Your SlideShare is downloading. ×
Polimer makalah
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Introducing the official SlideShare app

Stunning, full-screen experience for iPhone and Android

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

Polimer makalah

2,213
views

Published on


0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
2,213
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
130
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. kimia organik polimer senyawa organik Di Susun Oleh: Liza Putri Rahayu A1F008011 program sTUDi penDiDikan kimiaFakUlTas kegUrUan Dan ilmU penDiDikan UniVersiTas BengkUlU 2010 1
  • 2. polimer senyawa organikPengertian Polimer dan Sejarahnya Polimer adalah molekul besar (makromolekul) yang terbangun oleh susunan unitulangan kimia yang kecil, sederhana dan terikat oleh ikatan kovalen. Unit ulangan inibiasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal dari polimer.Monomer merupakan sebarang zat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Untukcontoh, etilena adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilena (lihatreaksi berikut). Asam amino termasuk monomer juga, yang dapat dipolimerisasi menjadipolipeptida dengan pelepasan air.Reaksi : polimerisasi Monomer polimer monomer Unit Ulangan terikat secara kovaken dengan unit ulangan lainnya n H2C CH2 CH2 CH2 n etilena Polimer polietilena R O H R O - H2O n H2N C C OH N C C H H n asam amino polipeptida Unit ulangan dapat memiliki struktur linear atau bercabang. Unit ulangan bercabangdapat membentuk polimer jaringan tiga dimensi. Tabel 1.2 menunjukkan beberapa contohpolimer, monomer, dan unit ulangannya. 2
  • 3. Tabel 1.2 Polimer, monomer, dan unit ulangannyaPolimer Monomer unit ulanganPolietilena CH2 = CH2 - CH2CH2 –poli(vinil klorida) CH2 = CHCl - CH2CHCl – CH3 CH3 CH2 C CH2 CPoliisobutilena CH3 CH3 3
  • 4. Polistirena CH2 CH CH2 CH H - N(CH2)5C - OH - N(CH2)5C - H O H O Polikaprolaktam (nylon-6) CH2 = CH - C = CH2 - CH2CH = C - CH2 - CH3 CH3 Poliisoprena (karet alam)Sejarah Konsep Polimer Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulangsederhana. Nama ini diturunkan dari bahasa yunani Poly, yang berarti “banyak”, dan mer,yang berarti “bagian”. Jika hanya ada beberapa unit monomer yang bergabung bersama,polimer dengan berat molekul rendah yang terjadi, disebut oligomer (bahasa yunanioligos “beberapa”). Makromolekul merupakan istilah yang sinonim dengan polimer.Polimer sintesis dari moleku-molekul sederhana yang disebut monomer (“bagiantunggal”). Kata polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan Swedia, Berzelius pada tahun1833. Sepanjang abad 19 para kimiawan bekerja dengan makromolekul tanpa memilikisuatu pengertian yang jelas mengenai strukturnya. Sebenarnya beberapa polimer alamyang termodifikasi telah dikomersialkan. Sebagai contoh, solulosa nitrat dipasarkan dibawah nama-nama “celluloid” dan guncotton. Sepanjang tahun 1839 dilaporkan mengenai 4
  • 5. polimerisasi stirena, dan selama 1860-an dipublikasikan sintesis poli (etilena glikol) danpoli (etilena suksinat) bahkan dengan struktur-struktur yang tepat. Kira-kira pada waktu yang sama, isoprena diperoleh sebagai produk degradasi darikaret, meskipun fakta bahwa isoprene tergabung dalam polimer tersebut saat ini belumdiketahui. Banyak contoh lain dari kimia makromolekul biasa ditemukan dalam literatur-literatur kimia abad ke-19. Manusia sejak dulu telah berusaha untuk mengembangkan bahan-bahan buatan(sintetik) yang diharapkan dapat memberikan sifat-sifat unggul yang tidak didapatkan daribahan-bahan alami yang ada disekitarnya. Bahan plastik buatan pertama kalidikembangkan pada abad ke-19, dan saat ini di awal abad ke-21 jenis bahan ini telah adadisekeliling kita dalam bentuk dan kegunaan yang sangat beragam. Cellulose nitratemerupakan salah satu jenis bahan plastik yang pertama-tama dikembangkan. Bahan iniditemukan oleh Alexander Parkes dipertengahan abad ke-19 dan pertama kali dipamerkanpada suatu Pameran Akbar di London tahun 1862 dalam bentuk sol sepatu dan bola-bolabilliard. Pada tahun 1869 John Wesley Hyatt mengembangkan bahan Cellulose nitrate inilebih lanjut dengan cara mencampurkannya dengan camphor menjadi bahan baru yangkemudian diberi nama Celluloid. Bahan ini menjadi sangat popular digunakan padaproduk-produk sisir rambut, kancing pakaian dan gagang pisau. Pada era awal ini, bahan-bahan polimer baru dikembangkan melalui prosesmodifikasi kimiawi dari bahan polimer alami, dimana bahan rayon (di kenal juga sebagaisutera buatan) merupakan contoh yang paling terkenal. Bahan rayon yang tergolongsebagai bahan semi-sintetik ini dibuat dari bahan dasar selulosa yang dimodifikasi secarakimiawi dan hingga saat ini masih digunakan pada produk-produk karpet, pakaian dandapat pula diproses menjadi lembaran yang tansparan (cellophane).Salah satu bahansintetik yang pertama kali dikembangkan adalah Bakelite, yang ditemukan pada tahun1909 oleh kimiawan kelahiran Belgia Leo Baekeland (yang telah memperoleh banyaksukses dengan penemuannya mengenai kertas foto sennsitif cahaya), dan dikenalkomersial sebagai bakelit. Sampai dekade 1920-an bakelit merupakan salah satu jenis dariproduk-produk konsumsi yang dipakai luas, dan penemuannya meraih visibilitas yangpaling mewah. Bakelite adalah bahan yang saat ini popular dengan nama Phenolformaldehyde, dibuat dari phenol dan formaldehyde yang menghasilkan bahan polimerdengan sifat-sifat keras, ringan, kuat, tahan panas, dapat dicetak dan merupakan isolatorlistrik yang sangat baik, dan karenanya bahan ini banyak dipakai dalam berbagai aplikasi 5
