13 Spektroskopi & Kimia Organik (2025)

Soal #8–#17 OSN-K Kimia 2025. Coba dulu, pakai petunjuk/referensi, baru buka pembahasan.

13.1 Soal 8

📄 Soal asli (ada figur — halaman PDF asli)

Suatu senyawa organik mengandung atom C, H, O, dan N dengan data analisis unsur sebagai berikut: C 59,37%; H 10,96%; N 13,85%, dan O 15,82%. Data spektrum massa senyawa ini menunjukkan puncak m/z pada 101,08. Senyawa ini memiliki puncak serapan khas pada spektrum IR di sekitar bilangan gelombang 1700 cm–1, serta sinyak khas pada geseran kimia 202 ppm dalam spektrum 13C-NMR. Senyawa ini memiliki spektrum 1H-NRM sebagai berikut. Berdasarkan informasi wacana data spektroskopi di atas, struktur senyawa ini adalah ….

A. 2-(tetrahidrofuran-2-il)etilamina — cincin THF (eter) dengan gugus -CH(NH2)CH3
B. N-metilbutanamida — CH3CH2CH2-C(=O)-NH-CH3
C. 3-amino-3-metilbutanal — (CH3)2C(NH2)-CH2-CHO (gem-dimetil)
D. 2,6-dimetilmorfolina — cincin morfolin (N-H, O) dengan dua gugus metil
E. 3-(dimetilamino)propanal — (CH3)2N-CH2-CH2-CHO

💡 Petunjuk

Hitung rumus molekul dari data analisis unsur dengan mengubah persen ke perbandingan mol, lalu cocokkan dengan $m/z$ dari spektrum massa untuk menentukan $M_r$ dan rumus molekul pasti. Dari rumus molekul, hitung Degree of Unsaturation (DBE) = $\frac{2C+2+N-H}{2}$ untuk tahu berapa ikatan rangkap/cincin yang ada.
Gunakan dua data spektroskopi sekaligus: serapan IR ~1700 cm⁻¹ dan sinyal $^{13}$C-NMR ~202 ppm untuk mengidentifikasi jenis gugus karbonil yang tepat — bedakan apakah itu aldehida, keton, amida, atau ester berdasarkan posisi geseran kimia $^{13}$C khasnya.
Perhatikan pola integral dan multiplisitas pada spektrum $^1$H-NMR: sinyal singlet dengan integrasi 6H di sekitar ~2,9 ppm adalah petunjuk kuat keberadaan gugus tertentu yang mengandung nitrogen; bandingkan posisi geserannya dengan posisi yang diharapkan jika gugus metil terikat pada karbon biasa (~1,2 ppm).

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Langkah 1 — Rumus molekul & DBE. Dari analisis unsur (C 59,37%, H 10,96%, N 13,85%, O 15,82%) dan $m/z = 101{,}08$ diperoleh C₅H₁₁NO ($M = 101$). Derajat ketaktidakjenuhan $\text{DBE} = \dfrac{2(5)+2+1-11}{2} = 1$ → ada satu ikatan rangkap (satu gugus C=O, tanpa cincin tambahan).

Langkah 2 — Identifikasi gugus karbonil. Serapan IR kuat di 1700 cm⁻¹ dan puncak ¹³C di ~202 ppm khas karbonil aldehida ($\ce{-CHO}$). Ini menyingkirkan amida (¹³C C=O amida ~170 ppm) → bukan B. Sinyal ¹H di ~9,7 ppm mengonfirmasi proton aldehida $\ce{-CHO}$.

Langkah 3 — Baca singlet 6H di ~2,9 ppm. Spektrum ¹H menampilkan singlet integrasi 6H yang cukup downfield (~2,9 ppm). Enam proton ekuivalen yang menempel pada N adalah ciri N(CH₃)₂. Bila gem-dimetil terikat pada karbon (opsi C), singletnya akan muncul di ~1,2 ppm — dan ini tidak teramati, jadi bukan C.

Langkah 4 — Susun & eliminasi. Gabungkan $\ce{-CHO}$ + $\ce{N(CH3)2}$ dengan sisa $\ce{-CH2CH2-}$: \[\ce{(CH3)2N-CH2-CH2-CHO}\] yaitu 3-(dimetilamino)propanal. Opsi A (THF, eter — tanpa C=O) dan D (morfolin — tanpa C=O) gugur karena tidak punya aldehida pada 202 ppm/1700 cm⁻¹.

