Kimia & Kegunaannya

 Oleh Iindriastuti Junisetiawati

Siapa yang tidak mengetahui kegunaan plastik dan siapa yang tidak tahu bahaya plastik bagi lingkungan. Karena sampai saat ini seluruh negara berusaha untuk mengurangi penggunaan plastik. Kita tahu bahwa plastik tidak bisa diuraikan oleh tanah dan membutuhkan waktu puluhan hingga ratusan tahun. Dari manakah plastik berasal, dari bahan apa pembuatannya?

Mengapa bensin, solar, dan alkohol dapat terbakar, sedangkan air tidak? Padahal bahan-bahan tersebut sama-sama cair. Mengapa garam dapur yang digunakan untuk memasak terasa asin, sedangkan kapur tidak? Kedua bahan itu juga merupakan garam. Sama-sama garam tetapi beda rasa.

Mengapa besi dapat berkarat, sedangkan emas atau perak tidak? Apakah itu air keras, dan kenapa disebut dengan air keras? Pertanyaan-pertanyaan tersebut sebagian dari masalah yang akan dibahas dalam ilmu kimia, yang merupakan salah satu cabang Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) selain fisika, biologi, geologi dan astronomi. IPA adalah ilmu yang mempelajari berbagai fenomena dan hukum alam. Sedangkan ilmu kimia adalah ilmu yang mempelajari susunan, komposisi, struktur, sifat-sifat dan perubahan materi, serta energi yang menyertainya.

Gambar logam berkarat

1. Materi dan Energi

Perhatikan benda-benda yang ada disekelilingmu, baik di lingkungan tempat tinggalmu atau di lingkungan sekolah. Benda tersebut bisa berwujud padat, cair maupun gas. Misalnya; manusia, hewan, tumbuh-tumbuhan, udara, air, tanah, rumah, mobil, motor, pakaian, meja, kursi, tas, buku, pensil, pena, tinta, komputer, dan lain-lain. Dengan melihat semua benda-benda tersebut, kini dapat menjelaskan pengertian dari materi itu.

Materi adalah segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa atau volume. Besaran ruang atau volume adalah besaran yang menunjukkan besarnya ruang yang ditempati materi. Besaran massa adalah besaran yang menunjukkan jumlah materi yang menyusun suatu materi. Massa suatu materi juga menyatakan ukuran kelembaman suatu benda yang memiliki satuan gram, kilogram, ton, dan sebagainya. Pengertian massa berbeda dengan pengertian berat. Massa suatu benda tetap di segala tempat, sedangkan berat benda tergantung pada tempatnya dan dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi. Sebagai contoh, berat suatu benda di bulan hanya sekitar 1/6 dari berat benda di bumi, karena gaya gravitasi bulan adalah sekitar 1/6 gravitasi bumi. Massa suatu benda akan berkurang jika materi penyusun benda itu bertambah atau berkurang. Berat benda mempunyai satuan Newton, dyne, dan sebagainya.

Setiap materi mempunyai energi. Energi adalah kemampuan melakukan kerja. Energi dibedakan atas energi kinetik dan energi potensial (energi kimia). Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh materi yang bergerak. Contohnya adalah air sungai, mobil yang sedang melaju, dan angin. Sedangkan energi yang tersimpan dalam materi, misalnya energi yang tersimpan dalam minyak bumi dan batubara, disebut energi potensial. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, tetapi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan. Menurut Albert Einstein, materi adalah bentuk lain dari energi. Materi dapat berubah menjadi energi, dan sebaliknya energi dapat berubah menjadi materi.

https://images.app.goo.gl/jpDwpp8MEhUtPokeA

 2. Sifat-sifat Materi

Materi memiliki sifat ekstrinsik (ekstensif) dan sifat intrinsik (intensif). Sifat ekstrinsik adalah sifat materi yang bergantung pada jumlah zat, misalnya, massa, bentuk, panjang, volume, ukuran, suhu, dan kandungan energi. Sedangkan sifat intrinsik adalah sifat materi yang tidak bergantung pada jumlah zat, artinya zat yang sama mempunyai sifat intrinsik yang sama dalam jumlah kecil atau besar. Misalnya, rasa, bau, warna, sifat logam dan non logam, sifat asam dan sifat basa.

Sifat-sifat materi dapat juga dibedakan atas :

a. Sifat fisika

Sifat fisika adalah sifat yang dapat diamati dan yang tidak berhubungan dengan pembentukan zat baru. Contohnya, massa jenis, warna, wujud, bau, titik leleh, titik didih, kekerasan, indeks bias, daya hantar panas dan listrik, kelarutan, koefisien muai, dan kemagnetan. Sifat fisika menyangkut sifat ekstrinsik dan intrinsik.

b. Sifat kimia

Sifat kimia adalah sifat yang berhubungan dengan pembentukan zat baru. Contohnya, mudah terbakar, mudah berkarat, mudah membusuk, mudah bereaksi, beracun, bersifat asam atau basa, mudah meledak, dan korosif. Sifat kimia menyangkut sifat intrinsik.

