Pengaruh Rasio Molar Garam dan Hidrogen Bond Donor HBD terhadap Karakteristik DES

19 Deep Eutectic Solvent DES adalah campuran sederhana dari suatu garam dan suatu senyawa Hidrogen Bond Donor HBD yang keduanya terhubung satu sama lain melalui ikatan hidrogen [15,5]. Dalam gambar 4.1 ditunjukkan mekanisme interaksi antara Hidrogen Bond Acceptor ChCl dan Hidrogen Bond Donor R-OH. Interaksi antara ChCl dan HBD terjadi melalui ikatan hidrogen antara anion halida garam dengan pendonor gugus hidrogen [38]. Alasan disebut Deep Eutectic Solvent DES adalah ketika dua komponen dicampur secara bersamaan dalam rasio yang tepat akan diperoleh titik eutektik campuran. Titik eutektik ini merupakan titik leleh terendah yang dihasilkan dari rasio molar dua komponen tersebut [30].

4.2 KARAKTERISTIK DEEP EUTECTIC SOLVENT DES

DES adalah pelarut kimia yang dapat dirancang sesuai dengan penggunaannya. Oleh karena itu, dapat dihasilkan suatu DES dengan karakteristik tertentu [5]. Penelitian yang dilakukan Hayyan, dkk., [19] pada tahun 2013 melaporkan bahwa sifat fisik DES yang berbeda tergantung pada rasio molar garam dan HBD penyusunnya. Pada penelitian ini berfokus pada pengaruh rasio molar garam ChCl dan HBD D-glukosaetilen glikol dan pengaruh jenis HBD D-glukosaetilen glikol terhadap karakteristik DES pada suhu ruang. Pada sub bab selanjutnya akan dibahas pengaruh rasio molar garam dan HBD dan pengaruh jenis HBD terhadap karakteristik DES yang dihasilkan, yaitu titik beku, densitas, pH dan viskositas pada suhu ruang 30 C ± 2 C

4.2.1 Pengaruh Rasio Molar Garam dan Hidrogen Bond Donor HBD terhadap Karakteristik DES

4.2.1.1 Titik Beku Seperti disebutkan sebelumnya, DES merupakan campuran dua kemponen yang berikatan melalui ikatan hidrogen hingga terbentuk suatu fasa cair yang baru [5]. Dimana nilai titik beku DES ini jauh lebih rendah dari konstituen murninya [27]. Dalam tabel 4.2 dan tabel 4.3 ditunjukkan 14 jenis DES yang dihasilkan dari 7 rasio molar ChCl : D-Glukosa dengan jumlah HBD D-Glukosa dibuat tetap dan 7 rasio molar ChCl : Etilen Glikol dengan jumlah garam ChCl dibuat tetap. Universitas Sumatera Utara 20 Tabel 4.2 Pengkodean dan Wujud DES Berbasis ChClD-Glukosa Rasio Molar ChCl : D-Glukosa Kode Wujud DES 30 C ± 2 C 20 C ± 2 C 10 C ± 2 C 1 : 1 DES 1 Bening Keruh Keruh 1,25 : 1 DES 2 Bening Keruh Keruh 1,5 : 1 DES 3 Bening Keruh Keruh 1,75 : 1 DES 4 Bening Bening Keruh 2 : 1 DES 5 Bening Bening Keruh 2,25 : 1 DES 6 Bening Keruh Keruh 2,5 : 1 DES 7 Keruh Keruh Keruh Tabel 4.3 Pengkodean dan Wujud DES Berbasis ChClEtilen Glikol Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol Kode Wujud DES 30 C ± 2 C 20 C ± 2 C 10 C ± 2 C 1 : 1 DES 8 Keruh Keruh Keruh 1 : 1,25 DES 9 Bening Bening Bening 1 : 1,5 DES 10 Bening Bening Bening 1 : 1,75 DES 11 Bening Bening Bening 1 : 2 DES 12 Bening Bening Bening 1 : 2,25 DES 13 Bening Bening Bening 1 : 2,5 DES 14 Bening Bening Bening Dari hasil penelitian, setelah proses pemanasan selesai DES 1 sampai DES 14 berwujud cairan bening colourless liquid, lalu DES yang diperoleh dibiarkan dingin hingga mencapai suhu ruang 30 C ± 2 C. Pada suhu ruang semua DES masih berwujud cair walupun ada DES yang wujudnya berubah menjadi lebih kental dan berwarna putih keruh, yaitu DES 7 dan DES 8, seperti ditunjukkan pada tabel 4.2 dan tabel 4.3. DES yang berwujud cairan bening pada suhu ruang menunjukkan bahwa titik beku DES berada di bawah suhu ruang 30 C ± 2 C karena tidak ada perubahan wujud DES yang terjadi. Sedangkan DES yang berwujud keruh menunjukkan bahwa DES memiliki nilai titik beku di atas suhu ruang 30 C ± 2 C karena pada suhu ruang wujud DES berubah menjadi lebih kental dan berwarna putih. Selanjutnya, untuk memperkecil kisaran nilai titik beku DES, dilakukan analisa wujud DES pada suhu 20 C ± 2 C dan 10 C ± 2 C, seperti pada tabel 4.2 dan tabel 4.3. Dari tabel 4.2 dapat dilihat bahwa pada suhu 20 C ± 2 C diperoleh DES 1 hingga DES 3 berwujud cairan keruh, DES 4 dan DES 5 Universitas Sumatera Utara 21 berwujud cairan bening dan DES 6 dan DES 7 berwujud cairan keruh. Akan tetapi pada suhu 10 C ± 2 C semua DES berwujud cairan keruh. Sehingga dapat disimpulkan bahwa rasio molar terbaik untuk menghasilkan