polimer

‘Demi Alloh, saya mengerjakan sendiri tugas mingguan ini dengan jujur, tidak menyontek pekerjaan teman’

Nama                    : Dian Novita Sari

Nim / off             : 110322420041/ N-H

S1 FISIKA

Indikator pencapaian Fisika Poimer “pertemuan 2”

·    Menjelaskan klasifikasi polimer

·    Menganlisis struktur dan ikatan polimer

Pokok bahasan : Klasifikasi polimer, Struktur dan ikatan polimer

Ø  KLASIFIKASI POLIMER

Polimer dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1.       Berdasarkan Sumber

Berdasarkan sumbernya polimer dapat dikelompokkan dalam 3 kelompok, yaitu:

♦     Polimer Alam, yaitu polimer yang terjadi secara alami. Contoh: karet alam, karbohidrat, protein, selulosa dan wol.

♦     Polimer Semi Sintetik, yaitu polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia. Contoh: selulosa nitrat (yang dikenal lewat misnomer nitro selulosa) yang dipasarkan dibawah nama - nama  “Celluloid” dan “guncotton”.

♦     Polimer sintesis, yakni polimer yang dibuat melalui polimerisasi dari monomer - monomer polimer. Polimer sintesis sesungguhnya yang pertama kali digunakan dalam skala komersial adalah dammar Fenol formaldehida. Dikembangkan pada permulaan tahun 1900-an oleh kimiawan kelahiran Belgia Leo Baekeland (yang telah memperoleh banyak sukses dengan penemuanya mengenai kertas foto sensitif cahaya), dan dikenal secara 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, yakni dimunculkan di kulit muka majalah Time.

2.       Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya

Dibagi atas 3 kelompok yaitu:

ü 

Polimer Linier, yaitu polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya membentuk rantai polimer yang panjang.

ü 

Polimer Bercabang, yaitu polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama.

ü  Polimer Berikatan Silang  (Cross – linking), yaitu polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikatan satu sama lain pada rantai utamanya. Jika sambungan silang terjadi ke berbagai arah maka akan terbentuk sambung silang tiga dimensi yang sering disebut polimer jaringan.

Adakalanya pembentukan sambungan silang dilakukan dengan sengaja melaluli proses industri untuk mengubah sifat polimer, sebagaimana terjadi pada proses vulkanisasi karet. Banyak sistim polimer sifatnya sangat ditentukan oleh pembentukan jaringan

tiga dimensi, seperti misalnya bakelit yang merupakan damar mengeras – bahang fenol – metanal. Dalam sistim polimer seperti itu pembentukan sambungan silang tiga dimensi terjadi pada tahap akhir produksi. Proses ini memberikan sifat kaku dan keras

kepada polimer. Jika tahap akhir produksi melibatkan penggunaan panas, polimer tergolong  mengeras – bahang  dan polimer disebut dimatangkan. Akan tetapi, beberapa sistim polimer dapat dimatangkan pada keadaan dingin dan karena itu tergolong polimer  mengeras – dingin. Polimer lurus (hanya mengandung sedikit sekali sambungan silang, atau bahkan tidak ada sama sekali) dapat dilunakkan dan dibentuk melalui

pemanasan. Polimer seperti itu disebut polimer lentur – bahang.

3.       Berdasarkan Reaksi Polimerisasi Dibagi 2 yaitu:

o   Poliadisi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi adisi. Reaksi adisi atau reaksi rantai adalah reaksi penambahan (satu sama lain) molekul-molekul monomer berikatan rangkap atau siklis biasanya dengan adanya suatu pemicu berupa radikal bebas atau

ion. Reaksi pembentukan teflon dari monomer-monomernya tetrafluoroetilen,  disebut  reaksi  adisi.  Perhatikan  Gambar  7  yang menunjukkan  bahwa  monomer  etilena mengandung ikatan rangkap dua, sedangkan di dalam polietilena tidak terdapat ikatan rangkap dua.

Dalam reaksi polimerisasi adisi, umumnya melibatkan reaksi rantai . Mekanisme polimerisasi adisi dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu:

 

o   Polikondensasi, yaitu polimer yang terjadi karena reaksi kondensasi/reaksi bertahap.

Mekanisme reaksi polimer kondensasi identik dengan reaksi kondensasi senyawa bobot molekul rendah yaitu: reaksi dua gugus aktif dari 2 molekul monomer yang berbeda berinteraksi dengan melepaskan molekul kecil. Contohnya H2O. Bila hasil polimer dan pereaksi (monomer) berbeda fase, reaksi akan terus berlangsung sampai salah satu pereaksi habis. Contoh terkenal dari polimerisasi kondensasi ini adalah pembentukan protein dari asam amino.

4.       Berdasarkan Jenis Monomer

Dibagi atas dua kelompok

Homopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari penggabungan monomer sejenis dengan unit berulang yang sama.

 

•        Kopolimer, yakni polimer yang terbentuk dari beberapa jenis monomer yang berbeda.

