Defri Nuridwan (09630040)

KIMIA

A. material Anorganik Berlapis adalah material anorganik yang memiliki lapisan-lapisan

bermuatan negatif dengan kation-kation di dalam antar lapisnya dan memiliki

kemampuan mengembang dan sifat penukar ion dan luas permukaan yang besar

(Wijaya, 2002).

B. Klasifikasi Material Anorganik Berlapis :

Struktur kelompok mineral lempung utama 1:1 dan 2:1 T:O lapisan diwakili

oleh unit utama dalam serpentine-kaolin dan talk-pyrophylit.

1. Kaolin-Serpentine Group

Salah satu mineral lapisan T:O, 1:1 serpentine, kelompok kaolin terdiri dari

satu lembar tetrahedral yang terkondensasi untuk satu lapisan oktahedral tunggal dan

mineral ini sebagisan besar memiliki diameter 7,1-7,3 Å.struktur Kaolin ideal adalh

[(Al4Si4O10) (OH)8 ] dengan lapisan oktahedral yang dari jenis gibsit, struktur

serpentin ideal adalah [Mg6Si4O10] (OH)8 dengan lembar oktahedral dari jenis brukit.

Sub kelompok kaolin terdiri dari tiga politype (pengaturan susunan yang berbeda)

kaolinit, dickite dan nacrite serta halosit (Scot, M dkk,2004).

2. Pyrophyilite-Talk Group

Semua mineral (TOT) 2:1 mineral berisi satu lapisan oktahedral pusat

terkondensasi untuk dua lembar tetrahedral pararel melalui aspek oksigen

silika T untuk OH oktahedral hidroksil. Rumus strukur ideal Pyrophilite dan

Talk [Al4Si8O20] (OH)4 dan [Mg6Si8O20] (OH)4 masing-masing memiliki jarak

diameter 9,1-9,4Å. Antar lapisan tertarik oleh gaya van der waals dan oksigen

yang diikat sangat hidrofobik dan setiap muatan digunakan oleh subsitusi

tetrahedral yang sebagian besar dinetralkan oleh oktahedral.

3. Smectite Group

Mineral smektit mengandung lapisan 2:1 TOT, tetapi mereka berbeda

dari pyrophylite-talc dalam jumlah yang lebih signifikan dari subsitusi isomorf

berlangsung. Cukup untuk menaikan muatan per sel unit 0,5-1,2. Muatan

negatif yang timbul dari hal ini diimbangi dengan interlayer, kation terhidrasi

(terutama, K, Na, Ca dan Mg). Interaksi muatan agak menyebar karena

sebagian besar muatan muncul dari subsitusi isomorf dalam lapisan

oktahedral. Karena itu kation terhidrasi secara longgar dipegang dan mudah

dipertukarkan. Selain itu, sejumlah besar air dapat ditampung di antara lapisan

yang menimbulkan komponen pembengkakan yang memberikan smectit,

selain itu molekul organik polar tertarik oleh kation dapat ditukar dan

diinterkalasi, yang menyebabkan penumpukan. Dari semua mineral lempung,

smectit adalah yang menjadi salah satu yang menarik dalam kimia untuk

modifikasi dan aplikasi.

4. Vermiculite Group

Mineral ini sangat mirip dengan 2:1 smectit TOT kecuali lapisan

mereka dengan kepadatan muatan yang lebih tinggi (1,2-1,8) karena tingkat

yang lebih besar dari subsitusi isomorf, yang timbul terutama dari pengganti

tetrahedral. Sementara air dan molekul organik polar akan terinterkalasi,

penumpukan lebih terbatas daripada bagian smectite. Dalam mineral alami

kation penukar adalah Mg dengan sejumlah kecil Ca dan Na. Vermicuilite

yang trioktahedral dan sering terbentuk sebagai kristal besar dengan morfologi

platy, mirip dengan mika. Meskipun mereka lebih lembut dan mengandung air

interlayer. Sehubungan dengan mika induk dari mana mereka berasal muatan

lapisan negatif vermiculites lebih rendah dari besi teroksidasi (Scot, M

dkk,2004)

5. Illite Group

Illite tersusun 2:1 mineral lempung TOT oktahedral untuk sebagian

besar tetapi mereka nonexpanding. Hal ini karena muatan per sel unit pada

sekitar 1,8 timbul terutama dari subsitusi tetrahedral dan kation dipertukarkan

adalah ion K, interlayer K sangat cocok ke bagian ditrigonal dari muatan

oksigen dasar. Oksigen kemudian menyusun pararel dengan ion K tertanam ke

permukaanya dan gaya elektrostatik yang kuat illite mengandung K kurang

dan lebih banyak air dari mika aslinya.

