PENENTUAN BERAT MOLEKUL (Mn) POLIMER · PDF filereaksi adisi dari berbagai monomer. Contoh polimer adisi adalah polistirena (karet ban), polietena ... Pada praktikum kali ini kami

Fisika Eksperimental Lanjut (Berat Molekul) Page 1

PENENTUAN BERAT MOLEKUL (Mn) POLIMER DENGAN

METODE VISKOSITAS

Novi Tri Nugraheni1,Kiranti Nala Kusuma

1, Ratna Yulia Sari

2, Agung Sugiharto

3, Hanif

Roikhatul Janah4, Khoirotun Nisa

6 , Ahmad Zusmi Humam

7.

Laboratorium Fisika Material, Departemen Fisika

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Surabaya

Abstrak

Telah dilakukan percobaan untuk menentukan berat molekul polistiren yang bertempat di laboratorium

material Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Polistiren merupakan material yang

banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Penggunaan polistiren yang terus berkembang sedangkan

polistiren yang tersedia di alam jumlahnya terbatas. sehingga diperlukan penelitian untuk mengetahui

karakteristik polistiren agar dapat mengembangkan polistiren sintetis. Selain itu dengan mengetahui

karakteristiknya kita dapat menggunakan bahan polistiren yang sesuai dan tepat. Salah satu sifat yang

mempengaruhi suatu polimer adalah berat molekul (Mn). Metode yang digunakan adalah viskositas

Ostwald. Pelarut murni toluena sebagai pembanding dialirkan ke dalam tabung viskositas Ostwald.

Larutan polistiren yang terbuat dari campuran polistiren dan toluena dengan konsentrasi tertentu juga

dialirkan ke dalam tabung. Waktu alir tiap konsentrasi akan berbeda. Waktu tersebut dimasukkan dalam

rumus sehingga memperoleh nilai viskositas larutan,viskositas spesifik dan viskositas reduksi. Viskositas

intrinsik diperoleh dengan metode ekstrapolasi grafik antara viskositas reduksi dengan konsentrasi

larutan. Hasil akhir menunjukkan bahwa berat molekul polistiren adalah .

Kata kunci :berat molekul, metode viskositas,viskositas oswald,polistiren

I. PENDAHULUAN

Salah satu bahan yang banyak

digunakan untuk memenuhi kebutuhan

manusia adalah polimer. Contohnya

Polypropylene (PP) pada arpet dan jok,

Polietilena densitas rendah (LDPE) pada tas

Grocery, Polietilen kerapatan tinggi (HDPE)

pada botol Deterjen dan mainan anak, Poli

(vinil klorida) (PVC)pada Pipa,

Politetrafluoroetilen (PTFE, Teflon) pada

panci, Poli (vinil asetat) (PVAc) pada Cat dan

perekat serta Polikloropren (cis trans +)

(Neoprene) pada akaian selam dan masih

banyak lagi. Polimer juga tersedia dari alam.

Contohnya adalah selulosa dalam kayu dan

kertas,polisakarida dalam tumbuhan,karet,

protein dalam daging, amilum pada jagung

dan beras dll. Namun polimer alam suatu saat

dapat habis jika digunakan terus menerus

tanpa ada pembaharuan. Sehingga diperlukan

cara untuk mengatasinya.

Tingginya kebutuhan polimer,maka

dilakukaan penelitian dan pengembangan

terus dilakukan pada polimer. Hal tersebut


dilakukan agar manusia dapat mengganti

polimer alam yang dapat habis dengan

material polimer sintetis. Salah satu penelitian

pada polimer adalah menentukan berat

molekul polimer (Mn). Dengan mengetahui

berat molekul polimer (Mn),kita dapat

mengetahui karakteristik polimer tersebut.

Sehingga kita dapat menyesuaikan

penggunaan plimer tersebut dengan tepat.