Jawaban: E.

13.2 Soal 9

📄 Soal asli (ada figur — halaman PDF asli)

Di antara pernyataan berikut yang paling tepat menggambarkan reaksi yang dapat terjadi pada senyawa yang bersesuaian dengan wacana doal sebelumnya adalah ….

A. Ketika direaksikan dengan hidroksilamina akan menghasilkan senyawa oksim
B. Ketika dihidrolisis dalam suasana asam akan menghasilkan asam karboksilat dan amina
C. Ketika direaksikan dengan formaldehid akan menghasilkan senyawa imina
D. Ketika direaksikan dengan aseton akan menghasilkan senyawa enamina
E. Ketika direaksikan dengan asetil klorida akan menghasilkan senyawa amida

💡 Petunjuk

Sebelum menilai reaksi, pastikan kamu sudah mengidentifikasi senyawa dari soal sebelumnya: perhatikan gugus fungsi apa yang ada (aldehida, amida, amina primer/sekunder/tersier?) berdasarkan data IR dan $^1$H/$^{13}$C NMR.
Fokus pada reaktivitas gugus karbonil aldehida terhadap nukleofil bernitrogen (hidroksilamina, amina primer, amina sekunder) — ingat bahwa pembentukan oksim, imina, dan enamina masing-masing mensyaratkan jenis amina yang berbeda (primer vs. sekunder).
Periksa apakah amina dalam senyawa ini memiliki atom H pada nitrogen ($\ce{N-H}$) atau tidak — ini penentu utama reaksi mana yang bisa dan mana yang tidak bisa berlangsung.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Identifikasi dulu senyawa dari Soal #8 (wacana sebelumnya).

Langkah 1 — Rumus molekul dari analisis unsur. Per 100 g: $\frac{59{,}37}{12}=4{,}95$ C; $\frac{10{,}96}{1}=10{,}96$ H; $\frac{13{,}85}{14}=0{,}989$ N; $\frac{15{,}82}{16}=0{,}989$ O. Bagi dengan 0,989: C:H:N:O $= 5:11:1:1$, jadi $\ce{C5H11NO}$ ($M=101$, cocok dengan m/z 101,08). Derajat ketaktidakjenuhan $=\frac{2(5)+2+1-11}{2}=1$ (satu ikatan rangkap).

Langkah 2 — Gugus fungsi dari spektrum. IR $1700\ \text{cm}^{-1}$ = gugus $\ce{C=O}$. Geseran $^{13}$C $202$ ppm sangat downfield, khas karbon aldehida/keton, BUKAN amida (amida $$170 ppm). $^1$H-NMR memberi puncak 1H di $$9,7 ppm = proton **aldehida** ($$). Jadi senyawa adalah amino-aldehida dengan amina tersier: $\ce{(CH3)2N-CH2-CH2-CHO}$ (3-(dimetilamino)propanal), sesuai integrasi 1:2:2 untuk CHO dan dua $\ce{CH2}$ (plus puncak besar 6H dari $\ce{N(CH3)2}$).

Langkah 3 — Uji tiap pernyataan. Senyawa punya gugus aldehida + amina tersier (tanpa N–H).

A. Aldehida $+$ hidroksilamina: $\ce{R-CHO + H2N-OH -> R-CH=N-OH}$ (oksim). Benar.
B. Tidak ada gugus amida, jadi hidrolisis tak memberi asam karboksilat $+$ amina. Salah.
C. Imina butuh amina primer; di sini aminanya tersier. Salah.
D. Enamina butuh amina sekunder; aminanya tersier. Salah.
E. Amida butuh amina dengan N–H; amina tersier tak bisa membentuk amida. Salah.

Hanya gugus aldehida yang reaktif terhadap pereaksi yang diberikan, dan reaksi yang sah adalah pembentukan oksim.

Jawaban: A.

13.3 Soal 10

Dalam spektrum 1H NMR, sebuah sinyal proton muncul sebagai triplet dengan intensitas puncak yang sama (1:2:1). Apa yang ditunjukkan oleh pola pemisahan ini tentang lingkungan proton tersebut?

