PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK

Praktikum Kimia Material

Semester Genap 2008/2009

PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK

DENGAN PROSES SOL-GELI. TUJUAN

Mempelajari pembuatan material dengan proses sol-gel.

II. TEORIProses sol-gel merupakan proses yang banyak digunakan untuk membuat keramik dan material gelas. Pada umumnya, proses sol-gel, melibatkan transisi sistem dari sebuah liquid sol menjadi solid gel. Melalui proses sol-gel, maka produksi keramik atau material gelas dalam berbagai jenis dan bentuk dapat dilakukan. Ultra-fine or spherical shaped powder, thin film coating, ceramic fibers, microporous inorganic membranes, monolithic ceramics and glasses, extremely porous aerogel materials merupakan contoh variasi dari proses sol-gel.

Material yang digunakan dalam proses sol-gel biasanya adalah garam logam inorganik (inorganic metal salt ) atau campuran logam organik (metal organic compound ) misalnya metal alkoxide. Pada proses sol-gel, precursor menjadi subjek pada reaksi hidrolisis dan polimerisasi untuk membentuk suspensi koloid, atau sol. Proses lebih lanjut dari sol ini dapat dibuat meterial keramik dalam bentuk yang berbeda. Film tipis dapat diproduksi dari selembar substrat dengan spin-coating atau dip-coating. Ketika sol di-cast ke mold, sebuah gel basah akan terbentuk. Dengan pengeringan dan perlakuan panas, gel akan menjadi keramik yang padat. Jika cairan dalam gel yang basah hilang dalam kondisi superkritis, porositas yang tinggi dan material dengan densitas rendah akan didapatkan. Jika viskositas sol di atur menjadi sesuai dengan yang diinginkan, ceramic fiber bisa didapatkan dari sol tersebut. Ultra-fine dan uniform ceramic powder dibentuk melalui precipitation, spray pyrolysis, atau emulsion techniques.

Metode sol-gel dikenal sebagai salah satu metode sintesis nanopartikel yang cukup sederhana dan mudah. Metode ini merupakan salah satu wet method karena pada prosesnya melibatkan larutan sebagai medianya. Pada metode sol-gel, sesuai dengan namanya larutan mengalami perubahan fase menjadi sol (koloid yang mempunyai padatan tersuspensi dalam larutannya) dan kemudian menjadi gel (koloid tetapi mempunyai fraksi solid yang lebih besar daripada sol).

Bahan-bahan yang biasanya digunakan sebagai katalis adalah urea, polyvinyl alcohol atau asam sitrat. Secara sederhana proses metode sol gel dapat dilihat dalam bagan:

Metode sol-gel melibatkan pengendapan sebuah gel, diikuti dengan pengeringan dan pengolahan membentuk sebuah keramik. Material ini memiliki banyak kelebihan seperti pengolahan bersuhu rendah, kemurnian dan kehomogenan yang tinggi, pengendalian terhadap porositas, dan mudahnya merubah-rubah bentuk material.

Berdasarkan pada fase terdispersi dan medium pendisfersinya, sistem koloid dapat digolongkan sebagaimana seperti dalam berikut.

Tabel Jenis-jenis koloid

Macam-macam Koloid

Aerosol : suatu sistem koloid, jika partikel padat atau cair terdispersi dalam gas. Contoh : debu, kabut, dan awan.

Sol : suatu sistem koloid, jika partikel padat terdispersi dalam zat cair.

Emulsi : suatu sistem koloid, jika partikel cair terdispersi dalam zat cair.

Emulgator : zat yang dapat menstabilkan emulsi dan (Sabun adalah emulgator campuran air dan minyak dan Kasein adalah emulgator lemak dalam air?.

Gel : koloid liofil yang setengah kaku.

Gel terjadi jika medium pendispersi di absorbs oleh partikel koloid sehingga terjadi koloid yang agak padat. Larutan sabun dalam air yang pekat dan panas dapat berupa cairan tapi jika dingin membentuk gel yang relatif kaku. Jika dipanaskan akan mencair lagi.

