Download - 1 Kinetika Reaksi Polimerisasi Kondensasi1

KINETIKAPOLIMERISAS

I KONDENSASI

TEORI TUMBUKAN

A B

A B

A B

A B

AB

Skema energi aktivasi

• A dan B akan bereaksi kalau energi tumbukannya lebih besar dari harga minimum tertentu, yaitu sebesar energi aktivasi (Ea).

• Fraksi tumbukan yang memiliki energi > Ea adalah exp (– Ea/RT)

• Laju tumbukan antara molekul A dan B berbanding lurus dengan konsentrasi masing-masing:

Laju reaksi [A] [B] (1)

• Tumbukan yang menghasilkan reaksi hanya tumbukan yang memiliki energi yang cukup (> Ea)

RTEaeBAreaksiLaju (2)

BAkreaksiLaju

RTEaeAk

REAKTIVITAS MOLEKUL RANTAI

KINETIKA POLIMERISASI KONDENSASI

Reaktivitas kedua gugus fungsional tidak tergantung

pada ukuran molekulnya

Laju reaksi polikondensasi dapat diukur secara sederhana dengan cara menentukan konsentrasi

gugus fungsional sebagai fungsi waktu

Mekanisme poliesterifikasi antara diacid dan diol dengan katalis asam:

(3)

1. Protonasi terhadap oksigen yang berikatan rangkap dengan karbon sehingga dihasilkan atom karbon yang bersifat lebih positif:

2. Adisi nukleofil (OH):

(4)

(5)

3. Eliminasi H2O dan H+ dan pembentukan ester:

Rate determining step dalam polimerisasi ini adalah adisi nukleofil.

• Laju polimerisasi kondensasi dinyatakan dengan laju penghilangan gugus fungsional yang bereaksi.

• Laju poliesterifikasi, Rp, dapat dinyatakan sebagai laju penghilangan gugus karboksil

dengan [COOH] adalah konsentrasi gugus karboksil yang tidak bereaksi.

• Progres dari suatu reaksi poliestrifikasi dapat diikuti secara eksperimental dengan cara menitrasi gugus karboksil dengan menggunakan basa selama reaksi berlangsung.

dtCOOHd

Rp

(6)

Kinetika Polikondensasi Irreversibel

• Untuk polikondensasi pada umumnya, harga k1, k-1, dan k3 jauh lebih besar daripada k2.

• Jika reaksi dilangsungkan pada kondisi non-equilibrium dengan cara mengambil air sebagai produk samping maka laju polikondensasi dapat dianggap sama dengan laju reaksi (4) ke arah kanan:

OHOHCCOOH

22

k

dtd

Rp (7)

Dengan [OH] dan [C+(OH)2] masing-masing adalah konsentrasi gugus hidroksil dan gugus karboksil yang terprotonasi.

Konstanta keseimbangan reaksi protonasi:

]H[]COOH[](OH)C[ 2

1

1

kk

Kp (8)

Jika pers. (7) dan (8) digabung maka akan diperoleh:

1

21 ]H[OHCOOHCOOH

kkk

dtd (9)

Menurut pers. (9), kinetika reaksi polikondensasi dapat dibedakan menjadi dua, tergantung pada asal/sumber ion H+:

• Polikondensasi dengan katalis, jika ion H+ berasal dari asam kuat (seperti asam sulfat).

• Polikondensasi tanpa katalis atau “self-catalyzed”, jika ion H+ berasal dari asam lemah atau reaktan.

• Dalam reaksi polikondensasi tanpa katalis atau “self-catalyzed”, monomer diacid berfungsi juga sebagai katalis reaksi esterifikasi.

