Download - Jbptitbpp Gdl Suyatinim2 31342 3 2008ts 2
-
Bab II Tinjauan Pustaka
II.1 Polimer
Polimer adalah molekul yang mempunyai massa molekul besar. Polimer dapat
diperoleh dari alam dan juga dapat disintesis di laboratorium. Para ahli kimia
telah berhasil menggali pengetahuan yang dapat digunakan untuk membuat
polimer yang sesuai dengan tujuan tertentu, dan pengetahuan tersebut
menyebabkan industri polimer dapat berkembang dengan pesat .
Polimer alam seperti halnya selulosa, pati dan protein telah dikenal dan digunakan
manusia berabad-abad lamanya untuk keperluan pakaian dan makanan, sedangkan
industri polimer merupakan hal yang baru. Karet alam digunakan dalam tenunan
berkaret sebelum Goodyear menemukan proses vulkanisasi pada tahun 1839.
Selulosa nitrat yang dihasilkan dari reaksi kertas dengan asam nitrat pertama kali
dibuat secara industri sekitar tahun 1870, damar fenolik pada tahun 1907,
polifeniletena atau polistirena pada tahun 1930, dan polietena atau polietilena
(poliena) pada tahun 1933. Sejak itu terobosan baru banyak dilakukan untuk
menciptakan polimer baru maupun pengembangan polimer yang sudah ada. 5
Polimer yang disebut juga makromolekul adalah molekul besar yang dibangun
oleh pengulangan kesatuan kimia yang kecil dan sederhana. Kesatuan-kesatuan
berulang itu setara atau hampir sama dengan monomer, yaitu bahan dasar
pembuat polimer seperti yang diperlihatkan pada Tabel II.1 berikut :
Tabel II.1 Beberapa contoh monomer pembentuk polimer
Polimer Monomer Unit ulang
Poli (etena) CH2=CH2 -(CH2-CH2-)
Poli(kloroetena) CH2=CHCl -(CH2-CHCl-)
Selulosa C6H12O6 -(C6H10O5-)
-
5
II.2 Selulosa
Jaringan berserat dalam dinding sel mengandung selulosa. Polisakarida ini adalah
polimer alam yang paling banyak terdapat dan tersebar di alam. Jutaan ton
selulosa digunakan setiap tahun untuk membuat perabot kayu, tekstil dan kertas.
Sumber utama selulosa adalah kayu. Umumnya kayu mengandung sekitar 50%
selulosa, 18%-33% lignin, 17% pentosan, 7 % holoselulosa , dan 6 % air. 7,8
Selulosa merupakan polimer alam dengan rumus molekul (C6H10O5)n dimana n
merupakan jumlah unit ulang dari senyawa tersebut. Hemiselulosa adalah polimer
dengan lima monomer yang berbeda, yakni jenis heksosa: glukosa, mannosa,
galaktosa, dan jenis pentosa : xylosa, arabinosa.
Struktur selulosa dapat dilihat pada Gambar II.1 berikut :
Gambar II 1 Struktur Selulosa
Pada saat dilakukan pengolahan secara kimia misalnya pada pembuatan pulp,
jumlah dan struktur dari hemiselulosa biasanya berubah secara drastis karena
hemiselulosa lebih mudah terdegradasi dan terlarut daripada selulosa. Oleh
karena itu komposisinya dalam pulp akan lebih sedikit dibandingkan selulosa.
OO
OH
OH
OO
OH
OH
HO HOO1
4dst O
OH
OH
HOO
O
OH
OH
HOO
dst
SELULOSARantai 1
Rantai 2
Rantai 1
Rantai 2
Lapisan 1
Lapisan 2
-
6
Mikrofibril selulosa Susunan kristalin sebuah misel
Molekul selulosa
Molekul selulosaPolisakarida selain selulosa
http//www.fibersource.com
Selulosa merupakan komponen kayu terbesar yang jumlahnya mencapai hampir
setengah beratnya. Selulosa merupakan polimer linier dengan berat molekul tinggi
tersusun seluruhnya atas monomer -D glukosa. Karena sifat-sifat kimia dan
fisiknya maupun stuktur supra molekulnya, maka selulosa dapat memenuhi
fungsinya sebagai komponen utama dinding sel tumbuhan.9
Poliosa (hemiselulosa) sangat dekat asosiasinya dengan selulosa dalam dinding
sel. Kelima monomer pembentuk hemiselulosa yakni, glukosa, manosa, galaktosa,
xilosa dan arabinosa merupakan konstituen utama poliosa. Sejumlah poliosa
mengandung senyawa tambahan asam uronat. Rantai molekulnya jauh lebih
pendek bila dibandingkan dengan selulosa, dan dalam beberapa senyawa
mempunyai rantai cabang .