III. PROSEDUR PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

A. Alat

seperangkat kondensor

labu didih

hot plate

stirrer

termometer

peralatan gelas

B. Bahan

Tetra Etoksi Orto Silikat (TEOS)

Etanol 95%

HCl 2 N

3.2 Cara Kerja1. dibuat larutan A dengan mencampurkan 20 mL etanol 95% dan 5 tetes HCl 2 N ke dalam Erlenmeyer2. 2 mL TEOS dimasukkan dalam 10 mL larutan A3. dipanaskan pada temperatur 60C selama 2 jam sambil dilakukan pengadukan

4. campuran tersebut dipindahkan ke dalam beaker glass5. ditutup dengan aluminium foil yang telah dilobangi

6. dibiarkan pada temperatur kamar sampai terbentuk gel basah

7. pengeringan dilanjutkan sampai terbentuk gel kering

3.3 Skema KerjaLarutan A: 20 mL etanol 95% dan 5 tetes HCl 2 N ke dalam Erlenmeyer

3.4 Skema Alat

IV. PEMBAHASAN

Proses sol-gel merupakan suatu metoda penyebaran bahan anorganik dalam larutan. Bahan dasar yang digunakan antara lain: etanol 95% sebagai pelarut, HCl 2 N sebagai katalis, dan TEOS (tetra etoksi orto silikat) sebagai bahan penghasil logam Si. Si merupakan logam alkoksida yang digunakan sebagai prekursor sehingga metoda yang digunakan dalam pembentukan sol-gel ini disebut juga metoda alkoksida.

Setelah bahan-bahan dicampurkan, dilakukan pemanasan pada suhu 60C selama 2 jam. Suhu tidak boleh melebihi 60C, karena akan menguapkan pelarut. Dalam percobaan ini, pemanasan yang dilakukan kurang sempurna dan mengakibatkan tidak terbentuknya gel basah ketika dibiarkan pada suhu kamar. Seharusnya, setelah gel basah ini terbentuk dan dikeringkan, maka akan menghasilkan gel kering. Gel kering ini merupakan suatu oksopolimer, yaitu polimer dengan rantai panjang yang antara satu logam dengan logam yang lainnya saling berhubungan dengan ikatan oksigen. Oksopolimer yang terbentuk pada proses sol-gel ini ialah SiO2 yang saling berikatan satu dengan yang lainnya.Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si

O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si O Si

Percobaan yang dilakukan tidak berhasil, karena tidak terbentuk gel basah ketika dibiarkan pada suhu kamar. Hal ini disebabkan oleh pemanasan yang tidak berjalan seharusnya, sehingga reaksi pembentukan tidak berlangsung sempurna.

V. KESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain:

1. Percobaan tidak berhasil karena terhentinya proses pemanasan.

2. Metoda pembentukan sol-gel ialah metoda alkoksida, karena menggunakan TEOS sebagai prekursornya.

3. Faktor yang mempengaruhi pembentukan sol-gel, antara lain: temperatur, katalis, dan pelarut.

4. Katalis yang digunakan, yaitu asam organik HCl berfungsi untuk mempercepat terjadinya reaksi.

5.2 Saran

Demi mendapatkan hasil percobaan yang lebih baik dan memuaskan, disarankan bagi praktikan lain yang akan melakukan percobaan ini agar:

1. Berhati-hati dalam pembuatan dan pencampuran zat.

2. Pemanasan harus dilakukan pada suhu 60C. 3. Memahami prosedur kerja dengan baik.

JAWABAN PERTANYAAN

1. Fungsi etanol dalam percobaan ini adalah sebagai pelarut (melarutkan silikat).

2. Diagram kerja:

Larutan A: 20 mL etanol 95% dan 5 tetes HCl 2 N ke dalam Erlenmeyer

3. Sol adalah sistem koloid yang fasa terdispersinya padat dan fasa pendispersinya cair dan gas.

4. Reaksi hidrolisis adalah reaksi penguraian senyawa oleh air.DAFTAR PUSTAKAArsyad, M Natsir. 2001. Kamus Kimia Arti dan Penjelasan. Jakarta: Gramedia

Mercalfe, H C. 1976. Modern Chemistry: Teacher Edition. New York: Rinehart and Winston PublisherTeam Yayasan Pendidikan Master. 1991. Ikhtisar. Bandung: Pionir Raya

http://sariyusriati.wordpress.com/2008/10/21/sol-gel-technology/

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_sma1/kelas_x/pengelompokan-koloid/

10 mL larutan A

ditambah

2 mL TEOS

larutan

campuran

panaskan 2 jam (60C) sambil diaduk

pindahkan ke beaker glass

tutup dengan aluminium foil

gel basah

keringkan

gel kering

10 mL larutan A

ditambah

2 mL TEOS

larutan

campuran

panaskan 2 jam (60C) sambil diaduk

pindahkan ke beaker glass

tutup dengan aluminium foil

gel basah

keringkan

gel kering

Pembuatan Material Anorganik dengan Proses Sol-Gel

_1304778507.cdx