono, Dr Meiny Suzery, Dr ISBN No. 978 – 602 – 343 – 341 – 4 Desain Sampul : Brilliant Imron Diterbitkan Oleh : PT Kompas Ilmu KOMPAS ILMU Jalan Salemba Tengah No. 37 D, Jakarta Pusat 10440 Jakarta: (021) 3156916 Fax. (021) 2306002 Email: kompasilmu@gmail.com Hak cipta © 2018 Beberapa isi dari buku ini sebenarnya telah dibuat pada tahun 1990, dan telah digunakan untuk keperluan internal oleh mahasiswa di Program Studi Kimia Universitas Diponegoro, Semarang. Katalog Dalam Terbitan (KDT) Metode Pemisahan Bahan ALAM Aspek Teoritis dan Eksperimental/ Bambang Cahyono, Dr dan Meiny Suzery, Dr Jakarta ( viii+11 8) 126 hlm; 20,5 cm x 26 cm 1. Metode Pemisahan Bahan ALAM Aspek Teoritis dan Eksperimental Judul II. Bambang Cahyono, Dr dan Meiny Suzery, Dr iii P rakata Pernahkah terbayangkan, seandainya ada seseorang yang meletakkan pispot di atas meja makan? Dilihar dari bentuk barang ini, pispot dapat digunakan sebagai tempat es buah atau sayur. Sudah barang tentu, selera makan kita pasti sirna! Bisakah pispot digunakan untuk tempat sayur atau es buah? Jawabnya bisa, tetapi bukan fungsinya! Bolehkah kita menguapkan 100mL pelarut eter dengan menggunakan Erlenmeyer? Tentu saja tidak boleh, karena titik nyala eter sangat rendah, sehingga mudah terbakar. Bila ada sumber panas, api dapat dengan mudah membakar uap eter yang memenuhi ruangan, kebakaran dapat terjadi! Bagaimana dengan menguapkan pelarut benzena dari cawan porselin? Berbahaya! Senyawa ini sangat karsinogen. Pernahkan saudara melihat hasil elusi dari Thin Layer Chromatography (TLC) yang bentuknya melengkung? Sebagai seorang yang sudah memahami teori dasar TLC pasti akan sangat paham penyebabnya. Saat ini, mahasiswa di Indonesia, kebanyakan masih menggunakan buku Vogel untuk praktikum atau penelitiannya. Pengembangan buku ini telah dilakukan oleh pengarang di beberapa negara. Dalam buku Metode Pemisahan Bahan Alam ini, penulis telah memasukkan beberapa pengalaman eksperimen yang bersifat aplikatif. Buku mengenai metode pemisahan ini tidak saja digunakan oleh mahasiswa Kimia, tetapi juga dapat digunakan oleh mahasiswa farmasi, biologi, pertanian, kelautan, bahkan juga diperlukan oleh mahasiswa kedokteran. Siswa SMA atau sederajad, khususnya dari Jurusan MIPA juga membutuhkan buku ini guna menambah dasar ketrampilan pendukung saat melakukan praktikum. Buku ini dapat juga digunakan siswa melakukan eksperimen laboratorium untuk penelitian siswa (KIR) atau persiapan praktek dalam menghadapi Olimpiade Sains. Buku Metode Pemisahan Bahan Alam ini dimulai dengan topik mengenai pengenalan beberapa peralatan yang biasa digunakan di iv Laboratorium, diikuti dengan cara membuat catatan eksperimen yang baik pada bab 2. Quality assurance (penjaminan mutu) dari pekerjaan suatu eksperimen dapat dikatakan baik bilamana seseorang membuat catatan percobaan dengan baik. Membuat catatan yang rapi dan benar dapat menunjukkan kualitas pekerjaan seseorang. Assesment terhadap pekerjaan laboratorium biasanya dimulai dari melihat buku catatan pekerjaan. Metode distilasi, kristalisasi dan ekstraksi, berturut turut dibahas pada tiga bab selanjutnya. Ketiga metode ini adalah metode dasar untuk memisahkan senyawa dari metabolisme sekunder bahan alam. Pengenalan zat pengering penting pula diperkenalkan agar pembaca para pembaca dapat menghilangkan air secara efektif. Topik titik leleh diperkenalkan pada bab ke tujuh. Topik ini sebenarnya bukan merupakan bagian dari metode pemisahan, akan tetapi perlu diperkenankan untuk untuk tujuan analisis cepat terhadap senyawa organik yang telah dipisahkan dari campurannya. Pada bagian akhir dari buku ini, pembaca juga akan diperkenalkan metode kromatografi dalam pemisahan dan analisis cepat senyawa organik. Tambahan topik dalam buku ini perlu diberikan agar memberikan ruang bagi penulis dan pembaca untuk dapat melakukan praktek terhadap topik-topik terkini. Bab ini merupakan bagian pengembangan dari aspek praktis pemisahan yang telah dijelaskan pada bab-bab sebelumnya. Penulis menyadari bahwa penyempurnaan terhadap buku ini hanya akan dapat dilakukan dari umpan balik dari para pengguna. Penulis juga menyadari, perkembangan ilmu pengetahuan, khususnya dalam metode pemisahan terus berkembang di seluruh dunia. Oleh karena itu, pemutakhiran topik juga akan kami usahanan terus menerus. Terimakasih kami kepada para pembaca, semoga buku ini dapat memberikan manfaat dan memberikan kontribusi terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di Indonesia. Bambang Cahyono Meiny Suzery v Daftar Isi 1. Mengenal Peralatan Laboratorium 1.1. Beberapa Saran 2 1.2. Perawatan Peralatan Gelas 3 1.3 Mengenal peralatan gelas 5 2. Cara Membu at dalam Membuat Catatan 2. 1 Beberapa saran dalam membuat Catatan 7 2. 2 Eksperimen jenis teknik 10 2. 3 Eksperimen j enis sintesis 13 2.4 Test keberanian 19 3. Metode Distilasi 3. 1 Konsep titik Didih 2 2 3. 2 Distilasi zat cair Murni 24 3. 3 Distilasi Campuran Zat cair 25 3. 4 Distilasi terfraksi 25 3. 5 Distilasi uap 29 3. 6 Distilasi Vakum 30 3. 7 Distilasi azeotrop 31 vi Daftar isi (lanjutan) Eksperimen 3 - a Penentuan titik didih 33 Eksperimen 3 - b Distilasi Cairan Murni 35 Eksperimen 3 - c Distilasi beringkat 39 Eksperimen 3 - d Distilasi uap :Minyak atsiri dari jeruk 40 Eksperimen 3 - e Distilasi Vakum : Pemurnian eugenol 41 Eksperimen 3 - f Distilasi Vakum : cara menggunakan rotary evaporator 43 4. Metode Kristalisasi dan Sublimasi 4. 1 Kristalisasi 46 4. 2 Sublimasi 48 Eksperimen 4 - a Penyaringan 51 Eksperimen 4 - b Pemurnian biphenil 57 5. Metode Ekstraksi 5 1 Dasar ekstraksi : koefisien distribusi 60 5 2 Penggunaan corong pisah 61 5.3 Ekstraksi jangka panjang : Sokshlet 62 vii Daftar isi (lanjutan) Eksperimen 5 - a Koefisien distribusi dari senyawa asam propionat dalam Benzena - air 64 Eksperimen 5 - b Isolasi trimiristin dari biji buah pala 65 Eksperimen 5 - c Isolasi kafein dari teh 66 6. Penggunaan Zat Pengering 6.1 Efisiensi zat pengering 70 6.2 Golongan senyawa organik dan zat pengering 72 7. Analisis Titik Leleh 7.1. Beberapa aspek umum dalam analisis titik leleh 76 7.2. Catatan penting dalam analisis titik leleh 76 Eksperimen 7 - a Mengenal beberapa jenis peralatan titik leleh 78 Eksperimen 7 - b Titik leleh murni dan titik leleh campuran 82 Eksperimen 7 - c Identifikasi senyawa tak dikenal dengan titik leleh 83 viii 8. Kromatografi Lapis Ti pis dan Kromatografi Kolom 8.1 Kromatografi Tipis : gambaran umum 86 8. 2 Kromatografi Kolom 93 Eksperimen 8 - a Analisis pigmen daun dengan kromatografi lapis tipis 99 Eksperimen 8 - b Pemisahan pigmen tinta 1 00 Eksperimen 8 - c Analisis Analgesik 1 01 9. Metode terpadu dan Aplikasinya Eksperimen 9 - a Analisis piperin dari Piper 104 Eksperimen 9 - b Pembuatan larutan untuk sediaan uji praklinis atau formulasi lainnya 1 07 Eksperimen 9 - c Analisis antosianin dalam bunga rosela 108 Eksperimen 9 - d Analisis Kurkumin dalam berbagai sampel temulawak 110 Eksperimen 9 - f Isolasi dan Analisis Hiptolida dari tanaman Hyptis pectinata 1 12 Index 115 Referensi 117 Biografi Penulis 118 1 M engenal P eralatan L aboratorium Pengenalan peralatan sederhana