• Jika [H+] dianggap sebanding dengan [COOH], maka pers. (9) dapat ditulis sebagai

OHCOOHCOOH 2kdt

d (10)

dengan k adalah konsanta laju reaksi overall

Kinetika dari Self-Catalyzed Polycondensation

Jika konsentrasi awal equimolar, [COOH] = [OH] = C, maka pers. (10) dapat ditulis sebagai:

3kCdtdC

(11)

tC

Cdtk

CdC

03

0

ktCC

2

02

1121

20

211

2CC

kt (12)

EXTENT OF REACTION

Extent of reaction atau konversi didefinisikan sebagai :

0

0

CCC

p

(13)

pCC 10 (14)

Jika pers. (14) dimasukkan ke pers. (12) maka akan diperoleh:

12

11 2

02

ktCp

(15)

• Plot antara 1/(1 – p)2 vs t seharusnya akan memberi-kan hasil berupa garis lurus.

• Data percobaan menunjukkan bahwa korelasi linier ini hanya terjadi pada rentang konversi 80 – 93%.

• Deviasi pada konversi rendah tersebut terjadi karena adanya perubahan polaritas media reaksi akibat dari monomer yang bereaksi menjadi polimer.

Reaksi antara diethylene glycol (DE) dengan adipic acid (A) dan caproic acid (C)

CONTOH 1

Campuran equimolar 1,10-decanediol dan adipic acid dipolimerisasi pada temperatur rendah hingga tercapai konversi 82% dari gugus karboksil mula-mula. Hasil reaksi selanjutnya dipolimerisasi pada temperatur tinggi tanpa penambahan katalis hingga dihasilkan data sebagaimana disajikan pada tabel di bawah. Reaksi balik yang berupa hidrolisis dicegah dengan cara mengambil air kondensasi dengan cara melewatkan aliran nitrogen kering melalui campuran reaksi.Tentukan konstanta laju reaksi dan energi aktivasi untuk reaksi polimerisasi tanpa katalis tersebut.

PENYELESAIAN

Temperatur 190C

t = 0 p = 0,82

t = 30 p = 0,82 + (1 – 0,82) (0,206) = 0,857

9,30

11

2 p

49

11

2 p

dst dst

t = 800 p = 0,82 + (1 – 0.82) (0,825) = 0,969

10081

12

p

0 100 200 300 400 500 600 700 800 9000

200

400

600

800

1000

1200

f(x) = 1.23120059157748 x + 14.8915251639502R² = 0.999397976742912

t (menit)

1/(1

- p)

2

Slope = 2 C02 k = 1,231 menit-1

BM adipic acid (C6H10O4) = 146 g/mol

BM 1,10-decanediol (C10H22O2) = 174 g/mol

Campuran 1 mol adipic acid dan 1 mol 1,10-decanediol:

massa adipic acid = 146 g

massa 1,10-decanediol = 174 g

massa total = 320 g = 0,32 kg

C0 = [COOH]0 = [OH]0 = 2 mol asam / 0,32 kg

= (2) (1) mol / 0,32 kg = 6,25 mol/kg

1222

21

1

190menitmolkg1057,1

kgmol25,62

menit231,1

C

k

Temperatur 161C

t = 0 p = 0,82

t = 20 p = 0,82 + (1 – 0,82) (0,091) = 0,836

9,30

11

2 p

4,37

11

2 p

dst dst

t = 880 p = 0,82 + (1 – 0,82) (0,724) = 0,950

2,4051

12

p

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 10000

50

100

150

200

250

300

350

400

450

f(x) = 0.430327814645593 x + 25.5926414357065R² = 0.999505994252105

t (menit)

1/(1

- p)

2

Slope = 2 C02 k = 0,43 menit-1

BM adipic acid (C6H10O4) = 146 g/mol

BM 1,10-decanediol (C10H22O2) = 174 g/mol

Campuran 1 mol adipic acid dan 1 mol 1,10-decanediol:

massa adipic acid = 146 g

massa 1,10-decanediol = 174 g

massa total = 320 g = 0,32 kg

C0 = [COOH]0 = [OH]0 = 2 mol asam / 0,32 kg

= (2) (1) mol / 0,32 kg = 6,25 mol/kg

1223

21

1

161menitmolkg10504,5

kgmol25,62

menit43,0

C

k

Persamaan Arrhenius:

