Dokumen tips pembuatan material anorgani

PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012

PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN
METODA SOL-GEL
I. TUJUAN
Mempelajari pembuatan material dengan proses sol-gel.
II. TEORI
Sol adalah suspensi koloid yang fasa terdispersinya berbentuk
solid (padat) dan fasa pendispersinya berbentuk liquid (cairan).
Suspensi dari partikel padat atau molekul-molekul koloid dalam
larutan, dibuat dengan metal alkoksi dan dihidrolisis dengan air,
menghasilkan partikel padatan metal hidroksida dalam larutan.
Reaksinya adalah reaksi hidrolisis.
Gel (gelation) adalah jaringan partikel atau molekul, baik
padatan dan cairan, dimana polimer yang terjadi di dalam
larutan digunakan sebagai tempat pertumbuhan zat anorganik.
Pertumbuhan anorganik terjadi di gel point, dimana energi ikat
lebih rendah. Reaksinya adalah reaksi kondensasi, baik alkohol
atau air, yang menghasilkan oxygen bridge untuk mendapatkan

metal oksida.
Prekursor

atau

bahan

awal

dalam

pembuatannya

adalah alkoksida logam dan klorida logam, yang kemudian
mengalami reaksi hidrolisis
membentuk

koloid,

yaitu


dan reaksi
suatu

polikondensasi

untuk

sistem yang terdiri dari

partikel-partikel padat (ukuran partikel antara 1 nm sampai 1
µm) yang terdispersi dalam suatu pelarut. Dari larutan prekursor
tersebut akan terbentuk sol. Perubahan bentuk sol menjadi
bentuk gel terjadi melalui reaksi hidrolisis dan reaksi kondensasi.
Pada reaksi hidrolisis terjadi penempelan ion hidroksil pada atom
logam dengan pemutusan

pada

salah satu


ikatan

logam

alkoksida atau garam anorganik. Kemudian molekul yang telah
terhidrolisis

dapat

bergabung

membentuk

hasil

reaksi

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL


PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012

kondensasi, dimana dua logam digabungkan melalui rantai
oksigen. Polimer-polimer besar terbentuk saat reaksi hidrolisis
dan

kondensasi

berlanjut,

yang

akhirnya

menghubungkan

polimer-polimer tersebut ke dalam bentuk gel.
Untuk


mendapatkan

produk

oksida,

ada

satu

tahap

lanjutan pada proses sol-gel yaitu perubahan bentuk gel menjadi
produk oksida melalui drying dan firing. Gel biasanya tersusun
atas material amorf yang terdapat pori-pori berisi cairan. Cairan
ini harus dihilangkan sehingga gel menjadi xerogel atau dry gel
melalui proses drying. Selama firing, xerogel atau dry gel
mengalami densifikasi dan perubahan bentuk struktur kristal
(menjadi glass atau kristalin).

Proses sol - gel adalah didasarkan pada hidrolisis dan
kondensasi

dari

ditunjukkan

precursor.

penggunaan

Umumnya

alkoksida

pada

sebagai

sol


gel

precursor.

Alkoksida memberikan suatu monomer yang dalam beberapa
kasus

yang

khususnya

terlarut

alkohol.

dalam

Alkohol


bermacam-macam

pelarut

membolehkan penambahan

air

untuk mulai reaksi, keuntungan lain alkoksida adalah untuk
mengontrol hidrolisis dan kondensasi. Dengan alkoksida sebagai
precursor,

kimia

sol

gel

dapat


disederhanakan

dengan

persamaan reaksi berikut.
Reaksi Sol Gel
Ada dua tahapan reaksi dalam Sol Gel
(1) Hidrolisis metal alkoksida

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL

PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012

(2) Kondensasi

Menurut Iler, polimerisasi sol-gel terjadi dalam tiga tahap:
1. Polimersasi monomer-monomer membentuk partikel
2. Penumbuhan partikel

3. Pengikatan partikel membentuk rantai, kemudian jaringan
yang

terbentuk

diperpanjang

dalam

medium

cairan,

mengental menjadi suatu gel, seperti ditunjukkan pada
Gambar-2 berikut.

Gambar-2: a) Tahapan pembentukan Sol dan b) Tahapan
pembentukan Gel
Keuntungan menggunakan metoda Sol Gel



Homogenitasnya lebih baik



Temperatur rendah, Kemurnian lebih baik, Hemat energi



Pencemaran rendah

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL

PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012



Menghindari reaksi dengan container dan kemurnian tinggi.



Fase pemisahan cepat, Kristalisasi cepat, Padatan non
kristalin keluar membentuk gelas
Pembentukan fase kristal baru dari padatan non kristal



baru
Produk glass lebih baik ditentukan dengan sifat-sifat gel,



Produk film spesial.
Kerugian menggunakan metoda Sol Gel


Material proses cukup mahal,



Residu butir-butir halus, Residu hidroksil, Residu carbon



Waktu proses cukup lama



Penyusutan besar selama pengeringan



Menggunakan

pelarut

organik

yang

berbahaya

bagi

kesehatan
Terbentuk pori – pori



III. PROSEDUR PERCOBAAN
3.1 ALAT DAN BAHAN
No
1

Alat

Fungsi

Magnetic Stirrer Mengaduk larutan agar lebih
Peralatan Gelas

sempurna
Media campuran

Hot plate
Neraca analitik

larutan
Memanaskan larutan
Menimbang zat

No

Bahan

Fungsi

1
2
3

TEOS
Etanol
HCl

Bahan dasar / penghasil Si
Sebagai pelarut
Sebagai katalis

2
3
4

/

tempat

3.2 CARA KERJA
1. Campurkan 20 mL etanol dan 4 tetes HCl ( larutan A).

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL

PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012

2. Sebanyak 2 mL TEOS dimasukkan ke dalam 10 mL larutan
A.
3. Panaskan pada temperatur 600 C selama 2 jam sambil
dilakukan pengadukan.
4. Campuran tersebut dipindahkan ke dalam beaker gelas.
5. Tutup dengan aluminium foil yang telah dilubangi.
6. Biarkan pada temperatur kamar sampai terbentuk gel
basah.
7. Lanjutkan pengeringan sampai terbentuk gel kering.

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL

PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012

3.3 SKEMA KERJA
Larutan A

 (20 mL etanol + 4 tetes HCl)

10 mL larutan
A

 ditambah 2 mL TEOS
 dipanaskan pada suhu 600 C
 diaduk selama 2 jam

Campuran

 dipindahkan dalam beaker gelas
 tutup dengan aluminium foil yang
dilubangi
 biarkan pada suhu kamar

Gel basah

 lanjutkan pengeringan

Gel kering

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL

PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012

3.4

SKEMA ALAT

Keterangan :
1. Sumber listrik
2. Magnetic bar
3. Campuran
4. Magnetic stirrer
5. Gelas piala

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL

PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1HASIL

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL

PRAKTIKUM KIMIA MATERIAL
SEMESTER GENAP
TAHUN AJARAN 2011/2012

DAFTAR PUSTAKA
http://hardiananto.wordpress.com/2011/01/17/teknologi-solgel/

OBJEK V - PEMBUATAN MATERIAL ANORGANIK DENGAN PROSES SOL-GEL