kimia organik

polimer senyawa organik

Di Susun Oleh:

Liza Putri Rahayu

A1F008011

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS BENGKULU

2010

POLIMER SENYAWA ORGANIK

1

Pengertian Polimer dan Sejarahnya

Polimer adalah molekul besar (makromolekul) yang terbangun oleh susunan unit

ulangan kimia yang kecil, sederhana dan terikat oleh ikatan kovalen. Unit ulangan ini

biasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal dari polimer.

Monomer merupakan sebarang zat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Untuk

contoh, etilena adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilena (lihat

reaksi berikut). Asam amino termasuk monomer juga, yang dapat dipolimerisasi menjadi

polipeptida dengan pelepasan air.

Reaksi :

Monomer polimer

Unit ulangan dapat memiliki struktur linear atau bercabang. Unit ulangan

bercabang dapat membentuk polimer jaringan tiga dimensi. Tabel 1.2 menunjukkan

beberapa contoh polimer, monomer, dan unit ulangannya.

Tabel 1.2 Polimer, monomer, dan unit ulangannya

2

n H2N C C N C C

OR

H

HR O

H

OH

n

- H2O

asam amino polipeptida

monomer Unit Ulangan terikat secara

kovaken dengan unit ulangan lainnya

CH2CH2H2C CH2n

n

etilena Polimer polietilena

polimerisasi

Polimer Monomer unit ulangan

Polietilena CH2 = CH2 - CH2CH2 –

poli(vinil klorida) CH2 = CHCl - CH2CHCl –

Poliisobutilena

3

CH2 C

CH3

CH3

CH2 C

CH3

CH3

Polistirena CH2 CH CH2 CH

Polikaprolaktam (nylon-6)

H - N(CH2)5C - OH

H O

- N(CH2)5C -

H O

Poliisoprena (karet alam)

CH2 = CH - C = CH2

CH3

- CH2CH = C - CH2 -

CH3

Sejarah Konsep Polimer

Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit-unit berulang

sederhana. 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

yunani oligos “beberapa”). Makromolekul merupakan istilah yang sinonim dengan

polimer. Polimer sintesis dari moleku-molekul sederhana yang disebut monomer

(“bagian tunggal”).

Kata polimer pertama kali digunakan oleh kimiawan Swedia, Berzelius pada

tahun 1833. Sepanjang abad 19 para kimiawan bekerja dengan makromolekul tanpa

memiliki suatu pengertian yang jelas mengenai strukturnya. Sebenarnya beberapa

polimer alam yang termodifikasi telah dikomersialkan. Sebagai contoh, solulosa nitrat

4

dipasarkan di bawah nama-nama “celluloid” dan guncotton. Sepanjang tahun 1839

dilaporkan mengenai polimerisasi stirena, dan selama 1860-an dipublikasikan sintesis

poli (etilena glikol) dan poli (etilena suksinat) bahkan dengan struktur-struktur yang

tepat.

Kira-kira pada waktu yang sama, isoprena diperoleh sebagai produk degradasi

dari karet, meskipun fakta bahwa isoprene tergabung dalam polimer tersebut saat ini

belum diketahui. 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

dari bahan-bahan alami yang ada disekitarnya. Bahan plastik buatan pertama kali

dikembangkan pada abad ke-19, dan saat ini di awal abad ke-21 jenis bahan ini telah ada

disekeliling kita dalam bentuk dan kegunaan yang sangat beragam. Cellulose nitrate

merupakan salah satu jenis bahan plastik yang pertama-tama dikembangkan. Bahan ini

ditemukan oleh Alexander Parkes dipertengahan abad ke-19 dan pertama kali

dipamerkan pada suatu Pameran Akbar di London tahun 1862 dalam bentuk sol sepatu

dan bola-bola billiard. Pada tahun 1869 John Wesley Hyatt mengembangkan bahan

Cellulose nitrate ini lebih lanjut dengan cara mencampurkannya dengan camphor menjadi

bahan baru yang kemudian diberi nama Celluloid. Bahan ini menjadi sangat popular

digunakan pada produk-produk sisir rambut, kancing pakaian dan gagang pisau.

Pada era awal ini, bahan-bahan polimer baru dikembangkan melalui proses

modifikasi kimiawi dari bahan polimer alami, dimana bahan rayon (di kenal juga sebagai

sutera buatan) merupakan contoh yang paling terkenal. Bahan rayon yang tergolong

sebagai bahan semi-sintetik ini dibuat dari bahan dasar selulosa yang dimodifikasi secara

kimiawi dan hingga saat ini masih digunakan pada produk-produk karpet, pakaian dan

dapat pula diproses menjadi lembaran yang tansparan (cellophane).Salah satu bahan

sintetik yang pertama kali dikembangkan adalah Bakelite, yang ditemukan pada tahun

1909 oleh kimiawan kelahiran Belgia Leo Baekeland (yang telah memperoleh banyak

sukses dengan penemuannya mengenai kertas foto sennsitif cahaya), dan dikenal

komersial sebagai bakelit. Sampai dekade 1920-an bakelit merupakan salah satu jenis

dari produk-produk konsumsi yang dipakai luas, dan penemuannya meraih visibilitas

yang paling mewah. Bakelite adalah bahan yang saat ini popular dengan nama Phenol

formaldehyde, dibuat dari phenol dan formaldehyde yang menghasilkan bahan polimer

dengan sifat-sifat keras, ringan, kuat, tahan panas, dapat dicetak dan merupakan isolator

5

listrik yang sangat baik, dan karenanya bahan ini banyak dipakai dalam berbagai aplikasi

di industri listrik. Bahan plastik terus mengalami perkembangan sepanjang tahun 1920-an

dan 1930-an.

Polimer-polimer lainnya khususnya cat alkid (polyester) dan karet polibutadiena,

sekitar waktu itu juga diperkenalakan. Namun mesipun tercapai sukses-sikses komersial

seperti di atas, kebanyakan ilmuan tidakn memiliki konsep yang jelas mengenai struktur

polimer. Teori yang berlaku saat ini adalah bahwa polimer merupakan kumpuln dari

molekul-molekul kecil, sangat menyerupai koloid, tetapi terkait berkait bersama melalui

suatu gaya sekunder yang misterius.

