68991404-51430844-larutan-1
DESCRIPTION
larutanTRANSCRIPT
Laporan Praktikum Hari : Rabu
Kimia Polimer Tanggal : 16 Maret 2011
Kelompok : B Pagi
Asisten : Prestiana R
PJP : Andriawan Subekti
PENENTUAN Mv DAN DIMENSI POLIMER
SECARA VISKOMETER
Dwi Utami
G44080103
DEPARTEMEN KIMIA
FAKLUTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2011
PENDAHULUAN
Polimer adalah molekul besar
(makromolekul) yang dibangun oleh
pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan
sederhana. Kesatuan-kesatuan berulang itu
setara atau hampir setara dengan monomer,
yaitu bahan dasar pembuatan polimer (Cowd
1991).
Penentuan bobot molekul polimer dapat
ditentukan melalui viskositasnya. Viskositas
dari larutan polimer yang encer merupakan
fungsi dari molekulnya dan dimensi dari zat
yang terlarut. Menurut Cowd (1991), jika
viskositas larutan polimer adalah η dan
viskositas pelarut murni adalah ηo, maka
viskositas relatif, ηr, larutan polimer adalah
oor
t
t
Nilai viskositas pelarut karena adanya zat
terlarut dinyatakan sebagai viskositas spesifik,
yaitu
o
osp
Karena viskositas spesifik merupakan fungsi
dari konsentrasi, maka viskositas tereduksi
atau angka viskositas dapat dinyatakan dengan
persamaan:
C
sp
red
Pada larutan encer, viskositas spesifik dapat
dinyatakan dalam persamaan Huggins, yaitu
ηred = [η] + K’[η]2C
Dengan mengetahui [η], maka massa molekul
dan dimensi makromolekul dapat ditentukan.
Penentuan bobot molekul viskositas (Mv)
menggunakan metode viskometri yaitu
mengukur waktu alir dengan menggunakan
viskometer (Bilmeyer 1984). Waktu alir yang
diperoleh akan digunakan dalam perhitungan
untuk menentukan viskositas intrinsik.
Kemudian viskositas intrinsik yang didapat
akan digunakan untuk menentukan bobot
molekul viskositas menggunakan rumus:
[ ]
dengan [ ]
(Brandrup 1999).
Pelarut yang digunakan diantaranya adalah
pelarut Φ. Keadaan Φ merupakan keadaan
suatu larutan polimer pada kelebihan bahan
kimia. Kelebihan energi Gibbs pada cairan
adalah nol. Pada penambahan ke dalam sistem
pelarut polimer, keadaan ini dihasilkan pada
temperatur karakteristik yang khusus yang
disebut temperatur Φ. Pelarut pada temperatur
ini disebut pelarut Φ (Brandrup 1999). Pelarut
Φ yang digunakan adalah campuran antara
polistirena dan toluena.
Percobaan ini bertujuan menentukan
massa molekul nisbi (Mv) dan dimensi
polimer dari polistirena dengan viskometer
Ostwald viskometer, serta mengetahui
pengaruh variasi konsentrasi terhadap waktu
alir larutan. Pelarut yang digunakan adalah
toluena.
METODOLOGI
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada percobaan
ini adalah neraca analitik, viscometer
Ostwald, labu takar, gelas ukur, gelas piala,
termometer, stopwatch, pipet mohr, dan kertas
saring. Bahan-bahan yang digunakan adalah
polistirena, toluena, metanol, aseton dan air.
Metode Percobaan
Polistirena sebanyak 0,25 gram ditimbang
dalam gelas piala, lalu dilarutkan dengan
sedikit toluena. Larutan tersebut dimasukkan
ke dalam labu ukur 25 ml, lalu ditambahkan
toluena hingga tanda tera. Dari larutan
tersebut diambil sebanyak 12,5 ml; lalu
dimasukkan ke dalam labu ukur 25 ml dan
ditambahkan toluena hingga tanda tera untuk
membuat larutan induk polistirena 0,50%.
Dari konsentasi polistirena 0,50% diambil 15
ml untuk membuat polistirena 0,3%,
dilarutkan dengan toluena dan ditera dalam
labu takar 25 ml. Dari latutan 0,3 % diambil
8,33 ml untuk membuat polistirena 0,1 %,
dilarutkan dengan toluena dan ditera dalam
labu takar 25 ml. Kemudian, 10 ml dari tiap
larutan tersebut ditentukan laju alirnya dengan
viskometer. Laju alir toluena murni (toluena)
pun diukur.Pengukuran laju alir dilakukan
dari arutan yang paling encer.
Pengukuran komposisi pelarut teta,
sebanyak 2,5 ml larutan induk polistirena
dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer, lalu
dititrasi dengan metanol sampai larutan
menjadi keruh. Volume metanol yang
digunakan dicatat untuk digunakan dalam
pembuatan larutan induk dalam pelarut Φ.