A. Proton tersebut berdekatan dengan satu proton lain
B. Proton tersebut berdekatan dengan dua proton setara (ekuivalen)
C. Proton tersebut tidak berpasangan dengan proton tetangga mana pun
D. Proton tersebut tidak berpasangan dengan tiga proton yang setara (ekuivalen)
E. Proton tersebut berdekatan dengan empat proton yang setara (ekuivalen)

💡 Petunjuk

Ingat aturan $n+1$: sebuah sinyal proton yang memiliki $n$ proton tetangga setara akan terpecah menjadi $n+1$ puncak — mulai dari sini untuk menentukan jumlah tetangga.
Hitung jumlah puncak pada sinyal yang diberikan, lalu selesaikan persamaan $n + 1 = \text{jumlah puncak}$ untuk mendapatkan $n$.
Verifikasi jawabanmu menggunakan Segitiga Pascal: rasio intensitas puncak multiplet mengikuti baris ke-$n$ segitiga Pascal (misalnya doublet → $1:1$, triplet → $1:2:1$, dst.).

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Pola pemisahan sinyal pada $^1$H NMR mengikuti aturan $n+1$: sebuah proton yang punya $n$ proton tetangga setara akan terpecah menjadi $n+1$ puncak.

Langkah 1 — Baca jumlah puncak. Sinyal muncul sebagai triplet, artinya ada 3 puncak.

Langkah 2 — Terapkan aturan $n+1$. \[n + 1 = 3 \;\Rightarrow\; n = 2\] Jadi proton ini bertetangga dengan 2 proton setara.

Langkah 3 — Cek lewat rasio intensitas. Rasio puncak triplet mengikuti segitiga Pascal baris ke-2: $1:2:1$ — persis seperti yang diberikan. Ini mengonfirmasi $n=2$.

Maka pola triplet 1:2:1 menunjukkan proton tersebut berdekatan dengan dua proton setara (ekuivalen).

Jawaban: B.

13.4 Soal 11

Sebuah molekul menyerap radiasi gelombang elektromagnetik pada panjang gelombang 6,67 µm. Aktivitas molekul yang terkait dengan penyerapan ini adalah ….

A. Transisi elektronik
B. Transisi rotasional
C. Transisi vibrasi molekul
D. Transisi pembelahan spin inti
E. Transisi translasi

💡 Petunjuk

Ubah panjang gelombang $\lambda = 6{,}67\ \mu\text{m}$ ke bilangan gelombang $\bar{\nu} = \frac{1}{\lambda}$ (satuan cm$^{-1}$) — ini kunci untuk mengenali daerah spektrum.
Hafal rentang daerah spektrum elektromagnetik: UV-Vis ($\sim 200$–$700\ \text{nm}$), IR ($\sim 2{,}5$–$25\ \mu\text{m}$ atau $400$–$4000\ \text{cm}^{-1}$), gelombang mikro (mm–cm), gelombang radio.
Setiap daerah frekuensi berkaitan dengan jenis gerak/transisi berbeda di molekul — pikirkan: transisi mana (elektronik, vibrasi, rotasi, spin inti) yang energinya cocok dengan radiasi IR?

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Panjang gelombang $\lambda = 6{,}67\ \mu\text{m} = 6{,}67 \times 10^{-6}\ \text{m}$. Ubah ke bilangan gelombang untuk mengenali daerahnya:

\[\bar{\nu} = \frac{1}{\lambda} = \frac{1}{6{,}67 \times 10^{-4}\ \text{cm}} \approx 1500\ \text{cm}^{-1}.\]

Nilai ini jatuh di daerah inframerah (rentang IR khas $\sim 400$–$4000\ \text{cm}^{-1}$, panjang gelombang $\sim 2{,}5$–$25\ \mu\text{m}$). Radiasi IR berenergi tepat untuk menggetarkan ikatan.

Cocokkan energi foton dengan jenis transisi:

Elektronik → UV-Vis ($\lambda \sim 0{,}2$–$0{,}7\ \mu\text{m}$)
Vibrasi → IR ($\lambda \sim 2{,}5$–$25\ \mu\text{m}$) ← 6,67 µm masuk di sini
Rotasi → gelombang mikro ($\lambda \sim$ mm–cm)
Spin inti (NMR) → gelombang radio
Translasi → tidak terkuantisasi, tak menyerap radiasi

Karena 6,67 µm berada di daerah inframerah, penyerapan ini menyebabkan transisi vibrasi molekul.