  • 6. di industri listrik. Bahan plastik terus mengalami perkembangan sepanjang tahun 1920-andan 1930-an. Polimer-polimer lainnya khususnya cat alkid (polyester) dan karet polibutadiena,sekitar waktu itu juga diperkenalakan. Namun mesipun tercapai sukses-sikses komersialseperti di atas, kebanyakan ilmuan tidakn memiliki konsep yang jelas mengenai strukturpolimer. Teori yang berlaku saat ini adalah bahwa polimer merupakan kumpuln darimolekul-molekul kecil, sangat menyerupai koloid, tetapi terkait berkait bersama melaluisuatu gaya sekunder yang misterius. Teori kumpulan atau penggabungan ini akhirnya memberikan jalan, tanpasedikitpun hambatan, keteori seorang kimiawan Jerman Hermann Staudinger, yangmempertalikan sifat-sifat berharga dari polimer dengan gaya-gaya antar molekul biasaantara molekul-molekul yang mempunyai berat molekul sangat tinggi. HermannStaudinger (23 Maret 1881 – 8 September 1965) adalah seorang kimiawan Jerman yangmenunjukkan adanya makromolekul yang disebutnya sebagai polimer. Ia merupakanpemenang Nobel Kimia tahun 1953. Ia juga dikenal akan penemuan ketena dan reaksiStaudinger. Ketena adalah kelompok senyawa organik yang mengikuti rumus R2C=C=O.Hermann Staudinger adalah pelopor dalam penelitian ketena. Ketena yang palingsederhana adalah ketika kedua gugus R merupakan atom hidrogen, dan nama ketena jugadapat merujuk kepada senyawa ini. Selama masa ini, Staudinger adalah seorang praktikuskimia organik yang utama, yang sudah menjadi ilmu yang luar biasa dihormati, dipimpinoleh para kimiawan seperti Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer, Hermann EmilFischer, dan Richard Martin Willstätter. Dari tahun 1914, kimia organik telah menemukanlebih dari 100.000 senyawa sintesis yang digunakan dalam berbagai bidang, teramsukpewarna dan farmasi. Meski belum berusia 40 tahun, Staudinger dianggap sebagaikimiawan organik terkenal. Selama 1920-an, Staudinger memutuskan untukmeninggalkan persinggahan kimia organik yang prestisius ke ilmu polimer. Semangatrintisan Staudinger mengantarkannya melepaskan diri dari pemikiran kimiawan organiktradisional dan mengembangkan gagasan baru dan revolusioner. Pada tahun 1926, ia ditunjuk ke sebuah kedudukan di Universitas Albert LudwigsFreiburg, di mana ia mencurahkan semua usahanya untuk mendirikan danmengembangkan batas-batas ilmu polimer. Topik penelitiannya termasuk karet alami,selulosa, dan polimer sintesis seperti polioksimetilena, polistirena, dan polietilena oksida,yang dianggap Staudinger sebagai sistem contoh bagi biopolimer yang lebih kompleks.Seperti membuat polimer sintesis, Staudinger mencoba menentukan berat molekul 6
  • 7. polimer dengan menggunakan analisis kelompok akhir, mengukur viskositas larutanpolimer, dan menggunakan analisis mikroskop elektron. Hermann Staudinger selalu memelihara hubungan dekat dengan industri untukmendapatkan dana bagi penelitiannya dan bertindak sebagai penasihat teknis bagiperusahaan yang tertarik dalam plastik dan karet. Selama bertahun-tahun, "Förderverein"(perkumpulan pendukung) Lembaga Kimia Makromolekul menghubungkan manajer risetsejumlah perusahaan yang mendukung riset polimer di Freiburg im Breisgau. Seminarkelompok dalam Staudinger, yang bermula pada tahun 1950, menarik kimiawanakademik dan industri, dan segera menjadi pertemuan polimer terbesar Jerman denganlebih dari 700 peserta selama 1990-an. Saudinger juga memperkenalkan istilah makromolekul. Makromolekul adalahmolekul yang sangat besar. Polimer baik itu alami maupun sintetik merupakanmakromolekul, misalnya hemoglobin. Beberapa senyawa non-polimer juga ada yangtermasuk ke dalam makromolekul, misalnya lipid. Bagaimanapun juga, sistem jaringanatom besar lainnya seperti ikatan kovalen logam tidak dapat dikatakan sebagaimakromolekul. Istilah makromolekul ini pertama kali diperkenalkan oleh pemenanghadiah nobel Hermann Staudinger sekitar tahun 1920-an. Sebagai pengakuan terhadap sumbangannya tersebut, Saudinger memperolehhadiah nobel dalam bidang kimia pada tahun 1953. Pada tahun1930-an, pekerjaan briliandari seorang kimiawan Amerika Wallace Hume Carothers menempatkan teori-teoriSaudinger sebagai dasar eksperimen yang kuat dan membawa perkembangan searakomersial dari karet neoprene tanpa bukti dan sert-serat poliamida (nilon). Wallace HumeCarothers (27 April 1896 - 29 April 1937) adalah seorang kimiawan Amerika Serikat, yangberasal dari perusahaan industri E.I. du Pont de Nemours and Company, dihormati ataspenemuan nilon pada tahun 1935. Perang dunia II membawa perkembangan-perkembangan yang berarti dalam kimiapolimer, teristimewa dengan perkembangan karet sintetis karena daerah-daerah penghasilkaret alam di timur jauh menjadi tidak bisa dimasuki akibat pendudukan oleh negara-negara sekutu. Banyak bahan-bahan plastik yang baru dikembangkan ini kemudiandigunakan pada Perang Dunia II, dan pada tahun 1050-an bahan-bahan ini telah hadir dirumah-rumah dalam berbagai jenis produk. Banyak bahan-bahan plastik yang barudikembangkan ini kemudian digunakan pada Perang Dunia II, dan pada tahun 1050-anbahan-bahan ini telah hadir di rumah-rumah dalam berbagai jenis produk. 7
  • 8. Di antara perkembangan-perkembangan yang berarti pada tahun-tahun sesudahperang adalah penemuan katalis-katalis koordinasi baru untuk menginisiasi reksi-reaksioleh Karl Ziegler di Jerman, dan penerapannya oleh Giulio Natta di Italia dari sistem-sistem baru tersebut ke pengembangan polimer-polimer yang memiliki stereokimiaterkontrol. Pekerjaan mereka telah menciptakan suatu revolusi dalm industri polimer,karena inilah maka polimer-polimer yang disebut stereoregular memiliki sifat-sifatmekanik, yang dalam banyak hal lebih baik daripada sifat-sifat polimer yangnonstereoregular. Polietilen merupakan salah satu jenis polimer yang banyak digunakanuntuk berbagai aplikasi, seperti membuat isolasi kabel listrik, plastik kantong, tanki, bajuanti air, dll. Polietilen merupakan plastik pertama yang produksinya melebihi 1 milyarpound pertahun sejak 1959. Polietilen adalah polimer sintetik yang terdiri dari monomer-monomer molekuletena. Sebelum tahun 1950-an, produksi etilen pada skala industri dilakukan pada tekanantinggi. Penemuan polietilen peretama kali oleh para ahli kimia Inggris di ImperialChemicals Industries (ICI) pada tahun 1932. Polietilen yang ditemukan oleh ahli kimia diICI adalah polietilen bercabang dan bermassa jenis rendah, sehingga polimer tersebutmunjadi sulit meleleh dan kurang padat. Polietilen linier (tidak bercabang) berkepadatantinggi baru diproduksi pada tahun 1950-an dengan metode baru pada tekanan rendah. Pada tahun 1953, Dr. Karl Ziegler melakukan percobaan mencampurkan reagenalkil litium dan organometalik lainnya dengan etilen. Tujuannya untukmempolimerisasikan etilen pada tekanan rendah. Pada awalnya percobaan ini hanyamenghasilkan polietilen dengan jumlah yang sedikit. Pada suatu hari, percobaan ini tidakmenghasilkan polimer sama sekali, tetapi hanya terdapat sebuah dimer etilen. Dr. Zieglerdan timnya kebingungan dengan hasil tersebut. Setelah diselidiki, ternyata penyebabnyaadalah bejana reaksi yang masih kotor akibat lupa dibersihkan pada percobaan yang lain.Bejana tersebut mengandung sedikit senyawa nikel. Dr. Ziegler dan timnya menyelidiki pengaruh nikel dan logam lainnya terhadapreaksi polimerisasi etilen. Beberapa logam lain menunjukan reaksi yang serupa dengankehadiran logam nikel yaitu menginhibisi reaksi polimerisasi etilen. Namun, ada satu halyang mengejutkan senyawa logam klorida (TiCl4) dan senyawa trietil aluminium menjadikombinasi katalis yang sangat efektif untuk polimerisasi etilen. Polietilen yang dihasilkanmempunyai massa molekul yang tinggi, titik leleh tinggi, dan linier. Polietilen linier inidapat digunakan untuk keperluan yang lebih luas, seperti perkakas rumah tangga, gelas,piring, dll. 8