Kopolimer ini dibagi lagi atas empat kelompok yaitu:

#  Kopolimer acak.

Dalam kopolimer acak, sejumlah kesatuan berulang yang berbeda tersusun secara acak dalam rantai polimer. - A - B - B - A - B - A - A - A - B - A -

#  Kopolimer silang teratur.

Dalam kopolimer silang teratur kesatuan berulang yang berbeda berselang - seling secara teratur dalam rantai polimer. - A - B - A - B - A - B - A - B - A – B – A -

# Kopolimer blok. Dalam kopolimer blok kelompok suatu kesatuan berulang berselang - seling dengan kelompok kesatuan berulang lainnya dalam rantai polimer.

- A - A - A - B - B - B - A - A - A – B –

#  Kopolimer cabang/Graft Copolimer.

Yaitu kopolimer dengan rantai utama terdiri dari satuan berulang yang sejenis dan rantai cabang monomer yang sejenis. 

5.       Berdasarkan Sifat Termal

Dibagi 2 yaitu:

§  Termoplastik, yaitu polimer yang bisa mencair dan melunak. Hal ini disebabkan karena polimer - polimer tersebut tidak berikatan silang (linier atau bercabang) biasanya bisa larut dalam beberapa pelarut.

§ 

Termoset, yaitu polimer yang tidak mau mencair atau meleleh jika dipanaskan. Polimer - polimer termoset tidak bisa dibentuk dan tidak dapat larut karena pengikatan silang, menyebabkan kenaikan berat molekul yang besar. Contohnya dapat dilihat pada Tabel 1.2 berikut:

Diantara plastik - plastik ini, hanya beberapa jenis epoksi yang dikualifikasi sebagai plastik - plastik  teknik. Polimer - polimer  fenol – formaldehida  dan urea – formaldehida  dan poliester – poliester tak jenuh menduduki sekitar 90% dari seluruh produksi.

Perbandingan produksi antar termoplastik dan plastik termoset kira - kira 6 : 1.

 

6.       Berdasarkan Aplikasinya

Dibagi 3 kelompok yaitu:

•        Polimer komersial, yaitu polimer yang disintesis dengan biaya murah dan diproduksi secara besar - besaran. Polimer komersial pada prinsipnya terdiri dari 4 jenis polimer utama yaitu: Polietilena, Polipropilena, Poli(vinil klorida), dan Polisterena. Polietilena dibagi menjadi produk massa jenis rendah (< 0,94 g/cm3), dan produk massa jenis tinggi (> 0,94 g/cm3). Perbedaan dalam massa jenis ini timbul dari strukturnya yakni: polietilena massa jenis tinggi secara esensial merupakan polimer linier dan polietilena massa jenis rendah bercabang. Plastik - plastik komoditi mewakili sekitar 90% dari seluruh produksi termoplastik dan sisanya terbagi diantara kopolimer stirena – butadiena, kopolimer akrilonitril – butadiena – stirena  (ABS), poliamida dan poliester.

Contoh plastik - plastik komoditi dan penggunaannya dapat dilihat pada tabel 1-3.

•        Polimer teknik, yaitu polimer yang memiliki sifat unggul tetapi harganya mahal. Konsumsi plastik teknik kimia hingga akhir tahun 1980-an mencapai kira - kira 1,5 x 109

 kg/tahun diantaranya poliamida, polikarbonat, asetal, poli(fenilena oksida) dan poliester mewakili sekitar 99% dari pemasaran. Yang tidak diperhatikan adalah bahan - bahan berkualitas teknik dari kopolimer akrilonitril – butadiena – stirena, berbagai polimer terfluorinasi dan sejumlah kopolimer serta bahan paduan polimer yang meningkat jumlahnya. Ada banyak kesamaan dalam pasaran plastik - plastik teknik tetapi plastik - plastik ini dipakai terutama dalam bidang transportasi seperti (mobil, truk, pesawat udara), konstruksi (perumahan, instalasi pipa ledeng, perangkat keras), barang - barang listrik dan elektronik (mesin bisnis, komputer), mesin - mesin industri dan barang - barang konsumsi. Selain polimer - polimer yang telah diperlihatkan, kopolimer dan paduan polimer teristimewa yang disesuaikan untuk memperbaiki sifat (mutu) semakin bertambah jumlahnya. Pemasaran plastik - plastik teknik tumbuh dengan cepat dengan proyeksi pemakaian yang meningkat hingga 10% per tahun. Contoh Polimer teknik yang utama dapat dilihat pada Tabel 1.4 berikut.

•       

Polimer dengan tujuan khusus, yaitu polimer yang memiliki sifat spesifik yang unggul dan dibuat untuk keperluan khusus. Contoh: alat-alat kesehatan seperti termometer/timbangan.

Ø  STRUKTUR DAN IKATAN POLIMER

Pengulangan bahan polimer dipengaruhi oleh sifat polimer. 

Sifat-sifat polimer tersebut antara lain:

1.       Pertumbuhan rantai polimer bersifat acak.

Penyusunan molekul polimer mempunyai sifat struktur yang berbeda pengaruhnya, dikarenakan massa atom relatif  polimer merupakan nilai rata-rata dari monomer-monomer penyusunnya, sehingga mengakibatkan pertumbuhan rantai menjadi acak.