Jawaban: C.

13.5 Soal 12

Panjang gelombang foton yang dipancarkan pada transisi elektronik dari keadaan tereksitasi ketiga ke keadaan tereksitasi pertama pada ion He+ adalah ….

A. 25,6 nm
B. 51,2 nm
C. 102,4 nm
D. 121,5 nm
E. 486,0 nm

💡 Petunjuk

Ion $\ce{He+}$ memiliki satu elektron (mirip atom hidrogen), sehingga berlaku persamaan Rydberg untuk ion mirip-hidrogen: $\dfrac{1}{\lambda} = R\,Z^2\!\left(\dfrac{1}{n_1^2} - \dfrac{1}{n_2^2}\right)$, dengan $Z = 2$ untuk helium.
Perhatikan penomoran keadaan eksitasi: keadaan dasar adalah $n = 1$, keadaan tereksitasi pertama adalah $n = 2$, keadaan tereksitasi ketiga adalah $n = 4$ — tentukan $n_1$ (level akhir) dan $n_2$ (level awal) dengan benar sebelum menghitung.
Faktor $Z^2$ membuat hasil $\dfrac{1}{\lambda}$ berbeda signifikan dari hidrogen murni; hitung $\dfrac{1}{\lambda}$ terlebih dahulu, baru balik menjadi $\lambda$ (satuan meter → nm).

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Ion $\ce{He+}$ punya 1 elektron (mirip hidrogen) dengan $Z = 2$. Pakai rumus Rydberg untuk ion mirip-hidrogen:

\[\frac{1}{\lambda} = R\,Z^2\left(\frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2}\right)\]

Langkah 1 — tentukan level. Keadaan dasar $n=1$, jadi keadaan tereksitasi pertama $n=2$ dan keadaan tereksitasi ketiga $n=4$. Foton dipancarkan saat elektron turun: $n_2 = 4 \to n_1 = 2$.

Langkah 2 — hitung selisih level.

\[\frac{1}{2^2} - \frac{1}{4^2} = \frac{1}{4} - \frac{1}{16} = \frac{3}{16} = 0{,}1875\]

Langkah 3 — masukkan $Z^2 = 4$ dan $R = 1{,}097\times10^{7}\ \text{m}^{-1}$.

\[\frac{1}{\lambda} = (1{,}097\times10^{7})(4)(0{,}1875) = 8{,}23\times10^{6}\ \text{m}^{-1}\]

Langkah 4 — balik jadi $\lambda$.

\[\lambda = \frac{1}{8{,}23\times10^{6}} = 1{,}215\times10^{-7}\ \text{m} = 121{,}5\ \text{nm}\]

Jawaban: D.

Catatan cepat: faktor $Z^2 = 4$ membuat $\lambda$ ion $\ce{He+}$ tepat $1/4$ kali transisi $4\to2$ hidrogen ($486{,}0$ nm, garis $\text{H}\beta$) — itulah jebakan opsi E.

13.6 Soal 13

Dalam spektrum massa dari suatu senyawa, teramati dua puncak ion molekul pada m/z = 78 dan m/z = 80, dengan rasio intensitas relatif sekitar 3:1. Fitur struktur atau rumus molekul manakah yang paling mungkin untuk senyawa ini?

A. Senyawa mengandung satu atom brom
B. Senyawa mengandung dua atom brom
C. Senyawa mengandung dua atom klor
D. Senyawa mengandung satu atom klor
E. Senyawa mengandung satu atom sulfur

💡 Petunjuk

Dua puncak ion molekul yang berjarak 2 satuan massa ($M$ dan $M+2$) adalah ciri khas adanya unsur dengan dua isotop stabil — perhatikan unsur-unsur halogen yang memiliki pola ini dalam spektrum massa.
Gunakan kelimpahan isotop alami untuk mencocokkan rasio intensitas: bandingkan pola $3:1$ yang teramati dengan kelimpahan isotop $\ce{^35Cl}/\ce{^37Cl}$ (~75%:25%) versus $\ce{^79Br}/\ce{^81Br}$ (~50%:50%).
Jika ada lebih dari satu atom halogen yang sama, pola $M:M+2:M+4$ mengikuti koefisien binomial — cek apakah puncak ketiga ($M+4$) muncul dan bagaimana rasionya untuk membedakan jumlah atom halogen dalam molekul.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Kuncinya ada pada pola dua puncak ion molekul yang berjarak 2 satuan massa ($M$ di 78 dan $M+2$ di 80) beserta rasio intensitasnya.

