BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
B. PENGARUH WAKTU PEMANASAN GELOMBANG MIKRO
1. Kemurnian Produk Isoeugenol
Untuk mengetahui jumlah isoeugenol yang terdapat dalam produk isomerisasi (kemurniannya) dilakukan analisis dengan kromatografi gas dengan menghitung luas peak pada kromatogramnya. 77.65 78.79 85.17 90.29 88.17 73.94 0 20 40 60 80 100 10 15 20
Waktu Pemanasan (Menit)
Isoeugenol
(%)
Jumlah katalis 0.02 g RhCl3.3H2O Jumlah katalis 0.04 g RhCl3
Gambar 15. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap kemurnian produk isomerisasi pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan
0.04 g
Berdasarkan grafik pada Gambar 15 diketahui bahwa semakin lama waktu pemanasan gelombang mikro (selang waktu 10 sampai 20 menit) dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak
0.02 g terjadi kecenderungan peningkatan isoeugenol yang terbentuk dari 73.94% sampai 78.79%.
Pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.04 g,
peningkatan waktu pemanasan dari 10 menit menjadi 15 menit dapat meningkatkan terbentuknya isoeugenol dari 85.17% menjadi 90.29% (Gambar 15). Akan tetapi peningkatan waktu pemanasan dari 15 menit ke 20 menit tidak meningkatkan pembentukan isoeugenol,
melainkan sebaliknya (Gambar 15). Hal ini kemungkinan disebabkan pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.04 g, waktu pemanasan
gelombang mikro selama 15 menit sudah cukup atau sudah mencapai titik puncak pembentukan untuk mengisomerisasi eugenol menjadi isoeugenol sehingga perpanjangan waktu pemanasan menjadi 20 menit tidak meningkatkan pembentukan isoeugenol. Cerveny et al.,
(1987) menyatakan bahwa semakin lama waktu pemanasan pada reaksi isomerisasi maka akan semakin banyak isoeugenol yang terbentuk, akan tetapi waktu pemanasan akan mencapai optimal pada waktu atau suhu pemanasan tertentu.
Percepatan reaksi kimia melalui pemanasan gelombang mikro merupakan hasil interaksi antara gelombang dan bahan (Perreux dan Loupy, 2001). Aplikasi suhu yang lebih tinggi menciptakan energi panas yang lebih tinggi dan meningkatkan laju reaksi kimia (Wikipedia, 2006). Secara teoritis, energi panas ini mempengaruhi laju reaksi. Semakin banyak energi radiasi yang diserap, maka semakin besar energi panas yang diterima oleh larutan atau semakin tinggi suhu larutan sampel, sehingga laju reaksi semakin cepat dan produk yang terbentuk semakin banyak.
Energi merupakan hasil perkalian antara daya dengan waktu. Dengan menggunakan persamaan fisika sederhana (persamaan2) akan terlihat bahwa semakin lama waktu pemanasan maka energi yang dihasilkan semakin besar.
P = W ... Persamaan 1) t
W = P . t... Persamaan 2)
Keterangan :
P = Daya (Watt), W = Energi (Joule), t = Waktu (Detik)
Untuk mengetahui pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap kemurnian produk isoeugenol dapat dilihat juga
konsentrasi eugenol (luas peak kromatogram) yang masih terdapat dalam produk isoeugenol. Peningkatan jumlah isoeugenol berbanding terbalik dengan jumlah eugenol yang tersisa. Pada Gambar 16 terlihat semakin lama waktu pemanasan, eugenol yang tersisa dalam produk isomerisasi semakin menurun karena eugenol yang terkonversi menjadi isoeugenol semakin banyak.
21.96 18.76 17.25 10.78 6.10 5.96 0 5 10 15 20 25 30 10 15 20
Waktu Pemanasan (Menit)
Eugenol
(%)
Jumlah katalis 0.02 g RhCl3.3H2O Jumlah katalis 0.04 g RhCl3.3H2O
Gambar 16. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan
0.04 g terhadap komponen eugenol dalam produk isomerisasi
Banyaknya isoeugenol yang terkandung dalam produk isomerisasi dinyatakan dengan kemurnian isoeugenol. Sedangkan eugenol yang terkonversi menjadi isoeugenol dinyatakan dalam persentase konversi. Persentase konversi ini menyatakan tingkat keberhasilan reaksi isomerisasi eugenol yang dilakukan. Semakin tinggi persentase konversi maka semakin tinggi pula keberhasilan reaksi isomerisasi eugenol menjadi isoeugenol. Persentase konversi eugenol menjadi isoeugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O
Tabel 9. Persentase konversi eugenol dengan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, 20 menit dan aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g Jumlah Katalis Waktu Cis- Isoeugenol Trans- Isoeugenol Cis : Trans Isoeugenol Total 0.02 g 10 menit 18.1% 58.5% 1 : 3.2 76.6% 0.02 g 15 menit 17.7% 62.8% 1 : 3.5 80.5% 0.02 g 20 menit 18.7% 63.0% 1 : 3.4 81.7% 0.04 g 10 menit 19.2% 69.1% 1 : 3.6 88.3% 0.04 g 15 menit 19.1% 74.5% 1 : 3.9 93.6% 0.04 g 20 menit 19.4% 72.0% 1 : 3.7 91.4%
Pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan
0.04 g dengan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit terjadi konversi eugenol menjadi cis-isoeugenol dan trans-
isoeugenol (Tabel 9). Rasio cis dan trans isoeugenol ternyata berbeda- beda. Komponen yang dominan disyaratkan dalam perdagangan isoeugenol di pasaran adalah komponen trans-isoeugenol dengan kandungan minimal 91 – 93% (Indesso, 2006). Berdasarkan Tabel 9, rasio trans terhadap cis isoeugenol yang paling tinggi pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g diperoleh dari pemanasan
gelombang mikro selama 15 menit. Demikian pula, pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.04 g, rasio trans terhadap cis
isoeugenol yang paling tinggi didapatkan dari pemanasan gelombang mikro selama 15 menit. Waktu pemanasan gelombang mikro selama 15 menit pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g
diduga sebagai waktu pemanasan yang paling sesuai untuk reaksi isomerisasi eugenol.
2. Bobot jenis (25/25) 0C
Produk isomerisasi menggunakan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g disajikan pada Gambar 17.
1.0967 1.1065 1.0896 1.0945 1.0966 1.1078 1.0000 1.0500 1.1000 1.1500 10 15 20
Waktu Pemanasan (Menit)
Bobot Jenis
Jumlah katalis 0.02 g RhCl3.3H2O Jumlah katalis 0.04 g RhCl3.3H2O
Gambar 17. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap bobot jenis rata-rata produk isomerisasi
Bobot jenis (25/25)0C rata-rata produk isomerisasi yang dihasilkan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02
gram berkisar antara 1.0896 – 1.0966. Sedangkan bobot jenis (25/25)0C rata-rata produk isomerisasi yang dihasilkan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.04 gram berkisar antara
1.0967 – 1.1078. Terjadinya peningkatan nilai bobot jenis seiring meningkatnya waktu pemanasan karena isoeugenol yang terbentuk semakin banyak atau eugenol dalam produk semakin sedikit. Isoeugenol mempunyai bobot jenis yang lebih tinggi daripada eugenol (Guenther, 1990).
Bobot jenis rata-rata produk isomerisasi baik dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 g dan 0.04 g lebih
besar daripada bobot jenis (25/25)0C yang ditetapkan EOA (1970) yaitu berkisar antara 1.079 – 1.085. Hal ini disebabkan produk isomerisasi hasil penelitian ini tidak dilakukan proses pemisahan dan pemurnian lebih lanjut sehingga dalam produk masih mengandung zat pengotor dibuktikan dengan adanya endapan kental dalam produk yang memiliki bobot lebih tinggi daripada isoeugenol. Zat pengotor
ini kemungkinan besar terbentuk dari reaksi polimerisasi termal (Cowd, 1982) ketika pemanasan pada suhu tinggi berlangsung.