DES berbasis D- Glukosa adalah pada rasio molar ChCl dan D-Glukosa 1,75:1 dan 2:1. Hal ini karena pada rasio molar tersebut dihasilkan DES dengan titik beku terendah 20 C. Hal ini sejalan dengan penelitian Hayyan, dkk., [19] pada tahun 2013 yaitu bahwa DES berbasis D-Glukosa pada rasio molar ChCl : D-glukosa = 2:1 diperoleh titik beku terendah, yaitu 15 C. Jika dibandingkan dengan titik beku ChCl yaitu berkisar 302-305 C dan titik beku D-Glukosa yaitu sebesar 146,1 C, titik beku DES berbasis D-Glukosa lebih kecil dari titik beku penyusunnya. Dari tabel 4.3 dapat dilihat bahwa DES 9 hingga DES 14 berwujud cairan bening pada suhu 10 C ± 2 C. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kecuali pada rasio molar ChCl dan Etilen Glikol 1:1, DES berbasis Etilen Glikol memiliki titik beku yang rendah 10 C. Menurut penelitian Zhang, dkk., [5], pada tahun 2012 DES yang berwujud cairan bening terbentuk dengan cara mencampur garam dan HBD pada rasio molar tertentu. Pada rasio molar tersebut HBD memiliki kemampuan yang kuat untuk membentuk interaksi ikatan hidrogen dengan ChCl. Cairan bening atau fasa baru DES ini menunjukkan adanya penurunan nilai titik beku dan umumnya ditandai dengan titik beku yang lebih rendah dari kedua padatan penyusunnya [39,5]. Nilai titik beku DES yang rendah disebabkan oleh ikatan hidrogen dan interaksi yang kompleks dari HBD dan anion halida garam sehingga mengurangi energi kisi pada campuran yang mengarah pada penurunan nilai titik beku [36,39]. Sedangkan untuk DES yang tidak berwujud cairan bening kemungkinan alasannya adalah rasio molar HBD dan garam tidak tepat. Pada DES 7 dengan rasio molar ChCl : D-Glukosa = 2,5:1 diperoleh DES berwujud cairan keruh pada suhu 30 C sedangkan pada DES 6 sampai DES 1 dengan jumlah D-Glukosa tetap dan jumlah garam ChCl semakin menurun diperoleh DES dengan wujud cairan bening. Hal ini disebabkan oleh konsentrasi ChCl yang tinggi dibandingkan dengan HBD D-Glukosa, sehingga terdapat anion halida garam ChCl yang berlebih dalam campuran. Selain itu, D-Glukosa juga tidak memiliki HBD lagi untuk membangun ikatan hidrogen dengan anion halida ChCl yang berlebih Universitas Sumatera Utara 22 tersebut. Oleh karena itu, campuran berwujud cairan keruh dan titik beku DES tidak semakin menurun melainkan semakin meningkat. Akan tetapi, pada tabel 4.2 dapat dilihat bahwa pada suhu 20 C ± 2 C DES 1 hingga DES 3 berwujud cairan keruh, DES 4 dan DES 5 tetap berwujud cairan bening dan DES 6 dan DES 7 berwujud cairan keruh. Perubahan wujud pada DES 1 hingga DES 3 menjadi cairan keruh pada suhu 20 C ± 2 C mungkin juga disebabkan oleh adanya gugus hidroksil -OH dari HBD D- Glukosa yang berlebih dalam campuran, sehingga ketika suhu semakin turun gugus hidroksil -OH dari HBD D-Glukosa yang berlebih menyebabkan DES berwujud cairan keruh. Sedangkan ketika ChCl semakin meningkat pada DES 4 dan DES 5 diperoleh DES tetap berwujud cairan bening, hal ini disebabkan oleh tersedianya anion halida dari garam ChCl untuk membangun ikatan hidrogen dengan gugus hidroksil -OH dari HBD D-Glukosa. Akan tetapi, jika anion halida dari garam ChCl juga berlebih maka akan menyebabkan DES berwujud cairan keruh, seperti pada DES 6 dan DES 7. Sama halnya DES 8 dengan rasio molar ChCl : Etilen Glikol = 1:1 diperoleh DES berwujud cairan keruh sedangkan pada DES 9 sampai DES 14 dengan jumlah ChCl tetap dan jumlah HBD Etilen Glikol semakin meningkat diperoleh DES berwujud cairan bening. Pada kasus DES 8 ini konsentrasi ChCl juga tinggi dibandingkan jumlah HBD Etilen Glikol atau sebaliknya konsentrasi Etilen Glikol rendah dibandingkan dengan ChCl, sehingga terdapat anion halida garam ChCl yang berlebih dalam campuran dan Etilen Glikol tidak memiliki HBD lagi untuk membangun ikatan hidrogen dengan anion halida yang berlebih tersebut. Oleh karena itu, campuran berwujud cairan keruh dan DES memiliki titik beku lebih tinggi dari DES lainnya. Alasan mengenai DES yang berwujud cairan keruh pada suhu ruang didukung oleh penelitian yang dilakukan oleh Hayyan, dkk., [19] pada tahun 2013 mengenai pembuatan DES berbasis ChCl dan golongan sakarida D-glukosa, yaitu bahwa suatu DES tidak berhasil terbentuk disebabkan karena kedua