Susunan selulosa dalam dinding sel tanaman dapat dilihat pada Gambar II.2
berikut:
Gambar II 2 Susunan selulosa dalam sel tanaman Disamping selulosa, bahan lain dalam kayu adalah lignin. Struktur lignin terdiri
dari fenil propana yang membentuk 3 dimensi antara rantai samping propana
-
7
dengan cincin benzen. Zat-zat lain yang terkandung adalah asam resin, asam
lemak, terpentil dan alkohol. 9
Lignin merupakan komponen makromolekul urutan kedua dalam kayu. Struktur
molekul lignin sangat berbeda bila dibandingkan dengan polisakarida karena
terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Dari segi
morfologi, lignin merupakan senyawa amorf (non kristalin) yang terdapat dalam
lamela tengah majemuk maupun dalam dinding sekunder yang berfungsi pengikat
antar sel serta menguatkan dinding sel kayu. Sedikit gambaran tentang struktur
kayu dapat dilihat pada Gambar II.3 berikut :
Gambar II 3 Lapisan-lapisan dalam kayu 7 Polimer yang terdapat dalam kayu dalam jumlah sedikit adalah pati. Sel
parenkim kayu mengandung protein sekitar 1% berat, terutama terdapat dalam
bagian batang, yaitu kambium dan kulit bagian dalam. Di samping komponen-
komponen dinding sel terdapat juga sejumlah zat yang disebut bahan tambahan
atau ekstraktif kayu. Meskipun komponen-komponen tersebut hanya memberikan
kontribusi beberapa persen pada massa kayu, namun dapat memberikan pengaruh
yang besar pada sifat-sifat dan kualitas pengolahan kayu.
Fibril selulosa dalam dinding sel
Fibril Mikrofibril
Mikrofibril
Rantai selulosa
Polimer glukosa
Fibril selulosa dalam dinding sel
Monomer glukosa
Sel tanaman
Dinding sel tanaman
-
8
Selulosa tediri atas unitunit anhidroglukopiranosa yang terikat membentuk rantai
molekul. Karena itu selulosa dapat dinyatakan sebagai polimer linier -D glukosa
dengan struktur rantai yang seragam. Unit-unit dari -D glikosida terikat dengan
ikatan (1-4) glikosidik. Dua unit glukosa yang berdekatan bersatu dengan
mengeleminasi satu molekul air diantara gugus hidroksil pada C1 dan C4.
Kedudukan dari gugus OH pada C1 membutuhkan pemutaran unit glukosa
berikutnya melalui sumbu C1-C4 cincin piranosa. Secara tepat unit ulang dari
rantai selulosa adalah unit selobiosa dengan panjang 1,03 nm. 10
Ikatan 1,4 glikosidik pada selulosa dapat dilihat pada Gambar II. 4 berikut :
Gambar II 4 Ikatan 1,4 glikosidik pada selulosa
Ada beberapa peneliti yang mengemukakan tentang stuktur molekul selulosa.
Anselme Payen mengatakan bahwa komponen terbesar penyusun dinding sel dari
kayu adalah senyawa polimer yang disebut selulosa. Postulat Nageli
mengemukakan bahwa serat selulosa terbentuk dari partikel-partikel anisotropik,
submikroskopik dan kristalin yang disebut misel. Freudenbeg mengemukakan
bahwa selulosa merupakan polimer dari polikondensasi unit glukosa melalui
ikatan -1,4 glikosidik dengan derajat polimerisasi 200-10.000 bergantung pada
metode isolasi dan pemurniannya. 11
Sangat sukar untuk mengukur massa molekul relatif selulosa, karena selulosa
tidak mudah larut, dan cenderung tidak stabil selama proses. Cara yang sering
-
9
digunakan untuk menentukan massa molekul relatif selulosa adalah melalui
pembentukan selulosa nitrat dengan tidak merusaknya. Dengan cara ini didapat
massa molekul relatif selulosa sebesar 1 juta. 5
II.2.1 Sifat-Sifat Kimia Selulosa
Selulosa memiliki kekuatan tarik yang tinggi, berwarna putih dan tidak larut
dalam air, alkohol, aseton dan pelarut organik lainnya. Selulosa dapat dipisahkan
dari kayu dengan mengekstraksinya dengan asam sulfit atau sulfida. Selulosa
dapat diesterifikasi dengan asam nitrat, yang dalam hal ini digunakan dalam
pembuatan selulosa nitrat untuk memperoleh dinitrat dan trinitrat.
