PEMANFAATAN KATALIS Al3+-BENTONIT UNTUK REAKSI ESTERIFIKASI ASAM PALMITAT MENJADI METIL PALMITAT Repository - UNAIR REPOSITORY

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

PEMANFAATAN KATALIS Al3+-BENTONIT UNTUK REAKSI
ESTERIFIKASI ASAM PALMITAT MENJADI METIL PALMITAT

SKRIPSI

SITI MARIYAM

DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2012

i
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

PEMANFAATAN KATALIS Al3+-BENTONIT UNTUK REAKSI
ESTERIFIKASI ASAM PALMITAT MENJADI METIL PALMITAT

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk
Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Kimia
Pada Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Oleh :
SITI MARIYAM
NIM. 080810530
Tanggal Lulus :
18 Juli 2012

Disetujui oleh :

Pembimbing I

Pembimbing II

Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si
NIP. 19670514 199102 2 001

Abdulloh, S.Si., M.Si
NIP. 19710423 199702 1 001

ii
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul
Penyusun
NIM
Pembimbing I
Pembimbing II
Tanggal seminar

: PEMANFAATAN KATALIS Al3+-BENTONIT UNTUK
REAKSI ESTERIFIKASI ASAM PALMITAT MENJADI
METIL PALMITAT
: Siti Mariyam
: 080810530
: Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si
: Abdulloh, S.Si., M.Si
: 18 Juli 2012

Disetujui Oleh :
Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si
NIP. 19670514 199102 2 001

Abdulloh, S.Si., M.Si
NIP. 19710423 199702 1 001

Mengetahui,
Ketua Program Studi S-1 Kimia/Ketua Departemen Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Alfinda Novi Kristanti, DEA
NIP. 19671115 199102 2 001

iii
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi

Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam
lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan dipakai sebagai referensi
kepustakaan, tetapi pengutipan harus seijin penyusun, dan harus menyebutkan
sumbernya sesuai dengan kebiasaan ilmiah.
Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga

iv
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan naskah skripsi
yang berjudul “Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi Esterifikasi
Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat“. Naskah skripsi ini dibuat dalam
rangka memenuhi persyaratan akademis pendidikan sarjana sains dalam bidang
kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga.
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si dan Abdulloh, S.Si, M.Si selaku dosen
pembimbing I dan II yang telah memberikan bimbingan dan arahan
kepada penulis hingga selesainya naskah skripsi ini.
2. Dr. Mulyadi Tanjung, M.Si dan Drs. Yusuf Syah, MS selaku dosen
penguji I dan II yang telah memberikan kritik dan saran kepada penulis
hingga selesainya naskah skripsi ini.
3. Drs. Handoko darmokoesoemo, DEA., selaku dosen wali yang telah
mengajarkan dan memberikan bimbingan selama perkuliahan.

4. Bapak dan Ibu dosen kimia yang telah mendidik dan memberikan
dukungan selama perkuliahan
5. Ummi, bapak, dan saudaraku tercinta (muzdalifah, Sieb Ali, Syarofah,
Nur Fadilah, Siti Halimah) yang telah memberikan segala dorongan
berupa doa, bantuan materiil dan semangat. Hanya Allah saja yang bisa
membalasnya.
6. Sahabat serta saudara terbaikku selama menempuh kuliah, A`yunil

v
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Hisbiyah dan Vridayani Anggie yang selalu memberikan semangat,
bantuan serta masukan yang sangat membangun dalam hal apapun.

7. Teman-teman terbaikku Deby, Bela, Avi, Riza, Faiz, Rista, Afiyan, dan
Physic Lovers, terima kasih untuk masukan dan dukungan selama ini.
8. Irfan Supriyono, terima kasih untuk kata motivasi “Semangat dan
Sabar” yang selalu diberikan kepada penulis.
9. Rekan-rekan mahasiswa Kimia FST 2008 yang telah memberikan
banyak cerita dan kebersamaan selama kuliah di Universitas Airlangga.
10. Karyawan dan karyawati FSAINTEK UNAIR dan petugas laboratorium,
serta pihak-pihak lain yang telah banyak yang membantu namun tidak
sempat disebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam
penyusunan naskah skripsi ini, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan
kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan penulisan naskah
skripsi ini agar bermanfaat bagi semua pihak.

Surabaya, Juli 2012
Penulis

vi
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Mariyam, S., 2012, Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat, Skripsi ini di bawah
bimbingan Dr. Nanik Siti Aminah, M.Si. dan Abdulloh, S.Si., M.Si.,
Departmen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga,
Surabaya
ABSTRAK
Asam palmitat merupakan salah satu dari sekian banyak asam lemak yang
berasal dari minyak nabati dan hewani. Salah satu turunan asam palmitat adalah
metil palmitat.Penelitian ini bertujuan untuk menggunakan Al3+-bentonit pada
reaksi esterifikasi asam palmitat menjadi metil palmitat. Penelitian ini diawali
dengan membuat katalis Al3+-bentonit dari bentonit komersial dan bentonit alam
kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD, BET dan FT-IR. Katalis Al3+bentonit diaplikasikan untuk reaksi esterifikasi asam palmitat menjadi metil
palmitat untuk mendapatkan konversinya pada rentang waktu 0.5; 1; 2; 3; 4; 5; 6;

dan 7 jam dengan pemanasan 65°C. Nilai maksimum konversi metil palmitat
menggunakan katalis Al3+-bentonit komersial dan katalis Al3+-bentonit alam
Turen-Malang berturut-turut adalah 59,14% dan 82.23%. Hasil analisis GC-MS
menunjukkan spektra MS untuk produk metil palmitat.
.
Kata kunci : metil palmitat, esterifikasi, Al3+-bentonit

vii
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Mariyam, S., 2012, Palmitic Acid Esterification into Methyl Palmitic Using
Al³⁺-Bentonite Catalyst, This study is under guidance of Dr. Nanik Siti
Aminah, M.Si. and Abdulloh, S.Si., M.Si., Chemistry Department, Science

