PENENTUAN Mv DAN DIMENSI POLIMER SECARA VISKOMETER

Transkripsi

1 Lapran Praktikum Nama : Laela Wulan Sari Kimia Plimer NIM : G Hari/Tgl : Sabtu/ 4 Des 010 Waktu : WIB Asisten : peni PJP : Andriawan Subekti PENENTUAN Mv DAN DIMENSI POLIMER SECARA VISKOMETER PENDAHULUAN Pada praktikum ini kita mempelajari cnth plystirena dalam pelarut tluena. Plistirena merupakan salah satu plimer yang ditemukan pada sekitar tahun 190, dibuat melalui prses plimerisasi adisi dengan cara suspensi. Stirena merupakan cairan yang tidak berwarna menyerupai minyak dengan bau seperti benzena dan memiliki rumus kimia C 6 H 5 CHCH atau ditulis sebagai C 8 H 8. Secara labratrium dapat dibuat melalui dehidrgenasi etil benzene, yaitu dengan melewatkan etilena melalui cairan benzena dengan tekanan yang cukup dan aluminiumklrida sebagai katalisnya. Etil benzena didehidrgenasi menjadi stirena dengan melewatkannya melalui katalis ksida aktif. Pada suhu sekitar C stirena disuling dengan cara destilasi maka didapatkan plistirena.reaksi yang terjadi sebagai berikut : Plistirena padat murni adalah sebuah plastik tak berwarna, keras dengan fleksibilitas yang terbatas yang dapat dibentuk menjadi berbagai macam prduk dengan detil yang bagus. Penambahan karet pada saat plimerisasi dapat meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan kejut. Plistirena jenis ini dikenal dengan nama High Impact Plystyrene (HIPS). Plistirena murni yang transparan bisa dibuat menjadi beraneka warna melalui prses cmpunding. Visksitas merupakan ukuran yang menyatakan kekentalan suatu larutan plimer. Perbandingan antara visksitas larutan plimer terhadap visksitas pelarut murni dapat dipakai untuk menentukan massa mlekul nisbi plimer. Keunggulan dari metde ini adalah lebih cepat, lebih mudah, alatnya murah serta perhitungannya lebih sederhana. Alat yang digunakan adalah Viskmeter Ostwald. Prinsip kerjanya adalah dengan mengukur waktu yang diperlukan pelarut atau larutan plimer untuk mengalir diantara tanda x dan y. Vlume cair harus tetap karena ketika cairan mengalir kebawah melalui pipa kapiler A, cairan harus

2 mendrng cairan naik ke B. Akibatnya vlume cairan berbeda masuk percbaan, maka cairan yang didrng menaiki tabung B akan berubah pula. Dasar teri Visksitas yang digunakan untuk massa mlekul plimer ialah jika visksitas larutan plimer adalan dan visksitas pelarut murni ialah maka visksitas jenis SP. Larutan plimer diabaikan leh persamaan: Persamaan ini menggambarkan peningkatan visksitas yang disebabkan leh plimer. C adalah knsentrasi larutan plimer. Harga SP disebut visksitas tereduksi dan diberi lambang [ ] untuk pelarutan terbatas. Karena massa jenis berbagai larutan yang dipakai hampir sama dengan massa jenis pelarut maka dapat diandaikan visksitas tiap larutan hasil pengenceran berbanding lurus dengan waktu alirnya dan pesamaannya adalah: t waktu alir untuk larutan. t 1 waktu alir untuk pelarut Jika dihitung harga SP dan SP/c kemudian diekstraplasi ke knsentrasi awal (C) akan menghasilkan harga [ ]. Dengan demikian dapat dihitung massa mlekul plimer dengan persamaan: [ ] KM v M Massa mlekul relatif plimer Penentuan bbt mlekul yang dihasilkan menggunakan viskmeter dihitung menggunakan persamaan Mark Huwink dengan membuat grafik hubungan antara knsentrasi plimer dengan red sehingga diperleh persamaan garis ya+bx. Dari persamaan