6. Mica dan Brittle Group

Mineral ini perbandinganya 2:1 TOT, berbagai isomorf tersubsitusi

menghasilkan puluhan mika spesifik dan mika rapuh dibagi menjadi sub

kelompok trioktahedral. Mika biasanya memiliki K atau kation tukar Na,

sementara di miak yang rapuh kation interlayer utama adalah Ca. Kepadatan

muatan mika yang tinggi dan rapuh mengarah ke gaya elektrostatik yang

begitu kuat sehingga interlayer molekul polar tidak ada dan mereka akibat

pengaruh nonswelling.

7. Palygorskite-spiolite Group

Mineral ini berserat perbandinganya 2:1 TOT lempung unik karena

mereka memiliki struktur saluran yang dihasilkan dari inversi berulang dari

lapisan silikat. Oleh karena itu mereka tidak memiliki lapisan oktahedral terus

menerus. Palygorskite mineral menunjuka struktur lorong, strktur ini telah

dijelaskan sebagai pita 2:1 unit phyllosilicat yang dihubungkan pada SiO4

inversi tetrahedral tentang ikatan Si-O-Si. Sudut ini menghubungkan pita

menghasilkan kerangka kerja yang relatif terbuka saluran sejajar dengan tepi

pita dan disepanjang sumbu serat. Lebar pita berisi lima dan delapan lokasi

oktahedral per unit struktural untuk palygorskite dan sepiolite masing-masing.

Speiolite memiliki saluran sedikit lebih lebar. Sepiolite trioktahedral terutama

dengan Mg di lapisan tersebut, sedangkan rasio Mg untuk kation trivalen dapat

bervariasi 3:1-1:3 membuat mereka lebih kepada dioktahedral (Scot, M

dkk,2004)

8. Klorite-Group

Unit struktural mineral klorite terdiri dari lapisan 2:1 dengan muatan negatif

seimbang dengan selembar hidroksida bermuatan positif oktahedral dalam interlayer.

Dua jenis lapisan oktahedral dalam 2:1 lapisan TOT dan lainya diantara mereka.di

dalam di-trioktahedral, kedua jenis lapisan oktahedral yang di-trioktahedral masing-

maisng memiliki lapisan 2:1 dioktahedral dan interlayer trioktahedral(Scot, M

dkk,2004)

C. Struktur Material Anorganik Berlapis

Setiap mineral lempung mengandung dua jenis lembaran, tetrahedral (T) dan

oktahedral (O), masing-masing atom silikon dikelilingi oleh empat atom oksigen dan

kation silikon tetrahedral terkoordinasi terkait dengan satu sama lain melalui ikatan

kovalen sharing oksigen. Oksigen-oksigen membentuk bidang dasar dan oksigen

apikal tersisa dengan lapisan kation lain (Scot, M dkk,2004).

Unit tetrahedral mengatur sebagi jaringan heksagonal (Gb.1a,b), dengan

penyusun dasar lapisan oksigen yang memiliki kation (biasanya alumunium atau

magnesium) yang dikoordinasikan dengan enam oksigen atau hidrogen dan unit-unit

kovalen dihubungkan menjadi struktur lapisan lain(Scot, M dkk,2004)

Zeolit merupakan mineral berstruktur pori yang tersusun atas dasar tetrahedral

SiO4 dan AlO4. TetrahedraL yang berdekatan terikat pada sudutnya melalui atom

oksigen menghasilkan makromolekul anorganik dengan struktur tiga dimensi dengan

saluran-saluran berdimensi 0,2 sampai 1nm (mikropori). Kerangka struktur zeolit

merupakan kristal tetrahedral dari atom-atom oksigen dengan silicon (SiO4)4- atau

oksigen dengan alumunium (AlO4)5-. Tetrahedral-tetrahedral tersebut berhubungan

satu dengan lainya membentuk kerangka tiga dimensi, dengan atom oksigen sebagai

penghubung antara tetrahedral satu dengan tetrahedral lainya. Di dalam pori-pori

tersebut proses adsrpsi, pertukaraan ion dan katalisis terjadi (Karna, 2002).

D. Sifat-Sifat Material Anorganik Berlapis

Material Anorganik berlapis dapat menginterkalasi senyawa-senyawa organik, ion

ataupun senyawa-senyawa anorganik lainya, selain itu bahan-bahan anorganik

berlapis dapat berfungsi sebagai adsorben, pemucat, katalis dan bahan fotofungsional.