2.       Dalam satu bahan polimer dimungkinkan terdapat 2 daerah yaitu:

-Daerah teratur

-Daerah tidak teratur

Kalau rantai teratur disebut: kristal. Kalau rantai tidak teratur disebut: amorf. Salah satu cara untuk mengetahui kristal dan amorf yaitu (secara visual): kristal: keras dan amorf: tak keras

3.       Rantai polimer yang keras dapat saling mendekati dengan jarak yang lebih pendek dibandingkan dengan rantai polimer yang bercabang.

4.       Polimer dengan kesatuan yang teratur dengan gaya antaraksi yang tinggi akan memiliki kekristalan dan gaya tegang.

Faktor-faktor  yang mempengaruhi kekristalan:

v  Larutan polimer

Jika larutan polimer encer maka jarak antara satu molekul dengan molekul yang lain dalam rantai polimer saling berjauhan. Akibatnya ruang rantai tidak bersifat kristal. Jika polimer pekat, maka jarak antara molekulnya saling berdekatan sehingga mengakibatkan keteraturan ruang yang lebih bersifat kristal.

v  Gaya antar rantai

o   Efek induksi

Antara dua atom yang saling berikatan satu sama lain akan tertarik ke atom yag memiliki keelektronegativan yang lebih tinggi.

o   Gaya London

Gaya yang terjadi akibat tidak tersebar meratanya elektron di seputar intinya karena lebih banyak elektron pada satu sisi daripada sisi lainnya sehingga terjadi tarikan antar rantai.

o   Ikatan Hidrogen

Ikatan yang terjadi antara atom O dan atom H.

o   Ikatan intra molekul dan antar molekul adalah ikatan hidrogen yang terjadi antara gugus - gugus pada rantai yang sama.

v  Derajat kekristalan

Derajat kekristalan dapat ditentukan dengan cara hamburan sinar-X.

v  Keteraturan struktur molekul

v  Taksisitas.

Ada dua golongan susunan geometris rantai yang perlu diperhatikan dalam mempelajari sifat dan struktur molekul polimer:  

Geometri yang timbul dari rotasi gugus terhadap ikatan tunggal atau disebut juga perubahan konformasi. Konformasi ini tidak menimbulkan perubahan struktur kimia rantai polimer karena perubahan konformasi adalah  reversibel (bolak - balik). Konformasi hanya menyebabkan perubahan sifat fisik dari bahan polimer seperti perbedaan derajat kristalinitas dan sebagainya. Bila bahan polimer dipanaskan melampaui suhu transisi kaca, gugus - gugus  dalam rantai polimer akan membentuk konformasi tertentu (bertindihan atau bergiliran). Bila kemudian didinginkan, rantai polimer dengan konformasi tersebut dapat tersusun lebih rapi untuk membentuk struktur kristalin. Bahan polimer berstruktur kristal bersifat lebih keras, liat dan tahan terhadap bahan kimia dibandingkan dengan struktur bukan kristal (amorf). Geometri kedua dari rantai polimer adalah susunanan yang dapat berubah hanya dengan jalan pemutusan ikatan kimia, ini disebut dengan konfigurasi. Perubahan konfigurasi rantai polimer akan menyebabkan perubahan struktur kimia, dan karena itu menyebabkan perubahan sifat kimia dan sifat fisika dari bahan polimer yang bersangkutan. Misalnya perubahan konfigurasi  cis dan  trans pada poliisoprena, menimbulkan dua macam struktur polimer karet alam (isomer cis) dan getah perca (isomer trans).

Konfigurasi lain adalah yang disebabkan oleh atom C* (C asimetri, >C<B^A, A#B), yang terdapat pada rantai polimer. Ini mengakibatkan terjadinya bentuk isomer D dan L dan perubahan taksisitas rantai polimer yakni perubahan struktur yang berhubungan dengan perubahan susunan gugus >C<B^A. Bila diujung rantai polimer setiap atom karbon asimetri berkonfigurasi ruang sama (D dan L) struktur rantai disebut isotaktik. Rantai sindiotaktik terbentuk bila ada dua atom karbon asimetri berdekatan berkonfigurasi ruang atau bangunan (D dan L), sedangkan polimer ataktik tidak mempunyai konfigurasi ruang yang beraturan.

Di samping hal di atas, perbedaan struktur rantai polimer mungkin dapat terjadi selama polimerisasi (terutama dari hasil polimerisasi adisi). Bila kedua atom atau gugus pada ujung ikatan rangkap suatu monomer tidak setara (kepala dan ekor), maka kemungkinan adisi molekul monomer ke monomer lainnya dapat berlangsung secara kepala ke kepala, kepala ke ekor atau ekor ke ekor.

DAFTAR PUSTAKA

http://usupress.usu.ac.id/files/Polimer;%20Ilmu%20Material_Normal_bab%201.pdf

http://ahmadefancenter.files.wordpress.com/2011/04/bahan-ajar-polimer.pdf