komponen tidak bercampur dengan baik, sehingga diperoleh produk setengah padat berwarna putih dan kemungkinan alasan DES pada rasio molar tersebut berada pada fase padat setelah pencampuran adalah bahwa jumlah ChCl tidak Universitas Sumatera Utara 23 cukup untuk membangun ikatan hidrogen D-Glukosa yang tersedia. Akibatnya, campuran menjadi jenuh dengan D-Glukosa dan tidak ada pengurangan titik beku lebih lanjut yang tercapai. Konsentrasi HBD yang tinggi dibandingkan dengan jumlah ChCl membuat campuran heterogen dan bahkan walaupun dengan pengadukan yang lama dan suhu tinggi, campuran tetap berwujud setengah padat. Selain itu, dari hasil penelitian pengaruh rasio molar ChCl : D-Glukosa terhadap titik beku yang telah dilakukan, ditemukan bahwa penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian Hayyan, dkk., [19] pada tahun 2013 mengenai pembuatan DES berbasis ChCl dan golongan sakarida D-glukosa sebagai HBD, yaitu bahwa pada suhu ruang DES dengan rasio molar ChCl : D-Glukosa = 1:1; 1,5:1 dan 2:1 berwujud cairan bening colourless liquid dan DES dengan rasio molar ChCl : D-Glukosa = 2,5:1 pada suhu ruang menjadi semakin kental dan berwarna putih keruh. Begitu juga pada pengaruh rasio molar ChCl : Etilen Glikol terhadap titik beku, ditemukan bahwa penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian Bagh, dkk., [4] dan penelitian Shahbaz, dkk., [40], yaitu bahwa pada rasio molar ChCl : Etilen Glikol = 0,36:0,64; 0,33:0,67 dan 0,28:0,72 diperoleh DES berwujud cairan bening pada suhu ruang dan nilai titik beku DES yang dihasilkan lebih rendah dari suhu ruang. Selain itu, penelitian yang dilakukan juga sejalan dengan penelitian yang dilakukan Shahbaz, dkk., [41], yaitu bahwa pada rasio molar ChCl : Etilen Glikol = 1:2 diperoleh DES berwujud cairan bening pada suhu ruang dan nilai titik beku DES yang dihasilkan lebih rendah dari suhu ruang. Dari hasil penelitian DES berbasis D-Glukosa dan Etilen Glikol memiliki titik beku di bawah suhu ruang. Jika dibandingkan dengan DES lainnya yang berasal dari garam atau HBD yang berbeda dan sudah banyak diteliti, seperti DES berbasis ChCl dan urea yang memiliki titik beku 12 C pada rasio molar ChCl : urea = 1:2, DES berbasis ChCl dan gliserol memiliki titik beku -40 C pada rasio molar ChCl : gliserol = 1:2 dan DES berbasis ChCl dan asam malonat memiliki titik beku 10 C pada rasio molar ChCl : asam malonat = 1:1 [5]. Maka dapat disimpulkan bahwa DES berbasis D-Glukosa dan Etilen Glikol merupakan DES yang memiliki potensi sebagai pelarut yang murah dan aman pada berbagai Universitas Sumatera Utara 24 bidang karena memiliki titik beku lebih rendah dari 50 C seperti DES lainnya [19]. 4.2.1.2 Densitas Nilai densitas diperlukan untuk memahami perilaku suatu zat cair [8]. Pengukuran densitas sangat penting terutama dalam bidang mekanika fluida, perhitungan perpindahan massa dan juga untuk merancang proses kimia [19]. Densitas adalah salah satu sifat fisik penting cairan ionik pada umumnya dan secara khusus pada DES [41]. Data mengenai densitas DES memiliki peran penting dalam aplikasi pelarut ramah lingkungan [40]. Densitas DES biasanya ditentukan secara gravimetri dan rasio molar garam dan HBD penyusun DES memiliki efek yang signifikan pada densitas DES yang dihasilkan [14,8]. Pada gambar 4.2 dan gambar 4.3 ditunjukkan grafik pengaruh rasio molar ChCl : D- Glukosa dan rasio molar ChCl : Etilen Glikol terhadap nilai densitas DES. Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : D-Glukosa terhadap Densitas DES Dari grafik pengaruh rasio molar ChCl : D-Glukosa pada gambar 4.2 ditunjukkan bahwa semua nilai densitas DES berada di atas 1,25 grml. Dimana nilai-nilai ini terletak di antara densitas ChCl dan densitas D-Glukosa pada suhu ruang, yaitu masing-masing 1,1856 grml dan 1,5345 grml. Oleh karena itu, penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian Shahbaz, dkk., [41] pada 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 1,31 1,32 1,33 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 Rasio Molar ChCl : D-Glukosa D e n si ta s g r m l 1:1 1,25:1 1,5:1 1,75:1 2:1 2,25:1 2,5:1 Universitas Sumatera Utara 25 tahun 2011 mengenai pengukuran densitas DES pada fungsi