Selulosa dinitrat disebut juga pirosilin, tak larut dalam eter dan dalam alkohol,
tetapi bila dua pelarut tersebut dicampur dengan volume yang sama maka larutan
itu dapat melarutkan selulosa dinitrat. Larutan yang diperoleh disebut kolodion,
dan bila dibentangkan hingga pelarutnya cepat menguap maka akan diperoleh film
transparan tidak berwarna. Kolodion bila dipanaskan dengan kamper akan
diperoleh seluloid, yang merupakan bahan plastik, sedangkan selulosa trinitrat
yang juga disebut guncotton, digunakan sebagai bahan bakar roket atau sebagai
propellant.12
Selulosa dapat diasetilasi menggunakan asam asetat anhidrida dengan asam sulfat
pekat sebagai katalisator, menghasilkan diasetat atau triasetat. Selulosa asetat
dapat larut dalam pelarut metilen klorida-alkohol, dan bila campuran ini kemudian
ditekan hingga pelarutnya menguap, akan diperoleh film yang digunakan untuk
fotografi. Bila larutan selulosa asetat ditekan pada suatu tabung yang disebut
spinneret dan pelarutnya kemudian diuapkan akan diperoleh serat yang halus yang
disebut rayon. Asetat rayon digunakan sebagai bahan industri.5,12
Larutan natrium hidroksida dari selulosa bila direaksikan dengan CS2 akan
membentuk xantat. Selulosa dapat juga bereaksi dengan etil klorida membentuk
etil selulosa yang digunakan untuk membuat plastik.
-
10
Secara garis besar skema reaksi selulosa menghasilkan turunannya dapat dilihat
pada Gambar II. 5 berikut :
Gambar II 5 Reaksi-reaksi selulosa untuk membuat turunannya Sifat-sifat turunan selulosa dapat dilihat pada Tabel II.2 berikut:
Tabel II.2 Beberapa sifat Turunan Selulosa
Pirosiklin Selulosa asetat Xanthat 1. Larutan dalam eter dan etanol disebut kolodium
1. Larutan dalam aseton digunakan untuk semen
1. Disemprotkan dengan spineret dalam asam membentuk rayon.
2. Larutan dalam ester dan keton digunakan sebagai pernis.
2. Disemprotkan dengan spineret membentuk rayon asetat dan sigaret filter.
2. Dituangkan melalui kepala pemintal dalam asam membentuk selopan.
3. Bentuk gelatin +kampher menghasilkan seluloid. Selulosa trinitrat digunakan untuk guncotton
3. Ditekan pada suatu pemanas untuk menguapkan pelarutnya menghasilkan film.
Etil Selulosa untuk plastik
pirosiklin
Selulosa
kapas kayu
EtCl
NaOH, CS2
Xanthat Selulosa diasetat
Ac2O3 H2SO4 HNO3/H2SO4
-
11
II.2.2 Isolasi dan Pemurnian Selulosa
Pemisahan selulosa dari kayu melibatkan pelarutan kayu dengan larutan belerang
dioksida dan hidrogen sulfit atau larutan hidroksida dan natrium sulfida dalam air
pada proses sulfat (Kraft). Pada proses ini lignin dilarutkan sehingga diperoleh
selulosa. Sumber selulosa yang lain adalah kapas. 5
Pada tahun 1900-an Cross dan Bevan melarutkan bagian tanaman yang diduga
mengandung selulosa dengan larutan NaOH berkonsentrasi tinggi. Komponen
yang tidak larut mereka beri nama selulosa , sedangkan bagian yang larut diberi
nama dan selulosa, yang kemudian pada penelitian selanjutnya diketahui
bahwa senyawa dan selulosa tersebut bukan merupakan selulosa, akan tetapi
jenis karbohidrat lain yang dikenal dengan nama hemiselulosa. selulosa yang
diperkenalkan oleh Cross dan Bevan adalah selulosa yang kita kenal sekarang. 4
Walaupun lebih sering dikenal dengan sebutan selulosa, stereokimia dari
selulosa sendiri tidak dalam konfigurasi karena posisi gugus OH pada C nomor
1 sejajar dengan gugus OH pada atom C nomor 6 pada proyeksi Hawort seperti
terlihat pada Gambar II.6 berikut :
Gambar II 6 Proyeksi Hawort Selulosa untuk menunjukkan ikatan
-
12
Pada konfigurasi ini semua gugus OH berada dalam posisi ekuatorial sehingga
secara molekuler rantai selulosa berbentuk rantai lurus.