 2. Perubahan Materi

Berdasarkan pengalaman yang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, berbagai materi disekitar kita selalu mengalami perubahan. Contohnya, air kalau dipanaskan akan berubah menjadi uap air dan jika didinginkan sampai suhu 0^oc akan menjadi es batu, nasi jika didiamkan lama kelamaan akan menjadi basi, kayu jika dibakar akan menjadi arang. Perubahan materi dapat digolongkan atas dua golongan, yaitu perubahan fisika dan perubahan kimia.

a. Perubahan fisika

Perubahan dari suatu materi yang hanya menyangkut perubahan keadaan (bentuk atau wujud) disebut perubahan fisika. Perubahan fisika tidak menyebabkan perubahan hakekat zat dari suatu materi, artinya tidak terbentuk zat baru. Karena pada keadaan awal dan akhir jenis materinya sama. Pada perubahan fisika hanya menyangkut perubahan ukuran, warna, rasa, bau dan wujud.

Contoh :

- es mencair                                               - lampu pijar menyala

- uap air mengembun                                - kapur barus (naphtalena) menyublim

- lilin meleleh                                              - kawat nikrom dibakar

- kertas dipotong-potong                        - mencampur gula atau garam dengan air

- beras ditumbuk menjadi tepung            - memisahkan garam dari air laut

b. Perubahan kimia

Perubahan suatu materi yang menghasilkan zat baru disebut perubahan kimia. Pada perubahan kimia, hakekat zat mula-mula berbeda dengan hakekat zat baru yang dihasilkan. Zat baru adalah zat yang sifat-sifatnya berlainan dengan zat asal dan sifat tersebut tidak kembali ke sifat asalnya. Perubahan kimia selanjutnya disebut reaksi kimia. Semua reaksi kimia merupakan perubahan kimia. Pada perubahan kimia, zat baru yang terbentuk tidak dapat dikembalikan ke zat semula melalui proses fisika, tetapi dengan reaksi kimia dapat dikembalikan.

Contoh :

- kertas dibakar                                          - elektrolisis air

- pembusukan makanan                              - proses fotosintesa

- besi berkarat                                            - petasan/bom meledak

- pembuatan tape (fermentasi)                  - pita magnesium terbakar

- lilin terbakar                                              - pernafasan pada manusia atau hewan

Kebanyakan reaksi-reaksi kimia dapat diketahui dari peristiwa yang sering menyertainya, yaitu adanya gelembung-gelembung gas, terbentuknya endapan, terjadi perubahan suhu, terjadi perubahan warna, terjadinya perubahan bau, dan terjadi perubahan pH.

Contoh reaksi-reaksi yang disertai perubahan-perubahan tersebut adalah sebagai berikut :

1. Reaksi yang menghasilkan gelembung gas.

Larutan asam klorida (HCℓ) + logam magnesium, menghasilkan gas hydrogen.

2. Reaksi yang menghasilkan endapan.

- Larutan perak nitrat (AgNO₃) + larutan garam dapur (NaCℓ), menghasilkan endapan putih.

- Air kapur + asam sulfat, menghasilkan endapan kalsium sulfat yang berwarna putih.

3. Reaksi yang disertai perubahan suhu.

- Kapur tohor + air, menghasilkan panas.

- Karbid + air, menghasilkan panas.

4. Reaksi yang disertai perubahan warna.

Larutan tembaga sulfat (CuSO₄) berwarna biru muda + larutan ammonia, akan berubah warna menjadi biru tua.

5. Reaksi yang menghasilkan gelembung gas dan perubahan suhu.

Larutan natrium + air, menghasilkan gas hydrogen dan panas.

6. Reaksi yang menghasilkan endapan dan gelembung gas.

Logam magnesium + asam karbonat (H₂CO₃), menghasilkan endapan magnesium karbonat dan gas hydrogen.

Setiap reaksi kimia selalu disertai perubahan panas. Jika reaksi kimia terjadi dengan menyerap panas, disebut reaksi endoterm. Umumnya reaksi ini menghasilkan suhu dingin. Contohnya adalah proses fotosintesa, dimana gas karbon dioksida dengan air membentuk glukosa dan gas oksigen dengan menyerap energi sinar matahari, dan asimilasi. Jika reaksi kimia terjadi dengan melepas panas disebut reaksi eksoterm. Umumnya reaksi ini menghasilkan suhu panas. Reaksi eksoterm merupakan sumber energi dalam berbagai proses, misalnya reaksi pembakaran bensin pada kendaraan bermotor dan reaksi nuklir pada PLTN.

Perubahan kimia tidak menyebabkan perubahan massa. Massa zat-zat sebelum dan sesudah reaksi adalah sama. Hukum tersebut yang kemudian dikenal dengan hukum kekekalan massa yang dikemukakan oleh Antoine Laurent Lavoisier (1717 – 1794) seorang ahli kimia bangsa Perancis.

https://images.app.goo.gl/oBX6D9cBL8wsFtPy6

Materi di alam pada umumnya ditemukan dalam keadaan tidak murni. Materi terdiri dari zat tunggal dan campuran. Zat tunggal/zat murni yaitu zat yang penyusunnya adalah sejenis. Zat tunggal dapat berbentuk unsur dan senyawa. Semua zat tunggal bersifat homogen. Sifat homogen suatu zat adalah sifat zat yang menunjukkan bahwa tiap bagian dari zat tidak dapat dibedakan antara satu dengan yang lain, bahkan dengan mikroskop sekalipun. Sifat heterogen suatu zat adalah menunjukkan bahwa bagian-bagian dari zat tersebut nampak berlainan.

