Apa yang dimaksud dengan Rekristalisasi?


(Kevin Raharjo) #1

Rekristalisasi merupakan suatu teknik yang digunakan untuk memurnikan zat kimia. Dengan melarutkan baik pengotor dan senyawa dalam pelarut yang sesuai, baik senyawa yang diinginkan atau pengotor bisa dikeluarkan dari larutan, meninggalkan yang lain di belakang.

Apa yang dimaksud dengan Rekristalisasi ?


(Tika Amalia) #2

Senyawa bahan alam yang terbentuk padat hasil isolasi dari suatu tanaman sering terkontaminasi oleh pengotor meski kadang-kadang hanya dalam jumlah yang relatif lebih kecil. Teknik umum yang sering digunakan untuk pemurnian senyawa tersebut adalah rekristalisasi yang di dasarkan pada perbedaan kelarutannya dalam keadaan panas atau dingin dalam suatu pelarut. Kelarutan suata senyawa dalam suatu pelarut biasanya naik seiring dengan baiknya temperatur, yang berarti bahwa kelarutan tersebut juga tinggi di dalam pelarut panas.

Kemudian pembentukan kristal kembali dilakukan dengan pendinginan larutan hingga tercapai keadaan di atas jenuh. Jadi rekristalisasi meliputi tahap awal yaitu melarutkan senyawa yang akan dimurnikan dalam sesedikit mungkin pelarut atau campuran pelarut dalam keadaan panas atau bahkan sampai suhu pendidihan sehingga di peroleh larutan jerih dan tahap selanjutnya adalah mendinginkan larutan yang akan dapat menyebabkan terbentuknya kristal yang kemudian dipisahkan melalui penyaringan.

Pemurnian padatan dengan kristalisasi didasarkan pada perbedaan dalam kelarutannya dalam pelarut tertentu atau campuran pelarut. Dalam bentuknya yang sederhana, proses kristalisasi meliputi:

  1. Melarutksn zat tak murni dalam pelarut tertentu pada atau dekat titik leleh
  2. Menyaring larutan panas dari partikel bahan tak terlarut
  3. Menyaring larutan panas dari partikel bahan tak terlarut
  4. Memisahkan kristal dari larutan supernatan.

Pada hasil sesudah pengeringan ditentukan kemurniannya (biasanya dengan penentuan titik leleh, mungkin juga dengan metode spektroskopi atau kromatografi lapis tipis) dan bila masih belum murni, dilakukan rekristalisasi dengan pelarut segar. Proses diulang hingga senyawa murni diperoleh, maksudnya senyawa memperoleh titik leleh yang tetap.

Adapun beberapa jenis pengotor yang sebelumnya becampur dengan padatan sebelum rekristalisasi adalah sebagai berikut :

  1. Pengotor yang tidak larut dalam panas yang digunakan pada rekristalisasi, dapat dihilangkan dengan cara melakukan penyaringan larutan dalam keadaan panas tersebut.

  2. Pengotor yang larut dalam pelarut panas dan tetap tinggal sebagian dalam pelarut yang sudah dingin, dapat di hilangkan dengan penyaringan akhir saat kristal telah terbentuk karena sebagaian besar dari pengotor jenis ini akan tetap terlarut dalam pelarut saat proses pembentukaan kristal sehingga akan terikut dalam filtrat saat penyaringan

  3. Pengotor yang sangat larut dalam pelarut panas dan sedikit larut dalam pelarut dingin. Jenis ini akan menyebabkan proses rekristalisasi tidak efektife oleh karena itu kristal yang terbentuk juga tidak murni benar.

Pemilihan pelarut untuk rekristalisasi pada umumnya didasarkan pada kemiripan sifat fisikokimia anatara pelarut dan zat yang akan dimurnikan, di antaranya adalah sifat kepolaran dimana antara keduanya haruslah berdekatan beberapa kriteria yang harus di penuhi untuk dapat menjadi pelarut rekristalisasi adalah :

  1. Pelarut tidak mengadakan reaksi kimia dengan padatan yang akan dimurnikan melalui rekistalisasi
  2. Kelarutan padatan harus tinggi dalam pelarut pada keadaan panas dan harus rendah pada keadaan dingin
  3. Pengotor organik harus dapat larut dalam pelarut dalam keadaan dingin sehingga pengotor akan tetap tinggal dalam larutan pada saat pembentukan kristal
  4. Pengotor anorganik tidak larut dalam pelarut meskipun dalam keadaan panas sehingga dapat dipisahkan dengan jalan menyaring larutan dalam keadaan panas
  5. Titik didih larutan harus lebih rendah dari titik didih padatan
  6. Sebaiknya dipilih pelarut yang tidak toksik dan tidak mudah terbakar.