suhu, yaitu bahwa densitas DES terletak di antara densitas garam dan HBD penyusunnya. Dari grafik juga ditunjukkan bahwa nilai densitas DES menurun dari DES 1 sebesar 1,31895 grml hingga DES 5 sebesar 1,26352 grml tetapi meningkat pada DES 6 dan DES 7, yaitu masing-masing sebesar 1,27988 grml dan 1,29234 grml. Pada sub bab sebelumnya disebutkan bahwa tingginnya konsentrasi garam ChCl dibandingkan konsentrasi HBD menyebabkan adanya anion halida pada garam yang berlebih sehingga titik beku DES meningkat. Dari grafik pada gambar 4.2 dapat dilihat bahwa densitas DES 6 dan DES 7 meningkat. Adanya anion halida yang berlebih dalam campuran menyebabkan campuran berwujud cairan keruh dan hal ini juga menyebabkan massa campuran semakin besar sehingga densitas campuran yang diperoleh juga semakin besar. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa adanya anion halida garam yang berlebih dalam campuran akan menyebabkan meningkatnya densitas DES. Hasil penelitian ini sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Hayyan, dkk., [19] pada tahun 2013 mengenai pembuatan DES berbasis ChCl dan golongan sakarida D-glukosa, yaitu pada rasio molar ChCl : D-Glukosa 1:1; 1:1,5; 1:2 dan 1:2,5 diperoleh densitas DES menurun dari DES dengan rasio molar ChCl : D-Glukosa 1:1 hingga rasio molar 1:2 tetapi meningkat pada rasio molar 1:2,5. Selain itu, dari hasil penelitian diperoleh nilai densitas terendah pada DES 5 sebesar 1,26352 grml pada rasio molar ChCl : D-Glukosa = 2 : 1. Hasil penelitian ini sejalan dengan penelitian Harris [30] dan penelitian Hayyan, dkk., [19], yaitu bahwa DES dari ChCl dan D-glukosa mencapai titik eutektik pada rasio molar ChCl : D-Glukosa = 2 : 1 karena pada rasio molar tersebut diperoleh nilai densitas terendah, seperti halnya nilai titik beku terendah juga diperoleh pada rasio molar tersebut. Universitas Sumatera Utara 26 Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol terhadap Densitas DES Dari hasil penelitian pengaruh rasio molar ChCl : Etilen Glikol pada gambar 4.3 diperoleh bahwa semua nilai densitas DES berada di atas 1,11 grml. Nilai ini terletak di antara densitas ChCl dan densitas Etilen Glikol pada suhu ruang, yaitu masing-masing 1,1856 grml dan 1,11 grml. Oleh karena itu, Penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian Tang, dkk., [14] pada tahun 2015, yaitu bahwa nilai densitas DES lebih tinggi dari densitas air dan juga lebih tinggi dari densitas HBD penyusunnya. Dari grafik pada gambar 4.3 juga ditunjukkan bahwa nilai densitas DES menurun dari DES 8 hingga DES 14. Nilai densitas tertinggi adalah DES 8 sebesar 1,28974 grml pada rasio molar ChCl : Etilen Glikol = 1 : 1 dan nilai densitas DES semakin menurun seiring dengan meningkatnya jumlah Etilen Glikol. Nilai densitas terendah adalah DES 14 sebesar 1,11473 grml, yaitu pada rasio molar ChCl : Etilen Glikol = 1 : 2,5. Pada tabel 4.3 dapat dilihat bahwa DES 8 berwujud cairan keruh pada suhu ruang. Begitu juga dengan densitas, DES 8 juga memiliki densitas tertinggi dibandingkan DES lainnya. Hal ini disebabkan oleh adanya anion halida garam ChCl yang berlebih dalam campuran dan HBD dari Etilen Glikol tidak tersedia lagi untuk membangun ikatan hidrogen. Sehingga massa campuran meningkat dan densitas DES juga semakin meningkat. Sedangkan dengan jumlah etilen glikol semakin meningkat diperoleh densitas semakin menurun, hal ini disebabkan oleh 1,10 1,12 1,14 1,16 1,18 1,20 1,22 1,24 1,26 1,28 1,30 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 D e n si tas gr m l Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol 1:1 1:1,25 1:1,5 1:1,75 1:2 1:2,25 1:2,5 Universitas Sumatera Utara 27 HBD dari Etilen Glikol tersedia untuk membangun ikatan hidrogen dengan anion halida dari ChCl. Selain itu, hal ini dapat dijelaskan dengan nilai densitas Etilen Glikol yang lebih kecil dari densitas ChCl maka dengan jumlah Etilen Glikol yang semakin meningkat akan diperoleh nilai densitas DES yang semakin berkurang [33]. Penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Yusof, dkk., [8] pada tahun 2014 mengenai pembuatan DES dari garam tetrabutylammonium bromide TBABr dengan HBD etilen glikol, 1,3- propanadiol, 1,5-pentanadiol dan gliserol, yaitu