Langkah 1 — Baca pola isotop. Puncak $M$ dan $M+2$ yang berdekatan menandakan ada unsur dengan dua isotop yang selisihnya 2 sma. Kandidat: klor ($\ce{^35Cl}:\ce{^37Cl}$) atau brom ($\ce{^79Br}:\ce{^81Br}$).

Langkah 2 — Pakai rasio intensitas 3:1.

Klor: kelimpahan $\ce{^35Cl}:\ce{^37Cl} \approx 75{,}8\% : 24{,}2\% \approx 3:1$.
Brom: kelimpahan $\ce{^79Br}:\ce{^81Br} \approx 50\% : 50\% \approx 1:1$.

Rasio $M:M+2 = 3:1$ cocok persis dengan satu atom Cl, bukan brom.

Langkah 3 — Cek jumlah atom Cl. Untuk dua atom Cl, rasio $M:M+2:M+4$ menjadi $\approx 9:6:1$ (puncak $M+2$ malah lebih besar dari pola 3:1 ini dan muncul $M+4$). Karena hanya ada satu puncak $M+2$ dengan rasio tepat 3:1, berarti hanya satu atom klor.

(Sebagai konsistensi: $M=78$ sesuai $\ce{C3H7Cl}$, $35+43=78$, isotop $\ce{^37Cl}$ memberi $M+2=80$.)

Jawaban: D.

13.7 Soal 14

Suatu sampel senyawa dianalisis menggunakan spektroskopi UV-Vis. Diketahui bahwa serapan maksimum (λmaks) terjadi pada panjang gelombang 280 nm, Transisi elektronik manakah yang paling mungkin bertanggung jawab atas serapan ini?

A. $\sigma \to \sigma^*$
B. $\pi \to \pi^*$
C. $n \to \sigma^*$
D. $n \to \pi^*$
E. $\sigma \to n^*$

💡 Petunjuk

Ingat hubungan $E = \dfrac{hc}{\lambda}$: semakin panjang $\lambda$, semakin kecil energi transisi yang dibutuhkan. Tentukan dulu, daerah mana 280 nm itu (UV-dekat/tampak)?
Urutkan jenis transisi elektronik dari energi terbesar ke terkecil: $\sigma \to \sigma^* > n \to \sigma^* > \pi \to \pi^* > n \to \pi^*$. Transisi mana yang “cocok” dengan energi rendah (λ sekitar 270–300 nm)?
Perhatikan gugus fungsi apa yang memiliki pasangan elektron bebas (n) sekaligus ikatan rangkap (seperti gugus karbonil ) — gugus itulah yang biasa menyerap di rentang UV-dekat dengan serapan lemah.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Ubah panjang gelombang jadi energi transisi. Hubungan dasar: $E = \dfrac{hc}{\lambda}$, jadi $\lambda$ besar berarti energi transisi kecil.

$\lambda_{max} = 280$ nm sudah masuk daerah UV-dekat (mendekati cahaya tampak), artinya transisi ini berenergi rendah. Urutkan jenis transisi dari yang butuh energi besar ke kecil:

\[\sigma \to \sigma^* \;>\; n \to \sigma^* \;>\; \pi \to \pi^* \;>\; n \to \pi^*\]

$\sigma \to \sigma^*$ dan $n \to \sigma^*$ butuh energi sangat besar ($\lambda$ jauh di bawah 200 nm), tidak cocok.
$\pi \to \pi^*$ (mis. alkena/aromatik sederhana) muncul sekitar 170–220 nm; baru bergeser ke 280 nm kalau konjugasinya panjang.
$n \to \pi^*$ adalah transisi berenergi paling rendah, khas gugus kromofor dengan pasangan elektron bebas seperti karbonil ($\ce{C=O}$), dan justru muncul di sekitar 270–300 nm dengan serapan lemah.

Jadi serapan pada 280 nm paling mungkin berasal dari transisi $n \to \pi^*$ (opsi E “$\sigma \to n^*$” bukan transisi nyata). Jawaban: D.

13.8 Soal 15

📄 Soal asli (ada figur — halaman PDF asli)

Nama IUPAC senyawa berikut adalah ….