 1. Unsur

Unsur adalah zat yang tidak dapat diuraikan menjadi zat yang lebih sederhana dengan cara kimia. Unsur merupakan zat yang paling sederhana. Sampai saat ini telah dikenal 118 jenis unsur, dimana 92 unsur merupakan unsur alami dan selebihnya merupakan unsur buatan. Berdasarkan suhu dan tekanan, unsur mempunyai tiga fase, yaitu fase padat, fase cair dan fase gas. Misalnya, pada suhu 25^oc dan tekanan 1 atm, besi berwujud padat, oksigen berwujud gas dan air raksa berwujud cair. Berdasarkan sifatnya, unsur dibagi menjadi logam, non logam dan semi logam (metalloid).

Tabel 2.1 Perbedaan sifat antara logam dan non logam

Logam	Non logam
1. Mengkilap 2. Penghantar panas dan listrik 3. Dapat dibengkokkan tanpa pecah	1. Tidak mengkilap 2. Penghantar panas dan listrik yang buruk 3. Keras tapi mudah pecah

Contoh unsur yang termasuk logam adalah besi, tembaga, emas, perak, platina, kalsium, natrium dan lain-lain. Contoh unsur yang termasuk non logam adalah oksigen, hydrogen, nitrogen, karbon, fosfor, klor, belerang, iodin dan lain-lain. Contoh unsur yang termasuk metalloid adalah boron, arsen dan silikon.

 2. Senyawa

Senyawa adalah zat tunggal yang terjadi dari penggabungan dua unsur atau lebih, yang dapat diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya yang lebih sederhana dengan proses kimia sederhana. Senyawa kimia yang sudah diketahui lebih dari lima juta jenis, baik senyawa alami maupun buatan. Contoh senyawa alami adalah air, garam dapur dan gula, sedangkan contoh senyawa buatan adalah plastik, pupuk urea, karet sintesis, nilon dan lain-lain.

Sifat unsur-unsur pembentuk senyawa sangat berbeda dengan sifat senyawa yang terjadi. Misalnya, air (H₂O) dengan cara elektrolisis dapat diuraikan menjadi unsur-unsur pembentuknya berupa gas hydrogen yang mudah terbakar dan gas oksigen yang merupakan zat pembakar, sedangkan air berwujud cair dan tidak dapat terbakar. Senyawa akan tetap mempertahankan identitasnya selama perubahan fisika, tetapi tidak dapat terurai menjadi unsur-unsur penyusunnya melalui perubahan kimia.

Dalam senyawa, perbandingan massa unsur-unsur penyusunnya selalu tetap. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum perbandingan tetap oleh Joseph Louis Proust (1745 – 1826) seorang ahli kimia bangsa Perancis.

 

https://images.app.goo.gl/Mm5aLL7B66UU6KjD7

Tabel 2.2 Perbandingan massa unsur-unsur dalam beberapa senyawa

Senyawa	Unsur penyusun	Perbandingan massa
Air Karbon dioksida Besi (II) sulfida Natrium klorida Etanol	Hydrogen dan oksigen Karbon dan oksigen Besi dan belerang Natrium dan klor Karbon, hidrogen dan oksigen	1 : 8 3 : 8 7 : 4 1 : 1 2 : 6 : 1

3. Campuran

Campuran adalah zat yang penyusunnya tidak sejenis. Campuran terbentuk dari dua atau lebih zat yang masih mempunyai sifat zat asalnya. Komposisi campuran sangat berbeda dengan senyawa. Senyawa terbentuk dari beberapa unsur dengan komposisi tetap, sedangkan campuran tersusun dari beberapa zat tunggal dengan komposisi tidak tetap. Zat-zat yang bergabung dalam campuran tidak melalui reaksi kimia. Sifat suatu campuran dinyatakan sebagai berikut :

1) Tersusun dari beberapa jenis zat tunggal melalui proses fisika.

2) Sifat asal komponen penyusun campuran masih tampak.

3) Susunan komponen campuran tidak tetap atau sembarang.

4) Dapat dipisahkan melalui proses fisika.

Berdasarkan sifat fisikanya, campuran dibagi atas :

a. Campuran homogen (larutan) 

Zat-zat pembentuk campuran homogen bercampur secara merata, tidak memiliki bidang batas dan mempunyai sifat sama di seluruh bagian. Contohnya adalah larutan gula yang jika dicicipi rasanya manis. Larutan terdiri dari komponen pelarut (solvent) dan zat terlarut (solute). Komponen pelarut lebih besar daripada komponen zat terlarut dan biasanya menggunakan air.

Larutan ada yang berbentuk padat, cair dan gas. Contoh larutan yang berbentuk padat adalah logam-logam paduan seperti kuningan (campuran tembaga dan seng), perunggu (campuran tembaga dan timah), monel (campuran tembaga, nikel dan mangan), dan patri (campuran timah dan timbal). Contoh larutan yang berbentuk cairan adalah larutan gula, larutan garam, larutan alkohol dan lain-lain. Contoh larutan yang berbentuk gas adalah udara (terdiri atas 78% gas nitrogen, 20% gas oksigen dan 2% berupa argon, uap air, karbon dioksida dan gas lainnya).

