Abstrak.docx

ABSTRAK Dalam tulisan ini dilaporkan studi penentuan berat molekul (Mn) polimer dengan metode viskositas. Larutan polimer dibuat dengan melarutkan Ps ke dalam toluene dengan berbagai konsentrasi. Hasil studi menunjukkan bahwa bobot molekul polimer dapat menentukan sifat polimer. Menentukan berat molekul polimer dengan menggunakan metode viskositas Oswald. Metode ini menentukan berat molekul dengan membandingkan waktu yang dibutuhkan oleh suatu zat cair untuk mengalir pada viskosimeter Oswald dengan batas – batas yang telah ditentukan. Perbandingan waktu yang didapatkan digunakan untuk mencari viskositas intrinsic yang akan digunakan untuk mendapatkan Berat molekul suatu polimer. Percobaan ini menggunakan toluene sebagai pembanding dan polistiren sebagai polimer yang akan dilarutkan dan ditentukan berat molekul (Mn) dengan konsentrasi 1%,2%,3%,4%,5%. Dari grafik perbandingan antara viskositas reduksi dengan konsentrasi larutan didapatkan berat molekul polistiren sebesar 3,5.104 gr/mol Kata Kunci : Toluena, Viskosimeter Oswald, Polistirena

PENDAHULUAN Polistirena pertama kali diperkenalkan oleh Ostromislensky dari Naugatuck Chemical Company pada tahun 1925. Pada saat yang hampir bersamaan I.C. Farbenindustrie juga mengembangkan polistirena yang berhasil dikomersialkan di Eropa. Pengembangan produk dan proses polistirena juga dikembangkan oleh Dow Chemical Company dan pertama kali dikomersialkan di Amerika Serikat pada tahun 1944. Produk polistirena yang pertama kali diproduksi untuk dikomersialkan adalah homopolimer stirena yang juga dikenal sebagai polistirena kristal. Polistirena kristal ini juga dikenal sebagai General Purpose Polystyrene (GPP), yang lebih tahan panas daripada produk polimer thermoplastik lainnya. Perkembangan lebih lanjut dari polistirena ini adalah Expanable

Polystyrene (EP). Produk polistirena lain yang tak kalah pentingnya adalah polistirena dengan modifikasi karet atau High Impact Polystyrene (HIP). Produk HIP ini bersifat tidak tembus cahaya, lebih keras dan lebih mudah dalam pembuatannya dibandingkan dengan produk polimer thermoplastik lainnya. Kegunaan dari HIP ini cukup luas, antara lain untuk isolasi atau bahan pelapis pada kawat/kabel, peralatan rumah tangga dari plastik, botol, furniture, mainan anak-anak, bagian dari refrigerasi, radio, televisi, AC, bahan pembuat kontainer, tempat baterai dan sebagainya. Secara Umum Polistirena (PS) atau polivinil benzene merupakan resin sintesis jenis thermoplastik yang mempunyai rumus kimia (C6H5CHCH2)n senyawa tersebut berbentuk padat, tahan benturan dan berfungsi sangat baik sebagai isolator, selain itu juga tahan terhadap asam-asam organik, bahan alkali, dan alkohol. Kelebihan lainnya adalah mudah diwarnai, dibentuk dan dicetak serta tidak menimbulkan efek beracun. Dengan sifat-sifat tersebut maka polistirena dapat diolah dalam bentuk lembaran, plat, batang, busa kaku (rigid foam) dan lain-lain. Untuk menambah kekuatannya terhadap benturan (impact strength) serta ketahanan terhadap panas (heat resistance), dapat dicampur dengan karet atau glass fiber. Polistirena terbentuk dari monomer stirena yang berbau harum. Salah satu jenis polistirena yang cukup populer di kalangan masyarakat produsen maupun konsumen adalah polistirena foam. Polistirena foam dikenal luas dengan istilah styrofoam yang seringkali digunakan untuk tempat makanan dan masih banyak lagi perabotan yang terbuat dari polistirena.