  • 9. Berkat karya penemuannya, Karl Ziegler dianugerahi hadiah nobel kimia padatahun 1963 bersama Prof. Giulio Natta yang mengembangkan katalis Ziegler lebih lanjutuntuk reaksi-reaksi polimerisasi lainnya. Salah satu prinsip yang disampaikan Ziegleradalah ’Selalu memperhatikan perkembangan-perkembangan tak terduga dan janganmengabaikan fenomena baru meskipun tidak ada hubungannya dengan proyek utama’.Betapa pentingnya penemuan-penemuan mereka, sehingga pada athun 1963 Zigler danNatta bersama-sama memperoleh hadiah nobel kimia. Sama juga bobotnya adalah karyaPaul Flory (hadiah nobel 1974), yang mempelopori suatu dasar kuntitatif untuk sifat-sifatpolimer, apakah itu berupa sifat-sifat makromolekul dalam larutan atau dalam badanpolimer atau fenomena kimia seperti pengikat silangan dan transfer rantai. Pekerjaan dengan polimer ini dimulai pada polyacetilen. Polimer banyak dipelajarikarena struktur, sifat dan mekanismenya yang unik dan atraktif. Penemuan polimer yangdapat menghantarkan arus listrik, dikenal dengan polimer konduktif pada pertengahantahun 1970-an dan telah melahirkan penelitian yang intensif yang menunjukkan sifat-sifatelektrik pada polimer yang berkisar dari insulating (tidak dapat menghantar), semikonduktif sampai konduktif. Material jenis baru yang bersifat semikonduktif dankonduktif ini dapat disebut gabungan sifat-sifat elektrik dan optic semikonduktoranorganik dengan polimer yang memiliki kelenturan mekanis. Karena semua polimer sintesis dipreparasi melalui monomer-monomer yangterikat bersama, maka beberapa untit kimia akan berulang kembali terus-menerus. Unitdemikian ditulis dalam (siku) dan dianggap sebagai unit ulang. Unit-unitn ulang yangterjadi seperti [CH2] dan [CF2], tetapi unit-unit ulang leih lazim ditegaskan dengan istiloahstruktur monomer, sedangkan unit-unit ulang paling kecil direferensikan sebagai unitdasar (unit monomer). Saat ini manusia sudah memasuki Era Plastik, dimana pada 50 tahun terakhirvolume produksi plastik dunia telah meningkat secara luar biasa, sementara itu tingkatkonsumsi bahan plastik telah meningkat dari sekitar satu juta ton pada tahun 1939menjadi lebih dari 120 juta ton pada tahun 1994. Dewasa ini bahan plastic telah banyakmenggantikan bahan-bahan tradisional seperti kayu, logam, gelas, kulit, kertas dan karetkarena bahan plastic bias lebih ringan, lebih kuat, lebih tahan karat, lebih tahan terhadapiklim dan merupakan isolator listrik yang sangat baik. Bahan plastik sangat mudahdibentuk menjadi berbagai produk dengan menggunakan mesin cetak dan mesin ekstrusi.Sifat-sifatnya yang unggul dan kemudahan pemrosesannya seringkali menjadikan plastiksebagai bahan yang paling ekonomis untuk digunakan dalam berbagai keperluan. Kini 9
  • 10. bahan plastik digunakan dalam berbagai industri dan bisnis. Bahan ini telah memenuhirumah-rumah kita, sekolah-sekolah, rumah sakit dan bahkan bahan ini ada dalam pakaianyang kita kenakan sehari-hari. Banyak dari nama-nama bahan plastik telah menjadiistilah-istilah yang familiar dalam kehidupan sehari-hari: nylon, polyester, dan PVC,misalnya. Dari para ahli kimia diatas, muncullah konsep polimer yang terangkum dalamKimia Polimer. Sampai saat ini konsep polimer semakin berkembang dengan semakinmajunya teknologi. Dan konsep polimer banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhanmanusia ssuai dengan fungsinya. Dalam tahun-tahun terakhir ini sejumlah kemajuanpenting dalam sains polimer. Contoh-contohnya: Polimer yang memiliki kestabilan termal dan oksidasi istimewa, dipakai dalamaplikasi-aplikasi aerospace berkinerja tinggi. Plastik-plastik teknik, polimer yang dirancang untuk menggantikan logam. Serataromatik berkekuatan tinggi, yang didasarkan pada teknologi Kristal cair, digunakandalam berbagai aplikasi dari mulai kawat ban sampai kabel-kabel untuk menjangkarkanplatform-platform pemboran minyak lepas pantai. Polimer tak dapat nyala, termasuk beberapa yang memancarkan asap beracundalam jumlah minimum. Polimer-polimer dapat urai, yang tidak hanya membantumengurangi volume sampah plastic yang menyesakan pandangan tetapi jugamemungkinkan terkendealinya penyebaran obat-obatan atau bahan kimia pertanian Polimer untuk aplikasi-aplikasi medis yang berspektrum luas, mulia dari jahitanbedah dapat urai sampai ke organ-organ buatan. Polimer konduktif , polimer-polimeryang memperlihatkan konduktivitas listrik yang sebanding dengan konduktivitas logam-logam. Polimer yang digunakan sebagai zat bantu tak larut untuk katalis-katalis atauuntuk sintesis protein otomat atau asam nukleat (Bruce Merrifiekd, yang mempeloporisintesis protein berfasa padat, menerima Hadah Nobel Kimia tahun 1984). Setelahmengetahui kata polimer pertama kali yang digunakan oleh kimiawan Swedia, Berzeliuspada tahun 1833 dan terus menerus berkembang konsepnya sesuai dengan kebutuhanmanusia.Tatanama dan Proses Polimerisasi 10
  • 11. • Tata Nama (Nomenklatur) Jumlah yang sangat besar dari struktur polimer menuntut adanya sistem tata namayang masuk akal. Berikut ini adalah aturan pemberian nama polimer vinil yangdidasarkan atas nama monomer (nama sumber atau umum), taktisitas dan isomer :• Nama monomer satu kata : Ditandai dengan melekatkan awalan poli pada nama monomer Contoh : Polistirena CH2 CH polietilena CH2CH2 Politetrafluoroetilena CF2CF2 (teflon, merk dari du Pont)• Nama monomer lebih dari satu kata atau didahului sebuah huruf atau angka Nama monomer diletakkan dalam kurung diawali poliContoh : Poli(asam akrilat) CH2CH CO2H CH3 Poli(α-metil stirena) CH2C CH2CH Poli(1-pentena) CH2CH2CH3 11