Pengukuran larutan induk dalam pelarut
teta dan menentukan laju alirnya. Sebanyak
0,25 g polistirena dilarutkan dengan sedikit
toluena di dalam gelas piala. Setelah larut
sempurna, larutan dimasukkan ke dalam labu
takar 25 ml, ditambahkan metanol sejumlah
yang digunakan dalam titrasi, lalu
ditambahkan lagi toluena sampai tanda tera.
Kemudian dibuat 25 ml pelarut Φ (campuran
toluena dan metanol). Sebanyak 10 ml pelarut
Φ tersebut dimasukkan ke dalam viskometer,
lalu waktu alirnya diukur. Kemudian, 3 jenis
larutan induk yang telah dibuat diukur laju
alirnya pada konsentrasi yang berbeda-beda.
Pengukuran dilakukan dari larutan yang
paling encer.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Massa molekul nisbi suatu polimer dapat
ditentukan melalui perbandingan antara
viskositas larutan polimer terhadap viskositas
pelarut murni. Pengukuran viskositas yang
dilakukan menggunakan viskometer ostwald.
Penentuan viskositas polimer menggunakan 2
pelarut berbeda, yaitu polistirena dalam
pelarut toluena dan polistirena dalam pelarut
Φ (campuran metanol dan toluena). Pelarut
yang digunakan merupakan pelarut nonpolar
yang memliki sifat yang sama dengan
polistirena, sehingga dapat melarutkan
polistirena yang nonpolar pula.
Pengukuran viskositas harus dilakukan
dari larutan yang paling encer terlebih dulu
kemudian dilanjutkan ke larutan yang lebih
pekat, guna mengurangi kesalahan karena
kontaminan. Volume larutan yang
dimasukkan ke dalam viskometer harus dibuat
tetap untuk menghasilkan waktu alir yang
yang seharusnya dengan selisih waktu alir
yang signifikan terhadap perubahan
konsentrasi, karena saat cairan mengalir ke
bawah melalui pipa kapiler, cairan tersebut
juga harus di dorong naik sampai ke reservoir,
sehingga apabila volume cairan yang
digunakan dalam percobaan berbeda maka
massa cairan yang didorong naik ke reservoir
juga akan berbeda pula. Hal ini dapat
menyebabkan kesalahan pengukuran waktu
alir.
Hasil percobaan diperoleh, semakin tinggi
konsentrasi waktu alir semakin besar, densitas
relatif juga semakin besar pula (Tabel 1 dan
Tabel 3). Hal tersebut dikarenakan semakin
tinggi konsentrasi, menunjukkan komposisi
zat terlarut semakin banyak, gaya antar
molekul semakin tinggi, sehingga densitas
semakin besar pula (Tabel 2 dan Tabel 4).
Tabel 1 Pengukuran waktu alir toluena dan polistirena
Larutan Ulangan waktu alir (s) trerata
(s) 1 2 3
Toluena 7,93 8,03 7,93 7,96
0,10 % 8,19 8,26 8,14 8,20
0,30 % 8,75 8,75 8,70 8,73
0,50 % 9,34 9,27 9,56 9,39
1,00 % 11,61 11,79 11,94 11,78
Tabel 2 Data pengukuran nisbi polistirena
Larutan [polistirena]
(g/ml)
trerata
(s) ɳr ɳsp ɳred K'
0,10 % 0,0958 8,20 1,0293 0,0293 0,3059 2,9544
0,30 % 0,2875 8,73 1,0967 0,0967 0,3363 2,3029
0,50 % 0,4792 9,39 1,1792 0,1792 0,3739 2,3584
1,00 % 0,9984 11,78 1,4793 0,4793 0,4800 2,4577
Rerata 2,5184
Gambar 1 Kurva hubungan konsentrasi terhadap ɳred pada pelarut toluena
0,0000
0,1000
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
0,6000
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
ɳred
konsentrasi (g/ml)
y =0,2832 + 0,1953x
r = 0,9989
Tabel 3 Waktu alir pelarut Φ
Larutan Ulangan waktu alir (s) Rerata
(s) 1 2 3
