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