  • 12. • Untuk taktisitas polimer - diawali huruf i untuk isotaktik atau s (sindiotaktik) sebelum poli Contoh : i-polistirena (polimer polistirena dengan taktisitas isotaktik)• Untuk isomer struktural dan geometrik - Ditunjukkan dengan menggunakan awalan cis atau trans dan 1,2- atau 1,4- sebelum poli Contoh : trans-1,4-poli(1,3-butadiena) IUPAC merekomendasikan nama polimer diturunkan dari struktur unit dasar, atauunit ulang konstitusi (CRU singkatan dari constitutional repeating unit) melalui tahapansebagai berikut : 1. Pengidentifikasian unit struktural terkecil (CRU) 2. Sub unit CRU ditetapkan prioritasnya berdasarkan titik pengikatan dan ditulis prioritasnya menurun dari kiri ke kanan (lihat penulisan nama polistirena) CH CH2 3. Substituen-substituen diberi nomor dari kiri ke kanan 4. Nama CRU diletakkan dalam kurung biasa (atau kurung siku dan kurung biasa kalau perlu), dan diawali dengan poli Tabel 1.3 Contoh pemberian beberapa nama polimer menurut sumber monomernya dan IUPAC Nama Sumber Nama IUPAC Polietilena Poli(metilena) Politetrafluoroetilena Poli(difluorometilena) 12
  • 13. Polistirena Poli(1-feniletilena) Poli(asam akrilat) Poli(1-karboksilatoetilena) Poli(α-metilstirena) Poli(1-metil-1-feniletilena) Poli(1-pentena) Poli[1-(1-propil)etilena] Untuk tata nama polimer non vinil seperti polimer kondensasi umumnya lebihrumit darpada polimer vinil. Polimer polimer ini biasanya dinamai sesuai denganmonomer mula-mula atau gugus fungsional dari unit ulangan.Contoh : nylon, umumnya disebut nylon-6,6 (66 atau 6/6), lebih deskriptif disebutpoli(heksametilen adipamida) yang menunjukkan poliamidasi heksametilendiamin(disebut juga 1,6-heksan diamin) dengan asam adipat. Lihat gambar berikut n HO - C - (CH2)4 - C - OH + n H2N - (CH2)6 - NH2 asam adipat heksametilediamin O O C - (CH2)4 - C - NH - (CH2)6 - NH n nylon-6,6 Mengikuti rekomendasi IUPAC, kopolimer (polimer yang diturunkan dari lebihsatu jenis monomer) dinamai dengan cara menggabungkan istilah konektif yang ditulismiring antara nama nama monomer yang dimasukkan dalam kurung atau antara dua ataulebih nama polimer. Istilah konektif menandai jenis kopolimer sebagaimana enam kelaskopolimer yang ditunjukkan dalam tabel 1.4 berikut Tabel 1.4 Berbagai jenis kopolimer Jenis kopolimer Konektif Contoh Tak dikhususkan -co- Poli[stirena-co-(metil metakrilat)] Statistik -stat- Poli(stirena-stat-butadiena) Random/acak -ran- Poli[etilen-ran-(vinil asetat)] Alternating (bergantian) -alt- Poli(stirena-alt-(maleat anhidrida)] Blok -blok- Polistirena-blok-polibutadiena Graft (cangkok/tempel) -graft- Polibutadiena-graft-polistirena • Proses Polimerisasi 13
  • 14. Polimerisasi kondensasi adalah polimerisasi yang disertai dengan pembentukanmolekul kecil (H2O, NH3).Contoh : Alkohol + asam ester + air HOCH2CH2OH + HOC - (CH2)4COH H2O + O O Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatanrangkap diikuti oleh adisi monomer.Contoh : H n H2C = CH CH2 C n Cl Cl vinilklorida polivinilklorida (PVC)Klasifikasi Polimer atau jenis-jenis polimer Polimer dapat diklasifikasikan atas dasar asalnya (sumbernya), dan strukturnya.a. Asal atau sumbernya 1. Polimer Alam :  tumbuhan : karet alam, selulosa  hewan : wool, sutera  mineral 2. Polimer Sintetik :  hasil polimerisasi kondensasi  hasil polimerisasi adisi 14
  • 15. b. Struktur Berdasarkan strukturnya polimer dibedakan atas : 1. Polimer linear Polimer linear terdiri dari rantai panjang atom-atom skeletal yang dapat mengikatgugus substituen. Polimer ini biasanya dapat larut dalam beberapa pelarut, dan dalamkeadaan padat pada temperatur normal. Polimer ini terdapat sebagai elastomer, bahanyang fleksibel (lentur) atau termoplastik seperti gelas). Rantai utama linearContoh : Polietilena, poli(vinil klorida) atau PVC, poli(metil metakrilat) (juga dikenalsebagai PMMA, Lucite, Plexiglas, atau perspex), poliakrilonitril (orlon atau creslan) dannylon 6. 2. Polimer bercabang Polimer bercabang dapat divisualisasi sebagai polimer linear dengan percabanganpada struktur dasar yang sama sebagai rantai utama. Struktur polimer bercabangdiilustrasikan sebagai berikut Rantai utama (terdiri dari atom-atom skeletal) 15
  • 16. 3. Polimer jaringan tiga dimensi (three-dimension network) Polimer jaringan tiga dimensi adalah polimer dengan ikatan kimianya terdapatantara rantai, seperti digambarkan pada gambar berikut. Bahan ini biasanya di”swell”(digembungkan) oleh pelarut tetapi tidak sampai larut. Ketaklarutan ini dapat digunakansebagai kriteria dari struktur jaringan. Makin besar persen sambung-silang (cross-links)makin kecil jumlah penggembungannya (swelling). Jika derajat sambung-silang cukuptinggi, polimer dapat menjadi kaku, titik leleh tinggi, padat yang tak dapat digembungkan,misalnya intan (diamond). Ikatan kimiaPolimer linear dan bercabang memiliki sifat : 1. Lentur 2. Berat Molekul relatif kecil 3. TermoplastikKopolimer Kopolimer adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih monomer yangberlainan. Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer yang terbentuk dari monomer pertama(A) dan monomer ke dua (B).Jenis kopolimer : 1. Kopolimer blok 16
  • 17. Kopolimer blok mengandung blok dari satu monomer yang dihubungkan dengan blok monomer yang lain. Kopolimer blok biasanya terbentuk melalui proses polimerisasi ionik. Untuk polimer ini, dua sifat fisik yang khas yang dimiliki dua homopolimer tetap terjaga. -A-A-A-A-A----------B-B-B-B-B- A B n Poli(A-b-B) m 2. Kopolimer graft (tempel/cangkok) Kopolimer graft biasanya dibuat dengan mengikatkan bersama dua polimer yang berbeda. Untuk contoh, homopolimer yang diturunkan dari monomer A dapat diinduksi untuk bereaksi dengan homopolimer yang diturunkan dari monomer B untuk menghasilkan kopolimer graft, yang ditunjukkan pada gambar berikut A A A A A A B B Poli(A-g-B) B B B B B B BPerkembangan selanjutnya ada yang berbentuk kopolimer sisir (comb copolymer) danbintang (star copolymer). A A A A A A B A A A B kopolimer sisir kopolimer bintang 17