Toluen-metanol 7,96 7,76 7,83 7,85
0,10% 8,19 8,45 8,50 8,38
0,30% 9,08 9,19 9,19 9,15
1,00% 12,50 12,63 12,74 12,62
Tabel 4 Data pengukuran nisbi pelarut Φ
Larutan Konsentrasi g/ml trerata
(s) ɳr ɳsp ɳred K'
0,10 % 0,1030 8,38 1,0675 0,0675 0,6555
1,2022
0,30 % 0,3090 9,15 1,1656 0,1656 0,5359
-0,6412
1,00 % 1,0300 12,62 1,6076 0,6076 0,5899
-0,0512
Rerata 0,1699
Gambar 2 Kurva hubungan konsentrasi terhadap ɳred pada pelarut teta
0,0000
0,1000
0,2000
0,3000
0,4000
0,5000
0,6000
0,7000
0,0000 0,2000 0,4000 0,6000 0,8000 1,0000 1,2000
ɳred
konsentrasi (g/ml)
Y = 0,6095 - 0,0327x
r = -0,2659
Tabel 5 Data statistik
Larutan
Mv
(x105)
g/mol
α β
(×10-9
)
r02
(×10-13
)
r2
(×10-12
)
S02
(×10-13
)
S2
(×10-12
)
Polistirena-
toluena
0,5063 2,2534 4,4232 0,9673 0,4912 0,8186 0,4157
Pelarut 𝟇 4573,1 2,4393 5,2756 4,6411 2,7615 4,6026 2,7386
Persamaan kurva, hubungan antara
konsentrasi terhadap ɳred pada pelarut toluena
(Gambar 1) mengahasilkan rumus y =0,2832
+ 0,1953x dengan r = 0,9989. Berdasarkan
persamaan Huggins y=ɳred ; a=[ɳ] ; b=K’[ɳ]2 ;
x=c sehingga diperoleh juga nilai Mv
menggunakan persamaan [ ]
sebesar 0,5063 x105
g/mol dan pada pelarut 𝟇
(Gambar 2) diperoleh persamaan kurva linear
y= 0,6095 - 0,0327x dengan r = -0,2659,
sehingga diperoleh nilai Mv sebesar 1,4573
x105 g/mol.
Pengukuran dimensi rantai polimer juga
dilakukan. Dimensi rantai polimer tersebut
meliputi kuadrat jari-jari garis polimer rata-
rata (r02), kuadrat jari-jari garis polimer (r
2),
kuadrat jarak rata-rata antar kedua ujung
rantai polimer (s02), dan kuadrat jarak antara
kedua ujung rantai polimer (s2). Berdasarkan
data yang diperoleh dari percobaan dengan
menggunakan pelarut toluena, diketahui
bahwa nilai r02= 0,9673×10
-13, r
2= 0,4912×10
-
12, s0
2 =0,8186×10
-13 , dan s
2=0,4157×10
-12,
sedangkan untuk pelarut teta r02= 4,6411×10
-
13, r
2= 2,7615×10
-12, s0
2 =4,6026×10
-13 , dan
s2=2,7386×10
-12. Selain itu dihitung pula besar
perubahan dimensi apabila polistirena berada
dalam larutan pada pelarut toluena dengan α
=-2,2534 dan β=-4,4232; sedangkan pada
pelarut teta diketahui nilai α=2,4393-dan
β=5,2756.
SIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan diperoleh
massa molekul nisbi (Mv) sebesar 0,5063
x105
g/mol g/mol untuk pengukuran dengan
menggunakan pelarut toluena, sedangkan
untuk pengukuran dengan menggunakan
pelarut Φ sebesar 1,4573 x105
g/mol. Nilai
dimensi polimernya, yaitu dengan
menggunakan pelarut toluena, nilai r02=
0,9673×10-13
, r2= 0,4912×10
-12, s0
2
=0,8186×10-13
, dan s2=0,4157×10
-12,
sedangkan untuk pelarut teta r02= 4,6411×10
-
13, r
2= 2,7615×10
-12, s0
2 =4,6026×10
-13, dan
s2=2,7386×10
-12. Selain itu besar perubahan
dimensi apabila polistirena berada dalam
larutan pada pelarut toluena dengan α =2,2534
dan β=-4,4232; sedangkan pada pelarut teta
diketahui nilai α=2,4393-dan β=5,2756.
DAFTAR PUSTAKA
Billmeyer FWJR. 1984. Textbook of Polymer
Science. 3rd edition. Jhn Wiley & Son
Brandrup J, Immergut EH, dan Grulke EA.
1999. Polymer Handbook Fourth Edition
Volume 2. New Jersey: Wiley-
Interscience.
Cowd. 1991. Kimia Polimer. Harry Firman,
penerjemah. Bandung: ITB Press.
Terjemahan dari: Polymer Chemistry.
