N I TROGLI SERI N D APAT D I GUN AKAN SEBAGAI BAH AN PELED AK
D r a . EM M A ZAI D AR N ST, M si
Ju r u sa n Kim ia
Fa k u lt a s M a t e m a t ik a da n I lm u Pe n ge t a h u a n Ala m Un ive r sit a s Su m a t e r a Ut a r a
BAB I PEN D AH ULUAN
A. N it r oglise r in
Nit rogliserin pert am a kali dit em ukan pada t ahun 1846 oleh Sobrero, akan t et api baru t ahun 1860- an nit rogliserin m ulai digunakan sebagai bahan peledak k et ik a I m m anuel dan Alfred Nobel berhasil m engem bangk an m et ode m engenai penggunaan nit rogliserin sebagai bahan peledak dengan cukup am an. Tahun- t ahun berik ut ny a Alfred Nobel berhasil m engem bangk an bahan peledak nit rogliserin y ang lebih m aj u, sepert i dinam it pada t ahun 1868.1, 7
Nit rogliserin m erupak an salah sat u bahan dasar dari propelan j enis double base. Cam puran nit rogliserin dan nit roselulosa m erupakan bahan yang um um digunak an dalam indust ri bahan peledak .
Sam pai saat ini k ebut uhan bahan peledak m asih diperoleh dari luar negeri t erm asuk nit rogliserin yang m erupakan bahan dasar ut am a dalam pem buat an propelan j enis double base. Nit rogliserin dapat dihasilkan m elalui proses nit rasi pada kondisi t ert ent u dengan m enggunakan cam puran asam nit rat dan asam sulfat . Asam - asam t ersebut pada saat ini t elah dapat diproduk si di dalam negeri begit u pula gliserinny a. Dew asa m erupak an hasil sam ping pada indust ri sabun t elah dapat diperoleh dengan k adar 85- 99,5 % .
Dengan t ersediany a bahan bak u nit rogliserin di dalam negeri, m ak a Universit as I ndonesia bersam a BPPI T Dephank am m em andang perlu unt uk m elakukan st udi pem buat an dengan m em anfaat kan sum ber daya yang ada di dalam negeri, yang bert uj uan unt uk m em bant u pem erint ah dalam m em ecahkan m asalah ket ergant ungan dari luar negeri dalam pem enhuhan kebut uhan bahan baku t ersebut . disisi lain j uga m em bant u indust ri it u sendiri di dalam pengem bangan diri dalam berproduksi.
Dengan m em perhat ikan hal t ersebut diat as perlu diupayakan unt uk m engem bangkan kem am puan yang dim iliki dalam rangka m endukung kepent ingan Pert ahanan dan Keam anan Negara.
B. Ba h a n Pe le da k
C. Kom posisi Kim ia Ba h a n Pe le da k
Berdasark an k om posisi k im ia, bahan peledak dapat dik lasifikasikan sebagai berik ut :
a) Seny aw a t unggal t erdiri dari sat u m acam seny aw a saj a y ang sudah m erupak an bahan peledak . Seny aw a t unggal ini dibagi m enj adi dua k elom pok, y ait u :
( 1) Seny aw a an- organik m isalny a : PbN6, Am onium nit rat .
( 2) Senyaw a organik m isalnya : Nit rogliserin, Trinit rot oluena dan lain- lain.