and Technology Faculty, Airlangga University, Surabaya
ABSTRACT
Palmitic acid is one of many fatty acids derived from vegetable and
animal oils. One of the palmitic acid derivative is methyl palmitate. This research
is purposed to use Al3+-bentonite in esterification of palmitic acid into methyl
palmitate. Besides that, this research is to find out the conversion of methyl
palmitate using Al3+-bentonite was compared using commercial bentonite and
natural bentonite. This research was started with made Al3+-bentonite from
commercial bentonite and natural bentonite followed by characterizations using
XRD and FT-IR. Al3+-bentonite were applied in esterification of palmitic acid into
methyl palmitic to find its convertion in 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; and 7 hour with
heating at 65°C. Furthermore, the total conversion value of methyl palmitate was
determined. The maximum conversion value of methyl palmitate with Al3+bentonite commercial were 59,14% and 82,23% with natural Al3+-bentonite. The
result of GC-MS analysis gave MS spectra some products of esterification.
Keywords : methyl palmitate, esterification, Al3+-bentonite

viii
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................ ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii
LEMBAR PENGGUNAAN SKRIPSI ............................................................ iv
KATA PENGANTAR .................................................................................... v
ABSTRAK ..................................................................................................... vii
ABSTRACK ................................................................................................... viii
DAFTAR ISI .................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiii
BAB I.

PENDAHULUAN............................................................................
1.1
Latar Belakang Masalah ....................................................
1.2
Rumusan Masalah .............................................................
1.3
Tujuan Penelitian ..............................................................
1.4
Manfaat Penelitian.............................................................

1
1
3
4
4

BAB II.

TINJAUAN PUSTAKA................................................................
2.1
Asam Palmitat ...................................................................
2.2
Metil Palmitat....................................................................
2.3
Bentonit ............................................................................
2.4
Pertukaran Kation (cation exchange) .................................
2.5
Esterifikasi ........................................................................
2.6
Katalis ...............................................................................
2.7
Adsorpsi............... ............................................................
2.8
Karakteristik Metil Palmitat...............................................
2.8.1
Bilangan Asam ....................................................
2.9
Difraksi Sinar-X ............................................................
2.10 Fourier Transform-Infrared (FT-IR) .................................
2.11 Kromatografi Gas-Spektrometri Massa ..............................

5
5
5
6
10
11
12
13
14
14
15
17
20

BAB III.

METODE PENELITIAN... ...........................................................
3.1
Tempat dan Waktu Penelitian ............................................
3.2
Alat dan Bahan
............................................................
3.2.1
Alat-alat ............................................................
3.2.2
Bahan-bahan ........................................................
3.3
Diagram Alir Penelitian .....................................................
3.3.1 Pembuatan Katalis Al3+-bentonit ...............................
3.3.2 Pembuatan Metil Palmitat .........................................
3.4
Metode Penelitian ............................................................
3.4.1
Pembuatan larutan KOH 0,1 N.............................
3.4.2
Pembuatan larutan Baku Asam Oksalat ................

23
23
23
23
23
24
24
25
26
26
26

ix
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

3.4.3
3.4.4
3.4.5
3.4.6

Pembuatan larutan AlCl3 0,5 M ............................
Pembuatan Phenolphtalein 1% ...........................
Pembuatan katalis Al3+-bentonit...........................
Karakterisasi katalis Al3+-bentonit .......................
3.4.6.1 Analisis Difraksi Sinar-X (XRD)..............
3.4.6.2 Penentuan Situs Asam Al3+-bentonit.........
3.4.6.3 Analisis FT-IR .........................................
3.4.6.4 Analisis BET ............................................
Pembuatan Metil Palmitat ....................................
3.4.7.1 Analisis Bilangan Asam ...........................
3.4.7.2 Analisis GC-MS .......................................

26
26
27
27
27
27
28
29
29
29
30

HASIL DAN PEMBAHASAN................ ......................................
4.1
Pencucian bentonit Turen Malang .....................................
4.2
Pembuatan katalis Al3+-bentonit ........................................
4.3
Karakterisasi katalis Al3+-bentonit .....................................
4.3.1 Struktur Al3+-bentonit ...............................................
4.3.2 Situs Asam Al3+-bentonit ..........................................
4.3.3 Luas permukaan Al3+-bentonit ..................................
4.4
Aktivitas katalis Al3+-bentonit pada esterifikasi asam
palmitat..................... .........................................................
4.4.1 Konversi metil palmitat.............................................
4.4.2 karakterisasi metil palmitat menggunakan GCMS .....

31
31
32
33
33
35
38

3.4.7

BAB IV.

BAB V

39
40
42

KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 45
5.1
Kesimpulan................... ..................................................... 45
5.2
Saran.................................................... ............................... 45

DAFTAR PUSTAKA............................................................................... ......... 47
LAMPIRAN.............................................................................................. ......... 51

x
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

DAFTAR GAMBAR
No.

Judul

2.1
2.2
2.3
2.4

Struktur 3 dimensi asam palmitat...................................
Struktur 3 dimensi metil palmitat..................................
Struktur tiga dimensi montmorillonit.............................
Struktur dua lapisan kation montmorillonit dengan
interlayer dan air.............................................................
Reaksi esterifikasi dengan katalis asam.........................
Difraksi Bragg sinar-X...................................................
Spesies piridin yang terbentuk melalui interaksi
dengan katalis.................................................................
Spektrum FT-IR Al3+-bentonit.......................................
Pola fragmentasi asam palmitat.....................................
Pola fragmentasi metil palmitat......................................
Lempung bentonit Turen Malang...................................
Katalis Al3+-bentonit alam dan Al3+-bentonit komersial
Spektrum XRD bentonit alam dan Al3+-bentonit alam
Spektrum XRD bentonit komersial dan Al3+-bentonit
komersial.........................................................................
Spesies piridin-Bronsted, piridin yang berikatan
hidrogen dengan OH-bentonit, piridin-Lewis................
Spektrum FT-IR Al3+-bentonit alam...............................
Spektrum FT-IR Al3+-bentonit komersial.......................
Hasil esterifikasi (metil palmitat)...................................
Grafik perbandingan konversi metil palmitat................
KromatogramGC metil palmitat menggunakan Al3+bentonit alam.................................................................
Spektrum massa produk metil palmitat..........................
KromatogramGC metil palmitat menggunakan
Al3+bentonit komersial....................................................
Spektrum massa produk metil palmitat menggunakan
Al3+-bentonit komersial..................................................
Pola fragmentasi metil palmitat......................................