*Lampiran
Tabel 6 Pengukuran waktu alir toluena dan polistirena
Larutan Ulangan waktu alir (s) trerata
(s) 1 2 3
Toluena 7,93 8,03 7,93 7,96
0,10 % 8,19 8,26 8,14 8,20
0,30 % 8,75 8,75 8,70 8,73
0,50 % 9,34 9,27 9,56 9,39
1,00 % 11,61 11,79 11,94 11,78
Contoh Perhitungan :
( )
Tabel 7 Data pengukuran nisbi polistirena
Larutan [polistirena]
(g/ml)
t
rerata
(s)
ɳr ɳsp ɳred K'
0,10 % 0,0958 8,20 1,0293 0,0293 0,3059 2,9544
0,30 % 0,2875 8,73 1,0967 0,0967 0,3363 2,3029
0,50 % 0,4792 9,39 1,1792 0,1792 0,3739 2,3584
1,00 % 0,9984 11,78 1,4793 0,4793 0,4800 2,4577
Rerata 2,5184
Contoh Perhitungan :
Penentuan konsentrasi (g/ml)
Bobot polistirena : 0,2496 g
Larutan 1% sebanyak 25 ml
Volume larutan yang diambil, yaitu :
Konsentrasi larutannya, yaitu :
larutan 0,1 %
Penentuan ηrelatif
waktu alir toluena murni (t0) = 7,96 s
waktu alir larutan 0.75% (t) = 8,20 s
ro
ot
t 0293,1
96,7
20,8
Penentuan ηspesifik
0293,010293,11 rsp
Penentuan ηreduktif
3059,00958,0
0293,0
C
sp
red
Dengan metode regresi linear menghubungakan antara konsentrasi dan ηred
diperoleh y = A + Bx
Persamaan garis : Y =0,2832 + 0,1953x; r = 0,9989
dimana Kstirena = 11 10-5
dan α = 0,725
ηred = [η] + K’[η]2
C Persamaan HUGGINS
[ ] [ ]
Bobot molekul nisbi (Mv)
[η] = a
= 0,2832
molgMv
Mv
MvK stirena
/100630,5
10.112832,0
4
725,05
Penentuan nilai
[ ]
√[ ]
√
( )
Penentuan nilai β
√
√
Penentuan nilai r0
Mvro² α²β²
Mo=
( ) ( )
( )
ro2 = 0,9673 × 10
-13
Penentuan nilai r
r2 = r0
2 × α
2
r2 = (9,6728 × 10
-14) × (2,2534)
2
r2 = 0,4912 × 10
-12
Penentuan nilai S02
( )
Penentuan S2
S2 = α
2 × S0
2
S2 = (2,2534)
2 × ( )
S2 = 0,4157 × 10
-12
Tabel 8 Waktu alir pelarut Φ
Larutan Ulangan waktu alir (s) Rerata
(s) 1 2 3
Toluen-metanol 7,96 7,76 7,83 7,85
0,10% 8,19 8,45 8,50 8,38
0,30% 9,08 9,19 9,19 9,15
1,00% 12,50 12,63 12,74 12,62
Contoh perhitungan
Waktu rerata pelarut toluen-metanol
( )
Tabel 9 Data pengukuran nisbi pelarut Φ
Larutan Konsentrasi
g/ml
trerata
(s) ɳr ɳsp ɳred K'
0,10 % 0,1030 8,38 1,0675 0,0675 0,6555 1,2022
0,30 % 0,3090 9,15 1,1656 0,1656 0,5359
-
0,6412
1,00 % 1,0300 12,62 1,6076 0,6076 0,5899
-
0,0512
Rerata 0,1699
Contoh Perhitungan :
Penentuan konsentrasi (g/ml)
Bobot polistirena : 0,2575 g
Larutan 1% sebanyak 25 ml
Volume larutan yang diambil, yaitu :
Konsentrasi larutannya, yaitu :
Larutan 0,10 %
Penentuan ηrelatif
waktu alir toluena murni (t0) = 7,85 s
waktu alir larutan 0.75% (t) = 8,38 s
ro
ot
t 0675,1
85,7
38,8
Penentuan ηspesifik
0675,010675,11 rsp
Penentuan ηreduktif
6555,01030,0
0675,0
C
sp
red
Dengan metode regresi linear menghubungakan antara konsentrasi dan ηred
diperoleh y = A + Bx
Persamaan garis : Y = 0,6095 - 0,0327x; r = -0,2659
dimana Kstirena = 11 10-5
dan α = 0,725
ηred = [η] + K’[η]2 C Persamaan HUGGINS
[ ] [ ]
( ) ( )
Bobot molekul nisbi (Mv)
[η] = a
= 0,6095
molgMv
Mv
MvK stirena
/104573,1
10.116095,0
5
725,05
Penentuan nilai
[ ]
√[ ]
√
( )
Penentuan nilai β
√
√
Penentuan nilai r0
Mvro² α²β²
Mo=
( ) ( )
( )
ro2 = 4,6411 × 10
-13
Penentuan nilai r
r2 = r0
2 × α
2
r2 = (4,6411 × 10
-13) × (2,4393)
2
r2 = 2,7615 × 10
-12
Penentuan nilai S02
( )
Penentuan S2
S2 = α
2 × S0
2
S2 = (2,4393)
2 × (4,6026 × 10
-13)
S2 = 2,7386 × 10
-12