RTEaeAk

434

463

161

190RE

RE

a

a

ee

kk

K463

1K434

1KmolJ314,8

ln 11161

190 aEkk

14 molJ1006,6 aE

8525,210504,5

1057,13

2

161

190

kk

Kinetika Polikondensasi dengan Katalis Eksternal

• Jika asam kuat, seperti asam sulfat atau p-toluene sulfonic acid, ditambahkan ke dalam sistem poli-esterifikasi, maka [H+] pada pers. (9) menyatakan konsentrasi katalis.

• Karena selama reaksi berlangsung konsentrasi katalis tetap, maka pers. (9) dapat ditulis sebagai:

OHCOOH'COOH

kdt

d

(16)

Nilai k’ ini hampir 2 kali dari nilai k (konstanta laju poli-esterifikasi tanpa katalis)


2' Ckdt

Cd (17)

tC

Cdtk

CCd

02 '

0

tkCC

'11

0 (18)

Jika pers. (14) dimasukkan ke pers. (18) maka:

1'1

10

tkC

p(19)

Plot 1/(1 – p) vs t akan menghasilkan garis lurus, kecuali untuk konversi rendah.

• Meskipun reaksi sudah dipercepat dengan katalis tetapi tetap saja diperlukan waktu yang lama untuk mencapai konversi tinggi.

• Misal mula-mula kita mempunyai 100 unit monomer. Setelah waktu tertentu, reaksi dihentikan dan ternyata diperoleh 5 molekul (rantai)

• Panjang rata-rata rantai = 100/5 = 20.

pCC

CC

VNVN

Xn

10

000__

pXn

1

1__

• Derajad polimerisasi yang tinggi, misal 200, hanya akan diperoleh pada konversi tinggi.

• Misal mula-mula kita mempunyai 100 unit monomer. Setelah waktu tertentu, reaksi dihentikan dan ternyata diperoleh 5 molekul (rantai)

• Panjang rata-rata rantai = 100/5 = 20.

• Derajad polimerisasi yang lebih tinggi, misal 200, akan diperoleh jika p = 0,995 atau konversi 99,5%.

Jika nilai k (konstanta laju poliesterifikasi tanpa katalis) tidak dapat diabaikan dari nilai k’ (konstanta laju poli-esterifikasi dengan katalis), maka laju reaksi polimerisasi merupakan jumlah dari kedua mekanisme tersebut:

23 COOH'COOHCOOH

kkdt

d (20)


23 ' CkCkdtdC

dtCkCk

dC

23 '

dtdCkkCk

kCk

kCk

'1

'1

'1

'1 2

22

tC

CdtdC

kkCkk

Ckk

Ck 0

2

220

'1

'1

'1

'1

tkkCkkC

kkk

CC

kk

CCk

''

ln1

'ln

'11

'1 0

20

20

tkkkCkkC

kk

CC

kk

CC'

''

ln'

ln'

11 00

0

tkkkCCkkCC

kk

CC'

''

ln'

11

0

0

0

CCkkCC

kkCCkk

tk11

''

ln'

'00

0

(21)

Suku pertama pada ruas kanan persamaan (21) merupa-kan kontribusi dari poliesterifikasi tanpa katalis. Jika k/k’ sangat kecil, maka persamaan (21) dapat disederhana-kan menjadi persamaan (18).

CONTOH 3Campuran non-stoikiometris antara dicarboxylic acid dan glycol dengan konsentrasi gugus karboksil mula-mula 5,64 mol/kg dan jumlah glycol ekses 20%, mengalami polimerisasi pada kondisi non-equilibrium dengan cara pengambilan produk samping (air) hingga 80% dari gugus karboksil meng-alami esterifikasi. Campuran kemudian diesterifikasi lebih lanjut dengan adanya katalis berupa asam kuat sehingga dihasilkan data percobaan di bawah ini. Tentukan k’.