Larutan terbentuk dengan mencampurkan zat terlarut ke dalam pelarut. Kecepatan terbentuknya larutan dipengaruhi beberapa faktor, yaitu suhu, pengadukan, luas permukaan (memperkecil ukuran zat terlarut) dan sifat asal zat.

Larutan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu :

a. Larutan jenuh adalah larutan yang partikel-partikelnya tepat habis bereaksi dengan pereaksi (zat dengan konsentrasi maksimal). Larutan jenuh terjadi apabila hasil konsentrasi ion samadengan hasil kali kelarutan (Ksp).

b. Larutan tak jenuh adalah larutan yang partikel-partikelnya tidak tepat habis bereaksi dengan perekasi (masih dapat melarutkan zat). Larutan tak jenuh terjadi bila hasil kali konsentrasi ion lebih kecil dari hasil kali kelarutan (Ksp).

c. Larutan sangat jenuh (kelewat jenuh) adalah larutan yang tidak dapat lagi melarutkan solute sehingga terjadi endapan. Larutan ini terjadi jika hasil kali konsentrasi ion lebih besar dari hasil kali kelarutan (Ksp).

Berdasarkan banyak sedikitnya solute, larutan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

a. Larutan pekat adalah larutan yang mengandung lebih banyak solute daripada solvent.

b. Larutan encer adalah larutan yang mengnadung lebih sedikit solute daripada solvent.

Prinsip-prinsip kelarutan, yaitu :

a. Cair – cair

Zat cair yang memiliki struktur serupa akan saling melarutkan satu sama lain dalam segala perbandingan. Contohnya adalah air dengan alkohol.

b. Padat – cair

Hal ini disebabkan karena gaya tarik-menarik antara molekul zat padat dengan zat padat lebih besar daripada zat padat dengan zat cair. Contohnya adalah DDT (obat pembasmi serangga) mudah larut dalam minyak kelapa dan tidak mudah larut dalam air.

c. Gas – cair

Ada dua prinsip yang mempengaruhi kelarutan gas dalam cairan, yaitu :

- Makin tinggi titik cair suatu gas, makin mendekati zat cair gaya tarik antar molekulnya. Gas dengan titik cair lebih tinggi kelarutannya lebih besar.

- Pelarut terbaik suatu gas adalah pelarut yang gaya tarik antar molekulnya sangat mirip dengan yang dimiliki suatu gas.

b. Campuran heterogen

Zat-zat pembentuk campuran heterogen masih dapat dibedakan secara fisika, dan pada campuran heterogen mempunyai bidang batas. Contoh campuran heterogen adalah besi dengan belerang dan campuran minyak dengan air.

Campuran heterogen dapat dibedakan menjadi koloid dan suspensi. Pada koloid bidang batas antara komponen-komponen penyusunnya hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop ultra, komposisi komponen-komponen penyusunnya hampir sama di setiap bagian, ukuran partikel-partikel koloid sangat kecil sehingga hanya dapat dipisahkan dengan saringan khusus, komponen zat padat dengan zat cairnya dapat memisah sendiri dalam waktu lama.

Ssedangkan pada suspensi, komponen-komponen penyusunnya masih tampak jelas dan tidak sama disetiap bagian, ukuran partikel-partikelnya lebih besar dari partikel-partikel koloid sehingga masih dapat dilihat dengan mata biasa dan dapat disaring dengan saringan biasa, komponen zat padat dengan zat cairnya dapat memisah dalam waktu singkat.

 3.1 Cara-cara pemisahan campuran

Campuran dapat dipisahkan menjadi komponen-komponen penyusunnya secara fisika dengan cara:

1. Penyaringan (filtrasi)

Penyaringan adalah pemisahan campuran berdasarkan atas perbedaan ukuran partikel komponen campuran. Penyaringan dapat digunakan memisahkan campuran zat padat dan zat cair dengan menggunakan alat penyaring. Hasil saringan disebut filtrat dan zat yang tertinggal disebut residu.

2. Dekantasi

Dekantasi adalah pemisahan campuran dari zat padat yang tidak larut dalam cairan. Contoh dekantasi adalah pasir dalam air dapat dipisahkan dengan cara penuangan, sehingga pasir yang tidak larut akan tertinggal.

3. Kristalisasi

Pemisahan campuran dengan cara menguapkan pelarutnya. Contoh proses kristalisasi adalah pembuatan kristal gula, krsital garam dan industri pupuk.

4. Penyulingan (distilasi)

Penyulingan adalah pemisahan campuran berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponennya. Distilasi merupakan pemisahan cairan dari suatu larutan dengan cara penguapan dan diikuti dengan proses kondensasi (pengembunan). Contoh proses distilasi adalah penyulingan minyak bumi, penyulingan larutan alkohol, penyulingan oksigen dari udara.

5. Kromatografi

Kromatografi adalah pemisahan campuran berdasarkan atas perbedaan kecepatan perembesan dari zat-zat dalam suatu medium pelarut/zat cair tertentu.

Macam-macam kromatografi, yaitu :

- Kromatografi kertas, digunakan untuk pemisahan zat warna. Bahan yang dipakai ialah kertas saring yang biasa digunakan untuk memisahkan komponen-komponen penyusun campuran.

- Kromatografi kolom, digunakan untuk mengetahui komposisi batuan/mineral.

- Kromatografi gas, digunakan untuk mengetahui komposisi minyak bumi.