II. DASAR TEORI

Polimer atau kadang-kadang disebut

sebagai makromolekul, adalah molekul besar

yang dibangun oleh pengulangan kesatuan

kimia yang kecil dan sederhana. Akibatnya

molekul-molekul polimer umumnya

mempunyai massa molekul yang sangat besar.

Sebagai contoh, polimer poli (feniletena)

mempunyai harga rata-rata massa molekul

mendekati 300.000. Hal ini yang

menyebabkan polimer tinggi memperlihatkan

sifat sangat berbeda dari polimer bermassa

molekul rendah, sekalipun susunan kedua

jenis polimer itu sama.

Polimer terbentuk dari dua jenis reaksi

polimerasi. Yang pertama adalah Polimerisasi

adisi yaitu polimer yang terbentuk melalui

reaksi adisi dari berbagai monomer. Contoh

polimer adisi adalah polistirena (karet ban),

polietena (plastik), poliisoprena (karet alam),

politetraflouroetena (teflon), PVC, dan

poliprepilena (plastik). Yang kedua adalah

Polimerisasi kondensasi yaitu polimer yang

terbentuk karena monomer-monomer saling

berikatan dengan melepaskan molekul kecil.

pembentukan plastik stirofoam tersusun dari

dua monomer berbeda yaitu urea dan metanal.

Dua molekul metanal bergabung dengan satu

molekul urea menjadi suatu molekul disebut

dimer. Dimer-dimer ini selanjutnya

berpolimerisasi. Contoh polimer kondensasi

adalah bakelit, poliuretan, poliamida,

(melamin), poliester (nilon), teteron, dan

protein.

Berdasarkan sumbernya polimer

dibedakan menjadi dua jenis. Pertama adalah

polimer alam yang berasal dari alam dan

makhluk hidup. Contohnya karet alam (dari

monomer-monomer 2-metil-1,3-

butadiena/isoprena), selulosa (dari monomer-

monomer glukosa), protein (dari monomer-

monomer asam amino), amilum dan asam

nukleat. Kedua adalah Polimer sintesis /

buatan yaitu polimer yang tidak terdapat di

alam dan harus dibuat terlebih dahulu oleh

manusia. Contoh: nilon (dari asam adipat

dengan heksametilena), PVC (dari vinil

klorida), polietilena, poliester (dari diasil

klorida dengan alkanadiol).

Berdasarkan jenis monomer dibedakan

atas dua jenis yaitu Hopolimer dan Kopolimer.

Homopolimer terbentuk dari monomer-

monomer sejenis. Contoh: polisterina,

polipropilena, selulosa, PVC, teflon. Yang

kedua adalah Kopolimer terbentuk dari

monomer-monomer yang tak sejenis. Contoh:

nilon 66, tetoron, dakron, protein (dari

berbagai macam asam amino), DNA (dari

pentosa, basa nitrogen, dan asam fosfat),

bakelit (dari fenol dan formaldehida),

melamin (dari urea dan formaldehida).

Berdasarkan sifat termalnya,polimer

dibedakan aatas dua jenis yaitu polimer

termoplas dan polimer termosetting. Polimer

termoplas/termoplastis adalah polimer yang

melunak ketika dipanaskan dan dapat kembali

ke bentuk semula. Contoh: PVC, polietilena,

polipropilena. Polimer thermosetting

adalah polimer yang tidak melunak ketika


dipanaskan dan tidak dapat kembali ke bentuk

semula. Contoh: melamin, selulosa.

Salah satu cara untuk menentukan

berat molekul polimer adalah metode

viskositas Ostwald. Viscometer Oswald

digunakan untuk mengukur sampel yang encer

atau kurang kental. Berdasarkan persamaan

poisseulle, dengan membandingkan wakltu

alir cairan sampel dan cairan pembanding

menggunakan alat yang sama.

Viskositas dapat dinyatakan sebagai

tahanan aliaran fluida yang merupakan

gesekan antara molekul – molekul cairan satu

dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang

mudah mengalir dapat dikatakan memiliki

viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan

– bahan yang sulit mengalir dikatakan

memiliki viskositas yang tinggi.