PENYELESAIAN

kgmol64,5COOH 0

OHOHCOOHCOOH 00

kgmol77,6kgmol64,52,1OH 0

COOH yang bereaksi = OH yang bereaksi

COOHCOOHOHOH 00

COOH1rCOOH 0

Jika 00 CCOOH CCOOH

maka

dan

CrC 1OH 0

OHCOOH'COOH

kdt

d

Persamaan laju reaksi (pers. 16):

CrCCkdt

Cd 1' 0

dtkCrCC

Cd'

10

dtkdC

CCrCrC'

11

11

1

00

tC

CdtkdC

CCrCrC 000'

11

11

1

0

tkC

CrCrC

C

C'

1ln

11

0

0

0

trCk

CrCCCrCC

1'11

ln 000

00

trCkrC

CrC1'

1ln 0

0

0 5 10 15 20 25 300.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

f(x) = 0.0467673502578111 x + 0.473196261472173R² = 0.98700496146718

t (menit)

ln[{

C0 (r

- 1)

+ C

}/rC

]

Slope = k’ C0 (r – 1) = 0,046

11

0menitmolkg041.0

12,164,5046,0

1046,0

'

rC

k

Kinetika Polikondensasi Reversibel

• Konsentrasi katalis asam kuat tetap konstan selama proses polimerisasi berlangsung.

• Untuk poliesterifikasi reversibel yang berlangsung dalam sebuah reaktor batch:

• Jika konsentrasi awal gugus hidroksil = gugus karboksil = C0, maka persamaan laju reaksinya adalah:

OHCOOOHCOOH'COOHCOO

2'

1 kkdt

ddt

d

(22)

(23)

Untuk sistem equimolar:

02OHCOO pC

01OHCOOH Cp

220

'1

2200 1' pCkpCk

dtdp

C

Kp

pkCdtdp 2

20 1'

Persamaan (23) menjadi:

dengan'

1

'

kk

K adalah konstanta keseimbangan

dtkC

Kp

p

dp'

102

2

2121

22 11

1

1

1

Kp

pK

pp

Kp

p

1

111

11

1

2121 pK

pK

Jika 211

1K

a 211

1K

b dan

111

11

111

1

1

2121

bpapp

Kp

K

maka

abbpapabbpapab 111

11

111

111

bpapba 1

11

11

dp

bpapbaKp

p

dp

11

111

12

2

tpdtkCdp

bpapba 00

0'

11

111

tkC

bpaapb

ba'

1111

ln1

0

tkC

bpap

ba

p

'11

ln1

00

tkC

bpbapa

ba'

11

ln1

0

tkC

bpap

ba'

11

ln1

0

Pada keseimbangan:

01'2

20

Kp

pkCdtdp E

E

0

COOCOOH

dtd

dtd

0dtdp

p = pE

01'2

20

Kp

pkCdtdp E

E

2

1

E

E

pp

K (24)

Kp

p

E

E 1

EE pKp 1

KKpE 1

1

KK

pE (25)

E

E

E

E

pp

pp

Ka

2111

11 21

EE

E

ppp

Kb

111

11 21

tkC

bpap

ba'

11

ln1

0

1

12

12121

EE

E

EE

E

ppp

ppp

ba

Hasil integrasi di depan:

tkbaCbpap

'11

ln 0

tkp

C

pp

pp

p

E

E

E

E

'11

21

121

ln 0

tk

pC

ppppp

EE

EE '11

221

ln 0

tk

pC

ppppp

EE

EE '11

212

ln 0

tk

pC

ppppp

EE

EE '11

212

ln 0

1

12

12ln

EE

EE

pppppp

Dengan = C0 k’t

(26)

CONTOH 4Hitung konversi yang diperoleh dalam waktu 1 jam untuk reaksi poliesterifikasi dalam sistem equimolar yang diberi katalis berupa asam sangat kuat. C0k’ = 5 10-4 s-1 dan K = 1. Berapa konversi yang akan diperoleh jika reaksi tsb. dilangsungkan secara irreversibel dengan cara mengambil air dari sistem?