Sifat penukar ion dan luas permukaan yang besar sehingga kemampuan proses-proses

katalitik, fotofungsional dan adsorpsi sangat berpengaruh (Karna, 2002)

E. Kelimpahan Material Anorganik Berlapis di Alam

I. Lempung/Bentonit

Material anorganik berpori yang secara giat dipelajari adalah lempung terpilar

pilared clay, lempung dapat dibedakan berdasarkan strukturnya :

1. Saponit Mgnn+ (SixAl6)IV (Mg6)VIO20 (OH, F)4

2. Montmorilonit (Na0,8+

K0,3+ Ca0,1

2+) (SiXO)IV (Al3,1+3 Fe0,2

+3 Mg0,2+2)VI

O2(OH)4

3. Hectorite Na0,3 (Si4)IV (Mg3,Li3) VI O10 (OH)2

(Fatimah,2012)

II. Zeolit

Zeolit merupakan mineral berstruktur pori dengan satuan pembangun dasar

adalah tetrahedaral SiO4 dan AlO4. Secara representatif komposisi kimia zeolit

adalah :

Dimana A adalah kation dengan muatan m, (x+y) adalah jumlah tetrahedral

per satuan sel sel zeolit terdiri dan x/y disebut perbandingan Si/Al. Rumus

tersebut menunjukan bahwa zeolit terdiri dari kation-kation yang bersifat

dapat dipertukarkan dan menetralkan muatan kerangka, kerangka alumina-

silika dan molekul-molekul air dalam rongganya (Wijaya, 2002).

F. Sintesis Material Anorganik Berlapis

1. Lempung Terpilar

Pilarisasi adalah penyisipan molekul, ion atau senyawa berukuran

besar dari rigid ke dalam antar lapis senyawa berstruktur lapis seperti lempung

(montmorilonit/bentonit) sehingga terbentuk suatu bahan berstruktur pori

dengan sifat-sifat fisika kimia yang baik. Pilarisasi menjadi mungkin apabila

terjadi kombinasi yang tepat antara lempung dan spesies pemilar (Wijaya,

2002).

Gambar 4 Skema pembentukan lempung terpilar (terpilar oksida

anorganik) dan contoh reaksi pembentukan pilar.Menurut Wijaya dkk (2006)

pilarisasi pembentukan oksida besi pada permukaan antar lapis montmorilonit

(Fe203 Monmoriloni)t menggunakan kation kompleks besi polihidroksi

mengakibatkan luas permukaan spesifik dari 69,71 menjadi 126,49 m2/g,

volume total pori menjadi sebesar 107, 89 ml/Å/gr yang membentuk struktur

house of card.

Gambar 2 Representasi skematik struktur rumah kartu [1].

G. Karakterisasi Material Anorganik Berlapis

1. Instrumrntasi Difraksi Sinar X

Difraksi sinar x dapat menentukan jenis suatu material berpori berdasarkan

pola difraksi yang khas dari jenis material berpori tersebut pada difraktogram.

Pola difraksi suatu Montmorilonit mengacu pada prosedur oleh Rightor et al

(1991),

Difraktogram yang dihasilkan menunjukan adanya puncak-puncak yang muncul

pada sudut difraksi (2ө =5,91 (d001 =14,95 Å) dan 2ө =19,92 (d001=4,45 Å)

yang merupakan daerah karakteristik mineral montmorilonit, sedangkan analisis

X-RD pada Fe2O3-Montmorilonit menunjukan puncak pada 2 ө= 5,91 yang

mengindikasikan terbentuknya rumah kartu yang dapat teramati pada sudut 2 ө

yang kecil dengan intensitas yang rendah (Wijaya, 2005)

2. Analisis spektrofotometer inframerah

Analisis mengunakan spektrofotometer adalah untuk menunjukan suatu gugus

fungsi atau ligan yang terikat pada suatu material anorganik berdasarkan serapan

pada bilangan gelombang tertentu. Spektra FTIR yang menunjukan serapan pada

bilangan gelombang 3627,9 cm-1 yang merupakan vibrasi regang H-O-H dari

molekul air yang memiliki ikatan hidrogen lemah dengan permukaan Si-O,

bilangan gelombang 3435 cm-1 merupakan serapan khas O-H yang terserap,

diman serpan tersebut adalah serapan yang khas yang nampak untuk semua

anggota smektit.gelombang 522,7 cm-1 adalah serapan karakteristik Si-O-Al (Al

oktahedral, sedangkan pita serapan pada bilngan gelombang 464,8 cm-1

merupakan vibrasi tekuk Si-O-Si (Wijaya, 2005).

3. Analisis Fluorosensi sinar-x

Analisis flurosensi sinar-x digunakan untuk mengetahui kandungan logam

tertentu di dalam montmorilonit, pada Fe2O3-Montmorilonit menunjukan Fe yang

terkandung adalah 5,21% (b/b) besi. Adanya logam besi merupakan subsitusi

isomorfik atom Fe menggantikan atom Al di dalam lembaran oktahedral.