DASAR TEORI Polimer adalah molekul yang dibangun oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuan – kesatuan berulang ini ekivalen dengan monomer. Jika pengulangan kesatuan berulang itu berstuktr linear ( seperti lantai ) maka molekul – molekul polimer sering kali diganbarkan sebagai molekul rantai atau rantai polimer. Rantai polimer juga dapat

bercabang. Beberapa rantai linear atau becabang dapat bergabung melalui sambungan silang embentuk polimer bersambung silang. Jika sambungan silang terjadi ke berbagai arah maka terbentuk polimer sambug silang tiga dimensi yang sering di sebut dengan polimer jaringan. Barat Molekul ( BM ) merupakan salah satu faktor yang menentukan sifat polimer. Faktor pening lainya yang juga menentukan sifat polimer adalah susunan rantai di dalam polimer dan derajat kekristalanya ( derajat kekristalan rendah maka akan bersifat kenyal dan berdaya renggang besar, begitu sebaliknya ). Polimer dapat diklasifikasikan menurut asal atau sumbernya, strukturnya, sifat termalnya, komposisi dan kristinialisnya. Menurut sumbernya, polimer dibedakan dalam dua jenis, yaitu polimer sintetik / buatan dan poimer alam. Contoh dari polimer sintetik adalah polietilen ( PE ), polimetil metakrilat ( PMAA ), polivinil klorida ( PVC ), dan polistiren ( PS ), sedangkan dari polimer alam dalah polisakarida, protein, pati, lignin dan selulasa. Menurut sifat termalnya, polimer mempunyai dua tipe, yaitu polimer termoplastik dan termoseting. Termoplastik memiliki sifat melunak pada pemanasan,misanya nylon,olipropilen,polistiren ( PS ) dan polyster, sedangkan termoseting mempunyai sifa kaku dan tidak melunak pada pemanasan, misalnya melamin, formaldehid dan bakelit. Bila ditinjau dari komposisinya,polimer digolongkan dalam dua kelompok besar, yaitu homopolimer ( polimer yang tersusun dari satu jenis monomer ) dan kopolimer ( polimer yang tersusun dari dua atau lebih monomer yang berbeda) ( Billmeyer, 1984 ). Viskositas suatu cairan polimer berbeda sifatnya dengan cairan biasa ( isotrop ). Viskositas adalah ukuran ketahanan suatu fluida terhadap gaya geser yang diberikan. Dlam prakteknya koefisien viskositas ditentukan dengan penentuan laju aliran lewat pipa. Perbandingan antara viskositas larutan polimer terhadap viskositas pelarut murni dapat dipakai untuk menentukan berat molekul primer

Visksitas intrinsic dapat dikaitkan pada berat molekul melalui persamaan yang dikemukakan oleh mark dan Houwink : ........................................................................ (1)

Dimana adalah vikositas inrinsic, K dan A merupakan tetapan yang khas untuk system polimer – pelarut pada temperature tertentu. Metode yang biasa digunakan untuk mengukr viskositas larutan adalah viskosimeter Oswald atau viskosimeter ubbelohde. Jika viskositas larutan adalah dan viskositas dari pelarut murni adalah maka viskositas spesifik larutan polimer diberikan oleh persamaan :

.................................................................................. (2) Persamaan ini menggambarkan peningkatan viskositas yang disebabkan oleh polimer. Perbandingan pada pengenceran tak terhingga disebut viskositas intrisik dan diberi lambang . Secara matematis dapat diungkapkan sebagai berikut :

.......................................................................................... (3) Karena massa jenis berbagai alrutan yang dipakai dalam percobaan sama dengan massa jenis pelarut, maka sebagaipendekatan dapat diabaikan. Viskositas tiap larutan hasil pengenceran berbandin lurus dengan waktu aliran, sehingga dapat ditulis :

.......................................................................................... (4)

Dengan t adalah waktu alir untuk larutan sedangkan adalah waktu alir untuk pelarut. Secara percobaan diperoleh waktu alir untuk berbagai pengenceran larutan polimer dan pelarut bias diperoleh melalui pengukuran dengan viskosimeter.

METODE PENELITIAN Eksperimen ini bertujuan untuk menentukan berat molekul polistirena. Alat dan bahan yang diperlukan adalah polistirena,pelarut toluene, stopwatch, gelas ukur, Tabung Viskosimeter Ostwald. Pertama yang harus dilakukan dalam eksperimen ini adalah membuat larutan polimer dengan konsentrasi 1% - 5% yang dilarutkan toluene 6 ml. Penghitungan konsentrasi dengan rumus:

C = gr/6 ml dengan C adalah konsentrasi, gr=massa polistirena Larutan yang terbentuk kemudian diaduk pada tabung reaksi sampai polistirena dan toluene benar larut. Kemudian dengan menggunakan Viskositas Ostwald maka kita dapat menentukan waktu alir larutan ( t*). Selain itu juga diukur waktu (t) pelarut toluene. Kemudian setelah menghitung t dan t*, maka untuk selanjutnya mencari viskositas larutan dengan rumus:

Setelah mendapatkan viskositas larutan, maka untuk selanjutnya kita mencari viskositas intrinsik. Rumus sebagai berikut: ηsp