PENYELESAIAN

5,011

11

K

KpE

8,13600105' 40 tkC

1

12

12ln

EE

EE

pppppp

8,115,0

12

5,0115,0

ln

p

p

8,15,0

5,0ln

p

p = 0,486

Polikondensasi dengan katalis asam kuat

p = 0,643

Polikondensasi irreversibel dengan katalis eksternal

1'1

10

tkC

p

11

1

p

6,21

1

p

(19)

NUMBER-AVERAGE DEGREE OF POLYMERIZATION

Numer-average degree of polymerization dari campuran reaksi, , didefinisikan sebagai jumlah total (N0) molekul monomer mula-mula, dibagi dengan jumlah total (N) molekul yang ada pada waktu t:

nX

NN

Xn0 (27)

Untuk campuran stoikiomatris dari diol dan diacid, maka ada satu karboksil per molekul:

CC

Xn0 (28)

Jika definisi dari extent of reaction (pers. 13) dimasukkan ke pers. (25) maka akan diperoleh:

pXn

1

1(29)

Pers. (26) disebut persamaan Carothers, yang berlaku untuk semua tahap reaksi polimerisasi:

n A B ( A B )n (30)

n A A + n B B ( A AB B )n (31)

dalam suatu sistem yang memiliki jumlah gugus A dan B yang stoikiometris.

nXnPD

Jumlah rata-rata structural unit per rantai

polimer

Jumlah rata-rata repeating unit per rantai

polimer

Contoh: 1. H ( O R CO )100 OH

2. H ( O R OOC R’ CO )100 OH

100 nn PDX

100nX 200nPD

Hubungan antara dan menurut Odian:nM nX

egegnn Mp

MMMXM

10

0

dengan M0 : BM residu monomer dalam repeating unit Meg : BM gugus ujung polimer

Untuk polimer dengan BM rendahpun Meg << Mn sehingga persamaan di atas dapat didekati dengan:

pM

MXM nn

10

0

(32)

(33)

Misal dalam poliesterifikasi adipic acid, HO2C(CH2)4CO2H, dan ethylene glycol, HOCH2CH2OH, polimer yang terbentuk adalah HO(CH2 CH2 COO(CH2)4COO )n H

BM (2 residu monomer) = 172BM rata-rata 1 residu monomer = 172/2 = 86M0 = 86BM = 18

Meg = 18

CONTOH 5Buktikan bahwa untuk konversi tinggi, (number- average molecular weight) untuk poliesterifikasi tanpa katalis berbanding lurus dengan t1/2 dan untuk poliesterifikasi dengan katalis berbanding lurus dengan t.

PENYELESAIAN

nM

Hubungan antara dan menurut pers. (33):nM nX

pM

Mn

10

011

MM

pn

atau:

12

11 2

02

ktCp

Untuk reaksi poliesterifikasi tanpa katalis:

Jika pers. (15) digabung dengan pers. (33):

21200 21 ktCMMn

(15)

ktCMMn 2

0

2

021

2120

021 ktC

MMn

1'1

10

tkC

p

Untuk reaksi poliesterifikasi dengan katalis:

Dengan cara yang sama, jika pers. (19) dan (33) digabung:

tkCMMn '1 00

Pers. (15) dan (19) berlaku untuk konversi di atas 80%. Untuk mencapai konversi setinggi itu diperlukan waktu yang sangat lama (t ), sehingga angka 1 pada kedua persamaan di atas dapat diabaikan.

2100 2katalistanpa ktCMMn

tkCMMn 'katalisdengan 00

(19)

• Dalam reaktor batch tertutup, air hasil reaksi tidak dikeluarkan dari reaktor.

