MAKALAH KIMIA POLIMER
STRUKTUR DAN MORFOLOGI POLIMER Dibuat untuk memenuhi tugas matakuliah Kimia Polimer
Oleh Ratih Dyah Puspitasari NIM. 09612003
JURUSAN ILMU KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 2012
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Polimer merupakan ilmu pengetahuan yang berkembang secara aplikatif. Dalam kehidupan sehari-hari dapat kita jumpai beberapa produk yang terbuat dari polimer seperti kertas, plastik, ban, serat-serat alamiah. Polimer merupaka ilmu yang sangat dinamis. Oleh karena itu sangat dibutuhkan pengetahuan yang baik tentang konsep-konsep dasar polimer guna memahami dan mengembangkan ilmu polimer. Di alam banyak sekali terdapat polimer organik atau polimer alam, tetapi karena perkembangan teknologi yang semakin maju, sekarang ini banyak ditemukan polimer anorganik atau yang biasa disebut polimer sintetik. Polimer yang berasal dari alam atau polimer organik misalnya: karet alam, sellulosa, protein. Sedangkan yang termasuk polimer anorganik atau polimer sitetis misalnya: PVC dan teflon. Para ahli kimia telah berhasil menggali pengetahuan yang berguna bagi sistesis polimer untuk memenuhi berbagai tujuan dan hal ini menyebabkan industri polimer berkembang dengan pesat di abad ini. Hal ini ditandai dengan semakin merambahnya polimer-polimer sintetik dalam berbagai segi kehidupan. Polimer merupakan obyek kajian yang menarik dan sekaligus rumit. Karena itu sering dilakukan penggolongan polimer untuk mempermudah mempelajarinya. Tiga macam cara penggolongan polimer adalah berdasarkan sumbernya, keseragaman monomernya, dan proses polimerisasinya. Selain itu juga dikenal cara-cara penggolongan lainnya, misalnya atas dasar pola rantainya, konfigurasinya, reaksinya terhadap panas, atau atas dasar pemakaiannya. Penggunaan polimer tergantung pada sifat-sifatnya, dan sifatsifat tersebut ditentukan oleh struktur serta massa molekulnya. Tiga faktor utama (dalam kaitannya dengan struktur) yang menentukan sifat polimer
2
adalah komposisi kimiawi, pola rantai, dan penjajaran rantai-rantai polimer dalam produk akhir. Faktor-faktor ini antara lain menentukan titik lebur, kekuatan, kelenturan, kelarutan, serta reaksi polimer terhadap panas, sedangkan massa molekul polimer menentukan kelarutan polimer, ketercetakan dan kekentalan larutan (lelehan) polimer. Pemahaman tentang hubungan antara sifat dan struktur ini, serta kemampuan membangun struktur polimer sesuai dengan sifat-sifat yang diinginkan, merupakan modal penting bagi pengembangan industri polimer.
1.2 Rumusan Masalah
1) Apakah yang dimaksud struktur polimer ? 2) Apakah yang dimaksud morfologi polimer ? 3) Bagaimana pengaruh struktur dan morfologi terhadap sifat polimer?
1.3 Tujuan
1) Menjelaskan apakakah yang dimaksud denga struktur polimer 2) Menjelaskan apakah yang dimaksud dengan morfologi polimer 3) Mengetahui pengaruh sruktur polimer dan polimer
morfologi terhadap sifat
3
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Struktur Polimer
Polimer adalah molekul raksasa (makromolekul) yang terbentuk dari molekul-molekul kecil yang disebut monomer. Secara umum makromolekul dibagi dua golongan besar yaitu; polimer organik dan polimer anorganik. Polimer di klasifikasikan menjadi beberapa kelompok atas dasar sumber, struktur dan reaksi pembentukannya, misalnya polimer alam dan polimer sintesis. Berdasarkan sumbernya polimer dapat dkelompokkan dalam 3 kelompok yaitu : 1. Polimer Alam, yaitu yang terjadi secara alami. Contoh : karet alam, karbohidrat, protein, selulosa dan wol. 2. Polimer Semi Sintetik, yaitu polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia. Contoh : selulosa nitrat (yang dikenal lewat misnomer nitro selulosa) 3. Polimer sintetis, yaitu polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer-monomer polimer.
Secara
umum
polimer
dapat
dibedakan
menjadi
empat
jenis
berdasarkan struktur molekulnya yaitu : 1. Polimer Linier, yaitu polimer yang tersusun dengan unit ulang
berikatan satu sama lain membentuk rantai polimer yang panjang.
2. Polimer bercabang, yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit
ulang membentuk cabang pada rantai utama.