bahwa densitas DES dengan HBD berbasis alkohol sebanding dengan densitas DES pada umumnya, kecuali densitas DES dengan HBD berbasis glukosa memiliki densitas lebih tinggi. Hasil penelitian yang diperoleh juga sejalan dengan penelitian Shahbaz, dkk., [40], yaitu bahwa pada rasio molar ChCl : Etilen Glikol = 0,36:0,64; 0,33:0,67 dan 0,28:0,72 diperoleh nilai densitas DES masing-masing 1,1156; 1,1146 dan 1,1141 grml. Nilai densitas ini tidak jauh berbeda dengan nilai densitas DES yang diperoleh dari hasil penelitian. Selain itu, pada penelitian Harris [30] mengenai pembuatan DES dari ChCl dan Etilen Glikol dengan menggunakan ChCl 0; 5; 10; 15; 20; 25 dan 30 diperoleh nilai densitas DES berada antara 1,11 - 1,12 grml. Hal ini menunjukkan bahwa nilai densitas DES dari ChCl dan Etilen Glikol berada di sekitar 1,11 grml. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa DES berbasis D-Glukosa memiliki densitas di atas 1,25 grml dan DES berbasis etilen glikol memiliki densitas sekitar 1,11 grml. Jika dibandingkan dengan DES lainnya yang berasal dari garam atau HBD yang berbeda, seperti DES berbasis tetrabutylammonium bromide TBABr sebagai garam dan etilen glikol, 1,3-propanadiol, 1,5- pentanadiol dan gliserol sebagai HBD, dimana konsentrasi HBD 66,7 bb diperoleh nilai densitas DES berada dibawah 1,1 grml pada suhu 30 C [8]. DES berbasis ChCl sebagai garam dan gliserol sebagai HBD, dimana konsentrasi ChCl 33 bb diperoleh nilai densitas DES sebesar 1,18 grml pada suhu 20 C [30]. DES berbasis N,N diethylenethanol ammonium chloride sebagai garam dan gliserol sebagai HBD diperoleh densitas DES berada diatas 1,15 grml pada suhu 30 C sedangkan menggunakan etilen glikol sebagai HBD diperoleh densitas DES Universitas Sumatera Utara 28 ± 1,1 grml pada suhu 30 C [40]. Maka dapat disimpulkan bahwa DES berbasis ChCl dan D-glukosa memiliki nilai densitas yang cenderung lebih tinggi dari DES lainnya dan DES berbasis ChCl dan etilen glikol memiliki nilai densitas cenderung lebih rendah dari DES lainnya. Dari hasil penelitian disimpulkan bahwa rasio molar ChCl : D-Glukosa dan ChCl : Etilen Glikol sangat mempengaruhi nilai densitas DES. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Shahbaz, dkk., [40] pada tahun 2012 dan penelitian yang dilakukan oleh Tang, dkk., [14] pada tahun 2015, yaitu bahwa komposisi penyusun DES memiliki pengaruh yang signifikan terhadap densitas DES. 4.2.1.3 pH pH adalah salah satu karakteristik penting dari suatu cairan karena dapat membantu pemilihan jenis pipa yang ingin digunakan untuk bahan konstruksi dan korosi terkait aspek desain. pH juga memiliki pengaruh dalam suatu reaksi terutama bioreaksi [19]. Sifat kimia komponen penyusun DES terutama HBD sangat berpengaruh pada kekuatan asam atau basa DES, sehingga dapat dihasilkan DES dengan pH basa, netral atau asam [5,27]. Berikut adalah grafik pengaruh rasio molar ChCl : D-Glukosa dan ChCl : Etilen Glikol terhadap nilai pH DES pada suhu ruang. Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : D-Glukosa terhadap pH DES 6,65 6,70 6,75 6,80 6,85 6,90 6,95 7,00 7,05 7,10 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 Rasio Molar ChCl : D-Glukosa pH 1:1 1,25:1 1,5:1 1,75:1 2:1 2,25:1 2,5:1 Universitas Sumatera Utara 29 Dari grafik pengaruh rasio molar ChCl : D-Glukosa terhadap pH pada gambar 4.4 dapat dilihat bahwa nilai pH DES yang diperoleh mengalami peningkatan dari DES 1 hingga DES 5, yaitu 6,70; 6,76; 6,80; 6,88 dan 7,05 tetapi nilai pH menurun pada DES 6 dan DES 7, yaitu masing-masing 6,96 dan 6,91. Seperti halnya pada pembahasan titik beku dan densitas, yaitu adanya anion halida garam ChCl yang berlebih dalam DES menyebabkan titik beku dan densitas semakin meningkat. Begitu juga dengan pH, pada DES 6 dan DES 7 diperoleh pH semakin meningkat. Hal ini juga disebabkan oleh konsentrasi ChCl yang tinggi dibandingkan dengan konsentrasi D-Glukosa, sehingga terdapat anion halida garam ChCl yang berlebih dalam DES yang tidak berikatan dengan HBD D- Glukosa, sehingga pH DES akan menurun mengarah pada pH ChCl yang bebas dalam campuran, dimana ChCl memiliki pH berkisar 5-6,5. Penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian Hayyan, dkk., [19] mengenai