3. Indeks bias (250C)
Indeks bias rata-rata produk isomerisasi hasil penelitian dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 gram dan
pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit berkisar antara 1.5680 – 1.5714 (Gambar 18). Sedangkan indeks bias rata-rata produk isomerisasi hasil penelitian dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.04 gram dan pemanasan gelombang mikro
selama 10, 15, dan 20 menit berkisar antara 1.5715 – 1.5741 (Gambar 18). 1.5680 1.5713 1.5714 1.5715 1.5720 1.5741 1.5500 1.5550 1.5600 1.5650 1.5700 1.5750 1.5800 10 15 20
Waktu Pemanasan (Menit)
Indeks Bi
as
25
0 C
Jumlah katalis 0.02 g RhCl3.3H2O Jumlah katalis 0.04 g RhCl3.3H2O
Gambar 18. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap indeks bias produk isomerisasi
Semakin lama waktu pemanasan gelombang mikro, semakin besar indeks bias rata-rata produk isoeugenol meskipun kecil peningkatannya. Hal ini disebabkan jumlah senyawa isoeugenol yang terbentuk semakin meningkat. Senyawa isoeugenol mempunyai indeks bias dan kerapatan yang lebih besar daripada eugenol (Guenther, 1990). Jika senyawa dilewati sinar monokromatis maka akan terjadi pembiasan cahaya yang lebih mendekati garis normal sehingga indeks biasnya semakin besar. Oleh karena itu, semakin
besar jumlah senyawa isoeugenol yang terbentuk maka indeks bias produk isomerisasi akan semakin besar.
4. Kelarutan dalam Etanol 50%
Kelarutan produk isomerisasi yang dihasilkan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 gram dan 0.04 gram
dengan pemanasan selama 10 – 20 menit dalam etanol 50% mempunyai perbandingan 1 : 5. Hal ini sesuai dengan kelarutan isoeugenol standar EOA (1970) dalam alkohol 50% dengan perbandingan 1 : 5.
Tingkat kelarutan produk isoeugenol dalam etanol 50% dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi senyawa-senyawa yang terdapat dalam produk isomerisasi. Produk isomerisasi mengandung sebagian besar isoeugenol dan sebagian kecil sisa eugenol. Terdapat kecenderungan kuat bagi senyawa non polar untuk larut ke dalam pelarut non polar dan bagi senyawa polar atau ion untuk larut ke dalam pelarut polar (Keenan, et al., 1992). Isoeugenol dan eugenol merupakan senyawa-senyawa polar sehingga dapat larut dalam pelarut polar seperti etanol.
5. Warna
Produk isoeugenol hasil penelitian dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 gram dan 0.04 gram dengan
pemanasan selama 10 – 20 menit secara visual berwarna coklat kehitaman. Pengukuran dengan kromameter memperlihatkan intensitas warna secara kuantitatif yang disajikan dengan nilai L, nilai a, dan nilai b.
Nilai L menggambarkan tingkat kecerahan produk isoeugenol. Semakin tinggi nilai L semakin cerah produk isoeugenol. Nilai L produk isomerisasi disajikan dalam Tabel 10. Isoeugenol standar (PT. Indesso) memiliki nilai L 55.09. Sedangkan Produk isomerisasi hasil penelitian 35.29 – 36.26. Hal ini berarti tingkat
kecerahan produk isomerisasi hasil penelitian masih dibawah isoeugenol standar. Produk isomerisasi hasil penelitian masih berupa campuran (belum sepenuhnya murni isoeugenol) sedangkan isoeugenol standar merupakan isoeugenol yang murni (99%).