Viskositas intrinsic yang dikemukakan oleh

mark dan houwink adalah :

[ ]

Dengan [ ] adalah viskositas intrinsik, k dan a

adalah ketetapan untuk jenis polimer

tertentu.Viskositas larutan polimer dapat

diketahui dengan persamaan :

[ ]

Dengan adalah waktu alir rata-rata

pelarut murni, adalah waktu alir untuk

konsentrasi tertentu dan [ ] adalah viskositas

pelarut murni. untuk menentukan viskositas

spesifik (

menggunakan persamaan :

Dengan adalah viskositas larutan

polimer dan adalah viskositas pelarut murni.

Setelah viskositas spesifik (

) dan

konsentrasi (c) diketahui,selanjutnya dapat

menentukan nilai viskositas reduksi dengan

persamaan :

III. ALAT DAN BAHAN

1. Polistiren.

2. Toluena.

3. Stopwatch.

4. Gelas ukur.

5. Tabung reaksi.

6. Tabung viskosimeter Ostwald.

IV. METODE EKSPERIMEN

Metode yang digunakan adalah

viskositas Ostwald. Pelarut murni yang

digunakan adalah Toluena. Larutan polistiren

dibuat dari campuran sejumlah polistiren

dengan toluene. Pelarut toluena murni dan

larutan polimer dengan konsentrasi tertentu di

alirkan dalam tabung Ostwald. Kemudian

dihitung waktu alirnya. Waktu alir tersebut di

masukkan ke dalam rumus pada dasar teori

sebelumnya untuk menentukan berat molekul

polimer. Besar viskositas intrinsik di peroleh

dari metode ekstrapolasi grafik viskositas

reduksi terhadap konsentrasi

V. DATA HASIL PENGAMATAN DAN

ANALISIS

Analisis Terlampir

VI. PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini kami

menentukan berat jenis polimer. Polimer

yang digunakan adalah jenis polistiren.

Polistiren berbentuk butiran plastic. Butiran

plastic tersebut dilarutkan dengan pelarut

toluene. Butiran plastic tersebut kami

timbang dengan berat tertentu untuk

mendapat kan konsentrasi sebanyak 8


variasi yaitu 0%, 1%,2%,3%,4%,5%,6%,dan

7%.

Kemudian larutan tersebut kami

lewatkan pada tabung viskositas Ostwald.

Kemudian dihitung waktu alirnya ketika

melewati tabung viskositas Ostwald. Masing

masing konsentrasi akan memiliki waktu alir

yang berbeda. Konsentrasi dipengaruhi oleh

jumlah polistiren. Semakin besar jumlah

polistiren,semakin besar gaya gesek yang

memperlambat aliran larutan pada tabung

viskositas Ostwald. gaya gesek tersebut

berasal dari molekul-molekul polistiren yang

saling menggesek satu sama lain.

Besaran yang diperoleh dari

praktikum adalah waktu alir larutan

polistiren dengan konsentrasi yang berbeda-

beda. Waktu tersebut digunakan dalam

perhitungan rumus sehingga diperoleh nilai

berat molekul polistiren sebesar

. Polistirena terdiri dari

beberapa molekul stiren. Satu stiren

memiliki berat molekul 104 gr/mol. Maka

jumlah rantai stiren yang ada dalam

polistiren tersebut dapat diestimasi dengan

membagi Mr polistirena dengan Mr stiren

yaitu sekitar 160 rantai stiren.

Pada suhu ruangan, polistirena

biasanya bersifat termoplastik padat. Dapat

mencair pada suhu yang lebih tinggi.

Polistiren tahan air,bahan kimia non-organik

dan alcohol. Tetapi bersifat rapuh,mudah

terbakar dan ketahanan kerja pada suhu

rendah sehingga tidak cocok untuk aplikasi

luar ruangan.