pembuatan DES berbasis ChCl dan D-Glukosa, yaitu pada rasio molar ChCl : D-Glukosa = 1:1; 1,5:1; 2:1 dan 2,5:1 diperoleh nilai pH DES pada suhu 27 C berada antara 6,7 – 7,3 dan pada rasio molar ChCl:D-Glukosa = 2:1 diperoleh nilai pH DES paling dekat dengan pH 7. Secara umum nilai pH DES berbasis D-Glukosa yang diperoleh dari hasil penelitian berada di sekitar pH 7 atau pH netral, maka hal ini mendukung penelitian Hayyan, dkk., [19], Zhang, dkk., [5] dan Maugeri, dkk., [15], yaitu bahwa DES dengan HBD gula memiliki pH netral pada suhu ruang. Oleh karena itu, DES berbasis gula disarankan untuk diaplikasikan dalam bidang kimia, lingkungan maupun biologi [19,15]. Universitas Sumatera Utara 30 Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol terhadap pH DES Dari grafik pada gambar 4.5 ditunjukkan bahwa nilai pH DES yang diperoleh semakin meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah HBD Etilen Glikol, yaitu dari rasio molar 1:1 hingga 1:2,5 diperoleh nilai pH DES masing- masing 6,88; 6,93; 6,96; 7,03; 7,05; 7,12 dan 7,15. pH DES yang diperoleh berada di sekitar pH 7 atau pH netral. Pada penelitian yang dilakukan oleh Zhao, dkk., [42] pada tahun 2015 mengenai DES berbasis ChCl yang diaplikasikan sebagai pelarut dalam ekstraksi Rutin flavonoid dari Sophora japonica. Pada penelitian dilakukan uji biokompatibilitas DES sebagai pelarut yang biokompatibel dan biodegradable dengan menggunakan bakteri dan ditemukan bahwa DES dengan HBD berbasis amina-, alkohol dan gula tidak menghambat pertumbuhan bakteri karena DES tersebut memiliki nilai pH berada pada kisaran pH netral dan sebaliknya DES dengan HBD berbasis asam organik menghambat pertumbuhan bakteri terutama disebabkan oleh perubahan pH. Nilai pH DES yang diuji jauh di bawah pH optimal 6,5-7,5 untuk pertumbuhan bakteri. Maka, penelitian yang dilakukan mendukung penelitian Zhao, dkk., [42] yaitu bahwa DES dengan HBD berbasis alkohol etilen glikol dan gula glukosa memiliki pH pada kisaran pH netral. Selain itu, pada penelitian diperoleh nilai pH DES ChCl : Etilen Glikol = 1:2 adalah 7,12. Nilai ini tidak jauh berbeda dengan nilai pH yang diperoleh pada penelitian yang dilakukan oleh Protsenko, dkk., [43] pada tahun 2015 yaitu bahwa 6,85 6,90 6,95 7,00 7,05 7,10 7,15 7,20 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol pH 1:1 1:1,25 1:1,5 1:1,75 1:2 1:2,25 1:2,5 Universitas Sumatera Utara 31 semakin meningkat jumlah air yang ditambahkan pada suatu campuran ionic liquid ChCl : Etilen Glikol dengan rasio molar 1:2 diperoleh nilai pH semakin menurun tetapi tetap berada pada kisaran pH netral 6,82-7,62 dan nilai pH DES tanpa penambahan air diperoleh sebesar 7,9. Maka penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian Protsenko, dkk., [43], Naser, dkk., [33] dan Zhao, dkk., [42], yaitu bahwa sifat garam dan HBD penyusun DES mempengaruhi keasaman atau kebasaan dari DES. 4.2.1.4 Viskositas Viskositas DES adalah sifat penting yang perlu diketahui [39]. Penelitian mengenai viskositas DES adalah salah satu analisis yang paling penting karena penerapan DES sangat tergantung pada nilai viskositasnya [44]. Mengetahui nilai viskositas DES dapat memudahkan pembuatan DES dengan rasio molar yang optimum yang cocok untuk aplikasi tertentu. Selain itu juga dapat menghemat energi pada proses pembuatan DES [19]. Pengembangan DES dengan viskositas rendah sangat diharapkan karena DES berpotensi sebagia media yang ramah lingkungan [39]. Semakin rendah nilai viskositas DES maka semakin baik DES digunakan sebagai pelarut [44]. Secara umum, DES dengan viskositas tinggi tidak dianjurkan karena memiliki keterbatasan dalam aplikasi yang sebenarnya seperti pada ekstraksi cair-cair dan reaksi elektrokimia [39]. Viskositas sangat dipengaruhi oleh interaksi ikatan hidrogen, van der Waals dan elektrostatik. Berdasarkan pada interaksi antar molekul, viskositas DES tentu lebih tinggi dari beberapa pelarut konvensional lainnya, tetapi mirip dengan viskositas ionic liquid [42]. Viskositas campuran eutektik DES terutama dipengaruhi oleh sifat kimia dari komponen penyusunnya, yaitu garam dan HBD [39]. Pada penelitian ini, 7 DES berbasis D-Glukosa tidak bisa diukur nilai viskositasnya