Teori kumpulan atau penggabungan ini akhirnya memberikan jalan, tanpa

sedikitpun hambatan, keteori seorang kimiawan Jerman Hermann Staudinger, yang

mempertalikan sifat-sifat berharga dari polimer dengan gaya-gaya antar molekul biasa

antara molekul-molekul yang mempunyai berat molekul sangat tinggi. Hermann

Staudinger (23 Maret 1881 – 8 September 1965) adalah seorang kimiawan Jerman yang

menunjukkan adanya makromolekul yang disebutnya sebagai polimer. Ia merupakan

pemenang Nobel Kimia tahun 1953. Ia juga dikenal akan penemuan ketena dan reaksi

Staudinger. Ketena adalah kelompok senyawa organik yang mengikuti rumus R2C=C=O.

Hermann Staudinger adalah pelopor dalam penelitian ketena. Ketena yang paling

sederhana adalah ketika kedua gugus R merupakan atom hidrogen, dan nama ketena juga

dapat merujuk kepada senyawa ini. Selama masa ini, Staudinger adalah seorang praktikus

kimia organik yang utama, yang sudah menjadi ilmu yang luar biasa dihormati, dipimpin

oleh para kimiawan seperti Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer, Hermann Emil

Fischer, dan Richard Martin Willstätter. Dari tahun 1914, kimia organik telah

menemukan lebih dari 100.000 senyawa sintesis yang digunakan dalam berbagai bidang,

teramsuk pewarna dan farmasi. Meski belum berusia 40 tahun, Staudinger dianggap

sebagai kimiawan organik terkenal. Selama 1920-an, Staudinger memutuskan untuk

meninggalkan persinggahan kimia organik yang prestisius ke ilmu polimer. Semangat

rintisan Staudinger mengantarkannya melepaskan diri dari pemikiran kimiawan organik

tradisional dan mengembangkan gagasan baru dan revolusioner.

Pada tahun 1926, ia ditunjuk ke sebuah kedudukan di Universitas Albert Ludwigs

Freiburg, di mana ia mencurahkan semua usahanya untuk mendirikan dan

mengembangkan 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.

6

Seperti membuat polimer sintesis, Staudinger mencoba menentukan berat molekul

polimer dengan menggunakan analisis kelompok akhir, mengukur viskositas larutan

polimer, dan menggunakan analisis mikroskop elektron.

Hermann Staudinger selalu memelihara hubungan dekat dengan industri untuk

mendapatkan dana bagi penelitiannya dan bertindak sebagai penasihat teknis bagi

perusahaan yang tertarik dalam plastik dan karet. Selama bertahun-tahun, "Förderverein"

(perkumpulan pendukung) Lembaga Kimia Makromolekul menghubungkan manajer riset

sejumlah perusahaan yang mendukung riset polimer di Freiburg im Breisgau. Seminar

kelompok dalam Staudinger, yang bermula pada tahun 1950, menarik kimiawan

akademik dan industri, dan segera menjadi pertemuan polimer terbesar Jerman dengan

lebih dari 700 peserta selama 1990-an.

Saudinger juga memperkenalkan istilah makromolekul. Makromolekul adalah

molekul yang sangat besar. Polimer baik itu alami maupun sintetik merupakan

makromolekul, misalnya hemoglobin. Beberapa senyawa non-polimer juga ada yang

termasuk ke dalam makromolekul, misalnya lipid. Bagaimanapun juga, sistem jaringan

atom besar lainnya seperti ikatan kovalen logam tidak dapat dikatakan sebagai

makromolekul. Istilah makromolekul ini pertama kali diperkenalkan oleh pemenang

hadiah nobel Hermann Staudinger sekitar tahun 1920-an.

Sebagai pengakuan terhadap sumbangannya tersebut, Saudinger memperoleh

hadiah nobel dalam bidang kimia pada tahun 1953. Pada tahun1930-an, pekerjaan brilian

dari seorang kimiawan Amerika Wallace Hume Carothers menempatkan teori-teori

Saudinger sebagai dasar eksperimen yang kuat dan membawa perkembangan seara

komersial dari karet neoprene tanpa bukti dan sert-serat poliamida (nilon). Wallace

Hume Carothers (27 April 1896 - 29 April 1937) adalah seorang kimiawan Amerika Serikat,

yang berasal dari perusahaan industri E.I. du Pont de Nemours and Company, dihormati atas

penemuan nilon pada tahun 1935.

Perang dunia II membawa perkembangan-perkembangan yang berarti dalam

kimia polimer, teristimewa dengan perkembangan karet sintetis karena daerah-daerah

penghasil karet alam di timur jauh menjadi tidak bisa dimasuki akibat pendudukan oleh

negara-negara sekutu. Banyak bahan-bahan plastik yang baru dikembangkan ini

kemudian digunakan pada Perang Dunia II, dan pada tahun 1050-an bahan-bahan ini

telah hadir di rumah-rumah dalam berbagai jenis produk. Banyak bahan-bahan plastik

7

yang baru dikembangkan ini kemudian digunakan pada Perang Dunia II, dan pada tahun

1050-an bahan-bahan ini telah hadir di rumah-rumah dalam berbagai jenis produk.

Di antara perkembangan-perkembangan yang berarti pada tahun-tahun sesudah

perang adalah penemuan katalis-katalis koordinasi baru untuk menginisiasi reksi-reaksi

oleh Karl Ziegler di Jerman, dan penerapannya oleh Giulio Natta di Italia dari sistem-

sistem baru tersebut ke pengembangan polimer-polimer yang memiliki stereokimia

terkontrol. Pekerjaan mereka telah menciptakan suatu revolusi dalm industri polimer,

karena inilah maka polimer-polimer yang disebut stereoregular memiliki sifat-sifat

mekanik, yang dalam banyak hal lebih baik daripada sifat-sifat polimer yang

nonstereoregular. Polietilen merupakan salah satu jenis polimer yang banyak digunakan

untuk berbagai aplikasi, seperti membuat isolasi kabel listrik, plastik kantong, tanki, baju

anti air, dll. Polietilen merupakan plastik pertama yang produksinya melebihi 1 milyar

pound pertahun sejak 1959.