Pemurnian selulosa dari senyawa lain dalam kayu dilakukan melalui proses
pulping . Proses ini pada prinsipnya merupakan proses pemisahan selulosa dari
lignin dan hemiselulosa yang mengelilingi dan mengikatnya. Lignin yang sudah
rusak oleh larutan penyangganya akan mudah larut dalam air sehingga dapat
dipisahkan dari selulosa.
Lignin merupakan salah satu penyusun utama kayu yang bukan serat, tidak larut
dalam air atau pelarut organik, juga tidak larut dalam jenis asam dan basa lemah,
tetapi cepat larut dalam alkali kuat dan mudah teroksidasi. Lignin sangat
mempengaruhi warna pulp menjadi gelap sehingga kadar lignin diusahakan
sekecil mungkin .
Isolasi lignin dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya ekstraksi dengan
etanol 95% yang mengandung HCl 3%. Pelarut lain yang digunakan untuk
mengekstrak lignin adalah dioksan : H2O (9 : 1). Hemiselulosa mudah larut dalam
alkali dingin, tetapi tidak larut dalam air dan terhidrolisis oleh asam mineral (HCl
dan H2SO4) menjadi gula dan senyawa lainnya. Hemiselulosa menyebabkan
ikatan serat lebih kuat sehingga memperkuat daya tahan sobek pada kertas.
Proses pulping untuk memisahkan selulosa dari lignin dan komponen lainnya
dapat dilakukan dengan cara mekanik, semikimia dan kimia. Proses kimia dapat
menghasilkan pulp yang lebih baik dari pada proses semikimia dan mekanik.
Proses secara kimia dapat dilakukan dengan cara proses kraft (sulfat), sulfit,
asam nitrat, soda dan soda klor. 13
Tahapan pemutihan (klorinasi) lebih lanjut bertujuan agar kemurnian selulosa
menjadi lebih baik tanpa terjadi banyak pemutusan rantai selulosanya. Pemucatan
atau pemutihan secara berlebihan akan menyebabkan terdegradasinya selulosa
-
13
sehingga kondisi proses harus dipilih agar degradasi dapat ditekan sekecil
mungkin.
Selulosa yang terjadi masih dalam bentuk aslinya, yaitu berupa serat halus yang
berukuran beberapa millimeter saja. 14 Selulosa ini perlu diubah bentuknya agar
menjadi serat yang panjang. Untuk itu diperlukan pelarutan melalui proses
pembentukan selulosa xantat. Pulp yang telah larut (dissolving pulp) direaksikan
dengan natrium hidroksida 18% selama 1 jam untuk menghilangkan hemiselulosa
yang terkandung di dalamnya, Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
C6H10O5 + NaOH C6H9O5Na + H2O
Alkali selulosa yang terbentuk kemudian diperam (aging), biasanya pada suhu
10oC selama waktu tertentu agar derajat polimerisasi dapat diturunkan. Selulosa
xantat dibentuk dengan mereaksikan selulosa alkali dengan karbon disulfida pada
suhu 10oC selama 2 jam dengan reaksi:
C6H9O5Na + CS2 10 C6H9O5CS2Na
Selulosa xantat yang berupa padatan berwarna kuning jingga dilarutkan dalam
larutan natrium hidroksida encer pada suhu 10oC selama 4 jam, sehingga
terbentuk larutan viskos warna kuning jingga. Larutan ini dibiarkan pada suhu
20oC selama kurang lebih 18 jam, kemudian disemprotkan melalui lubang
spinneret dan masuk ke dalam larutan pengkoagulasi yang terdiri dari campuran
asam sulfat, natrium sulfat dan zeng sulfat. Dalam larutan tersebut selulosa xantat
diuraikan kembali menjadi selulosa dalam bentuk serat panjang. 14
II.2.3 Kereaktifan Selulosa
Karena adanya gugus hidroksil, selulosa mempunyai kereaktifan yang khas.