b) Cam puran y ang m erupak an penggabungan dari berbagai m acam seny aw a t unggal. Misalny a : dinam it , black pow der, ANFO, dan lain- lain.1, 2
D . Kom posisi Je n is- j e n is Ba h a n Pe le da k
Kom posisi j enis- j enis bahan peledak t ersebut pada um um nya adalah sebagai berik ut :
( 1) Low Explosives:
Bahan peledak yang kecepat an ram bat reaksinya rendah ( um um nya di baw ah 1.000 m / det ik ) dan j enisny a sebagai berik ut :
( a) Single Base ( Sm all Arm s) ;
Bahan dasar t erdiri dari sat u senyaw a, yait u Nit roselulosa ( um um nya digunakan unt uk j enis senj at a ukuran kecil) , dengan bahan adit if :
- Difenilam in - Tim ah
- Kalium Sulfat - Grafit
- Dinit rot oluena
( b) Double Base ( Art ileri) :
Bahan dasar t erdiri dari dua senyaw a, nit roselulosa dan nit rogliserin ( um um nya digunakan unt uk j enis senj at a ukuran besar m isalnya m eriam ) , dengan bahan adit if:
- Barium nit rat - Kalium nit rat - Et ilsent ralit - Grafit
( c) Double Base ( Sm all Arm s)
Bahan dasar t erdiri dari dua senyaw a, nit roselulosa dan nit rogliserin ( um um nya digunakan unt uk j enis senj at a ukuran kecil) , dengan bahan adikt if:
- Kanj i
- Barium nit rat
( d) Double Base ( Mort ir dan Pendorong Rok et ) :
Bahan dasar t erdiri dari dua senyaw a, nit roselulosa dan nit rogliserin ( um unya digunakan unt uk m ort ir dan roket propelan) , dengan bahan adit if :
BAB I I peledak rendah um um nya digunakan sebagai bahan pendorong at au propelan. Misalny a : black pow der ( sum bu api) , propelan ( single base,
Beberapa bahan peledak dengan m udah dapat m eledak apabila t erkena api panas, bent uran, gesek an, dan lain sebagainy a. Sebalikny a ada j uga bahan peledak y ang apabila t erkena api hany a t erbak ar dan apabila t erkena bent uran, gesek an dan sebagainy a suk ar m eledak . Bahan peledak sem acam ini pada prinsipny a hany a ak an m eledak apabila t elah ada ledak an lain y ang m endahuluiny a. Berdasark an k epek aan ini bahan peledak dibagi m enj adi:
a) Peledak pert am a, Peledak inisiasi yait u bahan peledak yang m udah m eledak dengan adany a api, bent uran, gesek an dan sem acam ny a. Misalny a : Pb N6, Hg
( ONC)2, C6H2N4O5 dan lain- lain. Bahan ini biasanya digunakan sebagai m uat an
prim er dalam pem icu.
b) Peledak kedua, Peledak non inisiasi yait u bahan peledak yang hanya m eledak bila t elah dipicu oleh peledak pert am a.1, 6, 7
C. Pe n ge r t ia n Am u n isi
Am unisi adalah suat u benda yang m em punyai bent uk dan sifat balist ik t ert ent u y ang dapat diisi dengan bahan peledak at au m esiu dan dapat dit em bakkan/ dilont arkan dengan senj at a m aupun dengan alat lain dengan m aksud dit uj ukan kepada suat u sasaran t ert ent u unt uk m erusak/ m em binasakan. Am unisi pada um um ny a dapat dibagi m enj adi dua bagian y ait u :
1) Berdasarkan st rukt ur. Pem bagian am unisi berdasarkan st rukt urnya dapat dibagi : a) Pelor ( Bullet )
b) Kelongsong ( Cart ridge Case) c) I sian dorong ( Propelan) d) Penggalak ( Prim er)
2) Berdasark an Kaliber. Pem bagian am unisi berdasark an k aliberny a dapat dibagi m enj adi :
D . Pe n ge r t ia n Pr ope la n
Propelan m erupak an suat u bahan bak ar y ang proses pem bak aranny a t idak m em erlukan udara ( oksigen) , karena kebut uhan oksigen yang diperlukan unt uk proses pem bak aran t elah t erkandung dalam Propelan it u sendiri.
1) Berdasark an fasa propelan dapat dibagi m enj adi dua golongan, y ait u :
a) Propelan padat t erdiri dari : dasar t unggal ( single base) , dasar ganda ( double base) dan k om posisi.
b) Propelan cair dapat dibedak an m enj adi m onopropelan dan bipropelan. Monopropelan art inya dalam propelan t ersebut t elah m engandung unsur ut am a dalam t iap m olek ulny a.Bipropelan berart i bahan bak ar dan oksidat or t erpisah dan baru ak an t ercam pur didalam ruang bak ar.
2) Berdasark an sifat cam puranny a, propelan padat dapat m enj adi dua m acam , y ait u :
a) Tipe propelan padat hom ogen, y ait u propelan padat dengan nit roselulosa sebagai bahan dasar dalam k om posisiny a dan bahan lain y ang pada um um nya beruoa senyaw a organik.
1. Disebut single base propelan k alau propelan hom ogen t ersebut dibuat dari nit roselulosa sebagai bahan ut am a dalam k om posisiny a.
2. Disebut double base propelan bila propelan hom ogen t ersebut dibuat dengan nit roselulosa dan nit rogliserin sebagai bahan ut am a dalam kom posisinya.