• Akibatnya konsentrasi air semakin bertambah sampai laju reaksi ke kiri (depolimerisasi) sama dengan laju reaksi ke kanan (polimerisasi).

• Berat molekul polimer maksimum ditentukan oleh konversi reaksi ke arah kanan.

CONTOH 6Buktikan bahwa untuk poliesterifikasi terhadap hydroxy-acid atau campuran equimolar antara diacid dan diol yang dilangsungkan dalam reaktor tertutup, batas atas yang dapat dicapai adalah (K + 1) M0, dengan K adalah konstanta keseimbangan reaksi esterifikasi dan M0 adalah berat molekul residu monomer dalam repeating unit.PENYELESAIAN

nM

Konversi reaksi pada keseimbangan adalah:

1

KK

pE

00 1 MKMXM nn

11

111

11

1

KKK

KKKp

XE

n

Catatan:

Menurut persamaan di atas, meskipun konstanta keseimbangan cukup besar, misal 1000, derajat polimerisasi yang diperoleh hanya 32 jika reaksi dilangsungkan dalam reaktor batch dan air hasil reaksi tidak diambil.

CONTOH 7Konstanta keseimbangan K untuk reaksi esterifikasi deca-methylene glycol dan adipic acid = 1 pada 110C. Jika se-jumlah equimolar diol dan diacid digunakan pada reaksi polikondensasi pada 110C, berapa rasio berat air dengan polimer yang sesuai dengan nilai keseimbangan sebesar 60 pada 110C?

PENYELESAIAN

nX

RCOOH + XOH RCOOX + H2O

0

202

COOH1COOHOHCOOH

OHCOOHOHCOO

EE

EE

EE

EE

pp

K

EE

EE

pp

KCOOH1OH2

E

E

E

E

ppK

1

COOHOH2

60nX 601

1

En p

X pE = 0,9833

Lmol017,0

9833,09833,011

COOHOH2

E

E

KONTROL BERAT MOLEKUL

Hubungan antara dan dengan p dinyatakan dalam pers. (29) dan (32) dan juga Tabel 1.

pXn

1

1(29)

pM

MXM nn

10

0 (32)

nX nM

Tabel berikut ini menyatakan hubungan antaradan p secara numeris.

nX

p 100 (%)

50 275 490 1095 2098 5099 100

99,9 100099,99 10000

nX

• Polimer dengan berat molekul besar ( > 100) hanya dapat dicapai jika konversinya tinggi (p > 0,98).

• BM polimer naik dengan cepat pada konversi tinggi (p > 0,99); misal, kenaikan konversi dari 0,990 ke 0,999 akan menyebabkan kenaikan BM polimer 10 kali lipat.

• Oleh karena itu mengontrol BM polimer hasil dengan cara mengatur konversi menjadi tidak realistis.

• Prosedur alternatif untuk mengontrol adalah dengan cara membuat rasio kedua gugus fungsional tidak stoikiometris.

nX

nX

PENGARUH STOICHIOMETRIC IMBALANCE

KASUS I: SALAH SATU MONOMER (AA ATAU BB) BERLEBIHAN

(NAA)0 : jumlah mol monomer AA mula-mula(NBB)0 : jumlah mol monomer BB mula-mula(NA)0 : jumlah mol gugus fungsional A mula-mula(NB)0 : jumlah mol gugus fungsional B mula-mulaNAA : jumlah mol monomer AA setelah reaksiNBB : jumlah mol monomer BB setelah reaksiNA : jumlah mol gugus fungsional A setelah reaksiNB : jumlah mol gugus fungsional B setelah reaksi

002 AAA NN

002 BBB NN

0

0

0

0

BB

AA

B

A

N

N

N

Nr (Catatan: r selalu bernilai < 1)

