Alat-alat - Bahan- bahan Pembuatan Polistirena Sulfonat PS-SO

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Alat-alat -

Labu leher tiga 500 ml Pyrex - Gelas ukur 25 ml Pyrex - Gelas beaker 250 ml Pyrex - Neraca analitik Mettler PM 480 - Hot Plate Termo scientific - Thermosetting - Pengaduk magnet Termo scientific - Batang magnet - Termometer 360 o C Fischer - Corong penetes - Statif dan klemp - Alat vakum - Indikator universal - Alat uji titik lebur Gallenkamp - Spektrofotometer UV-Vis Spektronik 20 Milton Roy Company - Tabung reaksi Pyrex - Kaca arloji - Corong Pyrex - Sentrifugator Fisher Scientific - Buret 25 mL Pyrex - Pipa kapiler - Labu takar 50 mL Pyrex Universitas Sumatera Utara - Bola karet - Pipet volume - Gelas erlenmeyer 250 mL Pyrex

3.2 Bahan- bahan

- n-heksana - Aseton p.a.Merck - Polistirena - Asetat anhidrat - H 2 SO 4 98 p.a.Merck - Kloroform p.a.Merck - Etanol p.a.Merck - Bahan yang mengandung karotenoida Pusat Penelitian Kelapa Sawit - Kalsium klorida p.a.Merck - Metanol p.a.Merck - N 2 PT Aneka Gas - Aquadest - KOH p.a.Merck - NaOH p.a. Merck - HCl p.a.Merck - Fenolftalein p.a. Merck 3.3 Prosedur Percobaan 3.3.1. Pembuatan Polistiren Sulfonat PS-SO 3 H Ke dalam labu leher tiga dimasukkan 10 mL kloroform dan ditambahkan dengan 10 mL asetat anhidrat yang sudah dibuat dalam suhu dingin ice bath. Kemudian, diteteskan H 2 SO 4 p sebanyak 15 mL ke dalamya sambil diaduk. Setelah itu, dialirkan dengan gas N 2 selama beberapa saat untuk membuat atmosfer N 2 dan diaduk selama 1 jam pada suhu dingin dan 1 jam pada suhu kamar. Kemudian, larutan ini diteteskan ke dalam labu leher tiga yang berisi suspensi polistirena dalam kloroform yang didinginkan dengan Universitas Sumatera Utara ice bath. Reaksi dibuat berlangsung dalam kondisi atmosfer N 2 pada suhu rendah 0 C . Setelah reaksi sempurna sekitar 2 jam, maka campuran reaksi dipanaskan sampai suhu 50 C selama 1 jam. Campuran hasil reaksi kemudian didinginkan hingga suhu kamar dan diendapkan dengan menggunakan metanol. Setelah terbentuk endapan, didekantasi dan dicuci secara berulang kali dengan aquadest dan metanol, dikeringkan, dihaluskan dan divakum. Padatan yang diperoleh berwarna putih 84,9 dengan suhu transisi gelas 178 C, derajat sulfonasi 6,24 , larut dalam aseton, tidak larut dalam etanol, metanol, kloroform, aquadest dan n-heksan Martins, C.R., dkk, 2003. Setelah itu, dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR KBr pellet menunjukkan timbulnya puncak-puncak serapan pada bilangan gelombang 1329,67 dan 1274,51 cm -1 menunjukkan adanya vibrasi S=O asimetris, pada bilangan gelombang 1089 dan 1049,50 cm -1 menunjukkan vibrasi S=O simetris. Adanya pita serapan pada 880,63 cm -1 menunjukkan bahwa gugus SO 3 H yang telah tersubstitusi pada posisi para dan pada bilangan gelombang 666,76 cm -1 menunjukkan adanya vibrasi S-O.

3.3.2. Pembuatan Kalsium Polistirena Sulfonat PS-SO

3 2 Ca Sebanyak 10 gram polistirena sulfonat dimasukkan ke dalam labu leher tiga dan dilarutkan dengan 250 mL aseton. Dirangkai alat refluks yang dilengkapi dengan batang pengaduk dan ditambahkan dengan 10 mL larutan NaOH metanolik 3 kemudian ditambahkan 15 mL larutan CaCl 2 metanolik 0,5 M setetes demi setetes sambil direfluks selama 1 jam. Endapan yang terbentuk dipisahkan dari larutannya dan dicuci dengan metanol. Selanjutnya, dikeringkan, dihaluskan lalu divakum. Padatan putih yang diperoleh tidak larut dalam aseton, etanol, metanol kloroform, aquadest maupun n-heksana. Kemudian padatan ini dianalisis dengan spektrofotometer FT-IR. Spektrum FT-IR PS-SO 3 2 Ca menunjukkan timbulnya pita serapan baru pada bilangan gelombang 1172,72, 1126,43 dan 1033,85 cm -1 yang merupakan karakteristik garam sulfonat. Selain itu, adanya pita serapan pada bilangan gelombang 694,37 cm -1 menunjukkan adanya gugus S-O yang terikat pada logam kalsium Universitas Sumatera Utara

3.3.3. Penjerapan β-karoten oleh Kalsium Polistirena Sulfonat

Bahan yang mengandung karotenoida adalah campuran ester asam lemak yang mengandung β-karoten sebanyak 3,4 . Karotenoida lebih sukar larut pada etanol dibandingkan dengan ester asam lemak sedangkan kemampuan penjerap tergantung pada jumlah adsorben karena itu perlu dipelajari pengaruh volume etanol dan jumlah adsorben. Hasil penjerapan dikontrol dengan uji kandungan β-karoten dan kandungan ester.