Meskipun demikian gugus OH pada C1 adalah gugus aldehid yang diturunkan dari
pembentukan cincin melalui ikatan hemiasetal intramolekul. Itulah sebabnya
gugus OH pada C1 mempunyai sifat pereduksi. Gusus OH pada C4 adalah
hidroksil alkoholat sehingga bersifat bukan pereduksi. Pada selulosa memiliki
gugus OH primer dan gugus OH sekunder. Gugus OH primer posisinya tidak
terhalang sehingga memiliki kereaktifan tertinggi. 15
-
14
Ditinjau dari strukturnya, selulosa mempunyai kelarutan yang besar dalam air,
karena banyaknya kandungan gugus hidroksil yang dapat membentuk ikatan
hidrogen dengan air (antaraksi yang tinggi antara pelarut-pelarut). Akan tetapi
kenyataannya tidak demikian, dan selulosa bukan hanya tidak larut dalam air,
tetapi juga dalam pelarut lain. Penyebabnya adalah kekakuan rantai dan tingginya
gaya antar rantai akibat ikatan hidrogen antar gugus hidroksil pada rantai yang
berdekatan. Faktor ini juga yang menyebabkan tingginya kristalinitas serat
selulosa. Jika ikatan hidrogen berkurang, gaya antaraksi pun berkurang, dan oleh
karenanya gugus hidroksil selulosa harus diganti sebagian atau seluruhnya, agar
dapat larut dalam sejumlah pelarut, baik melalui esterifikasi maupun asetilasi.6
Ikatatan hidrogen pada selulosa dapat terjadi antara atom O dan H antar molekul
selulosa. Salah satu contoh ikatan hidrogen dapat dilihat pada Gambar II.7
berikut :
Gambar II 7 Ikatan hidrogen pada selulosa 16
Ikatan hidrogen
-
15
II.3 Selulosa Asetat Adanya gugus OH yang berbeda-beda kereaktifannya menyebabkan selulosa
dapat dimodifikasi menjadi ester selulosa melalui reaksi esterifikasi terhadap
gugus hidroksil, dan molekul selulosa dapat ditulis sebagai Rcell-OH untuk
menghasilkan ester organik. 15
Gugus hidroksil pada sakarida seperti selulosa dan turunan yang lainnya lebih
mudah diproteksi dengan asetilasi dengan penambahan asam asetat anhidrida dan
piridin pada suhu kamar atau pemanasan asam asetat anhidrida dan natrium asetat.
Variasi kondisi pada proses asetilasi memberikan isomer yang berbeda. Jika
pemanasan dengan reagen natrium asetat dan asam asetat anhidrida dengan katalis
ZnCl2 pada suhu 0oC akan dihasilkan pentaasetat. 17
Selulosa asetat merupakan ester paling penting yang berasal dari asam organik.
Selulosa ini digunakan untuk cat, plastik, film, benang, membran filtrasi, dan
membran untuk pemisahan metanol-metil tersier butil ester, juga untuk membran
proses osmosa balik limbah aluminium.1,2,3 Selulosa asetat merupakan ester-ester
propionate, butirat, isobutirat yang berbentuk padat, amorf putih, dan hasilnya
dapat dibuat dalam bentuk granular, flake dan serbuk1.