Polietilen adalah polimer sintetik yang terdiri dari monomer-monomer molekul

etena. Sebelum tahun 1950-an, produksi etilen pada skala industri dilakukan pada

tekanan tinggi. Penemuan polietilen peretama kali oleh para ahli kimia Inggris di

Imperial Chemicals Industries (ICI) pada tahun 1932. Polietilen yang ditemukan oleh

ahli kimia di ICI adalah polietilen bercabang dan bermassa jenis rendah, sehingga

polimer tersebut munjadi sulit meleleh dan kurang padat. Polietilen linier (tidak

bercabang) berkepadatan tinggi baru diproduksi pada tahun 1950-an dengan metode baru

pada tekanan rendah.

Pada tahun 1953, Dr. Karl Ziegler melakukan percobaan mencampurkan reagen

alkil litium dan organometalik lainnya dengan etilen. Tujuannya untuk

mempolimerisasikan etilen pada tekanan rendah. Pada awalnya percobaan ini hanya

menghasilkan polietilen dengan jumlah yang sedikit. Pada suatu hari, percobaan ini tidak

menghasilkan polimer sama sekali, tetapi hanya terdapat sebuah dimer etilen. Dr. Ziegler

dan timnya kebingungan dengan hasil tersebut. Setelah diselidiki, ternyata penyebabnya

adalah 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 terhadap

reaksi polimerisasi etilen. Beberapa logam lain menunjukan reaksi yang serupa dengan

kehadiran logam nikel yaitu menginhibisi reaksi polimerisasi etilen. Namun, ada satu hal

yang mengejutkan senyawa logam klorida (TiCl4) dan senyawa trietil aluminium menjadi

kombinasi katalis yang sangat efektif untuk polimerisasi etilen. Polietilen yang dihasilkan

8

mempunyai massa molekul yang tinggi, titik leleh tinggi, dan linier. Polietilen linier ini

dapat digunakan untuk keperluan yang lebih luas, seperti perkakas rumah tangga, gelas,

piring, dll.

Berkat karya penemuannya, Karl Ziegler dianugerahi hadiah nobel kimia pada

tahun 1963 bersama Prof. Giulio Natta yang mengembangkan katalis Ziegler lebih lanjut

untuk reaksi-reaksi polimerisasi lainnya. Salah satu prinsip yang disampaikan Ziegler

adalah ’Selalu memperhatikan perkembangan-perkembangan tak terduga dan jangan

mengabaikan fenomena baru meskipun tidak ada hubungannya dengan proyek utama’.

Betapa pentingnya penemuan-penemuan mereka, sehingga pada athun 1963 Zigler dan

Natta bersama-sama memperoleh hadiah nobel kimia. Sama juga bobotnya adalah karya

Paul Flory (hadiah nobel 1974), yang mempelopori suatu dasar kuntitatif untuk sifat-sifat

polimer, apakah itu berupa sifat-sifat makromolekul dalam larutan atau dalam badan

polimer atau fenomena kimia seperti pengikat silangan dan transfer rantai.

Pekerjaan dengan polimer ini dimulai pada polyacetilen. Polimer banyak

dipelajari karena struktur, sifat dan mekanismenya yang unik dan atraktif. Penemuan

polimer yang dapat menghantarkan arus listrik, dikenal dengan polimer konduktif pada

pertengahan tahun 1970-an dan telah melahirkan penelitian yang intensif yang

menunjukkan sifat-sifat elektrik pada polimer yang berkisar dari insulating (tidak dapat

menghantar), semi konduktif sampai konduktif. Material jenis baru yang bersifat

semikonduktif dan konduktif ini dapat disebut gabungan sifat-sifat elektrik dan optic

semikonduktor anorganik dengan polimer yang memiliki kelenturan mekanis.

Karena semua polimer sintesis dipreparasi melalui monomer-monomer yang

terikat bersama, maka beberapa untit kimia akan berulang kembali terus-menerus. Unit

demikian ditulis dalam (siku) dan dianggap sebagai unit ulang. Unit-unitn ulang yang

terjadi seperti [CH2] dan [CF2], tetapi unit-unit ulang leih lazim ditegaskan dengan

istiloah struktur monomer, sedangkan unit-unit ulang paling kecil direferensikan sebagai

unit dasar (unit monomer).

Saat ini manusia sudah memasuki Era Plastik, dimana pada 50 tahun terakhir

volume produksi plastik dunia telah meningkat secara luar biasa, sementara itu tingkat

konsumsi bahan plastik telah meningkat dari sekitar satu juta ton pada tahun 1939

menjadi lebih dari 120 juta ton pada tahun 1994. Dewasa ini bahan plastic telah banyak

menggantikan bahan-bahan tradisional seperti kayu, logam, gelas, kulit, kertas dan karet

karena bahan plastic bias lebih ringan, lebih kuat, lebih tahan karat, lebih tahan terhadap

iklim dan merupakan isolator listrik yang sangat baik. Bahan plastik sangat mudah

9

dibentuk menjadi berbagai produk dengan menggunakan mesin cetak dan mesin ekstrusi.

Sifat-sifatnya yang unggul dan kemudahan pemrosesannya seringkali menjadikan plastik

sebagai bahan yang paling ekonomis untuk digunakan dalam berbagai keperluan. Kini

bahan plastik digunakan dalam berbagai industri dan bisnis. Bahan ini telah memenuhi

rumah-rumah kita, sekolah-sekolah, rumah sakit dan bahkan bahan ini ada dalam pakaian

yang kita kenakan sehari-hari. Banyak dari nama-nama bahan plastik telah menjadi

istilah-istilah yang familiar dalam kehidupan sehari-hari: nylon, polyester, dan PVC,

misalnya.