 6. Sublimasi

Sublimasi adalah pemisahan campuran berdasarkan adanya partikel padatan dari campuran yang dapat menyublim (berubah dari fase padat menjadi gas). Cara pemisahan campuran dengan cara sublimasi dipakai untuk memurnikan zat-zat yang dapat menyublim seperti, kapur barus, iodin dan belerang.

7. Evaporasi (penguapan)

Evaporasi adalah pemisahan padatan dari larutan dengan cara menguapkan pelarutnya yang berdasarkan pada keadaan bahwa titik didih pelarut lebih rendah dari titik didih zat padat pelarutnya. Contohnya adalah penguapan air gula, penguapan air laut.

8. Sedimentasi

Sedimentasi adalah pemisahan padatan dari suatu suspensi dengan cara mendiamkan karena adanya perbedaan berat partikel dalam suspensi. Contohnya adalah pemisahan lumpur dalam air sungai pada proses pengolahan air.

 9. Ekstraksi

Ekstraksi adalah pemisahan campuran yang berbentuk padatan/cairan yang berdasarkan pada salah satu komponen campuran tersebut dapat larut ke dalam pelarut yang ditambahkan tersebut. Contohnya adalah pemisahan campuran gula dengan garam menggunakan pelarut alkohol, dimana gula larut dalam alkohol dan garam tidak larut.

10. Sentrifugasi

Sentrifugasi adalah pemisahan padatan dari suspensi dalam jumlah kecil dengan cara pemusingan yang sangat cepat karena berdasarkan gaya sentrifugal dan gaya gravitasi.

POLIMER

Oleh Iindriastuti Junisetiawati    

Senyawa hasil fraksinasi minyak bumi, yaitu bensin, minyak diesel (solar), bahan bakar jet (avtur), juga menghasilkan bahan baku sintesis petrokimia seperti benzena, xilena, propilena, butadiena, etilena, dan etilbenzena.  Senyawa-senyawa tersebut yang kita kenal dengan istilah polimer. Polimer banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. 

   Makanan dan minuman yang dibeli akan menggunakan bahan ini sebagai pembungkus atau wadahnya. Bahan yang praktis untuk digunakan tetapi bahaya yang ditimbulkan sangat besar, karena tidak mudah diuraikan oleh alam. Selain mengakibatkan pencemaran lingkungan, kerugian lainnya adalah masalah kesehatan yang dapat memicu berbagai macam penyakit. Kadar bahaya dari plastik tergantung dari bahan kimia yang digunakan, suhu makanan atau minuman yang disimpan, lama kontak, dan jenis makanan yang dibungkus. Pada tabel di bawah ini, beberapa contoh polimer yang sering ditemui dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Tabel 4. Jenis-jenis polimer dan kegunaannya

Polimer	Monomer	Penggunaan Utama
Polietilena	Etilena, CH2=CH2	Film dan lembaran, obyek cetakan, isolasi listrik, plastik
Polivinilklorida (PVC)	Vinilklorida, CH2=CHCl	Pipa air, pelapis lantai, piringan hitam, mainan
Poliakrilonitril	Akrilonitril, CH2=CHCN	Selang bensin, gasket, pipa minyak
Polimetilmetakrilat (PMMA)	Metilmetakrilat, CH2=C(CH3)CO2CH3	Flexiglass untuk kaca jendela pesawat terbang
Teflon	Tetrafluoroetilena, CF2=CF2	Panci anti lengket, penutup gasket, tangki pabrik
Nilon-66	Asam adipat	Serat tekstil, senar, tali, tenda
Bakelit	Fenol dan formaldehida, HO–OCH2CH2CH2CH2COOH	Alat-alat listrik

      Terkadang kita sering dibingungkan dengan istilah polimer dan makromolekul. Sebelum lebih lanjut membahas tentang polimer, mari kita lihat perbedaan dari polimer dan makromolekul.

    Makromolekul adalah molekul yang sangat besar. Polimer alami maupun sintetik merupakan makromolekul, misalnya hemoglobin. Beberapa senyawa nonpolimer juga ada yang termasuk ke dalam makromolekul, misalnya lipid. Sistem jaringan atom besar lain seperti ikatan kovalen logam tidak dapat dikatakan sebagai makromolekul. Istilah makromolekul ini pertama kali diperkenalkan oleh pemenang hadiah nobel Hermann Staudinger sekitar tahun 1920.

     Makromolekul biasanya digunakan untuk merujuk kepada polimer biologis yang besar, seperti asam nukleat dan protein, yang terdiri dari monomer kecil yang dihubungkan bersama-sama. Makromolekul memiliki massa molekul dan struktur relatif tinggi. Massa makromolekul terdiri dari pengulangan beberapa unit asal dari makromolekul tersebut, sebenarnya atau konseptual, dari massa molekul relatif rendah. Mereka umumnya berbasis karbon dan sering penting secara biologis.

     Makromolekul dapat dikatakan sebagai apa yang kita makan sehari-hari. Dari segi ukuran, makromolekul adalah sebuah molekul yang berukuran besar. Contoh dari makromolekul adalah karbohidrat, protein, lemak, vitamin, air, dan mineral.

    Polimer diperkenalkan oleh Berzelius tahun 1833, memiliki arti bentuk lain dari isomer misalnya dengan benzena dan asetilena dan tidak ada kaitannya dengan ukuran.