2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14

Halaman
5
6
8
10
12
16
19
19
22
22
31
33
34
35
37
38
38
40
41
43
43
44
44
45

xi
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

DAFTAR TABEL
No.

Judul

Halaman

2.1
4.1
4.2
4.3

Sifat-sifat Na-bentonit dan Ca-bentonit ........................
Data XRD bentonit.........................................................
Hasil analisa luas permukaan bentonit...........................
Hasil perhitungan bilangan asam dan nilai konversi
metil palmitat.................................................................

9
35
39
41

xii
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran

Judul Lampiran

Lampiran 1
Lampiran 2
Lampiran 3
Lampiran 4
Lampiran 5
Lampiran 6
Lampiran 7
Lampiran 8
Lampiran 9
Lampiran 10
Lampiran 11
Lampiran 12

Difraktogram XRD Bentonit alam Turen-Malang
Difraktogram XRD Bentonit komersial
Difraktogram XRD Al3+-bentonit alam Turen-Malang
Difraktogram XRD Al3+-bentonit Komersial
Spektrum FT-IR Bentonit alam
Spektrum FT-IR Bentonit komersial
Spektrum FT-IR Al3+-bentonit alam Turen-Malang
Spektrum FT-IR Al3+-bentonit komersial
Perhitungan jumlah situs asam Br Ønsted dan Lewis
Perhitungan bilangan asam metil palmitat
Kromatogram dan Spektrum massa metil palmitat
Hasil BET bentonit

xiii
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang
Asam palmitat merupakan salah satu dari sekian banyak asam lemak yang

berasal dari minyak nabati dan hewani. Minyak kelapa mengandung 92% asam
palmitat, minyak kelapa sawit mengandung 50% asam palmitat dan minyak jarak
pagar mengandung asam palmitat sekitar 19,5% (Akintayo, 2004). Salah satu
turunan asam palmitat adalah metil palmitat. Senyawa ini banyak dimanfaatkan di
bidang industri, yaitu kosmetik, parfum, bumbu masakan, dan biodiesel.
Metil palmitat dapat disintesis melalui reaksi esterifikasi menggunakan
katalis asam. Katalis asam yang digunakan dapat berada dalam satu fasa (katalis
asam homogen) atau berbeda fasa (katalis asam heterogen). Pemakaian katalis
heterogen di industri lebih disukai daripada katalis homogen, karena katalis
heterogen mudah dipisahkan dari produk, tidak membutuhkan proses netralisasi di
akhir reaksi, dapat dipakai berulang-ulang dan ramah lingkungan. Sedangkan
katalis homogen susah dipisahkan dari produk, membutuhkan proses netralisasi
di akhir reaksi, sehingga tidak bisa digunakan kembali dan berpotensi mencemari
lingkungan. (Carmo, et al 2009).
Salah satu katalis heterogen yang dapat dimanfaatkan untuk reaksi
esterifikasi adalah bentonit. Bentonit merupakan tanah liat yang memiliki
kandungan utama berupa mineral monmorilonit (80%). Struktur monmorilonit
terdiri dari tiga lapisan yaitu satu lapisan alumina berbentuk oktahedral pada

1
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

bagian tengah diapit oleh dua buah lapisan silika berbentuk tetrahedral (Syuhada,
2009). Sebagai katalis, bentonit memiliki karakter keasaman, yaitu Lewis dan
BrØnsted (Reddy, 2002).
Beberapa studi penggunaan bentonit sebagai katalis yang telah dilaporkan
adalah: reaksi esterifikasi asam fenilasetat dengan fenol menghasilkan fenil asetat
dengan konversi 67% selama 6 jam (Akintayo, 2004), reaksi esterifikasi anhidrida
suksinat dengan p-kresol dalam (p-kresol) suksinat dengan konversi 75% selama 8
jam (Reddy, 2004), reaksi esterifikasi asam suksinat dengan iso butanol menjadi
di-(iso-butil) suksinat dengan konversi 96% selama 8 jam (Reddy, 2005) dan
reaksi esterifikasi asam propanoat dengan p-kresol menjadi p-kresil propanoat
dengan konversi 88% selama 8 jam (Reddy, 2007).
Lempung bentonit di Indonesia terbesar di Pulau Jawa, Sumatera, sebagian
Kalimantan dan Sulawesi, dengan cadangan diperkirakan lebih dari 380 juta ton.
Di Pulau Jawa, bentonit banyak tersebar di wilayah Jawa Timur khususnya daerah
Pacitan, Malang dan Ponorogo.
Berdasarkan uraian tersebut, maka pada penelitian ini akan dilakukan
modifikasi bentonit Turen Malang untuk reaksi esterifikasi asam palmitat menjadi
metil palmitat. Modifikasi yang dilakukan antara lain dengan pertukaran kation
pada ruang antar lembaran aluminasilikat (cation exchange). Pertukaran kation
dilakukan dengan menggunakan larutan Al3+. Kation Al3+ dipilih karena kation ini
memiliki densitas muatan cation exchange yang paling besar diantara kation yang
lain sehingga berpengaruh terhadap daya polarisasi dan jumlah situs asam. Untuk
mengetahui efektifitas pemanfaatan katalis Al3+-bentonit

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

hasil modifikasi

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

bentonit alam Turen, maka perlu dibandingkan kinerja katalis tersebut dengan
katalis yang sama hasil modifikasi bentonit komersial. Bentonit yang telah
dimodifikasi harus dikarakterisasi meliputi struktur, kandungan situs asam serta
luas permukaannya untuk mengetahui kualitas dari bentonit tersebut. Apabila
bentonit yang telah dimodifikasi memiliki karakteristik yang baik, maka bentonit
tersebut dapat dilakukan uji pada reaksi esterifikasi asam palmitat menjadi metil
palmitat.