Dari para ahli kimia diatas, muncullah konsep polimer yang terangkum dalam

Kimia Polimer. Sampai saat ini konsep polimer semakin berkembang dengan semakin

majunya teknologi. Dan konsep polimer banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan

manusia ssuai dengan fungsinya. Dalam tahun-tahun terakhir ini sejumlah kemajuan

penting dalam sains polimer. Contoh-contohnya:

Polimer yang memiliki kestabilan termal dan oksidasi istimewa, dipakai dalam

aplikasi-aplikasi aerospace berkinerja tinggi.

Plastik-plastik teknik, polimer yang dirancang untuk menggantikan logam. Serat

aromatik berkekuatan tinggi, yang didasarkan pada teknologi Kristal cair, digunakan

dalam berbagai aplikasi dari mulai kawat ban sampai kabel-kabel untuk menjangkarkan

platform-platform pemboran minyak lepas pantai.

Polimer tak dapat nyala, termasuk beberapa yang memancarkan asap beracun

dalam jumlah minimum. Polimer-polimer dapat urai, yang tidak hanya membantu

mengurangi volume sampah plastic yang menyesakan pandangan tetapi juga

memungkinkan terkendealinya penyebaran obat-obatan atau bahan kimia pertanian

Polimer untuk aplikasi-aplikasi medis yang berspektrum luas, mulia dari jahitan

bedah dapat urai sampai ke organ-organ buatan. Polimer konduktif , polimer-polimer

yang memperlihatkan konduktivitas listrik yang sebanding dengan konduktivitas logam-

logam.

Polimer yang digunakan sebagai zat bantu tak larut untuk katalis-katalis atau

untuk sintesis protein otomat atau asam nukleat (Bruce Merrifiekd, yang mempelopori

sintesis protein berfasa padat, menerima Hadah Nobel Kimia tahun 1984). Setelah

mengetahui kata polimer pertama kali yang digunakan oleh kimiawan Swedia, Berzelius

pada tahun 1833 dan terus menerus berkembang konsepnya sesuai dengan kebutuhan

manusia.

10

Tatanama dan Proses Polimerisasi

Tata Nama (Nomenklatur)

Jumlah yang sangat besar dari struktur polimer menuntut adanya sistem tata nama

yang masuk akal. Berikut ini adalah aturan pemberian nama polimer vinil yang

didasarkan atas nama monomer (nama sumber atau umum), taktisitas dan isomer :

Nama monomer satu kata :

Ditandai dengan melekatkan awalan poli pada nama monomer

Contoh :

Polistirena

polietilena

Politetrafluoroetilena

(teflon, merk dari du Pont)

Nama monomer lebih dari satu kata atau didahului sebuah huruf atau angka

Nama monomer diletakkan dalam kurung diawali poli

Contoh :

Poli(asam akrilat)

Poli(-metil stirena)

11

CHCH2

CH2CH2

CF2CF2

CH2CH

CO2H

CH2C

CH3

Poli(1-pentena)

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, atau

unit ulang konstitusi (CRU singkatan dari constitutional repeating unit) melalui tahapan

sebagai 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

12

CH2CH

CH2CH2CH3

Nama Sumber Nama IUPAC

Polietilena

Politetrafluoroetilena

Polistirena

Poli(asam akrilat)

Poli(-metilstirena)

Poli(1-pentena)

Poli(metilena)

Poli(difluorometilena)

Poli(1-feniletilena)

Poli(1-karboksilatoetilena)

Poli(1-metil-1-feniletilena)

Poli[1-(1-propil)etilena]

Untuk tata nama polimer non vinil seperti polimer kondensasi umumnya lebih

rumit darpada polimer vinil. Polimer polimer ini biasanya dinamai sesuai dengan

monomer mula-mula atau gugus fungsional dari unit ulangan.

Contoh : nylon, umumnya disebut nylon-6,6 (66 atau 6/6), lebih deskriptif disebut

poli(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

C - (CH2)4 - C - NH - (CH2)6 - NH

O O

nylon-6,6

n

Mengikuti rekomendasi IUPAC, kopolimer (polimer yang diturunkan dari lebih

satu jenis monomer) dinamai dengan cara menggabungkan istilah konektif yang ditulis

miring antara nama nama monomer yang dimasukkan dalam kurung atau antara dua atau

lebih nama polimer. Istilah konektif menandai jenis kopolimer sebagaimana enam kelas

kopolimer 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)

13

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

Polimerisasi kondensasi adalah polimerisasi yang disertai dengan pembentukan

molekul kecil (H2O, NH3).

Contoh :

Alkohol + asam ester + air

HOCH2CH2OH + + H2O

Polimerisasi adisi adalah polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan

rangkap diikuti oleh adisi monomer.

Contoh :

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

14

HOC - (CH2)4COH

OO

n H2C = CH CH2 C

Cl Cl

H

n

polivinilklorida (PVC)vinilklorida

hewan : wool, sutera

mineral

2. Polimer Sintetik :

hasil polimerisasi kondensasi

hasil polimerisasi adisi

b. Struktur

Berdasarkan strukturnya polimer dibedakan atas :

1. Polimer linear

Polimer linear terdiri dari rantai panjang atom-atom skeletal yang dapat mengikat

gugus substituen. Polimer ini biasanya dapat larut dalam beberapa pelarut, dan dalam

keadaan padat pada temperatur normal. Polimer ini terdapat sebagai elastomer, bahan

yang fleksibel (lentur) atau termoplastik seperti gelas).

Rantai utama linear

Contoh :

Polietilena, poli(vinil klorida) atau PVC, poli(metil metakrilat) (juga dikenal

sebagai PMMA, Lucite, Plexiglas, atau perspex), poliakrilonitril (orlon atau creslan) dan

nylon 6.

2. Polimer bercabang

Polimer bercabang dapat divisualisasi sebagai polimer linear dengan percabangan

pada struktur dasar yang sama sebagai rantai utama. Struktur polimer bercabang

diilustrasikan sebagai berikut

Rantai utama

(terdiri dari atom-atom skeletal)

15

3. 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).

