Bab-6 Struktur Polimer

BAB 6 STRUKTUR POLIMER

STRUKTUR

BAB 6 S TRUKTUR P OLIMERPolimer adalah molekul raksasa (makromolekul) yang terbentuk dari molekul-molekul kecil yang disebut monomer. polimer anorganik. Secara umum makromolekul dibagi dua golongan besar yaitu; polimer organik dan Polimer di klasifikasikan menjadi beberapa kelompok atas dasar sumber, struktur dan reaksi pembentukannya, misalnya polimer alam dan polimer sintesis. Polimer alam contohnya seperti karet, wol, sutera dan lain-lain. Sementara polimer sintesis misalnya karet sintetis dan stirena. grafit, intan dan kuarsa. Grafit, intan dan kuarsa merupakan contoh polimer anorganik yang atom-atomnya terikat melalui ikatan kovalen sehingga membentuk makro molekul atau molekul raksasa yang berbentuk kristal. INTAN Dalam struktur intan, setiap atom karbon terikat secara tetrahedral (hibridisasi sp3) terhadap empat atom yang lainnya dengan panjang ikatan C-C 1.54 dan membentuk jaringan kovalen berkelanjutan sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 6.1 berikut ini: Sedangkan contoh polimer berdasarkan strukturnya adalah polimer kovalen raksasa seperti

142


STRUKTUR

Gambar 6.1 Struktur intan 1 (Housecroft, 2008, Saito, 1996 ) Sel satuan intan terdiri atas delapan atom karbon dan setiap atom karbon berkoordinasi empat berbentuk tetrahedral. Pada Gambar 6.1 di atas beberapa atom karbon terlihat hanya membentuk dua ikatan (atau bahkan satu ikatan), ini hanya sebagian kecil dari struktur secara keseluruhan. 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 titik leleh yang sangat tinggi (hampir 3550C) karena ikatan kovalen antar atom karbon sangat kuat pada seluruh strukturnya. Intan juga sangat keras karena strukturnya berdimensi

tiga dan sangat teratur. Intan mempunyai massa jenis ~ 3.5 g.cm-1, jauh lebih besar daripada grafit (~2.2 g.cm-1). Intan tidak larut dalam air dan pelarut organik, karena tidak memungkinkan terjadinya daya tarik antara molekul pelarut dan atom karbon yang dapat membongkar daya tarik antara atom-atom karbon yang berikatan secara kovalen. 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,

143


STRUKTUR

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 6.2 menunjukkan susunan atom pada tiap lapisan grafit.

Gambar 6.2

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 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.

144


STRUKTUR

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.

FULLEREN Fulleren merupakan nama generik untuk alotrop karbon tiga dimensi, yang diambil dari nama R. Buckminster Fuller seorang ilmuwan yang menemukan makromolekul dengan rumus kimia C60 yang berbentuk bola kaki (buckyball). Fulleren pertama kali dideteksi oleh R.E Smalley, H.W Kroto dkk pada pemanasan grafit dengan laser tahun 1985 dan sampai sekarang fulleren merupakan bahan yang banyak diteliti. Struktur Fulleren adalah ikosahedral terpancung (di sudut-sudutnya) dan antar atom karbonnya ada karakter ikatan berwarna ungu. Biasanya, kromatografi. rangkap (Gambar 6.3). a larutannya fisik Fulleren larut dalam pelarut organik, dalam benzen

fulleren diisolasi dan dimurnikan dengan

Berbagai topik riset dalam kereaktifan dan sifat

fuleren sebagai superkonduktor sangat populer dilaporkan.

145


STRUKTUR

Gambar 6.3

Struktur C 60 (Housecroft, 2008)

Selain C 60 , C 70 dan karbon nanotube, banyak makromolekul yang menarik minat peneliti. Karena berikatan secara kovalen, nanotube sangat kuat, sekitar 100x lebih kuat dari baja dan dapat menghantarkan listrik. Gambar 6.4. Struktur Karbon nanotube dapat dilihat pada

Gambar 6.4 Karbon Nanotube Intan dan grafit tidak larut dalam semua pelarut karena memiliki struktur jaringan kovalen. unit Fulleren memiliki ikatan-ikatan kovalen dalam unit, tetapi hanya gayagaya disperse saja yang mengikat antar dalam fasa padatnya, akibatnya fulleren mudah larut dalam jika dipanaskan, suatu bukti adanya gaya-gaya pelarut non-polar seperti benzena dan toluena. Semua fulleren menyublim intermolekuler yang lemah.

146


STRUKTUR

Molekul-molekul C60 terkemas seperti halnya atom-atom logam, membentuk struktur kubus pusat muka (fcc= face centered cubic), mempunyai massa jenis rendah ~1.5 gcm-1, dan bukan penghantar listrik. Molekul-molekul C60 (demikian juga fullerene yang lain) menyerap cahaya visibel membentuk molekul tereksitasi *C60 yang mempunyai daya serap lebih efektif. Oleh karena itu fulleren dapat dimanfaatkan untuk bahan pelapis kacamata sebagai pelindung sinar laser. Fulleren mudah direduksi menjadi anion, bereaksi dengan logamlogam golongan 1 dan 2, misalnya membentuk Rb3C60; senyawa ini ternyata bersifat superkonduktor pada temperature dibawah 28 K, karena terbentuk struktur [Rb+]3[C603-].