1.2

Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diuraikan maka dapat dirumuskan

permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana karakteristik yang meliputi struktur, kandungan situs asam serta
luas permukaan pada katalis Al3+-bentonit alam Turen Malang dan Al3+bentonit komersial?
2. Apakah Al3+-bentonit alam Turen Malang dan Al3+-bentonit komersial dapat
dimanfaatkan sebagai katalis pada reaksi esterifikasi asam palmitat menjadi
metil palmitat?
3. Berapakah konversi yang diperoleh pada reaksi esterifikasi asam palmitat
menjadi metil palmitat dengan menggunakan katalis Al3+-bentonit alam Turen
Malang dan Al3+-bentonit komersial?

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

1.3

Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui karakteristik yang meliputi struktur, situs asam, dan luas
permukaan pada katalis Al3+-bentonit alam Turen Malang dan Al3+-bentonit
komersial.
2. Memanfaatkan Al3+-bentonit alam Turen Malang dan Al3+-bentonit komersial
sebagai katalis dalam reaksi esterifikasi asam palmitat menjadi metil palmitat.
3. Mengetahui konversi yang diperoleh pada reaksi esterifikasi asam palmitat
menjadi metil palmitat dengan menggunakan katalis Al3+-bentonit alam Turen
Malang dan Al3+-bentonit komersial.

1.4

Manfaat Penelitian
Memberikan informasi mengenai pemanfaatan Al3+- bentonit alam Turen

Malang dan Al3+-bentonit komersial sebagai katalis untuk reaksi esterifikasi asam
palmitat sebagai pengganti katalis homogen sehingga dapat digunakan sebagai
bahan dasar dalam berbagai industri seperti industri kosmetik, parfum, bumbu
masakan dan biodiesel.

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Asam Palmitat
Asam palmitat merupakan asam lemak jenuh yang tersusun dari 16 atom

karbon CH3(CH2)14COOH. Pada suhu ruang, asam palmitat berwujud padat
berwarna putih. Asam palmitat memiliki massa molar sebesar 256,42 g/mol dan
memiliki densitas 0,853 g/cm3 pada suhu 62°C. Titik leleh dari asam palmitat
adalah 62,9°C, sedangkan titik didihnya sebesar 351-352°C. Asam palmitat tidak
larut dalam air. Dalam industri, asam palmitat banyak dimanfaatkan dalam bidang
kosmetika dan pewarnaan. Dari segi gizi, asam palmitat merupakan sumber kalori
penting namun memiliki daya antioksidan yang rendah. (Merck, 2001)

Gambar 2.1 Struktur 3 dimensi asam palmitat

2.2

Metil Palmitat
Metil palmitat merupakan suatu alkil ester yang memiliki rumus molekul

CH3(CH2)14COOCH3. Metil palmitat memiliki massa molar sebesar 270,46 g/mol.
Titik leleh dari metil palmitat adalah 30°C, sedangkan titik didihnya pada suhu
415-418°C. Metil palmitat tidak larut dalam air dan memiliki densitas sebesar
0,852 g/cm3. Dibandingkan dengan asam palmitat, metil palmitat memiliki
5
Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

manfaat yang lebih beragam. Senyawa ini banyak dimanfaatkan di bidang
industri, yaitu kosmetik, parfum, bumbu masakan, dan biodiesel. (Merck, 2001).

Gambar 2.2 Struktur 3 dimensi metil palmitat

2.3

Bentonit
Bentonit adalah istilah pada lempung yang mengandung

80%

montmorilonit dalam dunia perdagangan. Lempung bentonit di Indonesia terbesar
di Pulau Jawa, Sumatera, sebagian Kalimantan dan Sulawesi, dengan cadangan
diperkirakan lebih dari 380 juta ton. Bentonit mempunyai kemampuan
mengembang yang tinggi karena adanya ruang anterlamellar yang dapat dimasuki
oleh air. Ruangan ini terbentuk dari unit-unit lapisan silika-alumina-silika, atom
oksigen dan hidroksil yang bertumpuk secara paralel (Tan, 1991)
Struktur montmorillonit terdiri dari dua tipe struktur smektit yaitu struktur
menurut (1) Hoffman dan Endell dan (2) Edelman dan Favajee. Kedua hipotesis
tersebut menunjukkan kesamaan dalam hal struktur sel unit yang dianggap
simetris. Satu lembar oktahedral aluminium diapit oleh dua lembar tetrahedral
silika. Lapisan-lapisan kristal bertumpuk dalam pola acak, sedang beberapa dari
mineral tersebut bahkan berbentuk serat dengan ikatan yang menahan lapisanlapisan bersama secara nisbi lemah.

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Perbedaan antara Hoffman dan Endell dengan struktur Edelman dan
Favajee terletak pada susunan jaringan tetrahedral silikanya. Edelman dan Favajee
berpendapat bahwa ada suatu susunan alternatif dari tetrahedral silika dengan
ikatan Si-O-Si bersudut 180 °C, dengan bidang dasar yang terdiri atas gugusgugus OH yang terikat pada silika dalam tetrahedron (Tan, 1991).
Bentonit mempunyai muatan negatif pada permukaannya, sehingga
memungkinkan terjadinya reaksi pertukaran ion. Muatan negatif pada permukaan
bentonit dapat menarik kation-kation dengan gaya elektrostatik. Reaksi pertukaran
kation merupakan reaksi stoikiometri untuk mempertahankan elektronetralitas
tanah. Reaksi pertukaran kation dalam bentonit dapat terjadi karena substitusi
isomorfous atom Al dalam lembar oktahedral. Pertukaran kation hanya bisa
dilakukan pada kation yang terletak diantara lapisan supaya tidak mempengaruhi
struktur silika-alumina (Yulianto, 2008). Masuknya kation ke dalam ruang
antarlapis struktur lempung pada dasarnya merupakan ion penyeimbang
(counterion) muatan negatif. Kation tersebut dapat dipertukarkan dengan kation
lain yang mempunyai ikatan lebih kuat. Kekuatan pertukaran ion adalah Na + < K+
< Ca2+ < Mg2+ < NH4+ , yang berarti kation NH4+ dapat menukar ion-ion Na+ , K+ ,
Ca2+, dan Mg2+ (Grim, 1968)
Penggantian atom valensi positif rendah terhadap atom valensi lebih tinggi
mengakibatkan terjadinya kekurangan muatan positif atau terjadi kelebihan
muatan negatif. Kelebihan muatan negatif pada lapisan ini menyebabkan adanya
adsorpsi permukaan lapisan terhadap kation. Muatan yang terbentuk bisa
disetimbangkan melalui adsorpsi kation yang masuk ke dalam ruang interlamellar.

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Kation dengan valensi lebih rendah diadsorpsi kurang kuat dan tidak efisien dari
pada kation dengan valensi lebih besar. Tetapi hal ini tidak bisa terjadi pada ion
Hidrogen karena sifat-sifat hidrasinya yang tidak tentu (Foth, 1988)

Gambar 2.3 Struktur tiga dimensi montmorillonit ( Itälä, 2009)

Bentonit diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu natrium bentonit
dan kalsium bentonit. Pengelompokan ini berdasarkan jenis kation yang mudah
dipertukarkan. Natrium bentonit merupakan jenis bentonit dimana kation Na +
mudah dipertukarkan (Onal et al., 2000). Natrium bentonit mengandung lebih
banyak ion Na+ dibandingkan ion Ca2+ dan Mg2+. Bentonit ini dapat mengembang
hingga 8-15 kali apabila dicelupkan ke dalam air. Sedangkan kalsium bentonit
memiliki kandungan Ca2+ dan Mg2+ lebih banyak dari Na+ serta mudah
dipertukarkan. Bentonit jenis ini memiliki sifat sedikit menyerap sehingga apabila
didispersikan dalam air akan cepat mengendap (Syuhada, 2009). Sifat-sifat Nabentonit dan Ca-bentonit dapat dilihat pada tabel 2.1

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Tabel 2.1 Sifat-sifat Na-bentonit dan Ca-bentonit (Sukandarrumidi, 1990)
Sifat Fisik

Ca-bentonit

Na-bentonit

Kekuatan dalam keadaan basah

Tinggi

Sedang

Perkembangan daya ikat

Cepat

Sedang

Kekuatan tekan

Sedang

Tinggi

Panas

Rendah

Tinggi

Kering

Rendah

Tinggi

Rendah

Tinggi

Tidak baik

Sangat baik

Sangat baik

Sedang

Mudah

Sukar

Keawetan :
Daya tahan terhadap penyusutan
Daya mengembang
Kemantapan

terhadap

panas

pada

temperatur cetak
Daya mengalirkan listrik

Bentonit memiliki banyak manfaat antara lain, natrium bentonit digunakan
sebagai lumpur pembilas pada kegiatan pemboran, penyumbat kebocoran
bendungan dan kolam, serta dalam industri minyak sawit. Sedangkan kalsium
bentonit digunakan sebagai bahan pemucat warna pada proses pemurnian minyak
goreng, katalis pada industri kimia, zat pemutih, zat penyerap, dan sebagai filter
pada industri kertas dan polimer (Syuhada, 2009).
Sebagai katalis, bentonit memiliki karakter keasaman BrØnsted, Lewis
atau keduanya. Keasaman Lewis dikarenakan kation Al3+ dan Fe3+ yang terletak
pada tepi kristal. Keasaman Lewis dapat ditingkatkan dengan pertukaran kation

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

pada interlayer dengan kation lain seperti Al3+, Fe3+, NH4+, dan H3O+ (Reddy,
2007).
Keasaman BrØnsted dipengaruhi oleh jumlah air didalam kristal. Bila
bentonit dipanaskan pada suhu 100ºC, maka sebagian besar air pada interlayer
akan hilang sampai tersisa kira-kira 5% total air dalam bentonit. Pada keadaan ini
keasaman Bronsted akan meningkat. Bila dipanaskan lagi pada temperatur yang
lebih tinggi (sekitar 200-400ºC), maka air pada interlayer akan hilang semuanya
sehingga keasaman BrØnsted akan menurun sedangkan keasaman Lewis akan
meningkat. Pemanasan yang lebih tinggi lagi (sekitar 450ºC dan diatasnya) akan
menyebabkan dehidroksilasi pada lapisan aluminasilikat sehingga menghasilkan
padatan amorf (Yahiaoui et al., 2003).

Gambar 2.4 Struktur dua lapisan kation montmorillonit dengan interlayer dan
air (Itälä, 2009)
2.4

Pertukaran Kation (cation exchange)
Pertukaran kation merupakan proses dimana kation dari larutan bertukar

dengan kation yang berada pada interlayer dari bentonit. Interlayer pada bentonit
terdiri dari kation-kation yang mudah dipertukarkan. Substitusi isomorf pada
permukaan bentonit misalkan Si4+ dengan Al3+ pada lapisan tetrahedral, Al3+ oleh

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Mg2+ pada lapisan octahedral, menyebabkan kelebihan muatan negatif pada
permukaannya. Muatan negatif ini dapat diseimbangkan dengan melakukan
adsorpsi kation ke dalam interlayer dari bentonit atau dengan mensubstitusi balik
menggunakan kation yang bermuatan lebih (Kloprogge, 1998).
Kation-kation yang dapat dipertukarkan dengan kation yang berada pada
interlayer antara lain kation logam maupun kation nonlogam, misalnya H 3O+,
NH4+, Al3+, dan Fe3+. Syarat kation yang dapat dipertukarkan dengan kation lain
adalah memiliki ikatan yang kuat (Reddy, 2002).