yang biasa digunakan di laboratorium sangat penting agar eksperimen dapat berjalan lancar dan dengan hasil yang memuaskan. Dalam bagian ini, akan diuraikan secara sepintas beberapa peralatan gelas sederhana yang sering ditemukan pada percobaan-percobaan bahan alam 2 1.1. B eberapa Saran Gambar 1 - 1. Rangkaian alat untuk reaksi Set peralatan di Laboratorium Bahan alam pada umumnya merupakan rangkaian beberapa bagian alat gelas yang identik. Bila bagian - bagaian alat gelas ini disambungkan maka rangkaian peralatan yang berbeda - beda dapat dibentuk. Suatu contoh, peralatan "ideal" reaktor untuk sintesis organik (gambar 1 - 1), dapat diperoleh dari labu leher tiga A, pendingin B, labu tetes isobar C, penangkap uap air aktigel D dan pengaduk E. Dengan mengubah susunan alat gelas ini, bagian pendingin, labu leher tiga dan termometer, ditambah dengan kolom dan penampung, reaktor ideal dapat diubah menjadi rangkaian peralatan distilasi. Apa yang harus diperhatikan dalam menggunakan peralatan selama percobaan di laboratorium? Saran berikut perlu dipahami benar agar "keamanan" eksperiment dapat terjaga, a. Sebelum digunakan semua peralatan yang akan dirangkai harus benar-benar dalam keadaan bersih, kering dan telah terbebas dari air atau pelarut lain , sehingga tidak akan mempengaruhi eksperimen. b. Rangkaian peralatan harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga mudah diatur di maja kerja . Sebagai contoh, pada BAB 1 : MENGENAL BEBERAPA PERALATAN SEDERHANA 3 saat tertentu, pemanasan labu harus diganti dengan pendinginan, dapat dilakukan dengan mengganti wadah berisi parafin panas dengan gumpalan es. Di laboratorium dikenal suatu peralatan yang dapat mengatur tinggi rendahnya sistem (1-25). c. Semua klem yang digunakan sebagai penjepit harus terbungkus plastik atau material lainnya, agar tidak ada kontak besi dengan bagian gelas secara langsung. d. Semua peralatan "joint" (sambungan standar dari pabrik), harus diberi paselin agar mudah dibuka saat selesai memakai alat-alat gelas, disamping menghindari kebocoron pada saat bekerja. Penggunaan paselin yang terlalu banyak akan mengotori produk yang diinginkan. Dalam analisis spektroskopi 1 HNMR misalnya, paselin ini akan memperlihatkan puncak di sekitar 0ppm, dan pada spektrum infra merah akan muncul beberapa puncak di sekitar 1000 cm -1 e. Beberapa peralatan elektrik sebaiknya dihubungkan dengan pengaman, "stavol", untuk menghindari fluktuasi arus listrik. Jangan sekali-kali mengganti "sekering" (pengaman yang terdapat pada setiap peralatan elektronik) dengan bahan lain yang tidak sesuai dengan kapasitas peralatan. 1.2. P erawatan Peralatan Gelas Mencuci saat selasai menggunakan peralatan gelas merupakan kebiasaan yang sangat baik dilakukan di laboratorium bahan alam. Mengapa? Menumpuknya peralatan dengan berbagai macam bau dari "sampah" di atas meja kerja, akan mengurangi semangat penelitian. Disamping itu, kotoran yang telah kering pada umumnya lebih sulit dibersihkan dari pada kotoran baru. 4 Peralatan gelas mula-mula dibasuh dengan air atau air detergent, kemudian dibasuh dengan aseton agar mempermudah pegeringan dan menghilangkan kotoran non polar. Di laboratorium organik, tempat penampungan bekas aseton ini dapat didesain secara khusus agar aseton bekas dapat didaur ulang, untuk kemudian digunakan kembali sebagai pencuci. Akhirnya, alat gelas yang telah bersih dapat dikeringkan dengan cara membiarkannya pada rak yang telah disediakan, atau, untuk mempercepat pengeringan, dapat digunakan "dryer". Sebelum melakukan semua tahap