4
3. Polimer Berikatan Silang (Cross-lingking) ,yaitu polimer yang
terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. Jika sambungna silang terjadi ke berbagai arah maka akan terbentuk sambung silang tiga dimensi yang disebut polimer jaringan.
4.
Polimer jaringan tiga dimensi (three-dimension network)
Polimer jaringan tiga dimensi adalah polimer dengan ikatan kimianya terdapat antara rantai, seperti digambarkan pada gambar berikut. Bahan ini biasanya di”swell” (digembungkan) oleh pelarut tetapi tidak sampai larut. Ketaklarutan ini dapat digunakan sebagai kriteria dari struktur jaringan. Makin besar persen sambung-silang (cross-links) makin kecil jumlah penggembungannya (swelling). Jika derajat sambung-silang cukup tinggi, polimer dapat menjadi kaku, titik leleh tinggi, padat yang tak dapat digembungkan, misalnya intan (diamond).
Gambar 1. Struktur rantai molekul polimer
5
Berdasarkan reaksi pembentukannya polimer dapat dibedakan menjadi 2 yaitu: 1. Poliadisi , yaitu polimer yang terjadi karena reaksiadisi. Reaksi
adisi atau reaksi rantai adalah penambahan molekul-molekul monomer berikatan rangkap atau siklis biasanya dengan adanya suatu pemicu berupa radikal bebas atau ion. contoh
2. Polikondensasi , yaitu polimer yang terjadi karena reaksi
kondensaasi/reaksi bertahap. Contoh
2.2 Morfologi Polimer
Morfologi polimer umumnya menggambarkan susunan rantai dalam ruang dan mikroskopis dari banyak rantai polimer. Bentuk molekul dan cara penyusunan molekul dalam padatan menentukan sifat polimer. Dari polimer yang mudah hancur saat disentuh hingga yang digunakan dalam rompi anti peluru, struktur molekul, konformasi dan orientsi polimer mempengaruhi sifat makroskopik material. Morfologi merupakan suatu variabel penting dalam ketahan kimia. Polimer-polimer kristal umumnya lebih tahan daripada polimer amorphous.
6
2.3 Pengaruh Struktur Polimer dan Morfologi terhadap sifat Polimer
Stuktur dan morfologi dari suatu polimer akan mempengaruhi sifatnya. Contoh polimer berdasarkan strukturnya adalah polimer kovalen raksasa seperti grafit, intan dan kuarsa. Grafit,intan dankuarsa merupakan contoh polimer anorganik yang atom-atomnya terikat melalui ikatan kovalen sehingga membentuk makro molekul atau molekul raksasa yang disebut kristal. 1. Intan Dalam
struktur
intan,
setiap
atom
karbon
terikat
secara
3
tetrahedral(hibridisasi sp ) terhadap 4 atom yang lainnya membentuk jaringan kovalen berkelanjutan sebagaimana ditunjukkan oleh gambar berikut :
Ganbar 2. Stuktur intan ( Housecroft, 2008, Saito ,1996 )
Bentuk jaringan kovalen dalam struktur intan, menyebabkan atom karbon secara individual tidak mungkin bergerak bebas, oleh karena itu intan tidak dapat menghantarkan listrik. Intan memiliki ttik leleh 0
yang sangat tinggi( hampir 3550 C) karena ikatan kovalen antar atom karbon sangat kuat pada seluruh strukturnya. Intan juga sangat keras karena strukturnya berdimensi tiga dan sangat teratur. Intan tidak
larut
dalam
air
dan
pelarut
organik,
karena
tidak
memungkinkan terjadinya daya tarik antara molekul pelarut dan
7
atom karbon yang dapat membongkar daya tarik antara atom-atom karbon yang saling berikatan secara kovalen.
2. Grafit Grafit memiliki struktur berlapis, lapis. Pada setiap lapisan, atom karbon tersusun membentuk cincin beranggotakan enam mirip senyawa aromatik, atom-atom tersebut terhibridisasi sp2, setiap atom karbon terikat secara kovalen dengan tiga atom karbon lainnya. Orbital 2p yang tidak terhibridisasi digunakan dalam ikatan pi, elektron-elektron dalam orbital 2p ini bebas bergerak sehingga menyebabkan grafit memiliki daya hantar listrik yang baik. Jarak atom karbon dengan karbon lain dalam satu lapisan 142 pm, dan jarak antar lapisan sekitar 335 pm dan lapis-lapis tersebut diikat oleh ikatan yang relatif lemah yaitu gaya van der walls, sehingga lapisan ini mudah bergeser bila dikenai gaya.