KUARSA Jenis kristal kovalen raksasa lainnya adalah kuarsa (SiO2), susunan atom-atomnya silikon didalam molekul kuarsa sama dengan susunan intan, tetapi dalam kuarsa terdapat atom oksigen diantara setiap pasang atom Silikon. Struktur kuarsa diperlihatkan pada Gambar 6.5 berikut :

147


STRUKTUR

Gambar 6.5

Struktur kuarsa SiO2

Silikon dioksida dapat berupa rantai lurus, bercabang membentuk lapisan atau membentuk struktur ruang tiga dimensi. Berbagai struktur tersebut terbentuk karena pemakaian bersama atom oksigen dari tetrahedral SiO44-. Penggambaran struktur makromolekul tersebut dapat dilihat pada Gambar 6.6

148


STRUKTUR

Gambar 6.6

Berbagai modus penggunaan bersama tetrahedral SiO4 (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 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.

149


STRUKTUR

SOAL DAN PEMBAHASAN 1. Gambarkan struktur alotrop-alotrop karbon dalam (a)

intan, (b) grafit dan (c) fulleren. Bagaimanakah sifat ikatan C-C dalam ketiga alotrop tersebut? Jawab:

(a)

(b)

(c)

Dalam struktur intan, tiap atom C dihubungkan secara tetrahedral (mempunyai hibridisasi sp3) terhadap 4 karbon lain dan membentuk jaringan kovalen yang menyebabkan atom karbon secara individual tidak memungkinkan untuk bergerak bebas. Struktur grafit merupakan struktur lapisan sehingga elektron yang terdelokalisasi bebas bergerak di seluruh bagian lembaran atom.antara lapisan dihubungkan oleh ikatan van der walls yang lemah sehingga grafit dapat dengan mudah dipatahkan( tidak kuat) Fulleren mempunyai hibridisasi sp2. 2. Jelaskan mengapa grafit dan intan tidak larut dalam

pelarut apapun tetapi fulleren larut dalam banyak pelarut?

150


STRUKTUR

Jawab: Intan dan grafit tidak larut dalam semua pelarut karena memiliki struktur jaringan kovalen. Fulleren memiliki ikatanikatan kovalen dalam unit, tetapi hanya gayagaya dispersi saja yang mengikat antar unit dalam fasa padatnya, akibatnya fullerene mudah larut dalam pelarut non-polar seperti benzena dan toluena. 3. Jelaskan berdasarkan strukturnya tentang fenomena

berikut, (a) grafit dapat digunakan sebagai pelicin (lubricant), (b) grafit dapat digunakan sebagai elektrode dan (c) intan merupakan alotrop karbon yang paling stabil dalam tekanan yang sangat tinggi. Jawab: (a) grafit berstruktur lapisan dimana lapisan-lapisan tersebut diikat oleh ikatan yang relatif lemah yaitu gaya van der waals, sehingga lapisan ini mudah bergeser bila dikenai gaya. (b) grafit mempunyai sifat: inert, luas permukaan tinggi, konduktor (adanya delokalisasi elektron). (c) Bentuk jaringan kovalen dalam struktur intan, menyebabkan atom karbon secara individual tidak memungkinkan untuk bergerak bebas, oleh karena itu energi panas yang diterimanya akan diteruskan ke seluruh jaringan, sehingga pada temperatur tinggi intan cenderung lebih stabil dibanding alotrop karbon yang lainnya.4.

Dengan menggunakan gambar dibawah ini, tunjukkan C60 memiliki kelompok titik yang membentuk

bahwa

ikosahedron (Ih):

151


STRUKTUR

Jawab: Kedua gambar dibawah ini dapat digunakan untuk menjelaskan sebuah ikosahedron; sebelah kanan menggambarkan ikosahedron dari salah satu sisi dengan 5 titik.

Dengan membandingkan struktur diatas dengan struktur pada gambar 14.32, terlihat bahwa C60 mengandung 5 titik yang sama sebagai ikosahedron, atom-atom dari C60 dan gambar 14.32 adalah sama, dimana C60 memiliki kelompok titik ikosahedron (Ih).

152


STRUKTUR

DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 65. 4. Chang, R., Martoprawiro, A. M., dkk, (alih bahasa), Kimia Dasar Edisi Ketiga Jilid I, Penerbit Erlangga, Jakarta, 2004. Hal.378. Housecroft, C. E., Sharpe, A. G., Inorganic Chemistry Third Edition, Pearson Prentice Hall, England, 2008. P. 376-432. Cotton, A. F., Wilkinson, G., Suharto, S., (Penerjemah), Kimia Anorganik Dasar, UI Press, Jakarta, 1989. Hal. 213-214, 229. Saito, T., Ismunandar., (Penerjemah), Buku Teks Kimia Anorganik Online, Iwanami Shoten Publishers, Tokyo, 1996. Hal. 63-

153

Bab-6 Struktur Polimer

Documents

Transcript of Bab-6 Struktur Polimer