    Plastik ditemukan bangsa Olmec di Meksiko sekitar 150 tahun sebelum Masehi. Mereka menggunakan bola yang terbuat dari karet. Pada tahun 1907 plastik sintetis pertama ditemukan yang dikenal dengan nama bakelite. Bakelite ditemukan oleh Leo Hendrik Baekeland (Belgia) dari bahan bakar fosil.

Gambar 3. Molekul-molekul besar yang membentuk polimer

Sumber: https://images.app.goo.gl/3QMoET8fUKhgK3Yq5

  Polimer merupakan makromolekul yang tersusun atas molekul-molekul sederhana. Proses pembentukan polimer dari monomer-monomernya disebut polimerisasi. Molekul-molekul yang bergabung membentuk polimer disebut monomer-monomer (bahasa Yunani : monos = satu dan metros = bagian).

 Gambar 4. Polimerisasi

Sumber : https://images.app.goo.gl/J8a8ZYogCURgKTtk6

A. Reaksi Polimerisasi 

Polimer terbentuk melalui reaksi polimerisasi yang dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Polimerisasi adisi

    Polimer terbentuk melalui penggabungan monomer-monomer yang memiliki ikatan rangkap (ikatan tak jenuh). Pada polimerisasi adisi tidak ada molekul yang hilang. Polimerisasi dapat berlangsung dengan bantuan suatu katalisator.

Contoh :

a. Pembentukan PVC.

        nCH₂ = CH ─ Cℓ     →     ( ─ CH₂ ─ CH₂ ─ Cℓ ─ )n
           vinil klorida                   polivinil klorida (PVC)

b. Pembentukan Teflon.

        nCF₂ = CF₂       →       ( ─ CF₂ ─ CF₂ ─ )n
   tetra fluoro etena             politetra fluoro etena
             (TE)                         (PTE atau Teflon)

c. Pembentukan karet alam (poliisoprena).

        nCH₂ = C(CH₃) ─ CH = CH₂ → (─ CH₂ ─ C(CH₃) = CH ─ CH₂ ─)n

                     isoprena                          poliisoprena (karet alam)

 2. Polimerisasi kondensasi

     Polimer terbentuk melalui penggabungan monomer-monomer dengan melepas molekul kecil, seperti H₂O atau CH₃OH (methanol). Polimerisasi kondensasi terjadi pada monomer yang mempunyai gugus fungsi pada kedua ujung rantainya.

Contoh :

a. Pembentukan nilon – 66.

                        Sumber : https://images.app.goo.gl/JNHqTHCMzb4FezKQ9

b. Pembentukan dakron.

https://images.app.goo.gl/1MVUJRXQcXhjvYvC6

c. Pembentukan protein.

                 glisin                     glisin                              protein

 https://images.app.goo.gl/9SshFxUC8ae1SdQZ7

 A. Klasifikasi Polimer

    Polimer diklasifikasikan menurut sumbernya, jenis monomer, dan sifatnya terhadap panas.

1. Pengelompokkan polimer berdasarkan sumbernya atau asalnya.

- Polimer alam, yaitu polimer yang terdapat di alam. Contohnya adalah karet alam, protein, beras, gandum, kayu, glikogen, wol, sutra.

- Polimer sintetis, yaitu polimer yang dibuat di pabrik dan tidak terdapat di alam. Contohnya adalah plastik, pipa pralon, botol plastik, teflon, nilon, dakron SBR, dan lain-lain.

2. Pengelompokkan polimer berdasarkan jenis monomernya.

- Homopolimer (−○–○–○–○–○-), yaitu polimer yang terbentuk dari satu jenis monomer. Contohnya adalah PVC, teflon, amilum, selulosa, karet alam.

- Heteropolimer (−○-□-○-□-○-), yaitu polimer yang terbentuk dari dua atau lebih jenis monomer. Contohnya adalah nilon, dakron, bakelit.

3. Pengelompokkan polimer berdasarkan sifatnya terhadap panas.

- Polimer termoplas (meliat panas), yaitu polimer yang melunak jika dipanaskan. Polimer jenis ini dapat dibentuk ulang. Polimer termoplas terdiri atas molekul-molekul rantai lurus atau bercabang. Contohnya adalah polietilen, PVC, polipropilena.

Gambar 5. Kabel listrik termasuk polimer termosetting

- Polimer termosetting (memadat panas), yaitu polimer yang tidak melunak jika dipanaskan. Polimer jenis ini tidak dapat dibentuk ulang. Polimer termosetting terdiri atas ikatan silang antar rantai sehingga terbentuk bahan yang keras dan lebih kaku. Contohnya adalah bakelit.

 

 C. Kegunaan Polimer Sesuai dengan Sifat Fisika dan Kimia

      Penemuan polimer pada awalnya membawa keuntungan bagi manusia karena penggunaannya lebih praktis, kuat dan awet, walaupun pada akhirnya banyak dampak negatif bagi lingkungan yang mengakibatkan pencemaran.

