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.
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).
Sumber : https://images.app.goo.gl/J8a8ZYogCURgKTtk6
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.
vinil klorida polivinil klorida (PVC)
b. Pembentukan Teflon.
tetra fluoro etena politetra fluoro etena
(TE) (PTE atau Teflon)
c. Pembentukan karet alam (poliisoprena).
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.
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.
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.
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 :
- Serat akrilat seperti orlon, dipakai untuk baju wol, kaos kaki dan karpet.
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 :
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
c. SBR (Styrene Butadiene Rubber), polimer dari 75% butadiene dan 25% stirena.
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.
│
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.
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.
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar