Polimer
A.Bagaimana Cara Mengelompokkan Polimer ?
Dari banyak sekali jenis polimer yang banyak kita jumpai, polimer sanggup digolongkan menurut asalnya, pembuatannya, jenis monomer, sifatnya terhadap panas dan reaksi pembentukannya.
a. Penggolongan polimer menurut asalnya
Berdasarkan asalnya, polimer dapat dibedakan atas polimer alam dan polimer sintesis.
1) Polimer Alam
Polimer alam ialah polimer yang terdapat di alam dan berasal dari makhluk hidup. Contoh polimer alam sanggup dilihat pada table di bawah ini
No | Polimer | Monomer | Polimerisasi | Contoh |
1. | Pati/amilum | Glukosa | Kondensasi | Biji-bijian, akar umbi |
2. | Selulosa | Glukosa | Kondensasi | Sayur, Kayu, Kapas |
3. | Protein | Asam amino | Kondensasi | Susu, daging, telur, wol, sutera |
4. | Asam nukleat | Nukleotida | Kondensasi | Molekul DNA dan RNA (sel) |
5. | Karet alam | Isoprena | Adisi | Getah pohon karet |
Sifat-sifat polimer alam kurang menguntungkan. Contohnya, karet alam adakala cepat rusak, tidak elastis, dan berombak. Hal tersebut sanggup terjadi sebab karet alamtidak tahan terhadap minyak bensin atau minyak tanah serta usang terbuka di udara. Contoh lain, sutera dan wol merupakan senyawa protein materi masakan bakteri, sehingga wol dan sutera cepat rusak. Umumnya polimer alam mempunyai sifat hidrofilik (suka air), sukar dilebur dan sukar dicetak, sehingga sangat sukar menyebarkan fungsi polimer alam untuk tujuan-tujuan yang lebih luas dalam kehidupan masyarakat sehari-hari.
2) Polimer Sintesis
Polimer sintesis atau polimer buatan ialah polimer yang tidak terdapat di alam dan harus dibuat oleh manusia. Sampai ketika ini, para andal kimia polimer telah melaksanakan penelitian struktur molekul alam guna menyebarkan polimer sintesisnya. Dari hasil penelitian tersebut dihasilkan polimer sintesis yang sanggup dirancang sifat-sifatnya, menyerupai tinggi rendahnya titik lebur, kelenturan dan kekerasannya, serta ketahanannya terhadap zat kimia. Tujuannya, biar diperoleh polimer sintesis yang penggunaannya sesuai yang diharapkan. Polimer sintesis yang telah dikembangkan guna kepentingan komersil, contohnya pembentukan serat untuk benang kain dan produksi ban yang elastisterhadap jalan raya. Ahli kimia ketika ini sudah berhasil menyebarkan beratus-ratus jenis polimer sintesis untuk tujuan yang lebih luas. Contoh polimer sintesis sanggup dilihat pada tabel di bawah ini :
No | Polimer | Monomer | Terdapat pada |
1. | Polietena | Etena | Kantung, kabel plastik |
2. | Polipropena | Propena | Tali, karung, botol plastik |
3. | PVC | Vinil klorida | Pipa paralon, pelapis lantai |
4. | Polivinil alcohol | Vinil alcohol | Bak air |
5. | Teflon | Tetrafluoroetena | Wajan atau panci anti lengket |
6. | Dakron | Metil tereftalat dan etilena glikol | Pipa rekam magnetik, kain atau tekstil (wol sintetis) |
7. | Nilon | Asam adipat dan heksametilena diamin | Tekstil |
8. | Polibutadiena | Butadiena | Ban motor |
9. | Poliester | Ester dan etilena glikol | Ban mobil |
10. | Melamin | Fenol formaldehida | Piring dan gelas melamin |
11. | Epoksi resin | Metoksi benzena dan alcohol sekunder | Penyalut cat (cat epoksi) |
b. Penggolongan Polimer Berdasarkan Proses Pembentukannya
Reaksi pembentukan polimer dinamakan polimerisasi, jadi reaksi polimerisasi ialah reaksi penggabungan molekul-molekul kecil (monomer) membentuk molekul yang besar (polimer). Ada dua jenis polimerisasi, yaitu polimerisasi adisi dan polimerisasi kondensasi.
1) Polimer adisi
Seperti yang telah kita ketahui, bahwa reaksi adisi ialah reaksi pemecahan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal sehingga ada atom yang bertambah di dalam senyawa yang terbentuk. Jadi, polimerisasi adisi ialah reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang berikatan rangkap (ikatan tak jenuh). Pada reaksi ini monomer membuka ikatan rangkapnya kemudian berikatan dengan monomer lain sehingga menghasilkan polimer yang berikatan tunggal (ikatan jenuh). Artinya, monomer pembentuk polimer adisi ialah senyawa yang ikatan karbon berikatan rangkap menyerupai alkena, sterina, dan haloalkena. Polimer adisi ini biasanya identik dengan plastik, sebab hampir semua plastik dibuat dengan polimerisasi adisi. Misalnya polietena, polipropena, polivinil klorida, teflon dan poliisoprena.
Berikut beberapa teladan pembentukannya :
a. Pembentukan polietena (polietilena) dari etena (etilena)
O2
nCH2 = CH2 - (CH2 - CH2)n - etena tegangan tinggi polietena
b. Pembentuka teflon dari tetrafluoro etena
nCF2 = CF2 - (CF2 - CF2)n – tetrafluoroetena politetraetilena (teflon)
c. Pembentukan polivinil dari isoprena (2-metil-1,3-butadiena)
nCH2 = CH2 - (CH2 - CH)n –
Cl Cl
d. Pembentukan polisoprena dari isoprena (2-metil-1,3-butadiena)
CH3 CH3
nH2C = C – CH = CH2 - (HC = C - CH = CH)n - Pada pembentukan poliisoprena, mula-mula kedua ikatan rangkap dari nomor 1 dan C nomor 3 terbuka, kemudian ikatan tunggal dari C nomor 2 dan C nomor 3 membentuk ikatan rangkap. Dari contoh-contoh reaksi di atas, sanggup disimpulkan bahwa pada polimerisasi adisi tidak terbentuk hasil samping dan monomernya harus mengandung ikatan rangkap. Contoh polimer adisi sanggup dilihat pada tabel di bawah ini.
Monomer | Polimer | Nama polimer | Kegunaan |
Polietilena | Tas plastik, botol, mainan, isolasi listrik | ||
Polipropilena | Karpet plastik, botol | ||
Polistirena | Pernis kayu, styrofoam, isolasi plastik, gelas plastik, mainan, materi pengepakkan | ||
Polivinil klorida | Pipa, genteng plastik | ||
Polivinil dienklorida | Plastik wrap | ||
Politetraetilena (teflon) | Alat masak, isolasi listrik (penutup kabel) | ||
Poliakrilonitril | Wig (rambut palsu), cat, benang | ||
Polivinilasetat | Tekstil, gumresin, cat | ||
Polimetilmetakrilat | Bahan pembuat gelas, pembuat bola bowling |
2) Polimer kondensasi
Kondensasi merupakan reaksi penggabungab gugus-gugus fungsi antara kedua monomernya. Artinya, polimerisasi kondensasi ialah reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang mempunyai dua gugus fungsi. Misalnya, senyawa polipeptida atau protein dan polisakarida merupakan senyawa biomolekul yang dibuat oleh reaksi polimerisasi kondensasi. Berikut beberapa teladan pembentukan polimerisasi kondensasi :
a) Pembentukan nilon
Nilon merupakan suatu polimer yang ditemukan oleh Wallace Hume Carothers di tahun 1934 sewaktu bekerja di perusahaan Du Pont. Polimer nilon dibuat dari monomer asam 6-aminoheksanoat (HOOCCH2(CH2)3CH2NH2). Dalam polimerisasi ini, gugus karboksil dari monomer berikatan dengan gugus amino dari monomer tersebut.
Perhatikan reaksi tersebut, setiap dua monomer asam 6-aminoheksanoat akan menghasilkan satu polimer dan dua molekul air.
Adapun nilon-66 dibuat dengan heteropolimer (monomernya beragam), yaitu antara heksametilena diamina, (1,6-heksana diamin) dengan asam adipat (asam 1,6-heksanadioat).
Pada heteropolimer (kopolimer) setiap 2 monomer yang berlainan bersatu akan dihasilkan 2 molekul air.
b) Pembentukan polyester (polietilena tereftalat) atau dakron
Sama halnya pada nilon-66, polyester dakron dibuat oleh 2 polimer berlainan, yaitu dari etilena glikol (polialkohol) dengan dimetil tereftalat (senyawa ester).
Dari contoh-contoh reaksi di atas sanggup disimpulkan bahwa polimerisasi kondensasi akan menghasilkan molekul kecil air dan monomernya mempunyai gugus fungsi pada kedua ujung rantainya. Apabila dirumuskan, secara umum reaksinya ialah sebagai berikut :
n monomer → 1 polimer + (n - 1) H2O
c) Penggolongan polimer menurut jenis monomernya
Berdasarkan jenis monomernya, polimer sanggup terdiri atas homopolimer dan kopolimer.
1) Homopolimer
Homopolimer ialah polimer yang monomernya sejenis. Contohnya, selulosa dan protein.
(-P-P-P-P-P-P-P-P-)n
Pada polimer adisi homopolimer, ikatan rangkapnya terbuka kemudian berikatan membentuk polimer yang berikatan tunggal.
2) Kopolimer
Kopolimer atau disebut juga heteropolimer ialah polimer yang monomernya tidak sejenis. Contoh dakron, nilon-66, melamin (fenol formaldehida). Proses pembentukan polimer berlangsung dengan suhu dan tekanan tinggi atau dibantu dengan katalis, namun tanpa katalis strukyur molekul yang terbentuk tidak beraturan. Jadi, fungsi katalis ialah untuk mengendalikan proses pembentukan striktur molekul polimer biar lebih teratur sehingga sifat-sifat polimer yang diperoleh sesuai dengan yang diharapkan. Contoh struktur rantai molekul polimer tidak beraturan 9produk polimerisasi tanpa katalis) ialah sebagai berikut :
(-P-S-S-P-P-S-S-S-P-S-P-)n
Kopolimer tidak beraturan
Pada proses pembentukan polimer yang digunakan katalis, struktur molekul yang terbentuk akan beraturan. Contoh struktur rantai molekul polimer teratur (produk polimerisasi dengan katalis) ialah sebagai berikut :
Sistem blok :
(-P-P-P-S-S-S-P-P-P-S-S-S-)n
Kopolimer blok
Sistem berseling :
(-P-S-P-S-P-S-P-S-P-S-P-S-P-)n
Kopolimer berseling
d) Penggolongan polimer menurut sifatnya terhadap panas
Berdasarkan sifatnya terhadap panas, polimer sanggup dibedakan atas polimer termoplas (tidak tahan panas, menyerupai plastik) dan polimer termosting (tahan panas, menyerupai melamin).
1) Polimer termoplas
Polimer termoplas ialah polimer yang tidak tahan panas. Polimer tersebut apabila dipanaskan akan meleleh (melunak), dan sanggup dilebur untuk dicetak kembali (didaur ulang). Contohnya polietilene, polipropilena, dan PVC.
2) Polimer termosting
Polimer termosting ialah polimer yang tahan panas. Polimer tersebut apabila dipanaskan tidak akan meleleh (sukar melunak), dan sukar didaur ulang. Contohnya melamin dan bakelit.
B. Polimer Buatan
Dalam kehidupan sehari-hari, kita niscaya banyak memakai polimer buatan. Berikut ini beberapa teladan polimer buatan di sekitar kita :
1) Karet Sintetis
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan akan ban kendaraan beroda empat dan motor, ahli-ahli kimia organic telah menyebarkan pembuatan karet sintetis untuk mempercepat perolehan kebutuhan tersebut.
Karet-karet sintetis tersebut dibuat dengan memakai materi dasar monomer, menyerupai butadiene dan stirena denganm cara kopolimerisasi.
Polibutadiena-stirena disebut juga dengan Buna atau nama dagangnya SBR (stirena-butadiena rubber). Ada dua jenis Buna, yaitu Buna-N dan Buna-S. tidak menyerupai polimer lain yang monomernya 1:1, pada Buna-N perbandingan antara 1,3-butadiena dan stirena ialah 3:1, sedangkan Buna-S perbandingan antara 1,3-butadiena dan stirena ialah 7:3. polimer tersebutb merupakan karet sintetis yang besar lengan berkuasa hamper menyamai karet alam sebab resisten oksidasi dan pengikisan dibandingkan karet alam. SBR mengandung ikatan rangkap dan sanggup di cross-linked kan dengan sulfur dengan proses vulkanisasi. Saat ini Buna banyak digunakan sebagai ban mobil.
Jika karet yang divulkanisasi ini diregangkan, jembatan welirang menahan rantai-rantai polimer sehingga tidak gampang putus, kemudian karet tersebut akan kembali pada bentuk semula sesudah meregang. Karet sintetis lain ialah neoprene yang berasal dari monomer kloropropena, polibutadiena, dan Thiokol.
2) Serat Sintetis
Kapas merupakan serat alam yang merupakan polimer dari karbohidrat (selulosa), dan polimer dari protein (wol dan sutera). Seperti halnya karet, serat mempunyai polimer sintetis, yaitu nilon dan poliester (dakron).
Dakron atau tetoron merupakan polyester. Polimer ini yang sangat kuat, sangat lentur dan transparan. Polimer ini juga digunakan untuk menciptakan sintetis dan menciptakan lembaran film tipis yang dalam perdagangan disebut mylar. Mylar banyak digunakan untuk pita rekam magnetic dan untuk menciptakan gelembung balon yang dimanfaatkan dalam penelitian cuaca di atmosfer.
Nilon-66 merupakan serat polimer yang titik leburnya tinggi. Disebut nilon-66 sebab polimernya tersususn dari enam atom C dari 1,6-heksametilena diamina dan enam atom C dari molekul asam 1,6 heksanadioat. Nilon-66 digunakan untuk serat kain.
3) Orlon
Orlon merupakan polimer adisi dari monomer akrilonitril. Polimer ini merupakan serat sintetis, menyerupai wol digunakan dalam tekstil sebagai gabungan wol, karpet, dan kaus kaki.
4) Plastik
Plastik merupakan polimer sintetis yang paling terkenal sebab banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Berdasarkan jenis monomernya, ada beberapa jenis plastik yaitu sebagai berikut :
a) Polietena (Polietilena)
Polietilena merupakan polimer plastik yang sifatnya giat (liat), massa jenis rendah, lentur, sukar rusak apabila usang dalam keadaan terbuka di udara maupun apabila terkena tanah Lumpur, tetapi tidak tahan panas. Polietena ialah plastik yang banyak diproduksi, dicetak lembaran untuk kantong plastik, pembungkus halaman, ember, dsb.
b) Polipropena (Polipropilena)
Polipropena mempunyai sifat yang sama dengan polietena. Oleh sebab plastik ini juga banyak diproduksi, hanya kekuatannya lebih besar dari polietena dan lebih tahan panas serta tahan terhadap reaksi asam dan basa. Plastik ini juga digunakan untuk menciptakan botol plastik, karung, kolam air, tali, dan kanel listrik (insulator).
c) PVC (Polivinil Klorida)
PVC mempunyai sifat keras dan kaku digunakan untuk menciptakan pipa plastik, pipa paralon, pipa kabel listrik, kulit sintetis, dan ubin plastik.
d) Teflon (Tetrafluoroetena)
Teflon merupakan lapisan tipis yang sangat tahan panas dan tahan terhadap materi kimia. Teflon digunakan untuk pelapis wajan (panic anti lengket), pelapis tangki di pabrik kimia, pipa anti patah, dan kabel listrik.
e) Bakelit (Fenol Formaldehida)
Bakelit ialah suatu jenis polimer yang dibuat dari dua jenis monomer, yaitu fenol dan formaldehida. Polimer ini sangat keras, titik leburnya sangat tinggi dantahan api. Bakelit digunakan untuk instalasi listrik dan alat-alat yang tahan suhu tinggi, contohnya asbak dan fiting lampu listrik.
f) Flexiglass (Polimetil Metakrilat)
Polimetil Metakrilat disingkat PMMA mempunyai nama dagang flexiglass. Polimetil metakrilat merupakan polimerisasi adisi dari monomer metil metakrilat (H2C = CH-COOH3). PMMA merupakan plastik yang besar lengan berkuasa dan transparan. Polimer ini digunakan untuk jendela pesawat terbang dan lampu belakang mobil.
C. Kegunaan Polimer
Kegunaan polimer dalam kehidupan sehari-hari ialah sebagai berikut :
a) Plastik Polietilentereftalat (PET)
Plastik PET merupakan serat sintetik poliester (dakron) yang transparan dengan daya tahan kuat, tahan terhadap asam, kedap udara, fleksibel, dan tidak rapuh. Dalam hal penggunaannya, plastik PET menempati urutan pertama. Penggunannya sekitar 72 % sebagai kemasan minuman dengan kualitas yang baik. Plastik PET merupakan poliester yang sanggup dicampur dengan polimer alam menyerupai : sutera, wol dan katun untuk menghasilkan materi pakaian yang bersifat tahan usang dan gampang perawatannya.
b) Plastik Polietena/Polietilena (PE)
Terdapat dua jenis plastik PE, yaitu Low Density Polyethylene (LDPE) dan High Density Polyethylene (HDPE). Plastik LDPE banyak digunakan sebagai kantung plastik serta pembungkus masakan dan barang.
Plastik HDPE banyak digunakan sebagai materi dasar menciptakan mainan anak-anak, pipa yang kuat, tangki korek api gas, tubuh radio dan televisi, serta piringan hitam.
c) Polivinil Klorida (PVC)
Plastik PVC bersifat termoplastik dengan daya tahan kuat. Plastik ini juga bersifat tahan serta kedap terhadap minyak dan materi organik. Ada dua tipe plastik PVC yaitu bentuk kaku dan bentuk fleksibel.
Plastik bentuk kaku digunakan untuk menciptakan konstruksi bangunan, mainan anak-anak, pipa PVC (paralon), meja, lemari, piringan hitam, dan beberapa komponen mobil. Adapun plastik bentuk fleksibel, jenis ini digunakan untuk menciptakan selang plastik dan isolasi listrik.
Dalam hal penggunaannya, plastic PVC menempati urutan ketiga dan sekitar 68 % digunakan untuk konstruksi bangunan (pipa jalan masuk air).
d) Plastik Nilon
Plastik nilon merupakan polimer poliamida (proses pembentukannya menyerupai pembentukan protein). Plastik Nilon ditemukan pada tahun 1934 oleh Wallace Carothers dari Du Pont Company. Ketika itu, Carothers mereaksikan asam adipat dan heksametilendiamin. Plastik yang bersifat sangat Kuat (tidak cepat rusak) dan halus ini banyak digunakan untuk pakaian, peralatan kemah dan panjat tebing, peralatan rumah tangga serta peralatan laboratorium.
e) Karet Sintetik
Karet Sintetik yang terkenal ialah Styrene Butadiene Rubber (SBR), suatu polimer yang terbentuk dari reaksi polemerisasi antara stirena dan 1,3-butadiena. Karet sintetik ini banyak digunakan untuk menciptakan ban kendaraan sebab mempunyai kekuatan yang baik dan tidak mengembang apabila terkena minyak atau bensin.
f) Wol Wol ialah serat alami dari protein hewani (keratin) yang tidak larut. Struktur protein wol yang lentur menghasilkan kain dengan mutu yang baik, namun adakala menimbulkan duduk masalah sebab sanggup mengerut dalam pencucian. Oleh sebab itu, wol dicampur dengan PET untuk menghasilkan kain yang bermutu baik dan tidak mengerut pada ketika pencucian.
g) Kapas
Kapas merupakan serat alami dari materi nabati (selulosa) yang paling banyak digunakan (hamper 50 % pemakaian serat alami berasal dari kapas). Kain katun dibuat dari serat kapas dengan perlakuan kimia sehingga menghasilkan kain yang kuat, lezat dipakai, dan gampang perawatannya.