pencucian ini, perafin yang masih menempel pada ujung sambungan harus dibersihkan terlebih dahulu. Kran peralatan gelas perlu pula dibersihkan dengan cara melepas dari tempatnya, dan secepatnya harus dipasang kembali agar tidak keliru dengan kran lain (mengapa ?). Dalam keadaan pengotor sulit dihilangkan, sikat botol dapat digunakan. Penambahan natrium klorida dalam aseton, merupakan cara efektif untuk menghilangkan kotoran berlemak. Selain itu, tergantung pada produk yang akan dibersihkan, penggunaan asam, basa, atau pelarut lain, merupakan cara alternatif dalam membersihkan peralatan gelas (hati-hati dengan asam nitrat sebab akan menghasilkan produk yang eksplosif). Penggunaan larutan sulfokromik, yang merupakan oksidant kuat, merupakan cara alternatif dalam menghilangkan kotoran organik yang tidak mungkin dihilangkan dengan cara-cara sebelumnya (cara membuat : natrium atau kalium dikromat, 5gram, dilarutkan dengan air dalam jumlah minimum, ditambahkan hati-hati 100 ml asam sulfat pekat. Taruh di botol dan simpan pada tempat yang dingin). BAB 1 : MENGENAL BEBERAPA PERALATAN SEDERHANA 5 1.3. M engenal Peralatan Gelas Di laboratorium bahan alam, dikenal peralatan gelas jenis "joint", yakni peralatan dimana bagian-bagiannya telah disesuikan dengan bagian peralatan lain, dan peralatan gelas biasa, dimana diperlukan karet penyambung untuk merangkainya. Gambar 1-2 sampai 1-25 merupakan peralatan yang umum tersedia di laboratorium bahan alam. 1 - 2. Kolom Vigreux 1 - 3. Pendingin bola 1 - 4. Kolom refluks 1 - 5. Aspirator 1 - 6. Corong pisah 1 - 7.Sambungan Ckaisen 1 - 8. Erlenmeyer 1 - 9. Gelas ukur 1 - 10 Labu bulat 6 1-11. Labu hisap 1-12. Tempat CaCl 2 1-13. Gelas Beaker 1-14. Corong Hirc 1-15. Corong padatan 1-16. Corong Buchner 1-17. Spatula 1-18. Klem 1-19. Pipet Pasteur 1-20. Mantel panas 1-21. Pengatur panas 1-22. Pimset 1-23. Pengaduk magnet 1-24. Bejana pendingin 1-25. Pengatur tinggi 2 C ara Membuat Catatan Hasil Eksperimen Membuat catatan yang rapi, benar dan informatif merupakan salah satu komponen penting dalam penelitian atau percobaan. Dengan "dokumen hidup" seperti ini, kita dapat menilai, mengulang dan mendapat hasil yang sama pada supuluh atau beratus tahun kemudian, untuk selanjutnya dikembangkan menjadi penelitian-penelitian yang lebih populer pada saat itu. 8 2.1. B eberapa Saran dalam Membuat Catatan Catatan yang baik dapat merupakan salah satu indikasi penting dalam mengukur kesiapan, kemampuan dan keberhasilan seseorang peneliti dalam melakukan percobaan. Berikut diberikan beberapa saran dalam membuat catatan dari suatu eksperimen, Buku catatan harus terikat kuat agar tidak ada kehilangan selembarpun dokumen yang telah dibuat. Sebelum menggunakannya, halaman buku harus ditulis atau dicetak dari halaman depan hingga halaman belakang. Gunakan tinta hitam yang tahan air agar tidak mudah terhapus. Hindari penggunaan pensil yang sewaktu-waktu dapat diganti. Bila ada suatu kesalahan, lebih baik dicoret dari pada dihapus Setiap melakukan eksperimen baru, sisakan sedikit tempat di bagian atas untuk menulis inisial percobaan. Misalnya, MS-3 berarti percobaan ke tiga dari M einy S uzery. Inisial percobaan ini akan ditulis kembali pada halaman daftar isi. Contoh Membuat Daftar Isi DAFTAR ISI No. inisial Reaksi Produk yang diharapkan Produk yang diperoleh Hal. 1. MS - 1 Distilasi Fraksi distilasi Lima fraksi 1 2. MS - 2 Isolasi Trimiristin Trimiristin (20%) 3 3. MS - 3 HCl + H 2 C=CH 2 H 3 CCH 2 Cl H 3 CCH 2 Cl (72%) 6 4 MS - 4 ..... BAB 2 : CARA MEMBUAT CATATAN HASIL EKSPERIMEN 9 