  • 18. 3. Kopolimer bergantian (alternating) Kopolimer yang teratur yang mengandung sequensial (deretan) bergantian dua unit monomer. Polimerisasi olefin yang terjadi lewat mekanisme jenis ionik dapat menghasilkan kopolimer jenis ini. A B A B Poli(A-alt-B) 4. Kopolimer Acak Dalam kopolimer acak, tidak ada sequensial yang teratur. Kopolimer acak sering terbentuk jika jenis monomer olefin mengalami kopolimerisasi lewat proses jenis radikal bebas. Sifat kopolimer acak sungguh berbeda dari homopolimernya. A B A B B A B poli(A-co-B)Polimer Organik Polimer merupakan obyek kajian yang menarik dan sekaligus rumit. Karena itusering dilakukan penggolongan polimer untuk mempermudah mempelajarinya. Tigamacam cara penggolongan polimer adalah berdasarkan sumbernya, keseragamanmonomernya, dan proses polimerisasinya. Selain itu juga dikenal cara-cara penggolonganlainnya, misalnya atas dasar pola rantainya, konfigurasinya, reaksinya terhadap panas,atau atas dasar pemakaiannya. Penggunaan polimer tergantung pada sifat-sifatnya, dan sifat-sifat tersebutditentukan oleh struktur serta massa molekulnya. Tiga faktor utama (dalam kaitannyadengan struktur) yang menentukan sifat polimer adalah komposisi kimiawi, pola rantai,dan penjajaran rantai-rantai polimer dalam produk akhir. Faktor-faktor ini antara lainmenentukan titik lebur, kekuatan, kelenturan, kelarutan, serta reaksi polimer terhadappanas, sedangkan massa molekul polimer menentukan kelarutan polimer, ketercetakandan kekentalan larutan (lelehan) polimer. Pemahaman tentang hubungan antara sifat danstruktur ini, serta kemampuan membangun struktur polimer sesuai dengan sifat-sifat yangdiinginkan, merupakan modal penting bagi pengembangan industri polimer. 18
  • 19. Kelompok polimer sintesis: 1. Berdasarkan Jenis reaksi polimerisasi, yaitu:  Polimer Adisi : Terbentuk dari reaksi polimerisasi adisi  Polimer Kondensasi : Terbentuk dari reaksi polimerisasi kondensasi 1. Berdasarkan Jenis monomer penyusun, yaitu:  Homopolimer : Terdiri dari monomer-monomer sejenis  Kopolimer : Terdiri dari setidaknya 2 jenis monomer 2. Berdasarkan Sifat karakteristik, yaitu:  Termoplas : Lunak jika dipanaskan, dapat dicetak kembali menjadi bentuk lain  Termoset : Mempunyai bentuk permanen dan tidak jadi lunak jika dipanaskan  Elastomer: Elastis, dapat mulur jika ditarik dan dapat kembali lagi ke bentuk awal JENIS REAKSI POLIMERISASIa. POLIMERISASI ADISITerbentuk dari penggabungan monomer-monomer melalui reaksi adisi yang melibatkanikatan rangkap.b. Polimerisasi Kondensasi 19
  • 20. Terbentuk dari penggabungan monomer-monomer melalui reaksi kondensasi di manadilepaskan molekul kecil, seperti H2O, HCl, CH3OH.Sifat-sifat Polimer Organik • Polimer Alam: Mudah dirombak/ diuraikan oleh mikroorganisme • Polimer Sintetik: Sukar diuraikan oleh mikroorganisme, Sifatnya ditentukan oleh strukturnya (Panjang rantai, Gaya antar molekul, Percabangan, Ikatan silang antar rantai molekul).Contoh-contoh Polimer Organik Polimer yang berasal dari alam atau polimer organik misalnya: karet alam,sellulosa, protein. Sedangkan yang termasuk polimer anorganik atau polimer sitetismisalnya: PVC dan teflon. Para ahli kimia telah berhasil menggali pengetahuan yangberguna bagi sistesis polimer untuk memenuhi berbagai tujuan dan hal ini menyebabkanindustri polimer berkembang dengan pesat di abad ini. Hal ini ditandai dengan semakinmerambahnya polimer-polimer sintetik dalam berbagai segi kehidupan.Secara detail dapat dijelaskan contoh-contoh polimer organic seperti yang dibawah ini:1. Plastik Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik. Merekaterbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan bisa juga terdiri dari zatlain untuk meningkatkan performa atau ekonomi. Ada beberapa polimer alami yang 20
  • 21. termasuk plastik. Plastik dapt dibentuk menjadi film atau fiber sintetik. Nama ini berasaldari fakta bahwa banyak dari mereka "malleable", memiliki properti keplastikan. Plastikdidesain dengan varias yang sangat banyak dalam properti yang dapat menoleransi panas,keras, "reliency" dan lain-lain. Digabungkan dengan kemampuan adaptasinya, komposisiyang umum dan beratnya yang ringan memastikan plastik digunakan hampir di seluruhbidang industri.Pellet atau bijih plastik yang siap diproses lebih lanjut (injection molding,ekstrusi, dll). Plastik dapat juga menuju ke setiap barang yang memiliki karakter yang deformasiatau gagal karena shear stress-lihat keplastikan (fisika) dan ductile.Plastik dapatdikategorisasikan dengan banyak cara tapi paling umum dengan melihat tulang-belakangpolimernya (vinyl{chloride}, polyethylene, acrylic, silicone, urethane, dll.). Klasifikasilainnya juga umum.Plastik adalah polimer; rantai-panjang atom mengikat satu sama lain.Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer". Plastik yangumum terdiri dari polimer karbon saja atau dengan oksigen, nitrogen, chlorine ataubelerang di tulang belakang. (beberapa minat komersial juga berdasar silikon).  Jenis Plastik Sifat fisikanya o Termoplastik. Merupakan jenis plastik yang bisa didaur-ulang/dicetak lagi dengan proses pemanasan ulang. Contoh: polietilen (PE), polistiren (PS), ABS, polikarbonat (PC) o Termoset. Merupakan jenis plastik yang tidak bisa didaur-ulang/dicetak lagi. Pemanasan ulang akan menyebabkan kerusakan molekul-molekulnya. Contoh: resin epoksi, bakelit, resin melamin, urea-formaldehida. • Kinerja dan penggunaanya o Plastik komoditas  sifat mekanik tidak terlalu bagus  tidak tahan panas  Contohnya: PE, PS, ABS, PMMA, SAN 21
  • 22.  Aplikasi: barang-barang elektronik, pembungkus makanan, botol minuman o Plastik teknik  Tahan panas, temperatur operasi di atas 100 °C  Sifat mekanik bagus  Contohnya: PA, POM, PC, PBT  Aplikasi: komponen otomotif dan elektronik o Plastik teknik khusus  Temperatur operasi di atas 150 °C  Sifat mekanik sangat bagus (kekuatan tarik di atas 500 Kgf/cm²)  Contohnya: PSF, PES, PAI, PAR  Aplikasi: komponen pesawat • Berdasarkan jumlah rantai karbonnya o 1 ~ 4 Gas (LPG, LNG) o 5 ~ 11 Cair (bensin) o 9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah o 16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk) o 25 ~ 30 Padat (parafin, lilin) o 1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen, dll) • • Berdasarkan sumbernya o Polimer alami : kayu, kulit binatang, kapas, karet alam, rambut o Polimer sintetis:  Tidak terdapat secara alami: nylon, poliester, polipropilen, polistiren  Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet sintetis  Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid, cellophane (bahan dasarnya dari selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya).  Proses manufaktur plastik• Injection moldingBijih plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanasdiinjeksikan ke dalam cetakan. 22