A. (3R, 4S, 5R)-3-kloro-4-metilheksan-5-ol
B. (3R, 4S, 5S)-3-kloro-3-metilheksan-5-ol
C. (3S, 4S, 5S)-3-kloro-5-hidroksi-4-metilheksana
D. (2S, 3R, 4S)-4-kloro-3-metilheksan-5-ol
E. (2S, 3R, 5R)-4-kloro-3-metilheksan-5-ol

💡 Petunjuk

Baca proyeksi Fischer dari atas ke bawah untuk mendapatkan rantai karbon vertikal, lalu tentukan rantai terpanjang yang melewati gugus fungsi utama (–OH) sebagai rantai induk.
Beri penomoran dari ujung yang menghasilkan lokant terkecil untuk gugus fungsi utama, lalu catat posisi setiap substituen (–Cl, –CH₃, –OH).
Untuk membaca stereokimia dari proyeksi Fischer: ikatan horizontal → mengarah ke pengamat, ikatan vertikal → menjauh; gunakan aturan CIP (R/S) dengan memperhatikan posisi atom H saat menentukan konfigurasi tiap pusat kiral.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Baca kerangka dari proyeksi Fischer (atas ke bawah). Urutan karbon vertikal: CH3CH2– (etil di atas), lalu C yang mengikat Cl, lalu C yang mengikat CH3, lalu C yang mengikat OH, dan –CH3 di bawah. Jadi konektivitas rantai utamanya adalah:

\[\ce{CH3CH2-CHCl-CH(CH3)-CH(OH)-CH3}\]

Tentukan rangka induk. Rantai terpanjang punya 6 karbon (heksana) dengan gugus –OH sebagai akhiran (heksanol). Pada rantai itu menempel: satu Cl dan satu CH3 (metil). Artinya senyawa = sebuah kloro-metilheksanol, bukan heksana biasa (C salah) dan bukan “hidroksi-metilheksana” (juga C salah, karena –OH harus jadi akhiran -ol).

Cocokkan dengan opsi (basis: kecocokan kerangka). Hanya opsi yang berupa kloro-metilheksan-ol dengan letak gugus sesuai gambar (Cl dekat ujung etil, metil di tengah, OH dekat ujung CH3 bawah) yang konsisten, yaitu A. Opsi B/E menaruh substituen di posisi yang tak sesuai gambar, C salah jenis (heksana/hidroksi), D salah penempatan.

Catatan jujur: penamaan pada opsi ini tidak ideal — deskriptor R/S dan penomoran lokant antaropsi tidak benar-benar ketat secara IUPAC. Karena itu pemilihan didasarkan pada kecocokan kerangka/konektivitas, dan hanya A yang rangkanya sesuai.

13.9 Soal 16

📄 Soal asli (ada figur — halaman PDF asli)

Produk utama dari reaksi berikut adalah ….

A. I (C6H5–CH2–CHCl2)
B. II (C6H5–CCl2–CH3)
C. III (C6H5–CHCl–CH2Cl)
D. IV (turunan 3,5-dikloro pada cincin, gugus etil utuh)
E. V (turunan dikloro pada cincin, gugus etil utuh)

💡 Petunjuk

Perhatikan kondisi reaksi: suhu sangat tinggi (400–600°C) tanpa katalis asam Lewis ($\ce{FeCl3}$ atau $\ce{AlCl3}$) adalah ciri khas substitusi radikal bebas, bukan substitusi elektrofilik aromatik — jadi tentukan dulu jenis mekanismenya sebelum memilih posisi serangan.
Pada halogenasi radikal, radikal bebas menyerang posisi C–H yang menghasilkan radikal antara paling stabil; ingat urutan stabilitas radikal: tersier > benzilik/alilik > sekunder > primer — karena resonansi dengan cincin aromatik menstabilkan radikal benzilik.
Jika reagen ditulis berlebih (excess), pertimbangkan berapa kali substitusi dapat terjadi pada posisi yang paling reaktif tersebut sebelum memilih struktur produk akhir.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Reaksinya adalah halogenasi etilbenzena ($\ce{C6H5-CH2-CH3}$) dengan $\ce{Cl2}$ berlebih pada suhu tinggi $400\text{–}600^\circ\text{C}$.