Subsitusi yang terjadi mengakibatkan montmorilonit mengalami kelibihan muatan

negatif sehingga mempunyai sifat dapat menarik kation-kation pada permukaan

setelah interkalasi menunjukan kandunagn besi sebesar 25,9% (b/b) atau lebih

20% (b/b) dibandingkan dengan montmorilonit asal. Hal ini menunjukan bahwa

telah terjadi penyisipan oksida besi ke dalam montmorilonit relatif berhasil

(Wijaya, 2005).

4. Analissi UV-Visible

Hasil karakterisasi dengan menggunakan difusi reflektansi UV-Visible.

Grafik K/S menujukan koefisien sinar yang diserap oleh padatan oksida besi

(Fe2O3) maupun komposit Fe2O3-Montmorilonit dibandingkan sinar yang

dihamburkan. Panjang gelombang yang memberikan serapan maksimum untuk

Fe2O3 maupun komposit Fe2O3-Montmorilonit. Panjang gelombang tersebut

merupakan adsorption edge (λg) yang dapat digunakan untuk menghitung energi

celah pita (band gap) dengan rumus seperti :

Hasil yang diperoleh bahwa oksida besi lebih banyak terdistribusi di permukaan

montmorilonit, hal tersebut dikarenakan mudahnya besi teroksidasi teroksidasi

hingga terdistribusi di permukaan dan menjelaskan terbentuknya produk

interkalasi dengan struktur rumah kartu yang menyebabkan terbentuknya

mesopori (Wijaya, 2005).

5. Analisis surface area

Analisis serapan gas digunakan untuk mengetahui luas permukaan dan distribusi

pori suatu padatan dengan metode BET.

Hasil- hasil pada tabel 2 menunjukan terjadi kenaikan yang signifikan dari luas

permukaan spesifik dan volum total pori.

Pada grafik menunjukan bahwa pada daerah ukuran pori sama, volume pori

Fe2O3-Montmorilonit. Luas permukaan yang besar serta distribusi ukuran pori

yang utamanya adalah struktur rumah kartu sesuai dengan cool dan vansant. (1).

6. Analisis SEM

Hasil analisis SEM adalah untuk memperlihatkan permukaan suatu material

anorganik.

Hasil analisis SEM pada Fe2O3-Montmorilonit menunjukan pemebentukan Fe2O3

di dalam antar lapis maupun permukaan montmorilonit yang mengubah

morfologiberdasarkan terlihatnya bobgkahan-bongkahan putih yang besar

kemungkinan adalah Fe2O3 berdasarkan nilai kenaikan band gap energi yang

relatif kecil (Wijaya, 2005).

H. Aplikasi Material Anorganik Berpori

1. Material berpori dan berlapis sebagai pendukung photofungsional materials dan

adsorben : inkulasi senyawa fotokromik azobenzena ke dalam pori-pori AlO3-

Montmorilonit

2. Bahan berpori dan berlapis sebagai pendukung senyawa non-linear optik lempung

terpilar sebagai bahan fotofungssional dan adssorben, Inklusi p-Nitroanilin ke

dalam lempung terpilar TiO2

3. Bahan berpori dan berlapis sebagai katalis

4. Bahan berpori dan berlapis sebagai fotokatalis

5. Bahan berpori dan berlapis sebagai bahan penukar ion

6. Zeolit dapat digunakan dalam

a) bidang pertanian sebagai pengatur kelembapan tanah

b) kedokteran gigi sebagai campuran bubuk pasta

c) bidang bangunan sebagai campuran semen

d) bidang lingkkungan untuk pengolahan air, penanganan limbah radioaktif dan

penanganan udara tercemar

e) industri kertas

f) industri deterjen dan sabun

g) industri minyak bumi

h) bahan pemucat CPO (Crude Palm Oil)

(Wijaya, 2002)

Daftar Pustaka

Fatimah, Is., 2012, Eksplorasi Clay Alam Indonesia, Seminar Bentonit Alam di

Indonesia. Saintek UIN SUKA Yogyakarta

Rightor, E. G., Pinnavia, T.J. and Tzou, M.S., 1991, Journal Catalyst.

Scot, M dkk., 2004, Handbook of Layered Materials,Library of Congres

Cataloging-In Publication Data

Wijaya dkk, 2002, Mulitifunction of Layered and Porous Materials, FMIPA

UGM Yogyakarta

Wijaya dkk, 2005, Synthesis of Fe203-Montmorilonite and Its Aplication As A

Photocatalyst For Degradation of Congo Red Dye, FMIPA UGM

Yogyakarta