3 garis terebut diperleh nilai visksitas instinsik dari nilai intersepnya yang dapat digunakan untuk menentukan bbt mlekul dari suatu plimer Gambar. Viskmeter Ostwald Berdasarkan nilali Mv dalam pelarut Φ, dimensi rantai plimer dapat digambarkan lewat nilai r sebagai kwadrat dari harga jarak rata-rata antara kedua ujung rantai dan s sebagai kwadrat dari jari-jari garis rata-rata. Nilai-nilai tersebut dipengaruhi leh nilai visksitas, panjang sudut ikatan dari suatu plimer, dan efek sterik terhadap putaran bebas ikatan tunggal. Dalam pelarut yang baik, rantai makrmlekul akan membuka, akibatnya pelarut mudah berinteraksi. Sedangkan dalam pelarut yang buruk, makrmlekul cenderung untuk mempertahankan dimensinya yang semula. Hal inilah yang melatarbelakangi bahwa pelarut akan memberikan efek dari nilai Mv suatu plimer. METODE PERCOBAAN Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam percbaan yaitu plistirena, tluena, metanl, dan asetn. Alat-alat yang digunakan yaitu peralatan gelas, ht plate, neraca analitik, viskmeter Oswaltd, dan termmeter. Prsedur percbaan Pengukuran dalam Pelarut murni Ditimbang sebanyak 1 gram plistirena, dimasukkan ke dalam labu takar 100 ml. Dilarutkan sedikit demi sedikit dengan tluena, diberi label larutan induk C. Kemudian

4 dimasukkan 15 ml pelarut murni (tluena) dalam viskmeter Oswald, diukur laju alirnya berkali-kali (4-5 kali) sampai diperleh nilai knstan. Kemudian dibuat larutan dengan knsentrasi C/4, C/, C/4, C/8 dari larutan induk C dalam labu takar 5 ml. Kemudian sebanyak 15 ml diukur laju alirnya dalam viskmeter Oswald, dimulai dari larutan yang paling encer. Pengukuran dalam pelarut teta (φ) Dimasukkan 10 ml larutan induk pistirena dalam labu Erlenmeyer, kemudian dititrasi sedikit demi sedikit dengan metanl sambil diaduk-aduk sampai larutan menjadi keruh. Vlume methanl yang terpakai dicatat untuk digunakan dalam penentuan kmpsisi pelarut teta (φ). Sebanyak 1 gram plistirena dilarutkan dengan sedikit pelarut tluena dalam labu ukur 100 ml, sesudah pelarutan sempurna, ditambahkan sejumlah vlume metanl yang tercatat, kemudian ditambahkan kembali tluena sampai tanda tera. diberi label sebagai larutan induk teta (C). Kemudian dibuat larutan dengan knsentrasi C/4, C/, C/4, C/8 dari larutan induk C dalam labu takar 5 ml. Kemudian sebanyak 15 ml diukur laju alirnya dalam viskmeter Oswald, dimulai dari larutan yang paling encer. Kemudian ditentukan nilai β, r, r, S, S, dan K DATA DAN HASIL PERCOBAAN Tabel 1 Pengukuran waktu alir pelarut tluena Ulangan Waktu Alir (detik) Rerata 8.58 Tabel Pengukuran waktu alir plistirena + tluena Ulangan Waktu Alir (menit) [Plistirena] C/4 C/8 C/ C/4 C

5 Tabel Pengukuran massa mlekul nisbi plistirena [Plistirena] Rerata waktu alir (detik) r sp red Cnth Perhitungan: Rerata t relatif spesifik reduktif t t xi n detik detik relatif sp C Gambar 1 Kurva hubungan visksitas reduktif dan knsentrasi plistirena pada pelarut tluena. Persamaan garis: y x R 0.18 red [ ] KMv l [ ] + K [ ] a x Mv lg 0.71 lg Mv 1.10 Mv C