A. Pengaruh Volume Etanol pada Penjerapan β-karoten

Dimasukkan 2 gram bahan yang mengandung karotenoida ke dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan 5 mL etanol dan 1 gram kalsium polistirena sulfonat. Dikocok dan disentrifugasi selama 1 jam. Hasilnya disaring dimana pada fase adsorben, karotenoida didesorpsi dengan n-heksana dalam lingkungan gas N 2 yang selanjutnya divakum sehingga diperoleh cairan kental merah orange. Diulangi perlakuan yang sama dengan variasi volume etanol yaitu 10 mL dan 15 mL kemudian dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis pada λ = 450 nm. Untuk 5 mL etanol diperoleh kadar β-karoten sebesar 6,8, 10 mL etanol sebesar 8,67 dan 15 mL etanol sebesar 10,33. B . Pengaru h Jumlah Adsorben pada Penjerapan β-karoten Dimasukkan 2 gram bahan yang mengandung karotenoida ke dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan 15 mL etanol dan 0,5 gram kalsium polistirena sulfonat. Dikocok dan disentrifugasi selama 1 jam. Hasilnya disaring dimana pada fase adsorben, karotenoida didesorpsi dengan n-heksana dalam lingkungan gas N 2 yang selanjutnya divakum sehingga diperoleh cairan kental merah orange. Diulangi perlakuan yang sama dengan variasi jumlah adsorben yaitu 1 gram dan 2 gram kemudian dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis pada λ = 450 nm. Untuk 0,5 gram adsorben diperoleh kadar β-karoten sebesar 6,39, 1 gram adsorben sebesar 10,33 dan 2 gram adsorben sebesar 11,60 Universitas Sumatera Utara

C. Penentuan Bilangan Penyabunan

Bahan yang mengandung karotenoida merupakan campuran antara ester-ester dan karotenoida. Besarnya kandungan ester ditentukan dengan bilangan penyabunan, dengan menimbang 0,1 gram karotenoida hasil penjerapan di dalam gelas erlenmeyer, ditambahkan ke dalamnya 25 mL KOH 3 etanolik, lalu dipanaskan selama 10 menit dan dititrasi dengan menggunakan HCl 1,677 N dengan penambahan indikator phenolftalein 1 sebanyak 3 tetes . Prosedur yang sama dilakukan juga untuk blanko. Bilangan penyabunan ditetapkan dengan : Bilangan penyabunan = Vol.blanko – Vol.sampel x N HCl x 56,1 Gram sampel Universitas Sumatera Utara 3.4. Bagan Penelitian 3.4.1. Pembuatan Polistirena Sulfonat dan Kalsium Polistirena Sulfonat dilarutkan dengan aseton dan ditambahkan dengan larutan NaOH metanolik ditetesi dengan larutan CaCl 2 metanolik sambil direfluks selama 1 jam endapan filtrat dikeringkan dan dihaluskan divakum dicuci dengan aquadest dan metanol asetat anhidrat dimasukan ke dalam labu leher tiga ditambahkan dengan kloroform dan dibuat pada suhu dingin icebath diteteskan H 2 SO4 p setetes demi setetes sambil diaduk dialirkan gas N 2 diaduk selama 1 jam pada suhu dingin icebath dan 1 jam pada suhu kamar diteteskan asetil sulfat ke dalam suspensi polistirena melalui corong penetes sambil diaduk pada suhu 0 C selama 2 jam dan 50 C selama 1 jam larutan coklat dimasukkan ke dalam labu leher tiga dilarutkan dengan kloroform diaduk pada suhu 40 o C hingga larut dialirkan gas N 2 diendapkan dengan metanol endapan putih dipisahkan dari larutan dengan dekantasi didinginkan hingga suhu kamar dicuci dengan aquadest dan metanol dikeringkan dan dihaluskan divakum polistirena sulfonat polistirena kalsium polistirena sulfonat asetil sulfat suspensi polistirena Universitas Sumatera Utara

3.4.2. Penjerapan β-karoten oleh Kalsium Polistirena Sulfonat

A. Pengaruh Volume Etanol pada Penjerapan β-karoten

2 gram bahan yang mengandung karotenoida dimasukkan ke dalam 3 tabung reaksi ditambahakan 1 gram kalsium polistirena sulfonat ditambahkan etanol 5; 10 dan15 mL ke dalam masing-masing tabung dikocok disentrifugasi selama 1 jam disaring fase adsorben didesorpsi karotenoida dengan menggunakan n-heksana dalam lingkungan gas N 2 divakum dan ditimbang dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis pada cairan kental merah orange fase etanol λ = 450 nm B . Pengaru h Jumlah Adsorben pada Penjerapan β-karoten 2 gram bahan yang mengandung karotenoida dimasukkan ke dalam 3 tabung reaksi ditambahakan 0,5; 1,0 dan 2,0 gram kalsium polistirena sulfonat ditambahkan 15 mL etanol ke dalam masing-masing tabung dikocok disentrifugasi selama 1 jam disaring fase adsorben didesorpsi karotenoida dengan menggunakan n-heksana dalam lingkungan gas N 2 divakum dan ditimbang dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis pada cairan kental merah orange fase etanol λ = 450 nm Universitas Sumatera Utara