VII. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang kami

lakukan yaitu untuk menentukan berat

molekul polistiren (Mn) menghasilkan nilai

sebesar

VIII. DAFTAR PUSTAKA

Tim KBK Fisika Material. 2010. Buku

Petunjuk Praktikum Fisika Eksperimen

Lanjut (Fisika Material). Departemen

Fisika UNAIR.

Billmeyer,f.W.,1984,Textbook of polymer

science,john wiley & Sons, Inc.,new

York.

Brandup,J.Immerqut,E.H.,1989,polymer

handbook,john wiley & sons,inc.,New

York.

http://id.wikipedia.org/wiki/Termoplastik


LAMPIRAN

DATA HASIL PENGAMATAN

No Larutan Waktu (sekon)

t1 t2 t3 trerata

1 0 % (murni) 2.02 1.21 0.93 1.39

2 1 % 1.76 1.87 1.81 1.81

3 2 % 2.71 2.58 2.72 2.67

4 3 % 4.19 4.00 3.82 4.00

5 4 % 5.71 5.63 5.64 5.66

6 5 % 8.60 8.50 8.49 8.53

7 6% 10.03 10.21 10.80 10.34

8 7% 14.39 14.73 14.87 14.66

ANALISIS DATA

Waktu alir yang di butuhkan oleh pelarut toluene adalah sebagai berikut :

No Waktu alir

(t*)

(t*2)

1 2,02 4,08

2 1,21 1,46

3 0,93 0,86

∑ 4,16 6,40

∑

Ketidakpastian

√∑

√


√

s

Jadi waktu alir pelarut toluene sebesar )

Waktu alir larutan

Larutan C1 dengan konsentasi 1%

No Waktu alir

(t*) (t*

2)

1 1,76 3,10

2 1,87 3,50

3 1,81 3,28

∑ 5,44 9,87

∑

Dengan ketidakpastian

√∑

√

√

s

Jadi waktu alir larutan C1 = ) s


No Waktu alir

(t*)

(t*2)

1 2,71 7,34


2 2,58 6,66

3 2,72 7,40

∑ 8,01 21,40

∑


√∑

√

√

s



No Waktu alir

(t*)

(t*2)

1 4,19 17,56

2 4,00 16,00

3 3,82 14,59

∑ 12,01 48,15

∑



√∑

√

√

s



No Waktu alir

(t*)

(t*2)

1 5,71 32,60

2 5,63 31,70

3 5,64 31,81

∑ 16,98 96,11

∑


√∑

√

√

s

Jadi waktu alir larutan

C4 = ) s



No Waktu alir

(t*)

(t*2)

1 8,60 73,96

2 8,50 72,25

3 8,49 72,08

∑ 25,59 218,29

∑


√∑

√

√

s



No Waktu alir

(t*)

(t*2)

1 10,03 100,60

2 10,21 104,24

3 10,80 116,64

∑ 31,04 321,48

∑



√∑

√

√

s



No Waktu alir

(t*)

(t*2)