Tabel 10. Nilai L produk isomerisasi pada beberapa waktu pemanasan (10, 15, 20 menit) dan katalis RhCl3.3H2O
sebesar 0.02 g dan 0.04 g Waktu pemanasan Jumlah katalis RhCl3.3H2O
Nilai L
10 menit 0.02 g 35.29 15 menit 0.02 g 35.67 20 menit 0.02 g 36.26 10 menit 0.04 g 36.19 15 menit 0.04 g 36.00 20 menit 0.04 g 35.74 Isoeugenol standar 55.09Nilai a dan nilai b produk isomerisasi disajikan pada Gambar 19 dan 20. -6 -4 -2 0 2 4 6 -6 -4 -2 0 2 4 6 Nilai a Nilai b
waktu MW 10 menit waktu MW 15 menit waktu MW 20 menit isoeugenol standar
Gambar 19. Koordinat warna produk isomerisasi menggunakan 0.02 g katalis RhCl3.3H2O dan variasi waktu
-6 -4 -2 0 2 4 6 -6 -4 -2 0 2 4 6 Nilai a Nilai b
waktu MW 10 menit waktu MW 15 menit waktu MW 20 menit isoeugenol standar
Gambar 20. Koordinat warna produk isomerisasi menggunakan 0.04 g katalis RhCl3.3H2O dan variasi waktu
pemanasan gelombang mikro
Nilai a menggambarkan rentang perubahan warna isoeugenol dari hijau (nilai a negatif) sampai merah (nilai a positif). Nilai a isoeugenol standar (PT. Indesso) bernilai –0.70, sedangkan nilai a produk isomerisasi hasil penelitian berkisar antara 1.20 sampai 5.26. Sedangkan Nilai b menggambarkan rentang perubahan warna dari biru (nilai b negatif) sampai kuning (nilai b positif). Nilai b isoeugenol standar (PT. Indesso) bernilai –0.87, sedangkan nilai b produk isoeugenol hasil penelitian berkisar antara –1.44 sampai 2.18.
6. Jumlah Akumulasi Bahan yang Hilang (Menguap)
Jumlah akumulasi bahan yang hilang atau menguap selama reaksi isomerisasi berlangsung dipengaruhi oleh lamanya waktu pemanasan gelombang mikro. Hal ini terlihat dari kecenderungan grafik pada Gambar 21 yang memperlihatkan jumlah bahan yang menguap semakin meningkat seiring dengan semakin lamanya waktu pemanasan baik pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 g dan
11.33 14.71 17.51 10.87 15.58 22.63 0 5 10 15 20 25 10 15 20
Waktu pemanasan (menit)
Bahan yang menguap
(%)
Jumlah katalis 0.02 g RhCl3.3H2O Jumlah katalis 0.04 g RhCl3.3H2O
Gambar 21. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap jumlah bahan yang menguap
Penyebab semakin meningkatnya jumlah akumulasi bahan yang menguap selama pemanasan berlangsung seiring dengan semakin lamanya waktu pemanasan adalah dengan semakin lamanya waktu pemanasan, suhu yang terjadi dalam bahan semakin meningkat atau energi yang diserap oleh bahan semakin besar. Hasil penelitian Leody (1992) membuktikan bahwa semakin tinggi suhu dan lama pemanasan pada pemanasan konvensional, jumlah reaktan yang menguap semakin besar. Pada suhu tertentu molekul-molekul cairan mempunyai energi tertentu dan bergerak dengan kecepatan tertentu. Kenaikan suhu akan menyebabkan bertambahnya energi molekul- molekul gas, sehingga kecepatan menguap senyawa-senyawa dalam campuran reaksi akan semakin besar. Ditambah lagi dengan oven gelombang mikroyang digunakan adalah tanpa modifikasi yaitu tidak dilengkapi dengan kondenser sehingga uap yang keluar dari bahan akan keluar dari wadah reaktan.
C. PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH KATALIS RhCl3.3H2O