3. Disebut t riple base propelan bila propelan hom ogen t ersebut dibuat dengan nit roselulosa, nit rogliserin, dan nit roguanidin sebagai bahan ut am a dalam kom posisinya.
b) Tipe k om posisi propelan padat , y ait u suat u j enis propelan padat y ang dibuat dengan m encam purkan bahan bakar dengan bahan pengikat lainnya dengan oksidat or dit am bah berbagai m acam addit iv e. Fuel/ binder y ang dipak ai um um nya m erupakan senyaw a organik polim er t inggi ( Poliviniklorida, Polibut adiena, Polisulfida, Poliuret an) , sedangk an oksidat orny a berupa k rist al anorganik y ang diserbuk k an halus ( 50- 400) m esh. Com posit e solid propelan m er upakan cam puran yang sifat nya ikat an fisik.5, 8
E. Pe n ggu n a a n Ba h a n Pe le da k
Bahan peledak m ilit er dipakai dalam kegiat an m ilit er. Berdasarkan penggolongan di at as, m aka dalam prakt ek ada beberapa bahan peledak m ilit er yang dapat dipak ai sebagai bahan peledak k om ersial dan sebalikny a ada beberapa bahan peledak kom ersial yang dapat dipakai sebagai bahan peledak m ilit er.3
a) Jenis bahan peledak unt uk kebut uhan m ilit er dapat digolongkan kedalam 3 j enis ialah:
1) Ledak an rendah: single base,double base, Triple base dan com posit e 2) Ledak an t inggi
3) Kom posisi Pirot ehnik
BAB I I I
PEM BUATAN N I TROGLI SERI N
A. Pe m bu a t a n N it r oglise r in
Nit rogliserin dapat dibuat dengan m ereak sik an gliserin ( gliserol) dengan asam nit rat ( HNO3) . Reaksi ini m erupakan reaksi est erifikasi, yait u reaksi ant ara alkohol
dan asam , sepert i t erlihat dalam reak si dibaw ah ini.
H2C_ _ OH H2C_ _ ON O2
H2SO4
H2C_ _ OH 3 H N O3 H2C_ _ ON O2 + 3 H2O
H2C_ _ OH H2C_ _ ON O2
Glise r ol N it r oglise r in
Perhit ungan t eorit is y ang didasarkan at as persam aan reak si di at as m enunj ukkan bahw a bila 100 g gliserin dit am bahkan pada 205,5 9 HNO3 ak an
m enghasilkan 246,5 9 nit rogliserin. Pada saat y ang sarna j uga ak an t erbent uk 58,7 g air. Pada prak t ek ny a, hasil ini t idak pernah diperoleh, k arena nit rasi gliserin, sepert i halny a pada reak si est erifik asi lainny a, m erupak an reak si " reversible" , art iny a nit rogliserin yang t erbent uk dapat t erhidrolisis kem bali m enj adi gliserin.
Unt uk m enggeser k eset im bangan k e arah k anan diperluk an asam nit rat berlebih. Sem ak in t inggi k onsent rasi asam , sem ak in besar deraj at nit rasi dan sem ak in t inggi nit rogliserin y ang dihasilkan. Ak an t et api k elebihan asam nit rat t idak boleh t erlalu besar, k arena gliserin hany a sedik it larut dalam asam y ang digunak an dan hal ini m enyebabkan berkurangnya produk yang dihasilkan.
Bila 10 g gliserin dicam pur dengan 100 g asam nit rat 99% pada t enperat ur di baw ah suhu kam ar, kem udian diencerkan dengan 300 cc air , akan dihasilkan 20,72 g nit rogliserin yang m engandung sebagian kecil nit rogliserin. Hal ini berkisar sekit ar 84% dari hasil t eorit is. Kandungan nit rogliserin akan sem akin t inggi, yait u 3 kali kandungan nit rogliserin, bila 10 gliserin dicam pur dengan 50 9 asam nit rat 99% . Hal ini j elas t idak ekonom is, karena disam ping hasilnya yang rendah j uga sangat sulit unt uk m em peroleh asam nit rat 99% .
