Polimerisasi Adisi Pembentukan Polimer

224 Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII Laju polimerisasi dapat dikendalikan dengan menggunakan zat penghambat inhibitor dan pelambat retarder. Penghambat bereaksi dengan radikal bebas ketika radikal bebas terbentuk. Polimerisasi tidak akan berlanjut sebelum seluruh zat penghambat habis terpakai. Kuinon dapat bertindak sebagai zat penghambat bagi banyak sistem polimerisasi sebab kuinon bereaksi dengan radikal bebas menghasilkan radikal yang mantap akibat resonansi. Radikal bebas yang mantap ini tidak dapat memicu polimerisasi lebih lanjut. Zat pelambat yang biasa digunakan adalah gas oksigen. Gas ini kurang reaktif dibandingkan dengan penghambat. Cara kerja zat pelambat adalah melalui persaingan dengan monomer untuk bereaksi dengan radikal bebas sehingga laju polimerisasi menurun. Persamaannya: R CH 2 – CHX• + O 2 ⎯ → ⎯ R – CH 2 CH 2 X – O – O – 2 Polimerisasi Ionik Polimerisasi adisi dapat terjadi melalui mekanisme yang tidak melibatkan radikal bebas. Dalam hal ini, pembawa rantai dapat berupa ion karbonium polimerisasi kation atau ion karbanion polimerisasi anion. Dalam polimerisasi kation, monomer pembawa rantai adalah ion karbonium. Katalis untuk reaksi ini adalah asam Lewis, seperti AlCl 3 , BF 3 , TiCl 4 , SnCl 4 , H 2 SO 4 , dan asam kuat lainnya. Polimerisasi radikal bebas memerlukan energi atau suhu tinggi, sebaliknya polimerisasi kation paling baik dilakukan pada suhu rendah. Misalnya, polimerisasi 2–metilpropena berlangsung optimum pada –100 o C dengan adanya katalis BF 3 atau AlCl 3 . Polimerisasi kation terjadi pada monomer yang memiliki gugus yang mudah melepaskan elektron. Dalam polimerisasi yang dikatalis oleh asam, tahap pemicuan dapat digambarkan sebagai berikut. HA adalah molekul asam, seperti HCl, H 2 SO 4 , dan HClO 4 . Pada tahap pemicuan, proton dialihkan dari asam ke monomer sehingga menghasilkan ion karbonium C + . Gambar 8.5 Pada kem asan plast ik biasanya t erdapat sim bol di bagian baw ahnya, sim b ol t erseb ut m enunjukkan kom posisi polim ernya. HA + H 2 C = CHX ⎯ → ⎯ C + H 3 C H X + A – C + H 3 C H X + H 2 C = CHX ⎯ → ⎯ C H 2 C H X H 2 C C + H X Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000 Sekilas Kimia Nilon Nilon merupakan suatu jenis polimer sintetik yang diciptakan pada 1935 oleh Wallace Carothers di DuPont. Produk pertama adalah sikat gigi berbulu nilon 1938, dilanjutkan dengan stoking untuk wanita pada 1940. Nilon tersusun atas monomer yang dihubungkan dengan ikatan peptida ikatan amida dan sering diistilahkan dengan poliamida PA. Nilon merupakan polimer pertama yang sukses secara komersial dan merupakan serat sintetik pertama yang dibuat seluruhnya dari bahan anorganik batu bara, air, dan udara. Nilon digunakan sebagai bahan parasut setelah Amerika Serikat memasuki Perang Dunia II 1941. Oleh karenanya, stoking sulit diperoleh hingga Perang Dunia II berakhir. Perambatan berupa adisi monomer terhadap ion karbonium, prosesnya hampir sama dengan perambatan pada radikal bebas. 1 2 3 4 5 6 Nomor Singkatan Polimer PET HDPE PVC LDPE PP PS Polyethyleneterephthalate High density polyethylene Polyvinyl chloride o density polyethylene Polypropylene Polystyrene Tabel 8.1 Beberapa Singkatan Polimer 225 Makrom olekul Pengakhiran rantai dapat terjadi melalui berbagai proses. Proses paling sederhana adalah penggabungan ion karbonium dan anion pasangannya disebut ion lawan. Dalam polimerisasi anion, monomer pembawa rantai adalah suatu karbanion C – . Dalam hal ini, monomer pembawa rantai adalah yang memiliki gugus dengan keelektronegatifan tinggi, seperti propenitril akrilonitril, 2–metilpropenoat metil metakrilat, dan feniletena stirena. Seperti polimerisasi kation, reaksi polimerisasi anion optimum pada suhu rendah. Katalis yang dapat dipakai adalah logam alkali, alkil, aril, dan amida logam alkali. Contohnya adalah kalium amida KNH 2 yang dalam pelarut amonia cair dapat mempercepat polimerisasi monomer CH 2 = CHX dalam amonia. Kalium amida akan terionisasi kuat sehingga pemicuan dapat berlangsung seperti berikut. Perambatan merupakan adisi monomer pada karbanion yang dihasilkan, yaitu: H 2 C C: - H X H 2 N + H 2 C C H X ⎯⎯ → H 2 C C H X H 2 N H 2 C C: - H X Proses pengakhiran pada polimerisasi anion tidak begitu jelas seperti pada polimerisasi kation sebab penggabungan rantai anion dengan ion lawan K + tidak terjadi. Namun demikian, jika terdapat sedikit air, karbon dioksida, atau alkohol akan mengakhiri pertumbuhan rantai.