Langkah 1 — kenali jenis reaksi dari kondisinya. Suhu sangat tinggi (tanpa katalis $\ce{FeCl3}$/$\ce{AlCl3}$) berarti ini substitusi radikal bebas, bukan substitusi pada cincin. Jadi klorin masuk ke rantai samping, bukan ke benzena. Ini langsung mencoret opsi IV dan V (keduanya klorinasi cincin).

Langkah 2 — tentukan posisi yang diserang. Radikal menyerang ikatan C–H yang menghasilkan radikal paling stabil. Posisi benzilik (gugus $\ce{-CH2-}$ yang menempel langsung ke cincin) menghasilkan radikal benzilik yang distabilkan resonansi oleh cincin aromatik, jadi paling reaktif. Posisi $\ce{CH3}$ di ujung jauh kurang disukai.

Langkah 3 — pakai “berlebih”. Karena $\ce{Cl2}$ berlebih, kedua atom H di karbon benzilik diganti, menghasilkan gem-diklorida pada karbon benzilik: \[\ce{C6H5-CH2-CH3 ->[Cl2,\ \Delta] C6H5-CCl2-CH3}\]

Ini persis struktur II (dua Cl pada karbon yang menempel ke cincin, ujung tetap $\ce{CH3}$). Opsi I dan III menempatkan Cl di karbon ujung ($\ce{CH3}$) yang bukan posisi paling reaktif.

Jawaban: B (II).

13.10 Soal 17

Jika 0,15 mol HSCH2CH2OH bereaksi secara berurutan pada suhu 25 °C dengan 0,30 mol NaH, 0,15 mol CH3CH2Br dan H2O, maka produk utama yang terbentuk adalah ….

A. $\ce{HSCH2CH2OCH2CH3}$
B. $\ce{CH3CH2SCH2CH2OCH2CH3}$
C. $\ce{CH3CH2SCH2CH2OH}$
D. $\ce{CH2=CH2}$
E. $\ce{CH3CH3}$

💡 Petunjuk

Molekul $\ce{HSCH2CH2OH}$ punya dua gugus yang bisa kehilangan proton: $\ce{-SH}$ dan $\ce{-OH}$. Bandingkan nilai $\mathrm{p}K_a$ keduanya — gugus mana yang lebih asam (lebih mudah dilepas protonnya lebih dulu)?
NaH adalah basa kuat. Perhatikan perbandingan mol NaH terhadap substrat — apakah cukup untuk mendeprotonasi satu gugus atau dua gugus sekaligus?
Ketika hanya ada 1 ekuivalen alkil halida ($\ce{CH3CH2Br}$) untuk dua nukleofil ($\ce{RS^-}$ vs $\ce{RO^-}$), gunakan prinsip HSAB (Hard-Soft Acid-Base): nukleofil yang lebih lunak (lebih besar, lebih terpolarisasi) bereaksi lebih cepat dalam reaksi $\mathrm{S_N2}$.

🔓 Sudah coba ≥5 menit tetap buntu? Klik untuk buka pembahasan

Reaktan: $\ce{HSCH2CH2OH}$ (2-merkaptoetanol) punya dua gugus asam: $\ce{-SH}$ ($\mathrm{p}K_a \approx 10$) dan $\ce{-OH}$ ($\mathrm{p}K_a \approx 16$).

Langkah 1 — NaH mendeprotonasi. Mol NaH = 0,30; mol substrat = 0,15. Jadi tersedia 2 ekuivalen basa kuat, cukup melepas kedua proton: \[\ce{HSCH2CH2OH + 2NaH -> {}^{-}SCH2CH2O^{-} + 2H2 ^}\]

Langkah 2 — alkilasi dengan 0,15 mol $\ce{CH3CH2Br}$ (hanya 1 ekuivalen). Reaksi $\mathrm{S_N2}$ memilih nukleofil yang paling kuat. Tiolat ($\ce{RS-}$) jauh lebih nukleofilik (lebih lunak, lebih terpolarisasi) daripada alkoksida, jadi etil masuk ke belerang: \[\ce{CH3CH2-S-CH2CH2-O^{-}}\]

Langkah 3 — hidrolisis dengan $\ce{H2O}$. Alkoksida yang tersisa diprotonasi kembali: \[\ce{CH3CH2-S-CH2CH2-OH}\]

Produk utama = $\ce{CH3CH2SCH2CH2OH}$, yaitu pilihan C.