Sifat Fisikokimia Methyl Ester Sulfonic Acid
O O
R – CH
2
– C – OCH
3
I + SO
3
R – CH
2
– C – OCH
3
: SO
3
II O
O R – CH
2
– C – OCH
3
: SO
3
II + SO
3
R – CH – C – OCH
3
: SO
3
III SO
3
H O
O R – CH – C – OCH
3
: SO
3
III R – CH – C – OCH
3
IV + SO
3
SO
3
H SO
3
H
Gambar 14. Tahapan reaksi pembentukan MESA pada sulfonasi metil ester Absorpsi SO
3
oleh metil ester dalam singletube falling film reactor STFR ditunjukkan oleh mekanisme reaksi yang cepat yang membentuk produk
intermediet II, biasanya dilukiskan sebagai satu sulfonated anhydride. Sulfonated anhydride dapat bereaksi kembali dengan molekul SO
3
kedua melalui bentuk enol-nya. Molekul sulfonated anhydride yang membawa dua unit SO
3
, dapat kehilangan satu unit SO
3
yang dapat bereaksi dengan molekul metil ester lain. Untuk itu perlu digunakan SO
3
berlebih. dalam kondisi reaksi yang setimbang, pro
duk intermediet II tersebut akan mengaktifkan gugus alfa α pada rangkaian gugus karbon metil ester sehingga membentuk produk intermediet
III. Selanjutnya, produk intermediet III tersebut mengalami restrukturisasi dengan melepaskan gugus SO
3
. Dengan terlepasnya gas SO
3
selama proses aging tersebut, maka terbentuklah methyl ester sulfonic acid MESA IV. SO
3
yang dilepaskan lalu akan mengkonversi sisa produk intermediet II membentuk
produk intermediet III. Produk intermediet III kemudian dikonversi menjadi MESA IV MacArthur et al. 1998. Sifat Fisiko kimia methyl ester sulfonic acid
yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 11. Densitas merupakan salah satu sifat dasar fluida yang didefinisikan massa
per satuan volume sampel pada suhu 25
o
C. Efek temperatur pada densitas cairan tidak dapat diabaikan karena cairan akan meregang mengikuti perubahan
temperatur. Hasil analisis densitas pada MESA dengan kualitas offgrade
menghasilkan nilai densitas yang lebih rendah dibandingkan dengan MESA dengan kualitas steadystate. Peningkatan densitas terjadi karena semakin
banyaknya gugus SO
3
yang terikat dengan metil ester, sehingga meningkatkan pembentukan MESA. Menurut MacArthur et al. 1998, mekanisme reaksi
bertahap pembentukan MESA pada reaktor sulfonasi akan mempengaruhi penambahan gugus SO
3
H
-
yang terbentuk, sehingga menambah berat molekul senyawa dan meningkatkan densitas.
Tabel 11.
Sifat fisik methyl ester sulfonic acid
Parameter MESA Olein
Offgrade MESA Olein
Steadystate MESA Olein
dominan C16 Offgrade
MESA Olein dominan C16
steadystate
Densitas gcm
3
0,96 1,01
0,95 0,96
Viskositas cP
14 28
10 12
Tegangan Permukaan
dynecm 38,8
37,7 36,0
35,0
Viskositas atau kekentalan suatu cairan merupakan sifat fluida yang dipengaruhi oleh ukuran molekul atau gaya antarmolekul. Terikatnya gugus
sulfonat pada metil ester menjadikan MESA cenderung memiliki ukuran molekul yang lebih besar sehingga memiliki viskositas yang lebih tinggi dibandingkan
bahan bakunya. Analisis viskositas MESA yang diperoleh menunjukkan variasi rata-rata 10 cP – 28 cP. Peningkatan viskositas MESA disebabkan oleh terikatnya
gugus sulfonat pada rantai hidrokarbon metil ester. Semakin banyak gugus SO
3
yang terikat pada metil ester, mengakibatkan peningkatan bobot molekul. Semakin besar bobot molekul, viskositas cairan akan menjadi lebih tinggi.
Viskositas tinggi disebabkan adanya gaya tarik menarik antarmolekul yang besar dalam cairan, rantai molekul yang tidak teratur, serta suhu sehingga molekul lebih
sulit bergerak. Tegangan
permukaan merupakan
fenomena akibat
adanya ketidakseimbangan antara gaya-gaya yang dialami oleh molekul-molekul yang
berada di permukaan antara molekul-molekul cairan dengan udara akibat gaya tarik menarik antara molekul-molekul cairan lebih besar dibanding pada gas.
Resultan gaya yang terjadi pada molekul-molekul di permukaan cenderung menggerakkan molekul-molekul tersebut menuju pusat cairan sehingga
menggerakkan cairan berperilaku membentuk lapisan tipis yang menyelimuti seperti kulit Rosen 2004. Tegangan permukaan air sebelum ditambahkan
surfaktan MESA sebesar 50,63 dynecm. Hasil analisis tegangan permukaan air dengan beberapa jenis MESA bervariasi antara 35,0 – 38,8 dynecm.