0

0

A

AAA N

NNp

0

0

B

BBB N

NNp

Jumlah gugus A yang bereaksi = gugus B yang bereaksi

BBAA NNNN 00

AB prp

Jika reaksi-reaksi sekunder (seperti reaksi intramolekuler yang menghasilkan molekul siklis) dapat diabaikan, maka:

Jumlah gugus A (atau B) yang bereaksi = pengurangan jumlah molekul

Pers. (27): menjadi

AABBAA

BBAAn NNNN

NNX

000

00 (34)

NN

Xn0

Jumlah gugus fungsional A yang bereaksi = pengurangan jumlah molekul

0

0

000

0001

A

AAABBAA

BBAABBn

NNN

NNN

NNNX

0

0

000

000

2

1

A

AAAABBAA

BBAABBn

NNN

NNN

NNNX

0

0

00000

000

21

1

A

AABBAABBAABB

BBAABBn

NNN

NNNNN

NNNX

prrr

Xn 211

(35)

Ketika reaksi polimerisasi berlangsung sempurna, p = 1 maka (35) menjadi:

rr

Xn

11

(36)

Jika kedua monomer bifungsional semula berada dalam kondisi stoikiometris, maka r = 1, dan pers. (35) menjadi pers. (29):

ppXn

1

122

2(37)

CONTOH 8Berapa rasio mula-mula antara hexamethylene diamine dan adipic acid agar diperoleh polyamide dengan =10000 pada konversi 99%? Identifikasi gugus ujung pada produk tsb.

PENYELESAIAN

nM

Hexamethylene diamine : H2N-(CH2)6-NH2

Adipic acid : HOOC-(CH2)4-COOH

Repeating unit: [HN-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO]

Berat molekul repeating unit = 226

1132

2260 M

5,88113

10000

0

MM

X nn

p = 0,99

prrr

Xn 211

(35)

r dapat dihitung dengan menggunakan pers. (35)

99,0211

5,88rrr

r = 0,9974

Polimerisasi dapat dilakukan dengan rasio COOH/NH2 atau NH2/COOH = 0,9974

• Jika COOH/NH2 = 0,9974 maka gugus ujung adalah NH2

• Jika NH2/COOH = 0,9974 maka gugus ujung adalah COOH

KASUS II: PENAMBAHAN SEDIKIT REAKTAN MONOFUNGSIONAL (MISAL B) KE CAMPURAN EKUIMOLAR AA DAN BB

Gunakan stoichiometric imbalance r:

'00

0

2 BB

A

NN

Nr

(40)

Dengan adalah jumlah molekul monofungsional B mula-mula.

'0BN

Catatan:

Pada pers. (36) dikalikan dengan 2. Hal ini karena molekul monofungsional B memiliki efek yang sama terhadap pertumbuhan rantai dengan molekul bifungsi-onal BB yang berlebihan, karena hanya satu dari 2 gugus B yang dapat bereaksi.

Untuk 1 % mol ekses B

'0BN

00 BBAA NN

9804,012100

100

r

Jika p diketahui/ditentukan, maka dapat dihitung dengan menggunakan pers. (35)

nX

CONTOH 9Diinginkan untuk membuat nylon-6,6 dengan < 20000. Untuk membuat polimer tersebut dengan cara poli-kondensasi terhadap hexamethylene diamine dan adipic acid, berapa jumlah asam asetat per mol adipic acid yang harus ditambahkan agar tidak melampaui nilai tsb?

PENYELESAIAN

nM

BM repeating unit: [HN-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO] = 226

nM

1132

2260 M

177113

20000

0

MM

X nn

17721

1lim

1

rr

rXn

p

r = 0,9888

Misal jumlah asam asetat per mol adipic acid = xDari pers. (40):

9888,01

122

22 '

00

0

xxNN

Nr

BB

A (40)

0113,0x

Jadi untuk setiap mol adipic acid jumlah asam asetat yang ditambahkan adalah 0,0113 mol