Bila dua atau lebih pelarut nampak sama untuk rekristalisasi, pemilihan akhir akan tergantung pada faktor-faktor seperti: mudah memanipulasi, toksisitas rendah, tak mudah terbakar dan harga murah. Penggunaan eter sebagai pekarut untuk rekristalisasi sebaiknya dihindari, karena mudah terbakar dan memiliki kecenderungan menempel pada dinding gelas, dan terjadi pengendapan padatan pada saat penguapan. Karbon disulfit dengan titik didih 46°C tidak pernah digunakan bila pelarut alternatif dapat ditemukan. CS2 mempunyai titik bersinar rendah yang berbahaya dan membentuk campuran yang sangat eksplosif dengan air.Benzena lebih baik dihindari karena toksistasnya tinggi dan bersifat karsinoganik. Jika memungkinkan bisa diganti dengan toluena atau sikloheksana. Jika menggunakan pelarut yang mengandung pelarut yang mengandung klor, pekerjaan harus dilakukan di dalam lemari asam.

Tabel Pelarut untuk rekristalisasi
image

Jika kelarutan zat padat yang akan direkistralisasi tidak diketahui,maka pemilihan pelarut dapat di lakukan dengan cara berikut:

  1. Kira-kira 10 gram sampel padat yang akan direkistralisasi diletakkan dalam sebuah tabung reaksi atau dalam sebuah erlenmeyer kecil, kemudian ditambahkan 3 ml pelarut. Jika padatan dapat larut dengan mudah dalam pelarut tersebut pada suhu kamar atau dengan sedikit pemanasan, maka pelarut tersebut tidak dapat di pakai untuk rekistralisasi sampel.
  2. Jika pelarut yang digunakan tidak melarutkan padatan, campuran di panaskan sampai hampir mendekati titik didih pelarut dengan pengocokan atau pengadukan kemudian di tambahkan lagi beberapa ml pearut sedikit demi sedikit hingga semua padatan larut (Hati-hati jangan sampai terlalu banyak menambahkan pelarut karena jika melewati keadaan jenuh, kristal tidak akan dapat terbentuk!)
    a. Jika padatan hanya larut sedikit maka pelarut tidak sesuai dipakai untuk rekistalisasi
    b. Jika padatan dapat larut sempurna, segera campuran didinginkan pada temperatur kamar agar dapat segera terbentuk kristal. Jika kristal yang, terbentuk sesuai dengan jumlah sampel yang digunakan, maka dapat dikatakan bahwa pelarut tersebut sesuai untuk proses rekistralisasi.
  3. Adakalanya diperlukan dua pelarut untuk proses rekistalisasi suatu padatan. Dua pelarut tersebut harus saling larut satu dengan yang lain, di mana yang satu adalah pelarut yang baik untuk padatan tersebut sedangkan yang sama sekali tidak melarutkan. Adapun caranya adalah sebagai berikut:
    a. Padatan dilarutkan dalam pelarut yang dapat melarutkan pada keadaan panas
    b. Sedikit demi sedikit pelarut yang lain yang tidak melarutkan ditambahkan hingga timbul kekeruahan
    c. Kekeruahan dihilangkan dengan menambahakan lagi pelarut yang pertama tetes demi tetes
    d. Kristal akan terbentuk

Pasangan pelarut yang sering dipakai dalam rekistralisasi adalah:Metanol-air, Etanol- air, Asam asetat-air, Aseton-air, Etanol-aseton, Etil asetat-sikolheksana, Benzena-proteleum eter, pelarut yang mengandung klor-proteleum eter.

Bila suatu kristal sangat larut dalam satu pelarut dan sangat tak larut dalam pelarut lain, maka akan memberikan rekristalisasi yang memuaskan. Campuran pelarut atau pasangan pelarut bisa digunakan dengan hasil yang bagus. Tentu saja dua pelarut tersebut harus bercampur dengan sempurna. Rekristalisasi dengan pelarut campuran dapat terjadi dekat titik didih campuran. Senyawa dilarutkan dalam pelarut yang sangat melarutkan dalam keadaan panas, dimana zat hanya larut sedikit, ditambahkan terus-menerus hingga kejenuhan terjadi. Kejenuhan dihilangkan dengan penambahan sedikit pelarut pertama dan campuran dibiarkan dingin pada temperatur kamar, kemudian kristal akan terpusah.

