8. Diketahui dua senyawa, yaitu asam 3-metilbutanoat dan propil etanoat. a. Manakah senyawa yang memiliki titik didih lebih tinggi? Jelaskan. b. Tentukan wujud senyawa tersebut pada suhu kamar. 

Pada soal terdapat senyawa asam 3-metilbutanoat yang merupakan senyawa asam karboksilat, kemudian terdapat senyawa propil etanoat yang merupakan senyawa ester. Kita akan menentukan senyawa yang bersifat polar, cara menentukan kepolaran, senyawa dengan titik didih tertinggi, dan wujud senyawa pada suhu kamar. Oleh karena itu, konsep yang dibahas dalam soal ini adalah Sifat, Reaksi dan Manfaat Senyawa Karbon.

Identifikasi Konsep

Senyawa asam 3-metilbutanoat merupakan asam karboksilat dengan gugus -COOH, sementara  senyawa propil etanoat merupakan ester dengan gugus fungsi R-COO-R. Kedua senyawa ini dapat digambar rumus strukturnya sebagai berikut.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-87/LessonId-237/ModuleId-2/QuestionCode-21IXKGZ310P/382.png" />

Jika kita melihat dari struktur antara asam 3-metilbutanoat dan propil etanoat, keduanya sama-sama memiliki atom O berjumlah 2. Dua senyawa ini juga memiliki jumlah atom C, H, dan O yang sama, artinya rumus molekulnya juga sama (\(C_5H_{12}O_2\)). Selain itu, asam 3-metilbutanoat dan propil etanoat merupakan senyawa polar. Kepolaran merupakan sifat zat ketika atom dalam molekul mengalami pengkutuban. Hal ini terjadi karena adanya perbedaan keelektronegatifan dari atom tersebut.

Asam 3-metilbutanoat memiliki kepolaran yang lebih tinggi daripada propil etanoat karena mengandung 2 gugus yang polar, yaitu gugus karbonil (C=O) dan O-H. Dua gugus polar ini menyebabkan perbedaan keelektronegatifannya semakin besar. Berbeda dengan senyawa asam, gugus polar propil etanoat yaitu gugus karbonil (C=O) dan O-R. Gugus O-R memiliki kepolaran yang lebih lemah daripada -OH. Hal ini membuat kepolaran propil etanoat lebih rendah daripada asam 3-metilbutanoat. Karena kepolarannya yang lebih rendah, kelarutan propil etanoat dalam air lebih kecil daripada asam 3-metilbutanoat. 

Antara asam 3-metilbutanoat dan propil etanoat, senyawa yang memiliki titik didih lebih tinggi adalah asam 3-metilbutanoat karena dapat membentuk ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen merupakan ikatan yang terjadi ketika molekul mengalami gaya tarik-menarik karena memiliki muatan yang berlawanan. Ikatan hidrogen umumnya lebih kuat daripada gaya antarmolekul, tetapi lebih lemah daripada ikatan kovalen dan ion. Pasangan atom yang dapat membentuk ikatan hidrogen adalah H-O, H-N, dan H-F. Coba kamu perhatikan ilustrasi ikatan hidrogen pada gambar berikut ini.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-87/LessonId-237/ModuleId-2/QuestionCode-21IXKGZ310P/384.png" />

Asam 3-metilbutanoat dapat membentuk ikatan hidrogen pada atom O dalam gugus karbonil (C=O) dan O dalam gugus -OH. Atom ini dapat berikatan dengan H dari molekul air atau H dari sesama molekul asam 3-metilbutanoat. Alhasil, terdapat banyak kemungkinan ikatan hidrogen yang dapat terbentuk dalam senyawa asam.

Di sisi lain, senyawa propil etanoat hanya dapat membentuk  ikatan hidrogen pada atom O dalam gugus karbonilnya. Atom O juga hanya dapat berikatan dengan H dari molekul air. Berikut adalah ilustrasi gambarnya.

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-11/ChapId-87/LessonId-237/ModuleId-2/QuestionCode-21IXKGZ310P/385.png" />

Ikatan hidrogen akan menyebabkan molekul lebih sulit terlepas karena dibutuhkan energi yang besar. Semakin banyak ikatan hidrogen, tentu semakin sulit molekulnya terlepas. Maka dari itu, titik didih senyawa asam karboksilat lebih tinggi daripada ester yang hanya memiliki sedikit ikatan hidrogen.

Kita asumsikan, suhu ruang adalah 25°C. Wujud dari senyawa asam 3-metilbutanoat adalah cair karena senyawa ini menguap pada suhu 176.5 °C.  Sama seperti sebelumnya, wujud senyawa propil etanoat adalah cair karena zat ini menguap pada suhu  102°C.

Pembahasan Identifikasi Konsep dan Solusi

Jadi, senyawa yang memiliki titik didih lebih tinggi adalah asam 3-metilbutanoat, dan wujud senyawa asam 3-metilbutanoat dan propil etanoat pada suhu ruang adalah cair.