6 Tabel 4 Pengukuran waktu alir pelarut Φ Ulangan Waktu Alir (detik) Rerata 5.4 Tabel 5 Pengukuran waktu alir plistirena + pelarut Φ Ulangan Waktu Alir (detik) [Plistirena] C/4 C/8 C/ C/ Tabel 6 Pengukuran massa mlekul nisbi plistirena pada pelarut Φ [Plistirena] Rerata waktu alir (detik) r sp red Perhitungan: Rerata t relatif spesifik reduktif t t xi n detik detik relatif sp C

7 Gambar Kurva hubungan visksitas reduktif dan knsentrasi plistirena pada pelarut Φ Persamaan garis: y x R 0.9 l red [ ] + K [ ] C KMv a [ ] x Mv lg 0.71 lg Mv 1.10 Mv 91.5 Penentuan β [ ] β β β φ α β [ ] [ ] x M φ α M M x M φ α M M x x 1 x Penentuan r M ( ).075. β 10 M 5.5 r Penentuan r 15 0 ( ) r α r 1 Penentuan S S x M 8 ( ) 1 x ( ) α β x M 6( 5.5 ) Penentuan S

8 S α S 1 ( 1 ) 6 x PEMBAHASAN Percbaan ini dilakukan dalam dua pelarut berbeda yaitu pelarut murni tluena dan pelarut Φ(campuran tluena-metanl). Pelarut yang digunakan sangat berpengaruh terhadap dimensi plimer, karena efek interaksi pelarut dengan plimer yang akan mempengaruhi ukuran atau dimensi dari rantai makrmlekul. Pelarut yang baik dapat mengadakan interaksi dengan plimer, dengan keadaan α <1 dan hal sebaliknya terjadi pada α >1. Bila suatu pelarut memiliki α 1 maka kelarutan plimer berada pada titik kritik di dalam pelarut tersebut, dan pelarut tersebut merupakan pelarut Φ. Pelarut Φ disiapkan dengan cara mencampurkan pelarut metanl dengan tluena dan untuk mengetahui jumlah kmpsisinya, dilakukan pengukuran awal dengan menambahkan sedikit demi sedikit pelarut metanl ke dalam tluena yang telah mengandung plistirena. Kualitas pelarut tergantung pada kmpsisi kimia dari plimer, mlekul pelarut dan suhu larutan. Ketika suatu pelarut buruk membatalkan efek dari ekspansi vlume dari rantai plimer, maka kndisi teta (Ф) terpenuhi. Untuk pasangan plimer-pelarut tertentu, kndisi teta dipenuhi pada suhu tertentu, yang disebut suhu teta (Ф) atau titik teta. Suatu pelarut pada suhu ini disebut sebagai teta pelarut. Pelarut teta merupakan pelarut yang bertindak seperti plimer yang memiliki rantai linier.secara umum, pengukuran sifat larutan plimer bergantung pada pelarut. Namun, ketika sebuah pelarut teta digunakan, karakteristik yang diukur adalah independen dari pelarut. Mereka bergantung hanya pada sifat plimer seperti panjang ikatan, sudut ikatan, dan hambatan sterik rtasi menguntungkan Pelarut teta dapat dibuat dengan melakukan titrasi antara plimer dengan suatu pelarut yang akan di tambahkan hingga warna campuran tersebut keruh. Vlume saat terjadinya kekeruhan digunakan sebagai vlume perbandingan dari pelarut teta.jumlah metanl yang diperlukan untuk membuat 100 ml pelarut Φ yaitu sebesar.66 ml.. Mlekul kmpnenkmpnen larutan berinteraksi langsung dalam keadaan tercampur. Pada prses pelarutan, tarikan antarpartikel kmpnen murni terpecah dan tergantikan dengan tarikan antara pelarut dengan zat terlarut. Terutama jika pelarut dan zat terlarutnya sama-sama plar, akan terbentuk suatu sruktur zat pelarut mengelilingi zat terlarut, hal ini memungkinkan interaksi antara zat terlarut dan pelarut tetap stabil. Interaksi antara segmen rantai plimer dan mlekul pelarut memiliki energi yang berkaitan dengan interaksi yang dapat bernilai psitif atau negatif. Untuk pelarut yang bagus akan menghasilkan interaksi yang baik antara segmen