karena DES yang dihasilkan sangat kental pada suhu ruang. Hal ini meyebabkan DES berbasis D-Glukosa masih kurang berpotensi sebagai pelarut dan sebagai media yang ramah lingkungan. Sesuai dengan penelitian Hayyan, dkk., [39] dan Kow, dkk., [44] yaitu bahwa semakin rendah viskositas DES maka semakin baik diaplikasikan sebagai pelarut dan sebagai media yang ramah lingkungan. Selain itu, DES yang berwujud cair pada suhu ruang akan membuat Universitas Sumatera Utara 32 DES lebih mudah untuk ditangani sehingga dapat digunakan dalam berbagai jenis industri [19]. Viskositas DES yang tinggi disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen yang berlebih yang menyebabkan interaksi van der Walls dan interaksi elektrostatik yang berlebih antara kedua komponen sehingga menghasilkan mobilitas lebih rendah pada molekul dalam DES. Hal ini akan mempengaruhi komposisi campuran eutektik DES, seperti karakteristik DES yang dihasilkan akan berbeda [39,44]. Menurut Zhao, dkk., [42] pada tahun 2015, banyaknya jumlah gugus hidroksil pada HBD akan menyebabkan ikatan hidrogen berlebih sehingga meningkatkan gaya tarik menarik antar molekul dan membuat cairan lebih kental. Menurut Yusof, dkk., [8] pada tahun 2014, garam bertindak sebagai jembatan yang menghubungkan kelompok ionik dalam DES. Jumlah garam yang sedikit menyebabkan jaringan antara kelompok dalam DES menjadi jarang sehingga menyebabkan penurunan viskositas. Sedangkan dalam penelitian ini, jumlah garam ChCl semakin meningkat sehingga jaringan antara kelompok dalam DES semakin kuat dan DES yang diperoleh semakin kental viskositas tinggi. Pada penelitian yang dilakukan Hayyan, dkk., [19] pada tahun 2013 tentang pembuatan DES dari ChCl dan D-Glukosa juga menghasilkan DES dengan viskositas tinggi. Akan tetapi Hayyan, dkk., [19] melakukan pengukuran viskositas dengan variasi suhu dari 25 C hingga 85 C dengan interval suhu 10 C. Pada DES dengan rasio molar ChCl : D-Glukosa = 1:1; 1,5:1; 2:1 dan 2,5:1 diperoleh nilai viskositas DES berkisar 8.000-12.000 cP pada suhu 25 C, yaitu secara berurut nilai viskositas DES dengan rasio molar ChCl:D-Glukosa 2,5:1 1:1 1,5:1 2:1. Nilai viskositas DES yang diperoleh semakin menurun dengan meningkatnya suhu. Karena nilai viskositasnya yang tinggi maka DES berbasis D- Glukosa ini disarankan untuk dipanaskan terlebih dahulu sebelum diaplikasikan [19]. Namun, menurut Kow, dkk., [44] pada tahun 2015, menaikkan suhu untuk menurunkan viskositas DES akan menyebabkan bertambahnya waktu, daya dan biaya proses. Maka menurut penelitian Zhao, dkk., [42] pada tahun 2015 alternatif lain yang diharapkan dapat mengurangi viskositas DES berbasis gula agar mudah untuk diaplikasikan, yaitu dengan menambahkan air. Penambahan air pada DES ChClD-Glukosa dengan rasio molar ChCl : D-Glukosa : Air = 2,5 : 1 : 2,5 Universitas Sumatera Utara 33 menghasilkan DES dengan nilai viskositas sebesar 584 cP pada 30 C, nilai ini jauh lebih rendah dibandingkan nilai viskositas DES ChClD-Glukosa yang berada pada kisaran 8.000-12.000 cP pada suhu 25 C [42,19]. Pada penelitian Maugeri, dkk., [15] pada tahun 2012 juga membahas bagaimana mengurangi nilai viskositas DES berbasis D-Glukosa. Untuk mengurangi nilai viskositas DES berbasis D-Glukosa, Maugeri, dkk., [15] menambahkan gliserol dengan rasio molar ChCl : D-Glukosa : Gliserol = 1 : 0,5 : 0,5 dan diperoleh nilai viskositas DES sebesar 4.430 cP pada 30 C. Sedangkan DES tanpa penambahan gliserol dengan rasio molar ChCl : D-Glukosa = 1:1 nilai viskositas DES tidak dapat diukur. Selanjutnya, nilai viskositas DES berbasis Etilen Glikol akan dibahas. Berikut adalah grafik pengaruh rasio molar ChCl dan Etilen Glikol terhadap nilai viskositas DES pada suhu ruang. Gambar 4.6 Grafik Pengaruh Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol terhadap Viskositas DES Pada rasio molar ChCl : Etilen Glikol = 1:1 DES berwujud cairan kental dan keruh, sehingga nilai viskositasnya tidak dapat diukur. Akan tetapi nilai viskositas 6 DES berbasis Etilen Glikol lainnya dapat diukur. Dari grafik pada gambar 4.6 ditunjukkan bahwa nilai viskositas DES yang diperoleh semakin menurun seiring dengan meningkatnya jumlah HBD Etilen Glikol, yaitu dari rasio molar 