gambar 3 . struktur grafit
Grafit memiliki titik leleh tinggi, sama seperti intan. Untuk melelehkan grafit, tidak hanya cukup memisahkan salah satu lembaran atom dari lembaran atom yang lainnya melainkan seluruh ikatan kovalen yang terdapat pada seluruh bagian struktur grafit. Grafit memiliki sifat lunak, terasa licin, dan digunakan pada pensil dan sebagai pelumas kering seperti pada kunci. Kita dapat berfikir
8
bahwa grafit kurang lebih seperti tumpukan kartu – tiap kartu kuat, tetapi kartu akan saling bergeser satu sama lain, atau akan merosot secara keseluruhan. Ketika kita menggunakannya sebagai pensil, lembaran atom digosokkan dan menempel pada kertas. Grafit memiliki kerapatan yang lebih rendah dibandingkan intan. Ini disebabkan karena terdapat ruangan kosong dalam jumlah yang relatif banyak sehingga volume totalnya menjadi lebih besar. Grafit tidak larut dalam air dan pelarut organik karena daya tarik antara molekul pelarut dan atom karbon tidak akan pernah cukup kuat untuk melampaui ikatan kovalen yang kuat pada grafit. Grafit mampu menghantarkan listrik karena adanya elektron yang bebas bergerak di seluruh bagian lembaran atom. Jika setiap bagian grafit terhubung pada suatu sirkuit, elektron akan dapat berpindah dari ujung lembaran dan dapat digantikan oleh elektron yang baru pada ujung yang lain.
3. Kuarsa Jenis kristal kovalen raksasa lainnya adalah kuarsa (SiO 2) susunan atom-atomnya silikon didalam molekul kuarsa sama dengan susunan intan, tetapi dalam kuarsa terdapat atom oksigen diantara setiap pasangan silikon. Struktur kuarsa yaitu sebagai berikut :
Gambar 4. Struktur kuarsa
9
Silikon dioksia dapat berupa rantai lurus, bercabang membentuk lapisan atau membentuk struktur ruang tiga dimensi. Berbagai struktur tersebut terbentuk karena pemakaian bersama 4-
atom oksigen dari tetrahedral SiO 4
. penggambaran stuktur
makromolekul tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Gambar 5. Berbagai modus penggunaan bersama tetrahedral SiO 4 (Housecroft, 2008 )
Kuarsa memiliki titik leleh yang tinggi, sekitar 1700 °C, sangat bervariasi tergantung pada penyusun strukturnya. Ini disebabkan oleh ikatan kovalen silikon-oksigen yang sangat kuat yang harus diputuskan di seluruh bagian struktur sebelum pelelehan terjadi. Kuarsa sangat keras karena strukturnya berupa jaringan
10
ikatan
kovalen
kuat
yang
sangat
teratur.
Kuarsa
tidak
menghantarkan listrik karena tidak mengandung elektron bebas. Semua elektron terikat dengan kuat diantara atom-atomnya dan tidak bebas bergerak. Kuarsa tidak larut dalam air dan pelarut organik, karena tidak terdapat daya tarik yang memungkinkan antara molekul pelarut dan atom silikon atau oksigen yang dapat melampaui kekuatan ikatan kovalen pada struktur raksasa.
11
BAB III PENUTUP
a. Kesimpulan
1. Polimer adalah molekul raksasa (makromolekul) yang terbentuk dari molekul-molekul kecil yang disebut monomer. 2. Secara umum polimer dapat dibedakan menjadi empat jenis berdasarkan struktur molekulnya yaitu polimer linier, polimer bercabang, polimer silang, dan polimer berjejaring. 3. Morfologi polimer umumnya menggambarkan susunan rantai dalam ruang dan mikroskopis dari banyak rantai polimer. 4. Struktur dan morfologi mempengaruhi sifat suatu polimer.
12
DAFTAR PUSTAKA
Cotton, A. F., Wilkinson, G., Suharto, S., (Penerjemah), Kimia Anorganik Dasar , UI Press, Jakarta, 1989. Hal. 213-214, 229. Housecroft, C. E., Sharpe, A. G., Inorganic Chemistry Third Edition, Pearson Prentice Hall, England, 2008. P. 376-432. Joko W., 2011, Struktur dan Morfologi Polimer , Makalah Morfologi dan Komposit, FT Universitas Jember. Saito, T., Ismunandar., (Penerjemah), Buku Teks Kimia Anorganik Online, Iwanami Shoten Publishers, Tokyo, 1996. Hal. 63- 65. Saptono, Rahmat., 2008, Pengetahuan Bahan, Departemen Metarulgi dan Material FT UI.