Ikatan kimia

Polimer linear dan bercabang memiliki sifat :

1. Lentur

2. Berat Molekul relatif kecil

3. Termoplastik

Kopolimer

16

Kopolimer adalah suatu polimer yang dibuat dari dua atau lebih monomer yang

berlainan. Berikut ini adalah jenis jenis kopolimer yang terbentuk dari monomer pertama

(A) dan monomer ke dua (B).

Jenis kopolimer :

1. Kopolimer blok

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-

Poli(A-b-B)

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

Poli(A-g-B)

17

A Bm n

A A A A A A

B

B

B

B

B

B

B

B

B

Perkembangan selanjutnya ada yang berbentuk kopolimer sisir (comb copolymer) dan

bintang (star copolymer).

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.

B BA A 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.

AB BB BA Apoli(A-co-B)

Polimer Organik

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.

18

A

B

kopolimer sisir

AA

A

A A

A

B

AA

kopolimer bintang

Penggunaan polimer tergantung pada sifat-sifatnya, dan sifat-sifat tersebut

ditentukan oleh struktur serta massa molekulnya. Tiga faktor utama (dalam kaitannya

dengan struktur) yang menentukan sifat polimer 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.

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 POLIMERISASI

a. POLIMERISASI ADISI

19

Terbentuk dari penggabungan monomer-monomer melalui reaksi adisi yang melibatkan

ikatan rangkap.

b. Polimerisasi Kondensasi

Terbentuk dari penggabungan monomer-monomer melalui reaksi kondensasi di mana

dilepaskan 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 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.

Secara detail dapat dijelaskan contoh-contoh polimer organic seperti yang dibawah ini:

1. Plastik

20

Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik. Mereka

terbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan bisa juga terdiri dari zat

lain untuk meningkatkan performa atau ekonomi. Ada beberapa polimer alami yang

termasuk plastik. Plastik dapt dibentuk menjadi film atau fiber sintetik. Nama ini berasal

dari fakta bahwa banyak dari mereka "malleable", memiliki properti keplastikan. Plastik

didesain dengan varias yang sangat banyak dalam properti yang dapat menoleransi panas,

keras, "reliency" dan lain-lain. Digabungkan dengan kemampuan adaptasinya, komposisi

yang umum dan beratnya yang ringan memastikan plastik digunakan hampir di seluruh

bidang 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 deformasi

atau gagal karena shear stress-lihat keplastikan (fisika) dan ductile.Plastik dapat

dikategorisasikan dengan banyak cara tapi paling umum dengan melihat tulang-belakang

polimernya (vinyl{chloride}, polyethylene, acrylic, silicone, urethane, dll.). Klasifikasi

lainnya juga umum.Plastik adalah polimer; rantai-panjang atom mengikat satu sama lain.

Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer". Plastik yang

umum terdiri dari polimer karbon saja atau dengan oksigen, nitrogen, chlorine atau

belerang 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

21

o Plastik komoditas

sifat mekanik tidak terlalu bagus

tidak tahan panas

Contohnya: PE, PS, ABS, PMMA, SAN

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)

22

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 molding

Bijih plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas

diinjeksikan ke dalam cetakan.

Ekstrusi

Bijih plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas

secara kontinyu ditekan melalui sebuah orifice sehingga menghasilkan penampang yang

kontinyu.

Thermoforming

Lembaran plastik yang dipanaskan ditekan ke dalam suatu cetakan.

Blow molding

Bijih plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas

secara kontinyu diekstrusi membentuk pipa (parison) kemudian ditiup di dalam cetakan.

23

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 sebagai pelapis barang yang panas seperti tangki di pabrik kimia,

pelapis panci dan kuali anti lengket di dapur serta pelapis dasar setrika. Teflon

merupakan lapisan tipis yang sangat tahan 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

dengan suatu unsur (ion-ion) sehingga dapat membentuk delokalisasi awan elektron di

sepanjang rantai polimernya (soliton). Dalam pembuatan polimer ini diperlukan bahan

dasar yang sangat sulit diperoleh di pasaran. Untuk mengatasi hal tersebut sekaligus

memodifikasi polimer terkonjugasi yang sudah ada maka dilakukan sintesis poli-(O-

fenilen vinilena), disingkat OPV. Polimer ini merupakan isomer dari polimer PPV. 

Penelitian berlangsung dalam dua tahap; pada tahap pertama disintesis polimer OPV

dilanjutkan penelitian tahap kedua yakni simulasi baterai rechargeable dengan

menggunakan polimer OPV sebagai elektrode.

Bahan dasar untuk polimerisasi ialah klorometilbenzaldehida untuk polime-risasi

Grignard dan o-tolualdehida untuk polimerisasi kondensasi, sedangkan monomer

disintesis melalui reaksi Reimer-Tiemann. Polimerisasi anionik dari pereaksi Grignard

atau o-metilbenzaldehida dilaksanakan dalam kondisi refluks. Larutan pekat polimer

diperoleh dari ekstrak dalam pelarut diklorometana. Lapisan polimer di atas logam

dicetak dari larutan pekat polimer OPV pada suhu 200oC. Identifikasi polimer OPV

meliputi analisis difraksi sinar X, resonans magnetik inti (NMR), dan inframerah

tertransformasi Fourier (FTIR), resistivitas, dan kelarutan. OPV sebagai elektrode pada

prototipe baterai sekunder yang dapat diisi kembali diuji dengan metode Nigrey et al.

dengan modifikasi. Dalam proses doping digunakan larutan ZnCl2 dan AlCl3 dalam

pelarut propilena karbonat atau air. OPV dilapiskan pada permukaan elektrode karbon

24

atau 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. Perubahan

potensial dipantau dengan komputer melalui interface Cassy-E-LeyBold.