  • 23. • EkstrusiBijih plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanassecara kontinyu ditekan melalui sebuah orifice sehingga menghasilkan penampang yangkontinyu.• ThermoformingLembaran plastik yang dipanaskan ditekan ke dalam suatu cetakan.• Blow moldingBijih plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanassecara kontinyu diekstrusi membentuk pipa (parison) kemudian ditiup di dalam cetakan.2. Teflon Nama Teflon merupakan nama dagang nama ilmiahnya adalah politetrafluoroetilena(PTFE) dihasilkan dari proses polimerisasi adisi turunan etilen ( tetrafluoroetilena) (CF2 =CF2), tahan terhadap bahan kimia, panas dan sangat licin. Penggunaan teflon sebagaipelapis barang yang panas seperti tangki di pabrik kimia, pelapis panci dan kuali antilengket di dapur serta pelapis dasar setrika. Teflon merupakan lapisan tipis yang sangattahan panas dan tahan terhadap bahan kimia. Umumnya digunakan untuk melapisi wajan(panci anti lengket), pelapis tangki di pabrik kimia, pipa anti patah, dan kabel listrik.3. Pembuatan Elektrode Poli-(O-Fenilen Vinilena) dan Penggunaannya pada Baterai Organik yang Dapat Diisi Kembali Konduktivitas polimer terkonjugasi diperoleh setelah polimer tersebut didop dengansuatu unsur (ion-ion) sehingga dapat membentuk delokalisasi awan elektron di sepanjangrantai polimernya (soliton). Dalam pembuatan polimer ini diperlukan bahan dasar yangsangat sulit diperoleh di pasaran. Untuk mengatasi hal tersebut sekaligus memodifikasipolimer terkonjugasi yang sudah ada maka dilakukan sintesis poli-(O-fenilen vinilena),disingkat OPV. Polimer ini merupakan isomer dari polimer PPV. Penelitian berlangsung 23
  • 24. dalam dua tahap; pada tahap pertama disintesis polimer OPV dilanjutkan penelitian tahapkedua yakni simulasi baterai rechargeable dengan menggunakan polimer OPV sebagaielektrode. Bahan dasar untuk polimerisasi ialah klorometilbenzaldehida untuk polime-risasiGrignard dan o-tolualdehida untuk polimerisasi kondensasi, sedangkan monomerdisintesis melalui reaksi Reimer-Tiemann. Polimerisasi anionik dari pereaksi Grignardatau o-metilbenzaldehida dilaksanakan dalam kondisi refluks. Larutan pekat polimerdiperoleh dari ekstrak dalam pelarut diklorometana. Lapisan polimer di atas logamdicetak dari larutan pekat polimer OPV pada suhu 200oC. Identifikasi polimer OPVmeliputi analisis difraksi sinar X, resonans magnetik inti (NMR), dan inframerahtertransformasi Fourier (FTIR), resistivitas, dan kelarutan. OPV sebagai elektrode padaprototipe baterai sekunder yang dapat diisi kembali diuji dengan metode Nigrey et al.dengan modifikasi. Dalam proses doping digunakan larutan ZnCl2 dan AlCl3 dalampelarut propilena karbonat atau air. OPV dilapiskan pada permukaan elektrode karbonatau platina dengan cara penuangan pada suhu 120-200oC dengan aliran gas nitrogen.Sifat charge-discharge diamati menggunakan sistem baterai (+)Pt(OPV)/elektrolit/Al atau Zn(-) dan (+)C(OPV)/elektrolit/Al atau Zn(-) dengan arus tetap sebesar 40 Am/cm2.Sel berukuran 5 cm x 5 cm x 2 cm dengan volume elektrolit sekitar 10 ml. Perubahanpotensial dipantau dengan komputer melalui interface Cassy-E-LeyBold. Monometer klorometilbenzaldehida telah mengalami hidrasi oleh molekul airmembentuk hidroksimetilbenzaldehida yang ditunjukkan oleh spektrum gas kromatografi-spektrometer massa pada m/e 135/136, 107, 91, dan 77. Indeks bias 1.4899 dan bobotjenis 0.9460. Spektrum FT-IR menunjukkan adanya campuran dari isomer orto, meta, danpara. Demikian pula, polimer OPV (reaksi Grignard) menunjukkan adanya campurangeometri trans dan cis dengan nisbah 3:2, sedangkan polimer OPV dari proses kondensasimenunjukkan nisbah trans:cis 4:5. Cetakan polimer OPV cenderung berwarna cokelatkekuningan sampai gelap dengan kesan mengkilap. Pada spektrum NMR terlihat adanyapergeseran kimia di sekitar 2.5 ppm sehingga mungkin polimer OPV ini sebagian masihbelum terhidrasi sempurna. Tidak adanya pita serapan pada spektrum difraksi sinar Xmenunjukkan bahwa polimer OPV bersifat amorf. Polimer-polimer tersebut praktis larutdalam pelarut nonpolar. Resistans polimer OPV sangat tinggi, yaitu sekitar 20 x 104 ohm 24
  • 25. dan energi celah 0.138 eV untuk polimer OPV hasil reaksi Grignard, sedangkan polimerOPV hasil kondensasi mempunyai resistans 21.18 ohm dan energi celahnya 0.695 eV. Prototipe baterai sekunder yang ditunjukkan oleh sistem (+) Pt (OPV)/ZnCl2 0.3M:H2O/Zn (-) cukup baik karena potensial discharge maksimum 1 volt dan minimum 0.2volt pada siklus pertama selama 60 menit dengan kapasitas rata-rata sekitar 0.166-0.9 Ah/kg. Efisiensi energi di atas 100% di sekitar pelepasan 10 menit pertama kemudian turunhampir 40%-nya dengan potensial rata-rata 0.2 volt. Penelitian ini masih perludikembangkan lebih lanjut untuk memperoleh system baterai organik yang menggunakanlapisan OPV dengan kapasitas yang lebih efektif.4. Lampu dioda dari hibridisasi benang nano seng oksida (ZnO) dengan polimer organik Perkembangan teknologi lampu dioda (LED) menggunakan bahan inorganik yangfleksibel dan lentur telah mampu direalisasikan dengan menggunakan ZnO yangberbentuk benang nano yang bertindak sebagai komponen optis.Diawali oleh emisi sinarultra violet(uv) dengan panjang gelombang 393 nm dari benang nano ZnO, para penelitikini telah menemukan spectrum yang berada pada rentang cahaya tampak hinggamendekati sinar infra merah (500-1100 nm) mampu dihasilkan oleh LED yangberbasiskan benang nano dari ZnO. Gambar 1. Diagram dari struktur LED berbasis benang nano pada substrate plastic Penemuan ini di pelopori oleh Prof. Rolf Könenkamp dari Portland State University in Oregon. Hasil penemuannya melaporkan bahwa LED 25
  • 26. dari bahan inorganik diprediksikan menjadi alternative masa depan untuk menggantikan semua perangkat elektronik dan photonic dari bahan organic. Struktur dari divais LED berbasiskan benang nano yang lentur dapat di lihat padagambar 1. Dari gambar tersebut benang nano ZnO ditumbuhkan diatas substratepolyethylene terephtalate (bahan plastic) yang telah dilapisi oleh indium tin okside (ITO).Kristal tunggal benang nano tersebut ditumbuhkan dengan metode elektrodeposisi dengantemperature 80oC di atas ITO. Proses penumbuhan kira-kira memakan waktu satu jamdengan arah tumbuh vertical dan m danµhomogeny. Dari hasil karakterisasi, panjangbenang nano rata-rata 2 diameter 70-120 nm. Lalu benang-benang nano tersebut di lapisidengan lapisan tipis polysterene sebagai isolator yang mengisi tiap celah diantara benang-benang nano. Lapisan tipis polysterene melapisi benang nano dengan ketebalan kira-kira10 nm. Proses pengisian celah atau pelapisan benang-benang nano tersebut menggunakanmetode spin coating. Lalu bagian atas dilapisi pula menggunakan poly(3,4-ethylene-dioxythiophene) poly(styrenesulfonate), PEDOT/PSS, selanjutnya dilapisi emas (sebagaikontak Ohmic) yang berperan sebagai anoda (elektroda positif).  Gambar 2. Benang-benang nano ZnO yang berada dilapisi oleh lapisan tipis polystyrene Dari penelitian lebih lanjut, ternyata benang-benang nano ZnO tersebut melekatsangat kuat diatas substrate meskipun dibengkokan dengan jari-jari kelengkungan <10μm.Dari sisi intensitas cahaya yang diemisikan, LED benang nano yang berada diatas 26