2.5

Esterifikasi
Esterifikasi adalah suatu reaksi ionik yang merupakan gabungan dari

reaksi adisi dan reaksi penataan ulang eliminasi. Esterifikasi juga dapat
didefinisikan sebagai reaksi antara asam karboksilat dan alkohol (Gandhi, 2007).
Esterifikasi dapat dilakukan dengan menggunakan katalis enzim (lipase) dan asam
anorganik (asam sulfat dan asam klorida), dengan berbagai variasi alkohol
biasanya metanol, etanol, propanol, butanol, dan amil alkohol. Di antara alkohol
tersebut yang paling sering digunakan adalah metanol karena harganya murah dan
merupakan alkohol yang paling sederhana (Ozgulsun, 2008).
Esterifikasi dengan katalis basa umumnya jauh lebih cepat dibandingkan
dengan esterifikasi dengan katalis asam, sehingga katalis basa sering digunakan
dalam skala komersial. Pada reaksi esterifikasi, kadar asam lemak harus
diusahakan seminim mungkin sampai 1%, kadar asam lemak bebas akan
mengurangi keaktifan katalis basa dan juga asam lemak bebas akan bereaksi

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

dengan sebagian katalis basa tersebut membentuk sabun (Tiwari et al, 2007).
Keuntungan dalam menggunakan katalis basa yaitu reaksi dapat berlangsung lebih
cepat. Akan tetapi, kelemahan dari katalis basa yaitu tidak dapat digunakan secara
langsung pada minyak yang mempunyai kandungan asam lemak bebas yang
tinggi (Tiwari et al, 2007).
O

O

+

R

C

O

H

R

O
R

O

H

C

H
O

C

OH2

-H2O

R'-O-H
R

C

O

+

-H
R'

R

C

O

R'

Ester
Gambar 2.5 Reaksi Esterifikasi dengan katalis asam

2.6

Katalis
Fungsi dari katalis adalah untuk mempercepat reaksi dengan menurunkan

energi aktivasi reaksi tetapi tidak merubah letak kesetimbangan. Reaksi
esterifikasi yang dijalankan tanpa menggunakan katalis membutuhkan suhu 25°C
untuk menjalankan reaksi. Katalis yang sering digunakan adalah asam, basa, dan
penukar ion. Dengan katalis basa, reaksi dapat berjalan pada suhu kamar, sedang
dengan katalis asam suhu yang dibutuhkan yaitu 100 °C (Kirk, 1992).
Katalis yang digunakan dapat berupa katalis homogen atau heterogen.
Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fase yang sama dengan reaktan
dan produk, sedangkan katalis heterogen adalah katalis yang fasenya berbeda
dengan reaktan dan produknya (Widyastuti, 2007). KOH dan NaOH dalam
alkohol adalah jenis katalis homogen yang paling sering digunakan.

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Penggunaan katalis homogen memiliki beberapa kelemahan diantaranya
sulit dipisahkan dari produk dan tidak ramah lingkungan. Katalis homogen tidak
dapat digunakan kembali sehingga dapat menimbulkan polusi tanah serta proses
penggunaan katalis homogen memerlukan biaya yang tidak murah. Berbeda
dengan katalis homogen, katalis heterogen lebih ramah lingkungan, serta dapat
digunakan kembali setelah beberapa kali pemakaian. Disamping itu, penggunaan
katalis heterogen cukup murah dibandingkan dengan katalis homogen (Mäki, et
al., 2004). Oleh karena itu, katalis heterogen kini mulai diaplikasikan oleh
beberapa industri karena mudah dipisahkan dari produk dengan filtrasi, dan dapat
digunakan kembali dalam jangka waktu yang cukup lama (Yadav & Thathagar,
2002).

2.7

Adsorpsi
Adsorpsi adalah suatu fenomena permukaan dimana molekul-molekul gas

atau cairan menempel pada permukaan zat lain (biasanya padatan) dan
membentuk lapisan tipis yang menutupi permukaan tersebut ( Hampel dan
Hawley, 1982). Pengertian ini berbeda dengan absorbsi, yaitu proses transfer
massa dimana absorbat terserap ke dalam seluruh bagian volume dari absorben
(Maludzinska, 1990).
Ditinjau dari gaya yang terjadi selama proses, adsorpsi dapat dibedakan
menjadi dua jenis yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Adsorpsi fisika adalah
proses adsorpsi yang melibatkan gaya-gaya van der waals yang merupakan hasil
interaksi dipol-dipol pada jarak pendek. Peranannya hanya penting pada jarak

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

dekat oleh karena gaya ini menurun secara drastis dengan jarak. Sedangkan
adsorpsi kimia atau “kemisorpsi” melibatkan suatu ikatan kimia. Ikatan yang
terlibat biasanya adalah ikatan hidrogen, ikatan elektrostatik dan reaksi
koordinsai. Pada umumnya adsorpsi dinyatakan dengan isoterm adsorpsinya, yaitu
menunjukkan hubungan hubungan konsentrasi-konsentrasi dari bahan teradsorpsi
pada suatu suhu tetap.

2.8

Karakteristik metil palmitat
Untuk mengetahui kualitas metil palmitat yang dihasilkan, maka dilakukan

analisis terhadap karakteristik metil palmitat menggunakan metode ASTM
2.8.1 Bilangan Asam
Bilangan asam merupakan bilangan yang menyatakan jumlah miligram
NaOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas dari suatu minyak
atau lemak. Bilangan asam dapat digunakan untuk mengetahui jumlah asam lemak
bebas pada minyak atau lemak (Sudarmaji, 1997). Bilangan asam dapat dihitung
menggunakan rumus :
Bilangan Asam =

V x N x Mr
G

Keterangan : N = Volume NaOH untuk titrasi (mL)
Mr = Massa molekul relatif NaOH
G = Berat sampel (g)

2.9

Skripsi

Difraksi Sinar-X

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Sinar-X dihasilkan dalam tabung sinar-X. Elektron keluar dari katoda lalu
dipercepat oleh sumber tegangan tinggi di dalam vakum anoda berupa logam.
Elektron yang berasal dari katoda, selanjutnya menumbuk logam. Tumbukan ini
mengakibatkan elektron dalam (misalnya kulit K) atom logam tersebut terlepas.
Atom tertinggal dalam keadaan tereksitasi yang bukan keadaan stabil. Maka
terjadilah pengisian kekosongan kulit oleh elektron dari kulit yang lebih luar.
Perpindahan ini disertai dengan pancaran radiasi dengan panjang gelombang
tertentu. Pancaran ini merupakan spektrum yang terdiri dari Kα dan Kβ. Spektrum
Kα memiliki intensitas yang lebih besar daripada Kβ. Selanjutnya, kedua
spektrum ini masuk pada monokromator dan dihasilkan sinar-X monokromatik
(berasal dari spektrum Kα) yang diperlukan untuk difraksi (Sudarningsih, 2008).
Pada tahun 1912 fisikawan Jerman Von Laue menyatakan bahwa kristal
terdiri dari barisan atom-atom yang teratur sedangkan sinar-X adalah gelombang
yang memiliki panjang gelombang mendekati jarak antar atom pada kristal, maka
kristal tersebut mendifraksikan sinar-X. Letak dan intensitas dari sinar difraksi
ditentukan oleh geometri kristal serta letak dari komponen-komponen atom
penyusun kristal (Ladd, et.al, 1986).
Pernyataan yang disampaikan oleh Von Laue ini kemudian dikembangkan
oleh fisikawan Inggris W.L Bragg. Pada tahun 1913 Bragg menyatakan bahwa
berkas sinar-X monokromatik yang jatuh pada kristal, akan didifraksikan kesegala
arah. Namun demikian, keteraturan letak atom-atom membuat gelombang hambur
memiliki interferensi pada arah tertentu, yaitu interferensi konstruktif dan