Buat kolom daftar isi, berisi nomor, inisial percobaan, reaksi, produk yang diharapkan, produk yang diperoleh (kualitatif dan kuantitatif), serta halaman. Catatan merupakan "teman akrab kita", percayailah! Tulis dengan teliti, Apa saja yang telah kita lakukan . Jangan menulis apa yang dikatakan di buku atau di diktat. Seluruh hasil pengamatan : perubahan warna, temperatur ruang atau perubahan temperatur akibat reaksi eksotermik, .... semua hal yang terjadi. Keterangan hasil pengamatan (bagaimana dan mengapa) harus diupayakan diberikan dengan alur yang logis, singkat tetapi tegas. Hindari kebiasaan jelek adanya loncatan halaman . Mengapa ? Catat atau tabelkan beberapa sifat kimia dan sifat fisika yang penting dari reagen yang akan digunakan selama percobaan. Nama senyawa, rumus molekul, berat molekul, titik leleh atau titik didih, berat jenis dan kauntitas (jumlah mol) yang digunakan untuk percobaan, harus selalu disertakan. Beberapa "handbook", seperti Merck Index, CRC Handbook, dapat membantu dalam penulisan sifat-sifat ini. Secara garis besarnya, pekerjaan di laboratorium dapat diklasifikasikan menjadi dua tipe percobaan, yakni eksperimen teknik dan eksperimen sintesis. Meski dalam praktek saling mendukung, kedua macam eksperimen ini memiliki tujuan yang berbeda. 10 2.2. E ksperimen Jenis Teknik Dalam eksperimen teknik, beberapa cara operasi peralatan laboratorium diperkenalkan. Pada umumnya percobaan jenis ini diperkenalkan sebelum melakukan percobaan-percobaan jenis sintesis. Beberapa saran berikut perlu dijadikan catatan sebelum melakukan eksperimen jenis ini, Pilih judul paling tepat , yang dapat menggambarkan seluruh isi percobaan. "Distilasi", judul ini terlalu luas. Apakah saudara akan membahas semua aspek distilasi? Tidak mungkin ...Lalu? "Pemisahan Campuran Zat Cair dengan Distilasi", barangkali lebih tepat ditulis sebagai judul percobaan. Hmmm ! Memulai kalimat pertama seringkali sangat sulit. Konsentrasikan pikiran, dan coba sekali lagi ! Jangan ada loncatan tulisan dalam suatu kalimat . Coret bagian yang salah dan benarkan pada saat itu juga. "Menulis mundur" setelah melakukan eksperimen adalah suatu pekerjaan yang tidak profesional sama sekali. Bahasa yang baik, benar dan komprehensif harus digunakan. Pilih kalimat "future" untuk masalah yang belum dilaksanakan, "present" untuk kalimat pada percobaan yang sedang dilakukan dan kalimat "past" untuk topik yang memang telah dilakukan. Meski demikian, mengingat dalam bahasa Indonesia tidak ada ketentuan khusus yang membedakan ketiga bentuk tersebut, kata "telah" (untuk lampau) dan "akan" (untuk future), pada umumnya hanya digunakan pada kalimat pertama saja. Gambar 2.1. memperlihatkan salah satu contoh membuat catatan hasil eksperimen teknik ini, yakni Percobaan dengan peralatan distilasi BAB 2 : CARA MEMBUAT CATATAN HASIL EKSPERIMEN 11 1 MS - 1 10/10/2018 Pemisahan Campuran Zat Cair dengan Distilasi Distilasi adalah salah satu metode pemisahan dan pemurnian zat cair. Asisten akan memberi campuran yang tidak diketahui identitasnya, yang kemudian harus dipisahkan dengan distilasi. Setelah memperoleh larutan « tak dikenal » dari instruktur, harus didistilasi campuran tersebut dikeringkan dengan magnesium sulfat. Peralatanm distilasi dirangkai sesuai dengan petunjuk yang terdapat di literatur dengan beberapa modifikasi sebagai berikut, Gambar 1. Rangkaian percobaan distilasi Gambar 2-1. Contoh pembuatan catatan jenis teknik Gambar rangkaian Percobaan Kode dan Tanggal Judul Singkat dan Jelas Jangan dihapus, lebih baik dicoret Halaman