Monometer klorometilbenzaldehida telah mengalami hidrasi oleh molekul air

membentuk hidroksimetilbenzaldehida yang ditunjukkan oleh spektrum gas

kromatografi-spektrometer massa pada m/e 135/136, 107, 91, dan 77. Indeks bias 1.4899

dan bobot jenis 0.9460. Spektrum FT-IR menunjukkan adanya campuran dari isomer

orto, meta, dan para. Demikian pula, polimer OPV (reaksi Grignard) menunjukkan

adanya campuran geometri trans dan cis dengan nisbah 3:2, sedangkan polimer OPV dari

proses kondensasi menunjukkan nisbah trans:cis 4:5. Cetakan polimer OPV cenderung

berwarna cokelat kekuningan sampai gelap dengan kesan mengkilap. Pada spektrum

NMR terlihat adanya pergeseran kimia di sekitar 2.5 ppm sehingga mungkin polimer

OPV ini sebagian masih belum terhidrasi sempurna. Tidak adanya pita serapan pada

spektrum difraksi sinar X menunjukkan bahwa polimer OPV bersifat amorf. Polimer-

polimer tersebut praktis larut dalam pelarut nonpolar. Resistans polimer OPV sangat

tinggi, yaitu sekitar 20 x 104 ohm dan energi celah 0.138 eV untuk polimer OPV hasil

reaksi Grignard, sedangkan polimer OPV hasil kondensasi mempunyai resistans 21.18

ohm dan energi celahnya 0.695 eV.

Prototipe baterai sekunder yang ditunjukkan oleh sistem (+) Pt (OPV)/ZnCl2 0.3

M:H2O/Zn (-) cukup baik karena potensial discharge maksimum 1 volt  dan minimum

0.2 volt 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

turun hampir 40%-nya dengan potensial rata-rata 0.2 volt. Penelitian ini masih perlu

dikembangkan lebih lanjut untuk memperoleh system baterai organik yang menggunakan

lapisan OPV dengan kapasitas yang lebih efektif.

4. Lampu dioda dari hibridisasi benang nano seng oksida (ZnO) dengan polimer

organik

25

Perkembangan teknologi lampu dioda (LED) menggunakan bahan inorganik yang

fleksibel dan lentur telah mampu direalisasikan dengan menggunakan ZnO yang

berbentuk benang nano yang bertindak sebagai komponen optis.Diawali oleh emisi sinar

ultra violet(uv) dengan panjang gelombang 393 nm dari benang nano ZnO, para peneliti

kini telah menemukan spectrum yang  berada pada rentang cahaya tampak hingga

mendekati sinar infra merah (500-1100 nm) mampu dihasilkan oleh LED yang

berbasiskan 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 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 pada

gambar 1. Dari gambar tersebut benang nano ZnO ditumbuhkan diatas substrate

polyethylene terephtalate (bahan plastic) yang telah dilapisi oleh indium tin okside (ITO).

Kristal tunggal benang nano tersebut ditumbuhkan dengan metode elektrodeposisi

dengan temperature 80oC di atas ITO. Proses penumbuhan kira-kira memakan waktu satu

jam dengan arah tumbuh vertical dan m danhomogeny. Dari hasil karakterisasi, panjang

benang nano rata-rata 2 diameter 70-120 nm. Lalu benang-benang nano tersebut di lapisi

dengan lapisan tipis polysterene sebagai isolator yang mengisi tiap celah diantara

benang-benang nano. Lapisan tipis polysterene melapisi benang nano dengan ketebalan

kira-kira 10 nm. Proses pengisian celah atau pelapisan benang-benang nano tersebut

26

menggunakan metode spin coating. Lalu bagian atas dilapisi pula menggunakan

poly(3,4-ethylene-dioxythiophene) poly(styrenesulfonate), PEDOT/PSS, selanjutnya

dilapisi emas (sebagai kontak 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 melekat

sangat kuat diatas substrate meskipun dibengkokan dengan jari-jari kelengkungan <10

μm.Dari sisi intensitas cahaya yang diemisikan, LED benang nano yang berada diatas

substrate plastic memancarkan cahaya dengan intensitas lebih rendah dibandingkan

diatas substrate gelas. Namun demikian distribusi spectrum cahaya yang teramati dari

elektroluminisensi memiliki kemiripan yaitu berada di rentang cahaya tampak.Penemuan

ini mengindikasikan bahwa hibridisasi teknologi nano dengan polimer organic memiliki

potensi untuk dikembangkan dalam ranah aplikasi optoelektronika di masa depan.

5. Karet

Karet alam atau karet mentah memiliki sifat fleksibel, harganya relative ringan tapi

daya sambung dan daya rekat jauh lebih rendah disbanding karet sintesis bila dibuat

perekat. Karet alam tidak bisa dipakai untuk penyambung plastic. Perekat yang dipakai

dan terbuat dari karet sintesis atau karet alam tidak tahan terhadap bahan pelarut minyak

bahan oksidasi dan sinar ultraviolet, mudah sekali rusak bila terkena panas. Tahan

terhadap panas pada suhu 35-40 derajat Celsius sebelum divulkanisasi, jika divulkanisasi

27

tahan terhadap panas 70 derajat Celsius. Karet alam larut dengan baik pada pelarut

hidrokarbon.Perekat ini berguna untuk benda ringan seperti kain karet busa yang

mengelupas pada beban 3kilogram/cm2 pada suhu kamar.

Karet nitril karboksil adalah karet yang mengandung gugus asam karboksilat. Perekat

yang dibuat dari bahan ini tidak saja memiliki daya rekat yang tinggi terhadap logam tapi

juga mempercepat reaksi resinya terhadap senyawa lain yang gunanya member kekuatan

adhesive dan kohesif, dan lebih tahan minyak. Karet alam adalah polimer hidrokarbon

tak jenuh. Senyawa ini secara komersial diperoleh dari getah karet. Struktur kimianya

sebagian dijelaskan pada abad ke jika dipanaskan tanpa udara(isoprene).