1:1,25 hingga 1:2,5 diperoleh nilai viskositas DES masing-masing 33,001; 20 22 24 26 28 30 32 34 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 Rasio Molar ChCl : Etilen Glikol V is k o si tas c P 1:1,25 1:1,5 1:1,75 1:2 1:2,25 1:2,5 Universitas Sumatera Utara 34 29,561; 28,534; 26,447; 22,849 dan 22,049 cP. DES berbasis Etilen Glikol merupakan DES dengan nilai viskositas relatif rendah, dimana nilai viskositas DES yang diperoleh berada dibawah 100 cP pada suhu ruang. Sehingga penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian Zhang, dkk., [Qinghua Zhang 2012] pada tahun 2012 yaitu kecuali DES berbasis ChClEtilen Glikol, sebagian besar DES memiliki viskositas yang relatif tinggi 100 cP pada suhu ruang. Pada penelitian yang dilakukan oleh Yusof, dkk., [8] pada tahun 2014 mengenai pengaruh penambahan jumlah HBD terhadap karakteristik DES dengan jumlah garam Tetrabutylammonium Bromide dibuat tetap, diperoleh bahwa penambahan Etilen Glikol yang semakin meningkat dari 66,7 hingga 85,7 menghasilkan DES dengan nilai viskositas semakin menurun. Maka penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian yang dilakukan Yusof, dkk., [8] pada tahun 2014, yaitu bahwa viskositas menurun seiring dengan meningkatnya jumlah HBD Etilen Glikol. Menurut Yusof, dkk., [8] pada rasio molar garam dan HBD dimana jumlah garam tetap sedangkan jumlah HBD semakin meningkat, garam mungkin bertindak sebagai jembatan yang menghubungkan kelompok ionik lainnya. Jumlah garam yang sedikit menyebabkan jaringan antara kelompok dalam DES menjadi jarang sehingga menyebabkan penurunan viskositas. Berbagai penelitian lain ada yang membahas pengaruh penambahan garam ChCl dimana jumlah HBD dibuat tetap. Seperti pada penelitian yang dilakukan oleh Harris [30] pada tahun 2008 ditemukan bahwa DES berbasis ChCl dan Gliserol dimana jumlah HBD dibuat tetap dan jumlah garam ChCl semakin meningkat dari 5; 10; 15; 20; 25; 30 hingga 33 diperoleh nilai viskositas DES yang semakin menurun, yaitu 998; 790; 543; 503; 450; 401 dan 376 cP pada suhu 20 C. Sedangkan dengan rasio molar yang sama tetapi menggunakan Etilen Glikol sebagai HBD diperoleh nilai viskositas DES yang semakin meningkat, yaitu 15; 17; 19; 21; 29; 37 dan 38 cP pada suhu 20 C. Dalam kasus ini, rasio molar garam dan HBD dibuat sama sehingga jenis HBD merupakan faktor yang sangat mempengaruhi viskositas DES. Nilai viskositas DES berbasis Etilen Glikol yang diperoleh berada di bawah 100 cP dan sangat jauh berbeda dengan nilai viskositas DES berbasis Gliserol yang berada diatas 300 cP. Hal ini disebabkan jumlah gugus hidroksil yang dimiliki oleh Gliserol lebih banyak dibandingkan Universitas Sumatera Utara 35 gugus hidroksil pada Etilen Glikol karena apabila gugus hidroksil semakin banyak akan menyebabkan ikatan hidrogen berlebih sehingga meningkatkan gaya tarik menarik antar molekul dan membuat cairan lebih kental [42]. Seperti yang diteliti oleh Zhao, dkk., [42] pada tahun 2015 mengenai nilai viskositas DES berbasis ChCl dengan HBD gliserol dan xylitol diperoleh nilai viskositas masing-masing DES 0,177 Pa.s dan 3,867 Pa.s pada 30 C. Xylitol memiliki dua gugus hidroksil tambahan dibandingkan dengan gliserol yang menyebabkan nilai viskositas DES berbasis Xylitol lebih tinggi dibandingkan DES berbasis gliserol. Jika dibandingkan dengan DES lainnya yang berasal dari garam atau HBD yang berbeda, seperti DES dari berbasis ChCl dan urea, gliserol dan asam malonat sebagai HBD pada rasio molar yang sama, yaitu 1:2 diperoleh nilai viskositas DES masing-masing 750; 259 dan 1124 cP pada suhu 25 C [5]. Maka dapat disimpulkan bahwa DES berbasis D-glukosa memiliki nilai viskositas yang cenderung lebih tinggi dari DES lainnya, sedangkan DES berbasis Etilen Glikol memiliki viskositas yang lebih rendah dari DES lainnya dan dari hasil penelitian juga diperoleh nilai viskositas DES berbasis Etilen Glikol relatif rendah dibandingkan viskositas DES berbasis D-glukosa. Hal ini sesuai dengan teori bahwa viskositas DES terutama dipengaruhi oleh sifat kimia dari komponen penyusun DES, yaitu jenis garam amonium dan HBD dan rasio molar garamHBD [5,8].

4.2.2 Pengaruh Jenis Hidrogen Bond Donor HBD terhadap Karakteristik DES