1. Plastik

Plastik adalah senyawa polimer dari etena atau dari turunan-turunan etena.

a. Polietena (polietilena), polimer dari etena CH₂ ═ CH₂ yang diperoleh dari hasil perengkahan minyak atau gas bumi. Plastik ini tidak berbau, tidak berwarna, tidak beracun, dan fleksibel. Plastik polietilen yang dikenal ada dua jenis, yaitu :

- Polietilena densitas tinggi (HDPE = high density polyetilen), yang terdiri dari molekul rantai lurus sehingga dapat tersusun rapat dan ikatan antar molekulnya lebih kuat, sifat fisis menjadi lebih kaku. Kegunaan HDPE untuk membuat botol plastik, mainan, ember, cangkir dan lain-lain.

Gambar 6. Alat tulis termasuk HDPE

- Polietilena densitas rendah (LDPE = low density polyetilen), mempunyai beberapa rantai cabang sehingga susunan molekulnya kurang rapat, titik leleh lebih rendah, dan bersifat plastis. Plastik jenis ini akan kehilangan bentuknya jika direndam dalam air panas. Kegunaan LDPE untuk membuat plastik lembaran, kantong plastik, pembungkus kabel, jas hujan dan lain-lain.

b. Polipropena (polipropilena), polimer dari propena CH₂ ═ CHCH₃. Plastik jenis ini lebih kuat dan lebih tahan lama daripada polietilena dan memiliki kerapatan yang besar. Banyak digunakan untuk membuat karung, tali, botol, bahan perahu.

c. Polistirena, polimer dari stirena C₆H₅ ─ CH ═ CH₂. Plastik ini kenyal dan digunakan untuk membuat stirofoam dan isolasi.

 Gambar 7. Beberapa jenis plastik dan stereofoam

d. Polivinil klorida (PVC), polimer dari vinil klorida CH₂ ═ CHCl dan merupakan polimer adisi. Plastik ini lebih kuat dari polietilena dan dipakai sebagai pelapis lantai, selang, ember, pipa, pembungkus kabel listrik.

e. Teflon, polimer dari tetrafluoroetena CF₂ ═ CF₂ yang memiliki ikatan C ─ F sangat kuat dan tahan terhadap panas, tidak reaktif, dan tidak dapat terbakar. Plastik jenis ini banyak digunakan sebagai pelapis panci, pelapis tangki di pabrik-pabrik kimia, dan gasket.

f. Akrilat (asam 2 – propenoat).

Akrilat merupakan polimer yang bersifat transparan, tahan terhadap kerusakan, dan elastis. Ada dua jenis polimer akrilat yang banyak dipergunakan dalam kehidupan sehari‐hari yaitu polimetil metakrilat dan serat akrilat atau orlon.

- Polimetilmetakrilat (PMMA) yang lebih dikenal dengan nama flexiglass, adalah plastik bening, keras, tetapi ringan, dan digunakan sebagai kaca jendela pesawat terbang dan lampu belakang mobil.

Reaksi :

https://images.app.goo.gl/sK9niXt5KbEuEgLr6

- Serat akrilat seperti orlon, dipakai untuk baju wol, kaos kaki dan karpet.

Reaksi :  CH₂ ═ CH ─ CN  →  ( ─ CH₂ ─ CHCN ─ )n
                 akrilonitril           poliakrilonitril (orlon)                                                                                              

Gambar 8. Benang wol

g. Bakelit, polimer dari fenol dan formaldehid akan menghasilkan orto dan para hidroksimetil fenol dan termasuk polimer kondensasi. Bakelit tergolong plastik termosetting yang jika dipanaskan akan terurai dan rusak. Sifat ini terjadi karena antar unit dalam bakelit dikukuhkan oleh ikatan kovalen yang kuat. Bakelit banyak digunakan untuk peralatan listrik.

Reaksi :

 Sumber : https://images.app.goo.gl/rnTnU5jjwE2KRzpL7

 Gambar 9. Peralatan elektronik

h. Resin Urea – formaldehid dan Melamin – formaldehid, mempunyai struktur mirip dengan fenol formaldehid, merupakan jaringan tiga dimensi yang kompleks dan tergolong plastik termoset. Resin urea – formaldehid banyak digunakan sebagai perekat pada kayu lapis, sedangkan melamin – formaldehid digunakan untuk membuat formika dan peralatan makan, seperti mangkuk, piring, dan gelas.

2. Karet.

Karet diambil dari getah pohon karet, kemudian digumpalkan terlebih dulu dengan asam formiat sebelum diolah menjadi berbagai macam produk.

a. Polibutadiena, polimer dari butadiene CH₂ ═ CH ─ CH ═ CH₂. Polibutadiena mempunyai sifat kurang kuat dan tidak tahan terhadap bensin atau minyak, sehingga tidak baik digunakan untuk ban.

Reaksi : nCH₂ ═ CH – CH ═ CH₂  →  ( - CH₂ – CH ═ CH – CH₂ - )n

b. Polikloroprena (neoprena), polimer dari kloroprena yaitu 2 – kloro – 1,3 – butadiene. Neoprena mempunyai daya tahan terhadap minyak dan bensin. Polimer jenis ini banyak digunakan untuk membuat selang dan isolasi.

Reaksi : nCH₂ ═ CCℓ – CH ═ CH₂  →  ( - CH₂ – CCℓ ═ CH – CH₂ - )n

 Gambar 10. Selang air

c. SBR (Styrene Butadiene Rubber), polimer dari 75% butadiene dan 25% stirena.