3.4.3. Penentuan Bilangan Penyabunan

karotenoida hasil penjerapan larutan KOH 3 dalam etanol dipanaskan pada suhu 70 o C selama 10 menit didinginkan hingga suhu kamar 3 tetes indikator phenolftalein dititrasi dengan HCl hingga tercapai titik akhir dicatat volume HCl yang terpakai data bilangan penyabunan hasil dihitung bilangan penyabunan Keterangan : - Analisis dilakukan dengan 3 kali pengulangan - Dilakukan pengujian terhadap blanko - Dilakukan prosedur yang sama untuk menentukan bilangan penyabunan dari sampel bahan yang mengandung karotenoida Universitas Sumatera Utara BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pembuatan Polistirena Sulfonat PS-SO

3 H Proses sulfonasi sejauh ini dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu sulfonasi menggunakan oleum, asetil sulfat dan memakai klorosulfonat. Tricoli, V dan N. Carretta, 2002; Pinto, B.P., dkk, 2006. Dalam penelitian ini, proses sulfonasi dipilih dengan menggunakan asetil sulfat yang dibuat dari asetat anhidrat dengan asam sulfat pekat dalam pelarut kloroform untuk menjaga kestabilan asetil sulfat. Polistirena sulfonat dibuat melalui reaksi sulfonasi menggunakan asetil sulfat dengan polistirena dengan perbandingan mol polistirena : mol asetil sulfat = 1 : 1. Reaksi sulfonasi polistirena dibuat berlangsung dalam kondisi atmosfer N 2 pada suhu rendah 0 C . Setelah reaksi sempurna sekitar 2 jam, maka campuran reaksi dipanaskan sampai suhu 50 C selama 1 jam. Campuran hasil reaksi diendapkan dengan metanol, endapan dipisahkan dengan dekantasi dan ditambahkan dengan aquadest untuk menghidrolisis asetil sulfat dan dicuci dengan metanol lalu dikeringkan. Polistirena sulfonat yang dihasilkan berwarna putih dengan yield reaksi adalah 84,9 dengan suhu transisi gelas 178 C, larut dalam aseton namun tidak larut dalam air, n-heksana, kloroform, metanol maupun etanol. Dalam reaksi ini tidak semua gugus fenil dari polistirena tersulfonasi, hanya sebanyak 6,24 . Derajat sulfonasi ditentukan dengan cara menitrasi polistirena sulfonat dengan NaOH. Reaksi sulfonasi polistirena dengan asetil sulfat adalah sebagai berikut Martins, C.R., dkk, 2003. Universitas Sumatera Utara HO - - SO 3 H + + asetil sulfat asetat anhidrat asam asetat CH 3 C O CH 3 C O O CH 3 C + O CH 3 C O O - + SO 3 H CH 3 C OH O CH 3 C O - O CH 3 C OSO 3 H O CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH SO 3 H SO 3 H x CH 3 -CO-OSO 3 H + + CH 3 COH O polistirena asetil sulfat polistirena sulfonat PS-SO 3 H, 6,24 asam asetat n CH 2 CH Gambar 4.1. Reaksi Sulfonasi Polistirena dengan Asetil Sulfat Dari spektrum FT-IR PS-SO 3 H 6,24 KBr pellet menunjukkan timbulnya puncak-puncak serapan pada bilangan gelombang 1329,67 dan 1274,51 cm -1 menunjukkan adanya vibrasi S=O asimetris, pada bilangan gelombang 1089 dan 1049,50 cm -1 menunjukkan vibrasi S=O simetris. Adanya pita serapan pada 880,63 cm -1 menunjukkan bahwa gugus SO 3 H yang telah tersubstitusi pada posisi para dan pada bilangan gelombang 666,76 cm -1 menunjukkan adanya vibrasi S-O Gambar 4.2 sedangkan pada spektrum FT-IR polistirena Gambar 4.3, tidak tampak adanya pita serapan pada 1329,67 ; 1274,51 ; 1089 ; 1049,50 ; 880,63 dan 666,76 cm -1 Pavia, D.L., dkk, 1979. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi sulfonasi polistirena telah terjadi meskipun tidak semua gugus fenil tersulfonasi. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.2. Spektrum FT-IR Polistirena Sulfonat PS-SO 3

H, 6,24

Universitas Sumatera Utara Gambar 4.3. Spektrum FT-IR Polistirena Universitas Sumatera Utara

4.2. Pembuatan Kalsium Polistirena Sulfonat PS-SO