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

destruktif. Radiasi yang didifraksikan oleh atom kristal harus berada pada fase dan
interferensi konstruktif yang ditunjukkan oleh gambar 2.6

Gambar 2.6 Difraksi Bragg sinar-X

Sinar-X jatuh pada kristal dengan panjang gelombang nλ dengan sudut θ
tehadap permukaan himpunan bidang Bragg yang jarak antar bidangnya d.
Ketentuan terjadinya interferensi konstruktif yaitu, sinar yang terdifraksi harus
sejajar dan beda jarak jalannya tepat λ, 2λ, 3λ dan seterusnya. Berkas sinar-X
yang didifraksikan oleh atom A dan atom B yang memenuhi persamaan berikut
ini yang dikenal dengan Persamaan Bragg
2d sin θ = n λ
Ketentuan; n adalah sudut difraksi, λ adalah panjang gelombang, d adalah jarak
antar bidang dan n adalah orde refleksi (1,2,3,4,...).
Difraksi sinar-X merupakan teknik non-magnetik yang dapat memberi
informasi tentang jenis mineral yang terdapat dari material. Ada dua metode
difraksi sinar-X yang digunakan, yaitu metode kristal tunggal (X-ray single
crystal) dan metode bubuk (X-ray powder). Metode kristal tunggal digunakan
dalam identifikasi kualitatif sampel kristal sempurna yang berukuran 0,3 mm.

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Metode ini juga digunakan untuk elusidasi struktur senyawa baru, baik bahan
alam maupun molekul sintetik. Metode bubuk (X-ray powder) banyak digunakan
dalam identifikasi kualitatif pada senyawa-senyawa kristalin atau senyawasenyawa yang memiliki fase kristalin. Setiap kristal memiliki pola serbuk yang
unik yang dapat digunakan sebagai fingerprint untuk tujuan identifikasi. Oleh
karena itu, suatu zat padat dapat diidentifikasi berdasarkan pola serbuknya.
Metode bubuk (X-ray powder) banyak digunakan untuk analisis, karena memiliki
sumber referensi yang digunakan untuk mengidentifikasi kristal yang belum
diketahui. Sumber referensi ini adalah Powder diffraction File (Joint Committee
on Powder Diffraction Standards, Swarthmore, USA) yang dikenal dengan data
ASTM. Data ini memuat kira-kira 3500 material (kristal) (West, 1984).

2.10 Fourier Transform-Infrared (FT-IR)
FT-IR merupakan pengembangan instrumen spektrometer IR yang dapat
digunakan untuk mengidentifikasi adanya gugus fungsi. Prinsip kerja FT-IR
hampir sama dengan IR, hanya berbeda pada sistem optiknya. Pada sistem optik
FT-IR dipakai radiasi LASER yang berguna sebagai radiasi yang diinterferensikan
dengan radiasi IR agar sinyal radiasi IR diterima oleh detektor secara utuh dan
lebih baik. Dasar pemikiran FT-IR adalah deret persamaan gelombang elektronik
yang dirumuskan oleh Jean Baptiste Fourier (1768-1830) sebagai :
a0 + a1 cos ωt + a2 cos 2ωt + …+ b1 sin ωt + b2 sin 2ωt
dimana a dan b merupakan suatu bilangan, t adalah waktu, ω adalah frekuensi
sudut (radian/detik) (Mulja dan Suharman, 1995).

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Komponen

dasar

instrumen

FT-IR

antara

lain

sumber

radiasi,

interferometer, tempat sampel (sample compartment), detektor, dan komputer
(alat pembacaan). Sumber radiasi berasal dari radiasi inframerah yang selanjutnya
menuju interferometer. Dalam interferometer radiasi inframerah ini akan
berinterferensi dengan sinar LASER. Selanjutnya berkas sinar meninggalkan
interferometer dan masuk pada pada tempat sampel. Berkas cahaya ini
ditransmisikan dan dipantulkan kembali oleh permukaan sampel. Pada tempat
sampel inilah berkas sinar dengan frekuensi spesifik diabsorpsi. Selanjutnya
berkas sinar masuk pada detektor dan sinyal interferogram diukur. Sinyal yang
terukur kemudian dikirim ke komputer yang mana di dalamnya telah terdapat
Fourier transformation.
Salah satu aplikasi dari analisis FT-IR adalah penentuan situs asam
Bronsted-Lewis

pada

Bentonit,

Zeolit,

asam

heteropoli,

dan

lain

sebagainya.Metode yang digunakan untuk penentuan keasaman ini adalah metode
serapan piridin.Terdapat dua spesies asam yang terbentuk dari interaksi piridin
dengan katalis. Spesies piridin-Brønsted (A) yang merupakan ion piridinium yang
terbentuk karena adanya ikatan hidrogen antara N (piridin) dengan –OH dari
mineral lempung dan terjadi transfer H+ dari sisi asam Brønsted, sedangkan
spesies priridin-Lewis (C) terbentuk karena ikatan antara elektron yang tidak
berpasangan pada atom nitrogen molekul piridin dengan sisi asam Lewis pada
permukaan bentonit seperti Al atau Zn (Fatimah, 2009).Spesies-spesies piridin
yang terbentuk melalui interaksi dengan katalis terdapat pada Gambar 2.7