     –CH₂–CH═CH–CH₂–CH₂–CH(C₆H₅)–CH₂–CH═CH–CH₂–CH₂–CH═CH–CH₂–

            Butadiena               tirena             Butadiena            Butadiena

SBR mempunyai daya tahan terhadap oksidasi dan abrasi lebih baik dari karet alam, tetapi beberapa sifat mekanisnya kurang. Kegunaan utama SBR adalah untuk ban kendaraan bermotor yang pada prosesnya telah ditambahkan belerang, karbon black, nilon, fiber glass, dan sabuk baja yang berguna untuk menguatkan karet.

Gambar 11. Ban motor

d. Karet silicon, terbuat dari kandungan karet polimer ditambah dengan karbon, hidrogen, dan oksigen melalui vulkanisasi.

                     R
                     │
            HO ─ Si ─ OH
                     │
                     R

Karet ini tahan terhadap panas, tahan terhadap bahan kimia dan minyak, tidak beracun, tahan terhadap sinar matahari, dan tahan penuaan sehingga banyak digunakan pada mesin-mesin yang bekerja pada suhu tinggi dan peralatan medis.

e. Thiokol, polimer dari etilen diklorida Cℓ─CH₂─CH₂─Cℓ dan natrium polisulfida 
Na ─ S ─ S ─ Na yang dibuat pertama kali pada tahun 1838.

        ║    ║
        S    S

Tahun 1926 Joseph C. Patrick dan Nathan Mnookin mengembangkan lebih lanjut sebagai sealant untuk saluran bahan bakar, mengeksploitasi ketahanan pelarut dari bahan ini.  Polimer Thiokol digunakan sebagai pengikat bahan bakar roket padat dan untuk bahan perekat.

3. Serat.

Pembentukan serat sintetis termasuk jenis polimer kondensasi dimana monomernya lebih dari satu macam.

a. Nilon adalah polimer kondensasi yang melibatkan gugus amina (NH₂) dan gugus karboksil (COOH). Ikatan antar monomernya disebut ikatan amida, sehingga sering disebut poliamida. Nilon merupakan polimer yang kuat dan ringan, dapat ditarik tanpa robek. Kegunaan nilon untuk membuat tali, jala, parasut, jas hujan, dan tenda.

Gambar 12. Kain tetoron

b. Terilen atau tetoron yang terbentuk dari dua jenis monomer. Ikatan antar monomernya merupakan ikatan ester sehingga disebut juga polyester. Contohnya adalah dakron yang banyak digunakan sebagai serat tekstil. Sebagai film tipis yang kuat polimer ini dikenal dengan nama Mylar dan digunakan sebagai pita perekam magnetik dan sebagai bahan balon cuaca yang dikirim ke stratosfer.

 

 D. Dampak Penggunaan Polimer

     Bahan pencemar yang paling banyak berasal dari rumah tangga berupa plastik. Limbah plastik tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme untuk sekian tahun, sehingga menyebabkan pencemaran tanah, mengakibatkan banjir, dan merusak pemandangan dikarenakan sampah yang menumpuk. Ada beberapa cara yang dapat ditempuh dalam mengatasi limbah plastik.

1. Daur ulang.

Proses daur ulang meliputi tahap-tahap pengumpulan, pemisahan (sortir), pelelehan, dan pembentukan ulang. Plastik yang dapat didaur ulang adalah jenis plastik HDPE dan botol-botol plastik.

2. Incinerasi atau membakar dengan suhu tinggi.

Limbah plastik ini dapat digunakan untuk pembangkit listrik karena mempunyai nilai kalor yang tinggi. Beberapa pembangkit listrik membakar batubara yang dicampur dengan beberapa persen ban bekas. Pembakaran akan menimbulkan masalah, yaitu pencemaran udara. Contohnya pembakaran PVC menghasilkan gas HCl yang bersifat racun, pembakaran ban bekas menghasilkan asap hitam yang sangat pekat dan gas-gas yang bersifat korosif, sehingga membuat incinerator cepat korosi, asap pembakaran plastik juga mengandung gas-gas yang bersifat racun seperti HCN dan CO.

3. Membuat plastik biodegradable.

Penggunaan plastik paling banyak adalah untuk kemasan (pembungkus). Jenis plastik yang paling aman untuk kemasan makanan adalah plastik yang bio atau fotodegradable yang berbahan dasar tepung atau dari bahan alam lain, tetapi harganya lebih mahal dari plastik yang biasa digunakan selama ini. 

Referensi.

Aas Saidah, Michael Purba. (2017). Kimia C1. Jakarta: Erlangga

Cowd, M. A. (1991). Kimia Polimer edisi Bahasa Indonesia. Bandung: Penerbit ITB

Das Salirawati, Fitria Meilina, Jamil Suprihatiningrum. (2007). Belajar Kimia Secara Menarik. Jakarta: Grasindo

Parning, Horale. (2004). Kimia 1B. Jakarta: Yudhistira

Parning, Horale, Tiopan. (2006). Kimia 3B. Jakarta: Yudhistira

Aswab Nanda Pratama. (5 Februari 2019, 17:59 WIB). Hari Ini dalam Sejarah, Penemuan Plastik Sintetis Pertama di Dunia. Diakses pada 15 Mei 2021, dari https://internasional.kompas.com/read/2019/02/05/17590051/hari-ini-dalam-sejarah-penemuan-plastik-sintetis-pertama-di-dunia?page=all.