  • 27. substrate plastic memancarkan cahaya dengan intensitas lebih rendah dibandingkan diatassubstrate gelas. Namun demikian distribusi spectrum cahaya yang teramati darielektroluminisensi memiliki kemiripan yaitu berada di rentang cahaya tampak.Penemuanini mengindikasikan bahwa hibridisasi teknologi nano dengan polimer organic memilikipotensi untuk dikembangkan dalam ranah aplikasi optoelektronika di masa depan. 5. Karet Karet alam atau karet mentah memiliki sifat fleksibel, harganya relative ringan tapidaya sambung dan daya rekat jauh lebih rendah disbanding karet sintesis bila dibuatperekat. Karet alam tidak bisa dipakai untuk penyambung plastic. Perekat yang dipakaidan terbuat dari karet sintesis atau karet alam tidak tahan terhadap bahan pelarut minyakbahan oksidasi dan sinar ultraviolet, mudah sekali rusak bila terkena panas. Tahanterhadap panas pada suhu 35-40 derajat Celsius sebelum divulkanisasi, jika divulkanisasitahan terhadap panas 70 derajat Celsius. Karet alam larut dengan baik pada pelaruthidrokarbon.Perekat ini berguna untuk benda ringan seperti kain karet busa yangmengelupas pada beban 3kilogram/cm2 pada suhu kamar. Karet nitril karboksil adalah karet yang mengandung gugus asam karboksilat. Perekatyang dibuat dari bahan ini tidak saja memiliki daya rekat yang tinggi terhadap logam tapijuga mempercepat reaksi resinya terhadap senyawa lain yang gunanya member kekuatanadhesive dan kohesif, dan lebih tahan minyak. Karet alam adalah polimer hidrokarbon takjenuh. Senyawa ini secara komersial diperoleh dari getah karet. Struktur kimianyasebagian dijelaskan pada abad ke jika dipanaskan tanpa udara(isoprene). 27
  • 28. Kebanyakan karet memiliki ikatan molekul lebih dari 10000000. Besarnya variasimenurut metode pengolahan. KKaret mentah mengandung kira-kira -1, -2, -3 persen airdan sedikit bahan organic, serta poliisoprena. Penggolongan suatu jenis konvensionaldilakukan dasar-dasar visualisasi atau sifat-sifat yang dapat dilihat oleh mata, misalnya 28
  • 29. warna karet, adanya endapan serta noda-noda lainnya. Sistem penggolongan tersebutsama sekali tidak memberikan informasi tentang sifat-sifat karet teknis dari karetmentahnya (terutama untuk barang-barang jadi karet mentahnya) dan tidak ada hubunganlangsung antara warna gelombung udara dan noda-noda tertentu lainnya dengan sifat-sifatteknis karet yang menjadi persyaratan barang-barang jadi karet yang diproduksi. Polimer alami juga sangat penting untuk kehidupan organisme. Tanpa strukturpolimer alam seperti sellulosa pada tanaman atau protein bahwa konstruksi urat dan otothewan. Hewan tidak hidup serta tanaman tidak dapat berdiri diatasnya tali gravitasi. Kitasemua diciptakan laut, dimana membrane halus kita didukung oleh aliran di dalam air.Enzim tanaman dan hewan bahwa katalis semua reaksi biokimia penting sebagai polimerasam amino. Terakhirnya, dioksiribosanukleat (DNA) merupakan bahan genetic. Warisansemua tanaman dan hewan-hwan adalah polimer asam nukleat. Bentuk polimer datangdari yunani (poly) dan menunjukkan sebuah molekul besar yang dibuat dari banyakbagian makromolekul adalah suatu bentuk sinonim dari polimer. Polimer-polimer dibuatoleh garis bersama molekul sederhana yang disebut dengan monomer (bagian tunggal). 6. Batubara Batubara merupakan sedimen organik, lebih tepatnya merupakan batuan organik,terdiri dari kandungan bermacam-macam pseudomineral. Batubara terbentuk dari sisatumbuhan yang membusuk dan terkumpul dalam suatu daerah dengan kondisi banyak air,biasa disebut rawa-rawa. Kondisi tersebut yang menghambat penguraian menyeluruh darisisa-sisa tumbuhan yang kemudian mengalami proses perubahan menjadi batubara. Selain tumbuhan yang ditemukan bermacam-macam, tingkat kematangan jugabervariasi, karena dipengaruhi oleh kondisi-kondisi lokal. Kondisi lokal ini biasanyakandungan oksigen, tingkat keasaman, dan kehadiran mikroba. Pada umumnya sisa-sisatanaman tersebut dapat berupa pepohonan, ganggang, lumut, bunga, serta tumbuhan yangbiasa hidup di rawa-rawa. Ditemukannya jenis flora yang terdapat pada sebuah lapisanbatubara tergantung pada kondisi iklim setempat. Dalam suatu cebakan yang sama, sifat-sifat analitik yang ditemukan dapat berbeda, selain karena tumbuhan asalnya yangmungkin berbeda, juga karena banyaknya reaksi kimia yang mempengaruhi kematangansuatu batubara. 29
  • 30. Secara umum, setelah sisa tanaman tersebut terkumpul dalam suatu kondisi tertentuyang mendukung (banyak air), pembentukan dari peat (gambut) umumnya terjadi. Dalamhal ini peat tidak dimasukkan sebagai golongan batubara, namun terbentuknya peatmerupakan tahap awal dari terbentuknya batubara. Proses pembentukan batubara sendirisecara singkat dapat didefinisikan sebagai suatu perubahan dari sisa-sisa tumbuhan yangada, mulai dari pembentukan peat (peatifikasi) kemudian lignit dan menjadi berbagaimacam tingkat batubara, disebut juga sebagai proses coalifikasi, yang kemudian berubahmenjadi antrasit. Pembentukan batubara ini sangat menentukan kualitas batubara, dimanaproses yang berlangsung selain melibatkan metamorfosis dari sisa tumbuhan, jugatergantung pada keadaan pada waktu geologi tersebut dan kondisi lokal seperti iklim dantekanan. Jadi pembentukan batubara berlangsung dengan penimbunan akumulasi dari sisatumbuhan yang mengakibatkan perubahan seperti pengayaan unsur karbon, alterasi,pengurangan kandungan air, dalam tahap awal pengaruh dari mikroorganisme jugamemegang peranan yang sangat penting.PENYUSUN BATUBARAKonsep bahwa batubara berasal dari sisa tumbuhan diperkuat dengan ditemukannyacetakan tumbuhan di dalam lapisan batubara. Dalam penyusunannya batubara diperkayadengan berbagai macam polimer organik yang berasal dari antara lain karbohidrat, lignin,dll. Namun komposisi dari polimer-polimer ini bervariasi tergantung pada spesies daritumbuhan penyusunnya.LigninLignin merupakan suatu unsur yang memegang peranan penting dalam merubah susunansisa tumbuhan menjadi batubara. Sementara ini susunan molekul umum dari lignin belumdiketahui dengan pasti, namun susunannya dapat diketahui dari lignin yang terdapat padaberbagai macam jenis tanaman. Sebagai contoh lignin yang terdapat pada rumputmempunyai susunan p-koumaril alkohol yang kompleks. Pada umumnya ligninmerupakan polimer dari satu atau beberapa jenis alkohol.Hingga saat ini, sangat sedikit bukti kuat yang mendukung teori bahwa lignin merupakanunsur organik utama yang menyusun batubara. 30