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

H

H

(A)

N

N

N

O

M

O

M

(B)

Al

(C)

Gambar 2.7. Spesies (A) piridin-Bronsted, (B) piridin yang berikatan hidrogen
dengan OH-bentonit, (C) piridin-Lewis
Menurut Parry (1963), daerah di sekitar 1440-1465 cm-1 telah menandakan
adanya ikatan koordinasi antara sisi asam Lewis dengan piridin sedangkan sisi
asam Bronsted muncul pada 1540 cm-1, 1640 cm-1 , dan 1485 cm-1. Menurut Tyagi
et al. (2006) dalam Fatimah et al. (2008), sisi asam Lewis akan muncul di sekitar
1450-1455 cm-1, sedangkan sisi asam Bronsted muncul pada 1640 cm-1.
Sedangkan menurut Nagendrapa et al (2008), Spektrum FT-IR Al3+-bentonit
terdapat situs asam Lewis muncul pada bilangan gelombang 1450, 1490, 1590 dan
1620. Sedangkan situs asam Bronsted muncul pada bilangan gelombang 1540 dan
1640.

Gambar 2.8 Spektrum FT-IR Al3+-bentonit (Nagendrapa, 2008)
2.11

Kromatografi Gas-Spektrometri Massa
Kromatografi gas-spektrometri massa merupakan metode instrumentasi

yang terdiri dari instrumen kromatografi gas dan spektrometer massa.

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Kromatografi gas digunakan untuk memisahkan komponen-komponen dalam
campuran organik yang mudah menguap, sedangkan spektrometer massa
digunakan untuk menganalisis setiap komponen dalam campuran organik tersebut
sehingga dapat diketahui berat molekul serta pola fragmentasi dari senyawa
organik tersebut (Shriner, 1998).
Cara Kerja dari kromatografi gas-spektrometer massa ini yaitu larutan
sampel dimasukkan pada sistem inlet alat kromatografi gas dengan cara
penyuntikan menggunakan mikropipet. Agar tidak menimbulkan puncak-puncak
berekor yang lebar, penyuntikan sampel harus dalam waktu yang sesingkatsingkatnya (Gritter, 1991). Jumlah sampel yang dapat dianalisis dengan
instrument kromatografi gas hanya beberapa milligram hingga 200 mg. Jumlah
sampel yang dimasukkan tidak boleh terlalu banyak karena dapat memberikan
kromatogram yang tailing sehingga dapat mengakibatkan kesalahan analisis.
Kemudian sampel diuapkan dan dialirkan menuju kolom kromatografi oleh gas
pembawa inert seperti helium. Sampel yang telah terpisah kemudian masuk pada
sistem spektrometer massa untuk dianalisis lebih lanjut, yaitu diubah menjadi ionionnya. Hasil dari analisis dengan menggunakan instrumen kromatografi gasspektrometer massa ini akan didapatkan dua data, yaitu kromatogram dari
senyawa (hasil GC) serta spektrum massa (hasil MS) (Shriner, 1998).
Kromatografi gas merupakan salah satu tipe kromatografi dimana fase
pembawanya adalah gas seperti nitrogen atau helium sedangkan fase diamnya
adalah padatan atau cairan yang inert. Sampel biasanya berwujud cairan pada
temperatur kamar, tetapi dengan cepat dapat diubah menjadi gas sesaat setelah

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

dimasukkan pada instrumen ini. Kolom kromatografi gas memiliki temperatur
yang cukup tinggi untuk menjaga sampel tetap berada dalam fase gas selama
dilakukan pemisahan pada kolom. Sampel yang telah terpisah dapat terdeteksi
setelah melalui detektor. Detektor terhubung dengan recorder yang merekam
kromatogram dari kromatografi gas (Fritz and Schenk, 1987).
Komponen dasar pada instrumen kromatografi gas antara lain wadah gas
murni bertekanan tinggi yang dilengkapi dengan pengatur tekanan, sistem
pemasukan cuplikan atau injektor, tanur bertermostat, kolom dengan kemasan
yang cocok, detektor (Gritter, 1991).
Komponen dasar pada alat spektrometer massa antara lain sistem inlet
sampel, sumber ion, sistem percepatan ion, pompa vakum, magnet, tabung
analisator massa ion, serta sistem pengumpul (Fessenden and Fessenden, 1986).
Pola fragmentasi asam palmitat dapat dilihat pada gambar 2.8, sedangkan metil
palmitat pada gambar 2.9. Dari pola fragmentasi asam palmitat tersebut, puncakpuncak yang relatif tinggi terbentuk pada m/z 60 yang dihasilkan dari ion
HOOCCH2•⁺ dan puncak asam palmitat terbentuk pada m/z 256. Sedangkan pada
metil palmitat, puncak kelimpahan tertinggi terbentuk pada m/z 74 yang
dihasilkan dari CH3OC(OH)CH2•⁺ karena adanya McLafferty rearrangment dan
puncak metil palmitat terbentuk pada m/z 270 (Silverstein et al, 1986).

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Gambar 2.9 Pola fragmentasi asam palmitat

Gambar 2.10 Pola fragmentasi metil palmitat

Skripsi

Pemanfaatan Katalis Al3+-bentonit untuk Reaksi
Esterifikasi Asam Palmitat Menjadi Metil Palmitat

Siti Mariyam

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1

Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Januari 2012 sampai dengan bulan

Juni 2012. Tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Fisik, Departemen
Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga Surabaya sebagai
tempat perlakuan awal bentonit yakni preparasi katalis Al3+-Bentonit dan tempat
pembuatan reaksi esterifikasi metil palmitat, Analisis akan dilakukan pada
beberapa laboratorium di Indonesia.

3.2

Alat dan Bahan

3.2.1 Alat-alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah furnace, timbangan
digital, seperangkat refluks, pengaduk magnetik, oven, krus porselen, hot plate,
termometer, sentrifuge, rotatory vacum evaporator, ayakan dengan ukuran 200
mesh, desikator, termometer dan alat-alat gelas yang lazim digunakan di
laboratorium, FT-IR, XRD