Bila pelarut campuran telah ditemukan perbandingan antara zat terlarut dan pelarutnya, maka zat padat tersebut ditempatkan pada labu alas bulat yang dilengkapi dengan pendingin refluks dan ditambahkan pelarut dan sedikit porselin untuk menghindari bumping. Campuran dipanaskan hingga mendidih pada penangas air (bila pelarut mrndidih di bawah 80°C) atau dengan mantel pemanas listrik, dan pelarut ditambahkan hingga larutan jernih. Setelah penyaringan panas, kristal akan diperoleh setelah filtrat didinginkan. Bila pelarut tidak mudah terbakar, tidak beracun dan murah maka rekristalisasi dilakukan pada gelas piala.

Kualitas kristal yang di peroleh sangat bergantung pada kecepatan proses pendinginan larutan. Jika pendingin terlalu cepat,kristal akan terbentuk kecil-kecil dan tidak murni. Sebaliknya jika pendinginan terlalu lambat, kristal yang terbentuk besar-besar dan dapat menjebak pengotor serta pelarut pada kisi-kisi dalam kristal. Harus juga di perhatikan jika diperlukan penangas es pada proses pendinginan haruslah di jaga agar suhu penangas tidak lebih rendah dari titik beku pelarut.

Pembentukan kristal kembali biasanya mulai terjadi setelah suhu melalui menurun yang berlangsung antara 15-30 menit, tetapi sering terjadi bahwa kristal tidak kunjung terbentuk. Jika hal ini terjadi, maka dapat dilakukan dengan menggesek kuat-kuat dinding bejana yang dipakai di bawah permukaan larutan dengan sebuah pengaduk kaca. Cara lain yang dapat dilakukan adalah dengan cara memancing pembentukan kristal dengan menggunakan kristal murni senyawa yang sama. Kristal dengan menggunakan senyawa kristal murni yang sama. Kristal dimasukkan ke dalam larutan yang berada dalam keadaan dingin, diaduk dengan kuat dan dibiarkan 2-3 hari. Kadang-kadang deperlukan juga perlakuan untuk lebih menurunkan suhu dengan jalan memasukka sepotong dry-ice ke dalam larutan.

Dimungkinkan juga terbentuknya suatu fasa minyak pada saat pendinginan. Fasa ini amat sulit menjadi padat dan bahkan dapat menyebabkan terbentuknya kristal yang mengikat banyak pengotor. Sebaiknya diamati, begitu fasa ini terbentuk, larutan dipanaskan lagi sampai semua kembali larut, kemudian didinginkan perlahan dengan pengadukan yang konstan hingga terlhihat kristal mulai terbentuk. Untuk membantu, dapat ditambahkan kristal senyawa yang sama untuk memancing terbentuknya kristal jika terlihat larutan mulai keruh pertanda fasa minyak mulai terbentuk.

Hasil suatu reaksi organik dapat mengandung pengotor berwarna. Pada rekristalisasi, pengotor ini bisa larut dalam pelarut mendidih dan sebagian diserap oleh kristal dan sebagian yang lain memisah pada pendinginan. Akibatnya dihasilkan produk berwarna yang tidak dapat dipisahkan dengan penyaringan sederhana. Pengotor ini, dapat dipisahkan dengan mendidihkan zat dalam larutan dengan sedikit arang aktif selama 5-10 menit dan kemudian larutan disaring dalam keadaan panas. Arang aktif atau karbon aktif untuk mengadsorpsi pengotor berwarna tersebut, akan membuat terjadinya kristal murni karena arang aktif akan menyerap pengotor berwarna dan filtrat biasanya bebas dari zat warna tersebut. Penghilangan warna terjadi cepat dalam larutan berair dan dapat juga dilakukan dalam hampir semua pelarut organik. Proses terjadi kurang efektif pada pelarut hidrokarbon.

Dengan menambahkan karbon aktif pada larutan yang mendidih tidak selalu merupakan metoda yang efektif untuk pemisahan warna. Namun demikian, maka bisa dilakukan dengan melewatkan larutan pada kolom yang diisi dengan karbon aktif.

Sebelum ditambahkan karbon aktif,larutan didinginkan sebentar. Jumlah karbon aktif yang dipakai biasanya adalah 0,2 gram untuk 100 ml larutan. Penambahan karbon aktif tidak boleh dilakukan saat larutan berada pada suhu mendekati titik didih pelarut karena sejumlah besar udara yang teradsorpsi oleh karbon aktif akan dibebaska secara tiba-tiba. Hal ini dapat menyebabkan terbentuknya busa yang melimpah dan larutan akan meluapkeluar dari bejana yang dipakai. Setelah karbon aktif dapat masuk dengan “aman” ke dalam larutan, campuran dipanaskan lagi pada suhu titik didih pelarut selama 5-10 menit. Untuk memisahkan karbon aktf, campuran disaring dalam keadaan panas.