= Viskositas spesifik

η

=Viskositas Larutan

η*

=viskositas murni toluene (5,58.104 kg/ms)

Setelah itu kita cari kemudian viskositas reduksi, dengan rumus: η red = ηsp/c kemudian dari viskositas reduksi dibuat grafik terhadap konsentrasi. Dengan ekstrapolasi akan diperoleh viskositas intrinsik sehingga dapat dihitung berat molekul polimer. Dengan persamaan:

Dengan K= 11.10-3 ml/gr , a=0,725

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Dari eksperimen ini didapatkan data hasil pengamatan, sebagai berikut : Larutan

t1

t2

t3

(sekon)

(sekon)

(sekon)

1% 2% 3%

1,55 1,87 2,85 4,56

1,49 1,75 2,91 4,58

1,50 1,86 2,94 4,61

1,513333 1,826667 2,9 4,583333

4% 5%

6,92 8,96

6,65 9,29

6,67 9,33

6,746667 9,193333

Konsentrasi (%)

Toluena Murni

Polistiren

(sekon)

Diketahui Viskositas toluene murni *=5.58.104 kg/ms Untuk menentukan viskositas masing-masing Konsentrasi, maka dapat menggunakan persamaan berikut :

Dengan menggunakan persamaan diatas, maka dapat diperoleh nilai viskositas dari masing-masing konsentrasi, adalah sebagai berikut :

Untuk menentukan viskositas Spesifik masing-masing konsentrasi maka dapat menggunakan rumus sebagai berikut :

Dengan menggunakan persamaan diatas, maka dapat diperoleh nilai viskositas spesifik dari masing-masing konsentrasi, adalah sebagai berikut :

Untuk menentukan viskositas reduksi dari tiap-tiap konsentrasi, maka dapat menggunakan rumus sebagai berikut :

Dengan menggunakan persamaan diatas, maka dapat diperoleh nilai viskositas reduksi dari masing-masing konsentrasi, adalah sebagai berikut :

Untuk menentukan Viskositas intrinsik, dapat ditentukan dengan cara membuar grafik dari nilai Viskositas reduksi terhadap konsentrasi seperti berikut :

Berdasarkan grafik di atas, dapat diketahui bahwa besarnya viskositas intrinsic atau adalah 20,222. Untuk menentukan berat molekul polimer dapat menggunakan hasil yang telah didapatkan berdasarkan viskositas intrinsik yang telah diperoleh, dengan menggunakan persamaan berikut :

Dengan : K=12.10-3ml/gr a=0.71

Maka :

Polimer merupakan suatu golongan bahan kimia yang banyak digunakan dalam kebutuhan sehari-hari maupun kebutuhan bidang industry. Reaksi pembentukan polimer juga bermacam-macam adanya, tetapi pada percobaan ini kami belum berwenang untuk membahas proses polimerisasi itu sendiri tetapi kami akan membahas berat molekul dari salah satu polimer yang ada aitu polistirena. Polistirena adalah polimer sintetis yang terbentuk dari monomer stirena dengan rumus kimia C6H5-CH=CH2. Pada salah satu rantainya, stirena ini memiliki cabang rantai berupa alkil benzena. Polistirena banyak digunakan sebagai bahan pembuat stereofoam. Polistirena ini tidak dapat larut dalam air tetapi larut dalam pelarut toluena. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan diperoleh grafik hubungan antara viskositas reduksi (ɳred) dengan konsentrasi (C). Dari grafik diperoleh nilai viskositas intrinsic sebesar 20,222 sehingga berat molekul polistirena sebesar 3,5.104 gr/mol yang diperoleh dari perhitungan analitis dari perumusan.

KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan diperoleh hasil sebagai berikut : 

Nilai viskositas dari masing-masing konsentrasi : 1% , 2% , 3% , 4% , dan 5% .







Nilai viskositas spesifik dari masing-masing konsentrasi : 1% , 2% , 3% , 4% , dan 5% . Nilai viskositas reduksi dari masing-masing konsentrasi : 1% , 2% , 3% , 4% , dan 5% . Dari grafik didapatkan nilai viskositas intrinsik () adalah 20,222. Sehingga diperoleh berat molekul polstirena (M) sebesar 3,5.104 gr/mol

DAFTAR PUSTAKA 1. Alonso, Finn. 1992. Dasar – Dasar Fisika Universitas Edisi kedua.

Jakarta : Erlangga 2. Purba,M.2006. Kimia jilid 2. Jakarta:Erlangga 3. Tim KBK Fisika Material. 2010. Buku Petunjuk Fisika Eksperimental Lanjut (Bagian Fisika Material).Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.