Selulosa asetat dapat dibuat melalui proses asetilasi dengan asam asetat anhidrida
dan asam sulfat pekat sebagai katalisator selama 8 10 hari pada suhu 35oC. Pada
reaksi ini dua unit glukosa pada posisi 1, 4 ikatan glikosidik bereaksi dengan
octa-asetat (atau asam asetat yang lain) membentuk selulosa asetat. 18
Selulosa asetat dapat dikelompokkan menjadi tiga yaitu selulosa monoasetat,
diasetat dan triasetat. Produk ini dipengaruhi oleh kereaktifan gugus hidroksil
dalam selulosa, sehingga masuknya gugus asetil menjadi tidak serempak. Jenis
selulosa asetat tergantung pada derajat substitusinya. Selulosa asetat memiliki
derajat substitusi (DS) sekitar 2,5, umumnya antara 2,3 2,7 dengan massa
molekul lebih besar dari 40.000. Selulosa mono asetat memiliki DS lebih kecil
atau sama dengan 2, dan titik leleh sekitar 235oC, selulosa diasetat memiliki DS 2-
-
16
2,8 dengan kandungan asetil 35%-43,5%, dan titik leleh 235oC-257oC, selulosa
triasetat memiliki DS 2,8-3, dengan titik leleh 265oC-295oC, dan kandungan asetil
43,5%-44,4%. 19
Reaksi Asetilasi secara umum dapat dituliskan pada Gambar II.8 berikut
:
Gambar II 8 Reaksi Asetilasi
hidrolisis
OCH 2OCCH 3
OCCH 3
O
O
O
O
OCCH 3
O
O
OCCH 3
O
OCCH 3
O
CH 2OCCH 3
O
+ 2 CH 3C-OH
OO
CH 2OCCH 3
OH
O
O
O
OCCH 3
O
O
OCCH 3
O
CH 2OCCH 3
O
OH
Asetat anhidrida
H2SO4 +
6 H3C-COOH O
CH2OH
OH
OH
O
O
OH
CH2OH
O
OH
-
17
Mekanisme Reaksi Asetilasi dapat dilihat pada Gambar II. 9 berikut.
Gambar II 9 Mekanisme reaksi asetilasi
Selain selulosa asetat, selulosa nitrat merupakan turunan selulosa yang banyak
dimanfaatkan untuk bahan plastik (dinitrat), sedangkan trinitrat (guncotton)
digunakan sebagai bahan bakar roket dan propellant. Selulosa xantat juga banyak
disintesis untuk digunakan sebagai selofan bahan pembungkus. 21
II.4 Karakterisasi
II.4.1 Analisis Termal Deferensial ( DTA) dan TGA (Thermal Gravimetric Analysis)
TGA adalah metode analisis yang didasari pada perubahan berat akibat
pemanasan. Analisis TGA merupakan teknik mengukur berat suatu sistem bila
temperaturnya berubah dengan laju tertentu, sedangkan DTA didasari pada
perubahan panas akibat perubahan temperatur. Analisis DTA merupakan teknik
mengukur perubahan kandungan panas sebagai fungsi perubahan temperatur.
Gambar Alat DTA/TGA dapat dilihat pada lampiran D
CH3CH3CH3
+
O
O O H
CH3O
HCH3
+
CH3
CH3O
O
CH3
O
OHCH 3CH3
O
C
OO H
CH3O+
H
-H +
-
18
Data yang diperoleh dari masing-masing teknik tersebut berupa kurva yang
dikenal sebagai termogram. Termogram memberikan informasi mengenai sifat
termal sampel terhadap perubahan temperatur.
Berikut adalah salah satu contoh termogram dari DTA/TGA
Gambar II 10 Termogram analisis DTA/TGA dari PEG dan Resin
Gambar di atas adalah termogram PEG dan Resin yang memperlihatkan
perbedaan kestabilan antara ke dua molekul. Resin memiliki kestabilan termal
lebih besar dari pada PEG (poli etilen glikol) . Pada suhu sekitar 350C- 420oC
PEG mengalami degradasi sampai 100%. Sementara resin stabil sampai suhu
1000oC
Teknik ini dilakukan dengan cara merekam secara terus menerus perbedaan
temperatur antara contoh yang diukur dengan materi pembanding yang inert
sebagai fungsi dari temperatur tungku. DTA dan TGA masing-masing saling
melengkapi (komplemen) satu terhadap lainnya, tetapi interval suhu pengukuran
DTA jauh lebih besar.22
Agar diperoleh hasil yang reproduksibel semua prosedurnya mengikuti cara
standar. Materi sampel harus halus (100 mesh). Hasil pengukuran antara T
sebagai fungsi T merupakan indikasi penyerapan atau kehilangan energi dari
sampel yang diteliti.23
-
19
II.4.2 Analisis Fourier Transform Infrared ( FT-IR ) Spektrometer
Analisis ini digunakan untuk penentuan struktur senyawa organik dan juga
analisis kuantitatifnya. FT-IR dapat digunakan untuk analisis sampel dalam
wujud gas, cair maupun padatan. Wujud cuplikan padat dapat bermacam-macam
diantaranya, kristal, amorf, serbuk, gel dan lain-lain.