Kebanyakan karet memiliki ikatan molekul lebih dari 10000000. Besarnya variasi

menurut metode pengolahan. KKaret mentah mengandung kira-kira -1, -2, -3 persen air

28

dan sedikit bahan organic, serta poliisoprena. Penggolongan suatu jenis konvensional

dilakukan dasar-dasar visualisasi atau sifat-sifat yang dapat dilihat oleh mata, misalnya

warna karet, adanya endapan serta noda-noda lainnya. Sistem penggolongan tersebut

sama sekali tidak memberikan informasi tentang sifat-sifat karet teknis dari karet

mentahnya (terutama untuk barang-barang jadi karet mentahnya) dan tidak ada hubungan

langsung antara warna gelombung udara dan noda-noda tertentu lainnya dengan sifat-

sifat teknis karet yang menjadi persyaratan barang-barang jadi karet yang diproduksi.

Polimer alami juga sangat penting untuk kehidupan organisme. Tanpa struktur

polimer alam seperti sellulosa pada tanaman atau protein bahwa konstruksi urat dan otot

hewan. Hewan tidak hidup serta tanaman tidak dapat berdiri diatasnya tali gravitasi. Kita

semua diciptakan laut, dimana membrane halus kita didukung oleh aliran di dalam air.

Enzim tanaman dan hewan bahwa katalis semua reaksi biokimia penting sebagai polimer

asam amino. Terakhirnya, dioksiribosanukleat (DNA) merupakan bahan genetic. Warisan

semua tanaman dan hewan-hwan adalah polimer asam nukleat. Bentuk polimer datang

dari yunani (poly) dan menunjukkan sebuah molekul besar yang dibuat dari banyak

bagian makromolekul adalah suatu bentuk sinonim dari polimer. Polimer-polimer dibuat

oleh 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 sisa

tumbuhan yang membusuk dan terkumpul dalam suatu daerah dengan kondisi banyak air,

biasa disebut rawa-rawa. Kondisi tersebut yang menghambat penguraian menyeluruh dari

sisa-sisa tumbuhan yang kemudian mengalami proses perubahan menjadi batubara.

Selain tumbuhan yang ditemukan bermacam-macam, tingkat kematangan juga

bervariasi, karena dipengaruhi oleh kondisi-kondisi lokal. Kondisi lokal ini biasanya

kandungan oksigen, tingkat keasaman, dan kehadiran mikroba. Pada  umumnya sisa-sisa

tanaman tersebut dapat berupa pepohonan, ganggang, lumut, bunga, serta tumbuhan yang

biasa hidup di rawa-rawa. Ditemukannya jenis flora yang terdapat pada sebuah lapisan

batubara tergantung pada kondisi iklim setempat. Dalam suatu cebakan yang sama, sifat-

sifat analitik yang ditemukan dapat berbeda, selain karena tumbuhan asalnya yang

29

mungkin berbeda, juga karena banyaknya reaksi kimia yang mempengaruhi kematangan

suatu batubara.

Secara umum, setelah sisa tanaman tersebut terkumpul dalam suatu kondisi tertentu

yang mendukung (banyak air), pembentukan dari peat (gambut) umumnya terjadi. Dalam

hal ini peat tidak dimasukkan sebagai golongan batubara, namun terbentuknya peat

merupakan tahap awal dari terbentuknya batubara. Proses pembentukan batubara sendiri

secara singkat dapat didefinisikan sebagai suatu perubahan dari sisa-sisa tumbuhan yang

ada, mulai dari pembentukan peat (peatifikasi) kemudian lignit dan menjadi berbagai

macam tingkat batubara, disebut juga sebagai proses coalifikasi, yang kemudian berubah

menjadi antrasit. Pembentukan batubara ini sangat menentukan kualitas batubara, dimana

proses yang berlangsung selain melibatkan metamorfosis dari sisa tumbuhan, juga

tergantung pada keadaan pada waktu geologi tersebut dan kondisi lokal seperti iklim dan

tekanan. Jadi pembentukan batubara berlangsung dengan penimbunan akumulasi dari

sisa tumbuhan yang mengakibatkan perubahan seperti pengayaan unsur karbon, alterasi,

pengurangan kandungan air, dalam tahap awal pengaruh dari mikroorganisme juga

memegang peranan yang sangat penting.

PENYUSUN BATUBARA

Konsep bahwa batubara berasal dari sisa tumbuhan diperkuat dengan ditemukannya

cetakan tumbuhan di dalam lapisan batubara. Dalam penyusunannya batubara diperkaya

dengan berbagai macam polimer organik yang berasal dari antara lain karbohidrat, lignin,

dll. Namun komposisi dari polimer-polimer ini bervariasi tergantung pada spesies dari

tumbuhan penyusunnya.

Lignin

Lignin merupakan suatu unsur yang memegang peranan penting dalam merubah susunan

sisa tumbuhan menjadi batubara. Sementara ini susunan molekul umum dari lignin belum

diketahui dengan pasti, namun susunannya dapat diketahui dari lignin yang terdapat pada

berbagai macam jenis tanaman. Sebagai contoh lignin yang terdapat pada rumput

mempunyai susunan p-koumaril alkohol yang kompleks. Pada umumnya lignin

merupakan polimer dari satu atau beberapa jenis alkohol.

30

Hingga saat ini, sangat sedikit bukti kuat yang mendukung teori bahwa lignin merupakan

unsur organik utama yang menyusun batubara.

Karbohidrat

Gula atau monosakarida merupakan alkohol polihirik yang mengandung antara lima

sampai delapan atom karbon. Pada umumnya gula muncul sebagai kombinasi antara

gugus karbonil dengan hidroksil yang membentuk siklus hemiketal. Bentuk lainnya

mucul sebagai disakarida, trisakarida, ataupun polisakarida. Jenis polisakarida inilah

yang umumnya menyusun batubara, karena dalam tumbuhan jenis inilah yang paling

banyak mengandung  polisakarida (khususnya selulosa) yang kemudian terurai dan

membentuk batubara.

Protein

Protein merupakan bahan organik yang mengandung nitrogen yang selalu hadir sebagai

protoplasma dalam sel mahluk hidup. Struktur dari protein pada umumnya adalah rantai

asam amino yang dihubungkan oleh rantai amida. Protein pada tumbuhan umunya

muncul sebagai steroid, lilin. 