9 plimer dan mlekul pelarut dan akan menyebabkan rantai plimer semakin panjang. Untuk pelarut yang buruk, lebih disukai interaksi antar plimer-plimer, sehingga plimer cenderung mempertahankan dimensinya. Kualitas pelarut tergantung pada kmpsisi kimia dari plimer, mlekul pelarut dan suhu larutan. Berdasarkan hasil percbaan diketahui bahwa waktu alir plistirena pada masingmasing pelarut akan semakin meningkat dengan semakin tingginya knsentrasi. Sedangkan bila dibandingkan waktu alir plistirena pada pelarut tluena dan pelarut Φ sangat berbeda jauh yaitu waktu alir plistirena pada pelarut tluena lebih cepat dibandingkan dalam pelarut Φ. Hal tersebut disebabkan leh faktr ukuran plimer pada pelarut Φ lebih besar karena berada pada titik kritik kelarutan sehingga memiliki sterik yang lebih besar. Hasil pengukuran visksitas masing-masing plimer dalam pelarut berbeda diketahui bahwa plistirena pada pelarut tluena memiliki bbt mlekul plimer lebih kecil dibandingkan plistirena pada pelarut Φ yaitu masing-masing sebesar dan Nilai Mv tersebut sebanding dengan waktu alir dari masing-masing plimer dalam pelarut berbeda karena visksitas larutan akan sebanding dengan ukuran atau dimensi dari zat terlarutnya. tluene adalah pelarut yang bagus yang dapat berinteraksi dengan baik dengan mlekul plimer stirena sehingga menghasilkan rantai yang lebih panjang, yang pada akhirnya menghasilkan nilai Mv yang lebih besar. Lain halnya dengan pelarut teta yang merupakan gabungan kmpsisi tluene dan methanl ( : 1), adalah pelarut yang buruk sehingga menghasilkan nilai Mv yang lebih kecil. Hasil pengukuran dari visksitas pada larutan diperleh nilai Mv sebesar 91.5, dan diketahui M merupakan ½ dari bbt mlekul stirena yaitu sebesar 5.5, sehingga nilai β diperleh sebesar Nilai tersebut menggambarkan panjang sudut ikatan 8 plistirena yaitu sebesar Kuadrat dari harga jarak rata-rata antara kedua ujung rantai (r ) yaitu sebesar dengan r sebesar Nilai dari kwadrat dari jari-jari garis rata-rata(s ) yaitu sebesar dan s sebesar KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengukuran nilai Mv dan dimensi plimer plistirena secara visksimeter diketahui bahwa Mv plistirena pada pelarut tluena memiliki nilai sedangkan pada pelarut Φ sebesar Dimensi rantai plimer dari plistirena pada pelarut Φ diketahui memiliki panjang sudut ikatan plistirena (β ) yaitu sebesar , nilai kwadrat dari harga jarak rata-rata antara kedua ujung rantai (r ) yaitu

10 sebesar dan r sebesar dan nilai dari kwadrat dari jari-jari garis ratarata(s ) yaitu sebesar dan s sebesar DAFTAR PUSTAKA Sidik M, Atun S, Karim Kimia Plimer. Jakarta: Universitas Terbuka Nababan, T Penentuan Bbt Mlekul.repsitry.usu.ac.id/bitstream/ /16864/4/Chapter%0II.pdf Sinaga D Penentuan visksitas pada prses pemutihan. [Skripsi]. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. all4chemistry.blgspt.cm/010/06/melamin.html (6 Desember 010).