Pada saat ini, asam y ang um um digunak an sebagai nit rat ing agent adalah cam puran asam nit rat dan asam sulfat dengan perbandingan sebagai berik ut :
40- 50 % HNO3
50- 60 % H2SO4
Perbandingan asam / gliserin harus dij aga sedem ik ian rupa sehingga j um lah asam berlebih ( k ira- k ira 20% ) dari asam y ang seharusny a dibut uhk an m enurut perhit ungan t eorit is. Um um ny a perbandingan berat ant ara 3m / gliserin adalah 5,5-6,5. Asam y ang t ersisa set elah reak si t idak boleh digunak an lagi sebagai nit rat ing agent at au disim pan. Hal ini karena besar kem ungkinan nit rogliserin m asih t erdapat dalam asam t ersebut dan dapat m eny ebabk an bahay a ledak an.
t erak um ulasik anny a panas y ang t idak t erkont rol dan bisa m enim bulk an resik o ledakan.2, 10, 11
Selain bahan peledak , nit rogliserin j uga digunak an sebagai obat unt uk m eredakan rasa sakit dan m engurangi frekuensi serangan agiria pekt oris. Tablet nit rogliserin biasa larut di baw ah lidah dalam 20 det ik dan m eredak an sak it dalam 3 m enit .
Nit rogliserin dapat dibuat dengan m ereak sik an gliserin dengan asam nit rat , ada beberapa j enis bahan peledak dapat dibuat dengan m enggunak an asam nit rat : sepert i reak si pem bent uk an t rinit rot oluena ini t erbent uk dari reak si asam nit rat dengan t oluena.
Reak si asam nit rat dengan t oluena.
B. Sifa t - Sifa t N it r oglise r in D a n Spe sifik a si
Pada t em perat ur ruang nit rogliserin berupa cairan sepert i m iny ak , t idak berw arna biasany a m em puny ai t it ik leleh 13,15 °C.
Nit rogliserin prak t is t idak larut dalam air dan k arbon disulfida, ak an t et ap m udah larut dalam k ebany ak an pelarut organik , sepert i m et anol, et anol, aset on, diet il et er, kloroform , t oluena dan lain- lain. Dalam larut an alkali t erut am a alkalii et anolat , nit rogliserin dapat t erhidrolisis m enj adi gliserin dan garam nit rat .
C3H5N3O9 + 3 KOH C3H8O3 + 3 KNO3
Nit rogliserin Gliserin
Pada pem anasan sam pai 18 sI d 20 °c, nit rogliserin m ulai t erdekom posisi dengan m elepaskan uap NO2 y ang bew arna cok lat . Pada t em perat ur ini, dek om posisi
dapat berj alan dengan sangat cepat dan dapat m engak ibat k an ledak an. Bila dit em pat k an dalam ruang t ert ut up dan dipanaskan dengan cepat at au diinisiasii dengan suat u det onat or, nit rogliserin ak an m eledak disert ai dengan pelepasan energi yang sangat besar.
Hasil dekom posisi nit rogliserin adalah sebagai berikut :
4 C3H5N3O9 12 CO2 + 6 N2 + 10 H2O + panas
Sifa t - sifa t n it r oglise r in :
! Berat m olek ul : 227,09
! Kandungan nit rogen : 18,51 %
! Massa j enis pada 15 °c : 1,60
! Tek anan uap pada 22 °c : 0,00037 m m Hg
! I ndek s bias : 1,47
! Panas peledak an ( pada v olum e k onst an) : 1,455 Kk al/ k g
! Tek anan spesifik : 12240 at m
D AFTAR PUSTAKA
1. Oerlikon- Buhzle, AG. Zurich, Oerlikon Pocket Book. 1981.
2. P. Naoum , Nit rogly cerine and Nit rogly cerine Explosiv es. Bailliere Tindll and Coy. London. 1928.
3. S.F. Sazner, Propellant Chem ist ry . 1966.
4. R.T. Holzm an, Chem ical Rochet . Mercel Dek k er, London. 1969.
5. Propellant Manufact ure, Hazard and Test ing. Am er ican Sociat y. Washingt on DC. 1969.
6. T. Urbansk i, Chem ist ry and Technology of Explosiv es, Vol. I I I , Perganion. Press, Warzaw a. 1972.
7. J. Yinon., The Analysis of Explosives, ed. 2, I srael, 1974.
8. A.B.B. Noberkut ., Analyt ical Met hods for Pow er and Explosives, Sw eden. 1974. 9. T.L. Davis, The Chem ist ry of Pow er and Explosiv e. Jhon Wiley & Sons, I nc. 1943. 10. Lej erena Hiller Jr. Roffe., H. Heber., Sifat - sifat Kim ia Or ganik. 1994, hal.59.
11. A.C.Milbraham dan M.S. Hat t a, Pengant ar Kim ia Organik dan Hayat i.1994, hal. 156.
12. W.O. Fay e, Prinsip- prinsip Kim ia Medisinal, 1995, hal. 792.