Material Organik Lain

Resin

Resin merupakan material yang muncul apabila tumbuhan mengalami luka pada

batangnya.

Tanin

Tanin umumnya banyak ditemukan pada tumbuhan, khususnya pada bagian batangnya.

Alkaloida

Alkaloida merupakan komponen organik penting terakhir yang menyusun batubara.

Alkaloida sendiri terdiri dari molekul nitrogen dasar yang muncul dalam bentuk rantai.

Porphirin

31

Porphirin merupakan komponen nitrogen yang berdasar atas sistem pyrrole. Porphirin

biasanya terdiri atas suatu struktur siklik yang terdiri atas empat cincin pyrolle yang

tergabung dengan jembatan methin. Kandungan unsur porphirin dalam batubara ini telah

diajukan sebagai marker yang sangat penting untuk mendeterminasi perkembangan dari

proses coalifikasi.

Hidrokarbon

Unsur ini terdiri atas bisiklik alkali, hidrokarbon terpentin, dan pigmen kartenoid.

Sebagai tambahan, munculnya turunan picene yang mirip dengan sistem aromatik

polinuklir dalam ekstrak batubara dijadikan tanda inklusi material sterane-type dalam

pembentukan batubara. 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 material

inorganik yang menyusun batubara. Secara umum mineral ini dapat dibagi menjadi dua

jenis, yaitu unsur mineral inheren dan unsur mineral eksternal. Unsur mineral inheren

adalah material inorganik yang berasal dari tumbuhan yang menyusun bahan organik

yang terdapat dalam lapisan batubara. Sedangkan unsur mineral eksternal merupakan

unsur yang dibawa dari luar kedalam lapisan batubara, pada umumya jenis inilah yang

menyusun bagian inorganik dalam sebuah lapisan batubara. 

PROSES PEMBENTUKAN BATUBARA

Pembentukan batubara pada umumnya dijelaskan dengan asumsi bahwa material

tanaman terkumpul dalam suatu periode waktu yang lama, mengalami peluruhan

sebagian kemudian hasilnya teralterasi oleh berbagai macam proses kimia dan fisika.

Selain itu juga, dinyatakan bahwa proses pembentukan batubara harus ditandai dengan

terbentuknya peat. 

Pembentukan Lapisan Source

Teori Rawa Peat (Gambut) – Autocthon

32

Teori ini menjelaskan bahwa pembentukan batubara berasal dari akumulasi sisa-sisa

tanaman yang kemudian tertutup oleh sedimen diatasnya dalam suatu area yang sama.

Dan dalam pembentukannya harus mempunyai waktu geologi yang cukup, yang

kemudian teralterasi menjadi tahapan batubara yang dimulai dengan terbentuknya peat

yang kemudian berlanjut dengan berbagai macam kualitas antrasit. Kelemahan dari teori

ini adalah tidak mengakomodasi adanya transportasi yang bisa menyebabkan banyaknya

kandungan mineral dalam batubara.

Teori Transportasi – Allotocton

Teori ini mengungkapkan bahwa pembentukan batubara bukan berasal dari

degradasi/peluruhan sisa-sisa tanaman yang insitu dalam sebuah lingkungan rawa peat,

melainkan akumulasi dari transportasi material yang terkumpul didalam lingkungan

aqueous seperti danau, laut, delta, hutan bakau. Teori ini menjelaskan bahwa terjadi

proses yang berbeda untuk setiap jenis batubara yang berbeda pula.

Proses Geokimia dan Metamorfosis

Setelah terbentuknya lapisan source, maka berlangsunglah berbagai macam proses.

Proses pertama adalah diagenesis, berlangsung pada kondisi temperatur dan tekanan yang

normal dan juga melibatkan proses biokimia. Hasilnya adalah proses pembentukan

batubara akan terjadi, dan bahkan akan terbentuk dalam lapisan itu sendiri. Hasil dari

proses awal ini adalah peat, atau material lignit yang lunak. Dalam tahap ini proses

biokimia mendominasi, yang mengakibatkan kurangnya kandungan oksigen. Setelah

tahap biokimia ini selesai maka berikutnya prosesnya didominasi oleh proses fisik dan

kimia yang ditentukan oleh kondisi temperatur dan tekanan. Temperatur dan tekanan

berperan penting karena kenaikan temperatur akan mempercepat proses reaksi, dan

tekanan memungkinkan reaksi terjadi dan menghasilkan unsur-unsur gas. Proses

metamorfisme (temperatur dan tekanan) ini terjadi karena penimbunan material pada

suatu kedalaman tertentu atau karena pergerakan bumi secara terus-menerus didalam

waktu dalam skala waktu geologi.

HETEROATOM DALAM BATUBARA

33

Heteroatom dalam batubara  bisa berasal dari dalam (sisa-sisa tumbuhan) dan berasal dari

luar yang masuk selama terjadinya proses pematangan. Nitrogen pada batubara pada

umumnya ditemukan dengan kisaran 0,5 – 1,5 % w/w yang kemungkinan berasal dari

cairan yang terbentuk selama proses pembentukan batubara. Oksigen pada batubara

dengan kandungan 20 – 30 % w/w terdapat pada lignit atau 1,5 – 2,5 % w/w untuk

antrasit, berasal dari bermacam-macam material penyusun tumbuhan yang terakumulasi

ataupun berasal dari inklusi oksigen yang terjadi pada saat kontak lapisan source dengan

oksigen di udara terbuka atau air pada saat terjadinya sedimentasi. Variasi kandungan

sulfur pada batubara berkisar antara 0,5 – 5 % w/w yang muncul dalam bentuk sulfur

organik dan sulfur inorganik yang umumnya muncul dalam bentuk pirit. Sumber sulfur

dalam batubara berasal dari berbagai sumber. Pada batubara dengan kandungan sulfur

rendah, sulfurnya berasal material tumbuhan penyusun batubara. Sedangkan untuk

batubara dengan kandungan sulfur menengah-tinggi, sulfurnya berasal dari air laut.

34