1 14,39 207,07

2 14,73 216,97

3 14,87 221,11

∑ 43,99 645,15

∑


√∑

√


√

s


a. Menentukan viskosita smasing-masing konsentrasi

*

*

t

t

t = waktualirlarutan

t* = waktualirpelarut

=viskositaspelarut = 5,58.104 kg/ms

Konsentrasi 1%

mskg

t

t

/10.29,7

10.58,539,1

1,81

4

1

4

1

*

*1

Konsentrasi 2%

mskg

t

t

/10.73,10

10.58,539,1

67,2

4

2

4

2

*

*2

Konsentrasi3%

mskg

t

t

/10.09,16

10.58,539,1

00,4

4

3

4

3

*

*3

Konsentrasi 4%

mskg

t

t

/10.74,22

10.58,539,1

66,5

4

4

4

4

*

*4


Konsentrasi 5%

mskg

t

t

/10.27,34

10.58,539,1

53,8

4

5

4

5

*

*5

Konsentrasi 6%

mskg

t

t

/10.57,41

10.58,539,1

34,10

4

6

4

6

*

*6

Konsentrasi 7%

mskg

t

t

/10.91,58

10.58,539,1

66,14

4

7

4

7

*

*7

b. MenentukanViskositas Spesifik masing-masing konsentrasi

*

*

sp

= viskositas larutan

* = viskositas pelarut

Konsentrasi 1%

30,0

10.58,5

10.58,510.29,7

1

4

44

1

*

*

1

sp

sp

sp

Konsentrasi 2%

92,0

10.58,5

10.58,510.73,10

2

4

44

2

*

*

2

sp

sp

sp


Konsentrasi 3%

88,1

10.58,5

10.58,510.09,16

3

4

44

3

*

*

3

sp

sp

sp

Konsentrasi 4%

08,3

10.58,5

10.58,510.74,22

4

4

44

4

*

*

4

sp

sp

sp

Konsentrasi 5%

14,5

10.58,5

10.58,510.27,34

5

4

44

5

*

*

5

sp

sp

sp

Konsentrasi 6%

44,6

10.58,5

10.58,510.57,41

6

4

44

6

*

*

6

sp

sp

sp

Konsentrasi 6%

56,9

10.58,5

10.58,510.91,58

7

4

44

7

*

*

7

sp

sp

sp


c. Menentukan viskositas reduksi masing-masing konsentrasi

C

sp

red

C = konsentrasi larutan

Konsentrasi 1%

mlgr

C

red

sp

red

/6,3001,0

30,01

1

Konsentrasi 2%

mlgr

C

red

sp

red

/15,4602,0

92,02

2

Konsentrasi 3%

mlgr

C

red

sp

red

/76,6203,0

88,13

3

Konsentrasi 4%

mlgr

C

red

sp

red

/88,7604,0

08,34

4

Konsentrasi 5%

mlgr

C

red

sp

red

/84,10205,0

14,55

5

Konsentrasi 6%


mlgr

C

red

sp

red

/48,10706,0

44,65

5

Konsentrasi 7%

mlgr

C

red

sp

red

/53,13604,0

56,94

4

Konsentrasi (%) Waktu alir (s) Viskositas

larutan )

Viskositas

spesifik

Viskositas

reduksi

0% 1.39 5.58x104 0 0

1% 1.87 7.29x104 0.30 30.60

2% 2.67 10.73x104 0.92 46.15

3% 4.00 16.09x104 1.88

4% 5.66 22.74x104 3.08

5% 8.53 34.27x104 5.14

6% 10.34 41.57x104 6.44

7% 14.66 58.91x104 9.56 136.53

y = 1716.2x + 11.816 R² = 0.986

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0.02 0.04 0.06 0.08

Vis

kosi

tas

Re

du

ksi

Konsentrasi Larutan

Grafik Hubungan Konsentrasi Larutan

dengan Viskositas Reduksi


Menetukan Berat Molekul

Dari grafik di atas, dapat diketahui bahwa viskositas intrinsik ( ) adalah 11,816. Berdasarkan

viskositas intrinsik yang diperoleh, kita dapat mencari berat molekul dengan persamaan :

aMK.

Dengan K=12.10-3

ml/gr

a=0,71

=11,816

molgrM

M

M

M

M

M

MK a

/10,16218

21,4log

99,2log71,0

67,984loglog

67,98410.12

11,816

.10.12816,11

.

71,0

3

71,0

71,03

Jadi, berat molekul dari polistiren adalah 6280,584 gr/mol

Sedangkan berat molekul dari stiren(C8H8) adalah 104. Sehingga jumlah rantai stiren pada

polistiren tersebut adalah :

10,16218



Documents

PENENTUAN BERAT MOLEKUL (Mn) POLIMER · PDF filereaksi adisi dari berbagai monomer. Contoh polimer adisi adalah polistirena (karet ban), polietena ... Pada praktikum kali ini kami