  • 31. KarbohidratGula atau monosakarida merupakan alkohol polihirik yang mengandung antara limasampai delapan atom karbon. Pada umumnya gula muncul sebagai kombinasi antaragugus karbonil dengan hidroksil yang membentuk siklus hemiketal. Bentuk lainnyamucul sebagai disakarida, trisakarida, ataupun polisakarida. Jenis polisakarida inilah yangumumnya menyusun batubara, karena dalam tumbuhan jenis inilah yang paling banyakmengandung polisakarida (khususnya selulosa) yang kemudian terurai dan membentukbatubara.ProteinProtein merupakan bahan organik yang mengandung nitrogen yang selalu hadir sebagaiprotoplasma dalam sel mahluk hidup. Struktur dari protein pada umumnya adalah rantaiasam amino yang dihubungkan oleh rantai amida. Protein pada tumbuhan umunya munculsebagai steroid, lilin.Material Organik LainResinResin merupakan material yang muncul apabila tumbuhan mengalami luka padabatangnya.TaninTanin umumnya banyak ditemukan pada tumbuhan, khususnya pada bagian batangnya.AlkaloidaAlkaloida merupakan komponen organik penting terakhir yang menyusun batubara.Alkaloida sendiri terdiri dari molekul nitrogen dasar yang muncul dalam bentuk rantai.PorphirinPorphirin merupakan komponen nitrogen yang berdasar atas sistem pyrrole. Porphirinbiasanya terdiri atas suatu struktur siklik yang terdiri atas empat cincin pyrolle yangtergabung dengan jembatan methin. Kandungan unsur porphirin dalam batubara ini telah 31
  • 32. diajukan sebagai marker yang sangat penting untuk mendeterminasi perkembangan dariproses coalifikasi.HidrokarbonUnsur ini terdiri atas bisiklik alkali, hidrokarbon terpentin, dan pigmen kartenoid. Sebagaitambahan, munculnya turunan picene yang mirip dengan sistem aromatik polinuklirdalam ekstrak batubara dijadikan tanda inklusi material sterane-type dalam pembentukanbatubara. Ini menandakan bahwa struktur rangka tetap utuh selama proses pematangan,dan tidak adanya perubahan serta penambahan struktur rangka yang baru.Konstituen Tumbuhan yang Inorganik (Mineral)Selain material organik yang telah dibahas diatas, juga ditemukan adanya materialinorganik yang menyusun batubara. Secara umum mineral ini dapat dibagi menjadi duajenis, yaitu unsur mineral inheren dan unsur mineral eksternal. Unsur mineral inherenadalah material inorganik yang berasal dari tumbuhan yang menyusun bahan organikyang terdapat dalam lapisan batubara. Sedangkan unsur mineral eksternal merupakanunsur yang dibawa dari luar kedalam lapisan batubara, pada umumya jenis inilah yangmenyusun bagian inorganik dalam sebuah lapisan batubara.PROSES PEMBENTUKAN BATUBARAPembentukan batubara pada umumnya dijelaskan dengan asumsi bahwa material tanamanterkumpul dalam suatu periode waktu yang lama, mengalami peluruhan sebagiankemudian hasilnya teralterasi oleh berbagai macam proses kimia dan fisika. Selain itujuga, dinyatakan bahwa proses pembentukan batubara harus ditandai dengan terbentuknyapeat.Pembentukan Lapisan SourceTeori Rawa Peat (Gambut) – AutocthonTeori ini menjelaskan bahwa pembentukan batubara berasal dari akumulasi sisa-sisatanaman yang kemudian tertutup oleh sedimen diatasnya dalam suatu area yang sama.Dan dalam pembentukannya harus mempunyai waktu geologi yang cukup, yangkemudian teralterasi menjadi tahapan batubara yang dimulai dengan terbentuknya peat 32
  • 33. yang kemudian berlanjut dengan berbagai macam kualitas antrasit. Kelemahan dari teoriini adalah tidak mengakomodasi adanya transportasi yang bisa menyebabkan banyaknyakandungan mineral dalam batubara.Teori Transportasi – AllotoctonTeori ini mengungkapkan bahwa pembentukan batubara bukan berasal daridegradasi/peluruhan sisa-sisa tanaman yang insitu dalam sebuah lingkungan rawa peat,melainkan akumulasi dari transportasi material yang terkumpul didalam lingkunganaqueous seperti danau, laut, delta, hutan bakau. Teori ini menjelaskan bahwa terjadiproses yang berbeda untuk setiap jenis batubara yang berbeda pula.Proses Geokimia dan MetamorfosisSetelah terbentuknya lapisan source, maka berlangsunglah berbagai macam proses. Prosespertama adalah diagenesis, berlangsung pada kondisi temperatur dan tekanan yang normaldan juga melibatkan proses biokimia. Hasilnya adalah proses pembentukan batubara akanterjadi, dan bahkan akan terbentuk dalam lapisan itu sendiri. Hasil dari proses awal iniadalah peat, atau material lignit yang lunak. Dalam tahap ini proses biokimiamendominasi, yang mengakibatkan kurangnya kandungan oksigen. Setelah tahapbiokimia ini selesai maka berikutnya prosesnya didominasi oleh proses fisik dan kimiayang ditentukan oleh kondisi temperatur dan tekanan. Temperatur dan tekanan berperanpenting karena kenaikan temperatur akan mempercepat proses reaksi, dan tekananmemungkinkan reaksi terjadi dan menghasilkan unsur-unsur gas. Proses metamorfisme(temperatur dan tekanan) ini terjadi karena penimbunan material pada suatu kedalamantertentu atau karena pergerakan bumi secara terus-menerus didalam waktu dalam skalawaktu geologi.HETEROATOM DALAM BATUBARAHeteroatom dalam batubara bisa berasal dari dalam (sisa-sisa tumbuhan) dan berasal dariluar yang masuk selama terjadinya proses pematangan. Nitrogen pada batubara padaumumnya ditemukan dengan kisaran 0,5 – 1,5 % w/w yang kemungkinan berasal daricairan yang terbentuk selama proses pembentukan batubara. Oksigen pada batubaradengan kandungan 20 – 30 % w/w terdapat pada lignit atau 1,5 – 2,5 % w/w untukantrasit, berasal dari bermacam-macam material penyusun tumbuhan yang terakumulasi 33
  • 34. ataupun berasal dari inklusi oksigen yang terjadi pada saat kontak lapisan source denganoksigen di udara terbuka atau air pada saat terjadinya sedimentasi. Variasi kandungansulfur pada batubara berkisar antara 0,5 – 5 % w/w yang muncul dalam bentuk sulfurorganik dan sulfur inorganik yang umumnya muncul dalam bentuk pirit. Sumber sulfurdalam batubara berasal dari berbagai sumber. Pada batubara dengan kandungan sulfurrendah, sulfurnya berasal material tumbuhan penyusun batubara. Sedangkan untukbatubara dengan kandungan sulfur menengah-tinggi, sulfurnya berasal dari air laut. 34