Ada tiga cara yang umum untuk memperoleh spektra bentuk padatan : pellet KBr,
mull, dan bentuk film/lapisan tipis. Padatan juga dapat ditentukan dalam bentuk
larutan tetapi spektra larutan mungkin memberikan kenampakan yang berbeda
dari spektra bentuk padat, karena gaya-gaya intermolekul akan berubah. Pellet
KBr dibuat dengan mencampur cuplikan (0,1% -2,0% berat) dengan KBr,
kemudian ditekan hingga diperoleh pellet. KBr harus kering akan lebih baik bila
penumbukan dilakukan di bawah lampu inframerah untuk mencegah terjadinya
kondensasi uap dari atmosfer yang akan memberikan serapan lebar di sekitar 3500
cm-1. 24
Mull atau pasta dibuat dengan mencampur cuplikan dengan setetes minyak, pasta
kemudian dilapiskan di antara dua keping NaCl yang transparan. Cuplikan yang
sering digunakan sebagai pasta adalah parafin cair (Nujol).
Lapisan tipis padatan dapat dilapiskan pada kepingan NaCl dengan cara
meneteskan larutan sampel dalam pelarut yang mudah menguap pada permukaan
kepingan NaCl dan dibiarkan hingga pelarut menguap.
Keunggulan FT-IR memiliki sinyal noise yang lebih rendah, dapat mendeteksi
sinyal-sinyal lemah dari vibrasi molekul, sampel yang diperlukan sedikit, dan
dapat mendeteksi sampel yang memiliki absorpsi tinggi.
Pita-pita inframerah dalam sebuah spektrum dapat dikelompokkan menurut
intensitasnya: kuat (s strong), medium (m) dan lemah (w, weak). Suatu pita lemah
yang tumpang tindih dengan suatu pita kuat disebut sh, shoulder dan istilah ini
bersifat kualitatif.
-
20
Posisi pita serapan pada spektrum inframerah tergantung pada nilai (massa
tereduksinya), semakin ringan massa atom-atom yang ada dalam ikatan, frekuensi
akan semakin tinggi. Selain itu dipengaruhi juga oleh kekuatan ikatan, semakin
kuat ikatan semakin besar pula frekuensinya. Intensitas pita serapan dipengaruhi
oleh perubahan momen dipolnya, semakin polar suatu ikatan dalam molekul,
intensitas pita semakin kuat. Sedangkan lebar puncak serapan tergantung pada
adanya ikatan hidrogen dalam molekul, semakin banyak ikatan hidrogen puncak
serapan semakin melebar. 24
Banyaknya gugus yang identik dalam sebuah molekul meningkatkan intensitas
relatif pita absorpsinya dalam suatu spektrum. Misalnya absorpsi suatu gugus CH
tunggal relatif lemah. Akan tetapi jika suatu senyawa mempunyai banyak ikatan
CH, maka efek gabungan dari absorpsi CH akan menghasilkan suatu puncak yang
bersifat medium atau bahkan kuat.25 Hampir semua senyawa organik mengandung
ikatan CH, dan serapan yang disebabkan oleh vibrasi ulur CH nampak pada kira-
kira 2800-3300 cm-1. Puncak ulur CH berguna dalam menentukan hibridisasi
atom karbonnya. Beberapa data serapan C-C atau C-H berdasarkan hibridisasinya
diperlihatkan pada Tabel II.3 berikut :
Tabel II.3 Beberapa data serapan C-C dan C-H berdasarkan hibridisasinya
Hibridisasi Vibrasi gugus Serapan (cm-1) C-H (alkana/alkil) 2800 3000 C-C 1100
sp3
C-H ( geminal ) 1360 - 1385 =C-H 3000 3300 -C=C- 1600 1700
sp2
C -C (aril) 1450 - 1600 C-H 3300 sp CC 2100 - 2250
-
21
Spektrum IR selulosa standart dapat dilihat pada Gambar II. 11 berikut:
Gambar II 11 Spektrum IR selulosa standart