b. Polimerisasi Kondensasi

Polimerisasi kondensasi melibatkan penggabungan molekul kecil membentuk molekul besar melalui reaksi kondensasi. Jika etanol dan asam asetat dipanaskan dengan sedikit asam sulfat pekat, akan terbentuk ester etil asetat disertai penyingkiran molekul air. Reaksi esterifikasi akan berhenti, sebab tidak ada gugus fungsi lagi yang dapat membentuk polimer. Namun demikian, jika setiap molekul pereaksi mengandung dua atau lebih gugus fungsional maka reaksi berikutnya boleh jadi terbentuk. Misalnya, reaksi antara dua monomer asam heksanadioat asam adipat dan etana–1,2–diol etilen glikol. C O HO CH 2 4 C O OH + CH 2 HO CH 2 OH C O HO CH 2 4 O CH 2 CH 2 OH + H 2 O C O Gambar 8.6 Pet ugas pem adam kebakaran selalu m em akai pakaian t ahan api yang t erbuat dari polim er. H 2 N – + H 2 C C H X ⎯⎯ → H 2 C C: - H X H 2 N Sumber: Chemistry: The Central Science, 2000 C H 2 C H X H 2 C C + H X + A – ⎯⎯ → C H 2 C H X H 2 C C H X A Kata Kunci • Laju polim erisasi • Polim erisasi radikal bebas • Polim erisasi ionik 226 Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII Dapat dilihat bahwa hasil reaksi masih mengandung dua gugus fungsional. Oleh karenanya, reaksi berikutnya dengan monomer dapat terjadi, baik pada ujung hidroksil maupun pada ujung karboksil. Polimer yang terbentuk mengandung satuan berulang –OCH 2 –CH 2 – OOHCH–CH 2 4 –CO–. Massa molekul bertambah secara bertahap dan waktu reaksi sangat lama jika diharapkan massa molekul polimer yang terbentuk sangat besar. Jadi, polimerisasi kondensasi berbeda dengan polimerisasi adisi. Pada polimerisasi kondensasi tidak terjadi pengakhiran. Polimerisasi berlangsung terus sampai tidak ada lagi gugus fungsi yang dapat membentuk polimer. Namun demikian, reaksi polimerisasi dapat dikendalikan dengan mengubah suhu. Misalnya, reaksi dapat dihentikan dengan cara didinginkan, tetapi polimerisasi dapat mulai lagi jika suhu dinaikkan. C ara menghent ikan reaksi yang lebih kekal adalah dengan menggunakan penghentian ujung. Misalnya, penambahan sedikit asam asetat pada reaksi pertumbuhan polimer. Oleh karena asam asetat bergugus fungsional tunggal, sekali asam itu bereaksi dengan ujung rantai yang sedang tumbuh maka tidak akan terjadi lagi reaksi lebih lanjut. Jadi, polimerisasi yang sedang berlangsung dapat dikendalikan. Tuliskan persamaan reaksi untuk menghentikan pertumbuhan polimer dari reaksi asam adipat dan etilen glikol menggunakan asam asetat. Selain dengan asam asetat, senyawa apa lagi yang dapat digunakan? Kegiatan Inkuiri Kerjakanlah di dalam buku latihan. 1. Ada dua jenis polietilen, yaitu polietilen massa jenis tinggi 0,94 g cm –3 , polimer linear dan polietilen kerapatan rendah 0,92 g cm –3 , polimer bercabang dengan rantai samping pendek. Bagaimana struktur dari kedua polimer ini? Jelaskan. 2. Monomer apa yang digunakan untuk membuat polimer berikut? Sebutkan jenis polimerisasinya? a. F F F F F F n b. O O O O O O O n c. H 2 C H 2 C CH 3 CH 3 CH 3 n Tes Kompetensi Subbab A 3. Polikarbonat merupakan polimer termoplastik yang digunakan dalam lensa kac amat a plast ik. Polikarbonat dibuat dari reaksi bisfenol BPA dan fosgen COCl 2 . Persamaan reaksinya: HO C OH CH 3 CH 3 + COCl 2 NaOH Katalis ⎯⎯⎯→ Polikarbonat + NaCl + H 2 O Fenol digunakan untuk menghentikan pertumbuhan polimer. a. Gambarkan struktur rantai polikarbonat yang terbentuk dari reaksi di atas. b. Sebutkan jenis polimerisasinya: adisi atau kondensasi?