Kondisi pengeringan bahan yang direkristalisasi tergantung pada jumlah produk, sifat pelarut yang dipindah dan sensitivitas produk terhadap panas dan atmosfer. Dengan preparasi skala besar untuk senyawa stabil, dengan pelarut non-teknik yang volatil pada temperatur kamar (misal: air, etanol, etil asetat, aseton). Corong buchner ditutup dengan dua atau tiga kertas saring dan beberapa lembar kertas saring ditempatkan di atas kristal dan kristal ditekan pelan-pelan. Bila kertas menjadi basah oleh pelarut, kristal dipindahkan ke kertas yang segar. Kemudian kristal ditutup dengan sehelai kertas saring atau dengan gelas arloji yang besar. Udara kering dialirkan hingga hanya sedikit pelarut yang tinggal (dideteksi dari bau atau kenampakan) dan pengeringan terakhir dilakukan dengan menempatkan padatan dalam oven yang dikontrol suhunya. Pengeringan yang lebih cepat dilakukan pada desikator vakum.

Pemisahan cairan yang kedua secara umum dikenal sebagai oil, kecuali padatan kristal yang diharapkan kadang-kadang terjadi selama rekristalisasi. Minyak sering memadat walaupun pada peiode tertentu dapat mengkristal sebelum rekristalisasi terjadi. Kristal hasil akan membentuk lapisan dan oleh sebab itu, kemurnian tidak akan tinggi. Pemisahan minyak dapat dihindari dengan pengenceran larutan, tetapi ini akan menimbulkan kehilangan senyawa yang akan direkristalisasi dalam jumlah besar.

Kemungkinan terbaik dilakukan dengan mencairkan kembali campuran hingga larutan jernih diperoleh dan didinginkan secara spontan, minyak mulai memisah,campuran diaduk kuat sehingga lapisan kristal dikurangi. Bila semua minyak hilang, pengadukan bisa dihentikan dan kristal terbentuk. Kadangkala zat membentuk larutan sangat jenuh dimana kristal pertama terpisah dengan sukar, ini kadang-kadang disebabkan oleh adanya sedikit pengotor atau kelakuan zat kental seperti koloid pelindung.

Rekristalisasi Beberapa Golongan Senyawa

  1. Rekristalisasi kapsantin
    Padatan merah yang diperoleh kemudian direkristalisasi menggunakan CS2 hingga diperoleh kapsantin yang berbentuk bulatan dengan warna merah karmin, titik leleh. Jika digunakan petroleum eter sebagai pelarut, maka kristal yang diperoleh berbentuk jarum sedangkan jika digunakan metanol, kristal akan berbentuk prisma.

  2. Rekristalisasi stigmasterol
    Ekstrak pekat yang diperoleh dilarutkan dalam 100 ml petroleum eter kemudian campuran diuapkan sampai sampai dicapai titik jenuhnya dan dibiarkan semalam hingga terbentuk kristal tak bewarna yang mengendap dengan titik leleh 138-144.

  3. Rekristalisasi hesperidin
    Rekristalisasi dilakukan menggunakan asam asetat encer dan diperoleh kristal jarum putih dengan titik leleh 252-254. Rekristalisasi dengan cara lain dapat dilakukan dengan menggunakan formamida berair. Larutan 10% hespiridin dalam formamida yang disapkan dengan pemanasan pada suhu 60, diperlakukan selama 30 menit dengan karbon aktif yang sebelumnya telah didihkan degan HCl encer,Formamida yang digunakan harus sedikit asam (di uji dengan lakmus 50% formamida dalam air). Jika tidak asam, maka perlu ditambahkan sedikit asam asetat glasisal atau sedikit asam format. Larutan kemudian disaring dengan celite, diencerkan dengan air dengan volume yang sama dengan volume larutan dan dibiarkan beberapa menit untuk pembentukan kristal, selanjutnyadisaring dan kristal hesperidin yang diperoleh dicuci dengan air panas kemudian dengan isopropanol. Kristal yang di peroleh berwarna putih dengan titik leleh 261-263.

  4. Rekristalisasi kafein
    Padatan yang diperoleh direkristalisasi menggunakan aseton atau air kristal kafein berbentuk jarum kecil dengan titik leleh 235.

  5. Rekristalisasi rein
    Untuk rekistalisasi rein yang berhasil, akan lebih baik jika sebelumnya dilakukan penghilangan pigmen gelap menggunakan aseton, dilanjutkan dengan asam asetat. Senyawa yang diperoleh berupa kristal jarum berwarna kuning pucat dengan titik leleh 326-329.

Sumber :
Lully Hanni Endarini, Farmakognisi dan Fitokimia, Badan Pengembangan dan Pemberdayaan Sumber Daya Manusia Kesehatan